Examen de Química de Castilla y León 2025 (convocatoria extraordinaria)

En relación con la energía reticular de los compuestos iónicos:

a) Justifique razonadamente por qué el fluoruro de calcio $({\text{CaF}}_2)$ tiene mayor punto de fusión que el bromuro de calcio $({\text{CaBr}}_2)$. (Hasta 0,5 puntos)

b) Realice un esquema del ciclo de Born-Haber para el bromuro de calcio $({\text{CaBr}}_2)$ a partir de sus elementos $\text{Ca}(s)$ y ${\text{Br}}_2(l)$ y calcule su energía reticular mediante los siguientes datos en kJ/mol: entalpía de formación del bromuro de calcio $(-674)$, de sublimación del calcio sólido $(+121)$, de vaporización del bromo líquido $(+315)$, de disociación del bromo gas $(+193)$, de afinidad electrónica del bromo $(-324)$ y primera y segunda energías de ionización del calcio $(+590$ y $+1145$ respectivamente). (Hasta 1,5 puntos)

Se dispone de dos disoluciones acuosas, una de hidróxido de potasio $(\text{KOH})$ de concentración 0,05 M y otra que hemos preparado disolviendo 0,17 gramos de amoniaco en agua hasta completar 200 mL.

a) Determine el valor del pH de cada disolución e indique cuál será la más básica. (Hasta 1,5 puntos)

b) Calcule el volumen de disolución de ácido clorhídrico 0,04 M necesario para neutralizar 20 mL de la disolución acuosa de hidróxido de potasio 0,05 M. (Hasta 0,5 puntos)

Datos: constante de basicidad del amoniaco, $K_b({\text{NH}}_3)=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$. Masas atómicas relativas: $\text{H}=\mathrm{1,01}$; $\text{N}=\mathrm{14,01}$.

En la reacción química expresada de forma genérica como $a\text{A}(g)+b\text{B}(g)\to c\text{C}(g)+d\text{D}(g)$, se ha comprobado, en un primer experimento, que si la concentración de A se duplica y la concentración de B permanece constante, la velocidad inicial se multiplica por 4. En otro experimento, se comprobó que al mantener la concentración de A constante y duplicar la concentración de B, la velocidad inicial se duplica. A partir de estos datos, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Escriba la expresión de la ley de velocidad de dicha reacción y calcule el orden total de la reacción. (Hasta 1,0 puntos)

b) Determine las unidades de la constante de velocidad, $k$. (Hasta 0,5 puntos)

c) Justifique la influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción. (Hasta 0,5 puntos)

El benceno $({\text{C}}_6{\text{H}}_6)$ es un hidrocarburo aromático volátil que se encuentra de forma natural en el petróleo. En la industria se utiliza como disolvente y como reactivo para elaborar otros compuestos. Desde un punto de vista toxicológico, es un compuesto peligroso porque varias agencias internacionales han determinado que es un carcinógeno reconocido. La exposición prolongada al mismo tiene efectos perjudiciales para la salud.

Los valores de las entalpías de combustión estándar del $\text{C}(s)$ y del ${\text{C}}_6{\text{H}}_6(l)$ son, respectivamente, $-\mathrm{393,7}$ kJ/mol y $-3267$ kJ/mol. El valor de la entalpía estándar de formación del ${\text{H}}_2\text{O}(l)$ es $-\mathrm{285,9}$ kJ/mol. Calcule:

a) La entalpía de formación del ${\text{C}}_6{\text{H}}_6(l)$. Indique si se trata de un proceso endotérmico o exotérmico. (Hasta 1,2 puntos)

b) La energía (kJ) absorbida o desprendida en la formación de 1 kg de ${\text{C}}_6{\text{H}}_6(l)$. (Hasta 0,8 puntos)

Datos: masas atómicas relativas: $\text{H}=\mathrm{1,01}$; $\text{C}=\mathrm{12,01}$.

La electrolisis tiene importantes aplicaciones a nivel industrial. Se utiliza, fundamentalmente, para extraer y purificar metales a partir de sus minerales, para producir gases y para mejorar la resistencia a la corrosión de metales.

Se realiza la electrólisis de una disolución de ${\text{FeCl}}_3$ haciendo pasar una corriente de 10 amperios durante 3 horas. Conteste a las siguientes cuestiones:

a) Escriba la reacción que tiene lugar en cada electrodo y calcule la masa de hierro depositada. (Hasta 1,0 puntos)

b) Calcule el tiempo que tendría que pasar la corriente para que se desprendan 20,5 litros de cloro gas $({\text{Cl}}_2)$ medidos a 25 ºC y 1 atm. (Hasta 1,0 puntos)

Datos: constante de Faraday, $F=96490\text{ C}\cdot {\text{mol}}^{-1}$; constante molar de los gases, $R=\mathrm{0,082}\text{ atm}\cdot {\text{dm}}^3\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}$. Masa atómica relativa: $\text{Fe}=\mathrm{55,85}$.

La constante de equilibrio $K_c$ para la reacción endotérmica ${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NO}(g)$ tiene el valor de 0,0225 a una temperatura de 2200 K. Se introducen 0,98 g de nitrógeno y 1,12 g de oxígeno gaseosos en un recipiente de 3,50 L y se calienta la mezcla hasta 2200 K.

a) Calcule las concentraciones de cada una de las especies presentes en el equilibrio. (Hasta 1,5 puntos)

b) Indique razonadamente qué le ocurrirá a la composición de la mezcla si la enfriamos una vez alcanzado el equilibrio anterior a presión constante. (Hasta 0,5 puntos)

Datos: masas atómicas relativas: $\text{N}=\mathrm{14,01}$; $\text{O}=\mathrm{16,00}$.

El 2-butanol (butan-2-ol) puede utilizarse como intermediario en la síntesis de otros compuestos debido a su reactividad, como disolvente y para eliminar capas de pintura, barnices, etcétera. Conteste las siguientes cuestiones relacionadas con el 2-butanol:

a) Escriba la fórmula y nombre los 5 isómeros estructurales que presenta indicando el tipo de isomería. Razone la respuesta. (Hasta 1,2 puntos)

b) Escriba la reacción de deshidratación de dicho compuesto en presencia de ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ y calor. Indique el tipo de reacción que tiene lugar y nombre el producto obtenido. (Hasta 0,4 puntos)

c) Escriba la reacción de oxidación de dicho compuesto y nombre el producto obtenido. (Hasta 0,4 puntos)

Dados los compuestos orgánicos A: 2-propanol (propan-2-ol) y B: 1-cloropropano, responda a las siguientes cuestiones, formulando y nombrando (en su caso) todas las sustancias implicadas en las reacciones propuestas, así como el tipo de reacción en cada caso:

a) Justifique cuál tiene mayor punto de fusión. (Hasta 0,5 puntos)

b) Escriba la reacción de obtención de A y la reacción de obtención de B (de forma independiente) a partir de propeno. (Hasta 0,8 puntos)

c) Proponga una vía para la obtención de 1-propanol partiendo de B. (Hasta 0,7 puntos)