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

Considere las moléculas ${\text{OF}}_2$, ${\text{BI}}_3$, ${\text{CCl}}_4$ y ${\text{C}}_2{\text{H}}_2$.

a) Escriba razonadamente sus representaciones de Lewis. (Hasta 0,8 puntos)

b) Indique razonadamente sus geometrías moleculares utilizando la teoría de la repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia. (Hasta 0,8 puntos)

c) Justifique cuáles son moléculas polares. (Hasta 0,4 puntos)

Datos: números atómicos, $Z$: $\text{H}=1$; $\text{B}=5$; $\text{C}=6$; $\text{O}=8$; $\text{F}=9$; $\text{Cl}=17$; $\text{I}=53$.

El conocimiento de la cinética de una reacción química resulta crucial en campos como la optimización de procesos, el control de seguridad, el diseño de catalizadores o el desarrollo de nuevos medicamentos. Suponga una reacción química del tipo $\text{A}(g)\to \text{B}(g)+\text{C}(g)$ que tiene a 25 ºC una constante cinética $k=5\cdot {10}^{12}\text{ L}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{s}}^{-1}$. Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál es el orden de la reacción anterior? (Hasta 0,5 puntos)

b) ¿Cómo afecta al valor de $k$ un descenso de la temperatura? (Hasta 0,5 puntos)

c) ¿Cuánto variará la velocidad si el volumen se hace doble a temperatura constante? (Hasta 0,5 puntos)

d) ¿Qué unidades tendría la constante $k$ si la reacción fuera de orden 1? (Hasta 0,5 puntos)

Se tiene una disolución 0,3 M de un ácido $(\text{HA})$ disociado al 5 % a 25 ºC. Calcule:

a) La constante de disociación del ácido. (Hasta 0,8 puntos)

b) El pH de la disolución y la concentración de iones ${\text{OH}}^{-}$. (Hasta 0,8 puntos)

c) El volumen de $\text{NaOH}$ 0,4 M necesario para neutralizar 100 mL de una disolución del ácido inicial. (Hasta 0,4 puntos)

El estudio termodinámico de la unión de proteínas en el cuerpo humano resulta trascendental para el diseño de fármacos en el tratamiento de enfermedades. En la tabla adjunta se muestran los valores de $\mathrm{\Delta }{H}^o$ y $\mathrm{\Delta }{G}^o$ asociados a dos uniones: (1) el citocromo C con el anticuerpo monoclonal Mab 2B5 a 25 ºC, y (2) el receptor gp130CHR con la oncostatina M a 10 ºC.

Unión	Proteína 1	Proteína 2	$T{(}^{\circ }\text{C})$	$\mathrm{\Delta }{H}^o(\text{kJ}\cdot {\text{mol}}^{-1})$	$\mathrm{\Delta }{G}^o(\text{kJ}\cdot {\text{mol}}^{-1})$ (1)	Citocromo C	Mab 2B5	25	$-\mathrm{87,8}$	$-\mathrm{52,7}$ (2)	gp130CHR	Oncostatina M	10	$-\mathrm{8,0}$	$-\mathrm{43,1}$

A la vista de los datos proporcionados, calcule:

a) El valor de $\mathrm{\Delta }{S}^o$ para las dos uniones a las temperaturas de la tabla. (Hasta 0,8 puntos)

b) El intervalo de temperatura en el que las uniones se producen espontáneamente. (Hasta 1,2 puntos)

La formación de $\text{NO}$ a partir de ${\text{N}}_2$ y ${\text{O}}_2$ en el aire ocurre principalmente en condiciones de alta temperatura y presión, como las que se encuentran en los motores de los vehículos, las centrales eléctricas o durante los procesos de combustión. La constante de equilibrio, $K_c$, para la reacción ${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NO}(g)$ tiene un valor de $\mathrm{8,8}\cdot {10}^{-4}$ a 2200 K.

a) Si 2 moles de ${\text{N}}_2$ y 1 mol de ${\text{O}}_2$ se introducen en un recipiente de 2 L y se calienta a 2200 K, calcule los moles de cada especie química en el equilibrio. (Hasta 1,0 puntos)

b) Si una vez alcanzado el equilibrio se añade cierta cantidad de ${\text{O}}_2$, explique cómo afectará a la composición de este. (Hasta 0,5 puntos)

c) Explique el efecto sobre la constante de equilibrio si se añade un catalizador. (Hasta 0,5 puntos)

Dados los metales $\text{Pb}$, $\text{Li}$, $\text{Ni}$, $\text{Na}$ y $\text{Ag}$ responda a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuáles de esos metales se oxidan más fácilmente que el hierro? (Hasta 0,4 puntos)

b) ¿Cuál es el ion más fácil de reducir? ¿Cuál es el reductor más fuerte? ¿Cuál es el oxidante más fuerte? (Hasta 0,6 puntos)

c) ¿Qué dos electrodos de los posibles formarían la pila con mayor fuerza electromotriz (fem)? Dibuje un esquema de la pila con todos los elementos necesarios, indicando dicha fem y las semirreacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo. (Hasta 1,0 puntos)

Datos: potenciales estándar de reducción: $E^o[{\text{Pb}}^{2+}(ac)\mathrm{/}\text{Pb}(s)]=-\mathrm{0,13}\text{ V}$; $E^o[{\text{Li}}^{+}(ac)\mathrm{/}\text{Li}(s)]=-\mathrm{3,05}\text{ V}$; $E^o[{\text{Ni}}^{2+}(ac)\mathrm{/}\text{Ni}(s)]=-\mathrm{0,25}\text{ V}$; $E^o[{\text{Fe}}^{2+}(ac)\mathrm{/}\text{Fe}(s)]=-\mathrm{0,44}\text{ V}$; $E^o[{\text{Na}}^{+}(ac)\mathrm{/}\text{Na}(s)]=-\mathrm{2,71}\text{ V}$; $E^o[{\text{Ag}}^{+}(ac)\mathrm{/}\text{Ag}(s)]=\mathrm{0,80}\text{ V}$.

La identificación de especies isómeras es fundamental en diversas áreas de la farmacología, la industria, el diseño de materiales y productos o la protección del medio ambiente. Este análisis permite distinguir sustancias con efectos biológicos, toxicidad y propiedades físicas muy diferentes. Nombre o formule las siguientes parejas de compuestos indicando razonadamente si son isómeros y de qué tipo:

a) ${\text{CH}}_3-\text{CH}=\text{CH}-{\text{CH}}_2-\text{CHO}$ y ${\text{CH}}_3-\text{CH}=\text{CH}-\text{CO}-{\text{CH}}_3$ (Hasta 0,4 puntos)

b) ${\text{CH}}_2=\text{CH}-\text{O}-{\text{CH}}_3$ y ${\text{CH}}_2=\text{CH}-{\text{CH}}_2\text{OH}$ (Hasta 0,4 puntos)

c) ${\text{CH}}_2\text{OH}-\text{CHOH}-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-\text{COOH}$ y ${\text{CH}}_3-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-\text{CHOH}-\text{COOH}$ (Hasta 0,4 puntos)

d) ${\text{CH}}_2\text{OH}-{\text{CH}}_2-\text{CHCl}-{\text{CH}}_2\text{OH}$ y ${\text{CH}}_2\text{OH}-\text{CHCl}-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2\text{OH}$ (Hasta 0,4 puntos)

e) Ácido 4-aminobenzoico y ácido 3-aminobenzoico (Hasta 0,4 puntos)

Conteste las siguientes cuestiones.

a) Complete las siguientes reacciones nombrando todos los compuestos. (Hasta 1,2 puntos)

$\text{A}={\text{CH}}_3-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2\text{OH}\stackrel{{\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7}{\to }\text{B}\stackrel{{\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7}{\to }\text{C}$

$\text{D}={\text{CH}}_3-\text{CHOH}-{\text{CH}}_3\stackrel{{\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7}{\to }\text{E}$

b) Indique el tipo de reacción orgánica que se produce y explique razonadamente, entre los compuestos A, B, C y D, cuáles son isómeros y de qué tipo. (Hasta 0,8 puntos)