Examen de Química de Comunidad de Madrid 2023 (convocatoria ordinaria)

A.1 Los iones ${\mathrm{X}}^{2+}$ e ${\mathrm{Y}}^{-}$ presentan las siguientes configuraciones electrónicas: ${\mathrm{X}}^{2+}$ ($1{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{p}}^{6}3{\mathrm{s}}^{2}3{\mathrm{p}}^6$) e ${\mathrm{Y}}^{-}$ ($1{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{p}}^{6}3{\mathrm{s}}^{2}3{\mathrm{p}}^6$). Responda a las siguientes cuestiones.

a) (0,5 puntos) Justifique el número atómico de los elementos X e Y, e indique su posición (periodo y grupo) en el sistema periódico.
b) (0,5 puntos) Razone qué elemento, X o Y, tiene mayor radio atómico.
c) (0,5 puntos) Indique qué tipo de enlace presenta a temperatura ambiente cada una de las sustancias X e Y por separado.
d) (0,5 puntos) Justifique la estequiometría y el tipo de enlace del compuesto que forma el elemento X con el elemento Y.

A.2 A, B, C, D y E son compuestos orgánicos que reaccionan de acuerdo a los siguientes procesos:
i) A + HBr $⟶$ 2-bromopropano;
ii) B + C $⟶$ propanoato de etilo + agua;
iii) D + oxidante $⟶$ propanona;
iv) E + ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ (concentrado) $⟶$ but-2-eno.

a) (0,5 puntos) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los productos orgánicos de cada una de las cuatro reacciones del enunciado.
b) (0,5 puntos) Identifique, con sus fórmulas semidesarrolladas y su nombre, los compuestos A, B, C, D y E.
c) (0,5 puntos) Indique de qué tipo es cada reacción del enunciado.
d) (0,5 puntos) Diga si en alguna de estas reacciones se puede obtener más de un producto. Si es así, escriba sus fórmulas semidesarrolladas y nombre dichos compuestos.

A.3 En un laboratorio se tiene un matraz A, que contiene 15 mL de una disolución acuosa de ácido clorhídrico 0,050 M, y otro matraz B, que contiene 15 mL de una disolución acuosa de ácido acético 0,050 M.

a) (1 punto) Determine el pH de cada disolución por separado.
b) (1 punto) Calcule la cantidad de agua que se debe añadir a la disolución más ácida para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo. Suponga volúmenes aditivos.

Dato: Ka (ácido acético) $=\mathrm{1,8}\times {10}^{-5}$.

A.4 El pH de una disolución saturada de $\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$ en agua pura, a una cierta temperatura, es 9,36.

a) (0,5 puntos) Escriba el equilibrio de solubilidad ajustado, detallando el estado de todas las especies.
b) (1 punto) Calcule la solubilidad molar del hidróxido de calcio y su producto de solubilidad.
c) (0,5 puntos) Si sobre la disolución saturada de $\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$ en agua pura se adiciona nitrato de calcio, razone el efecto que produce sobre el equilibrio, la solubilidad y la cantidad de $\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$.

A.5 Para depositar totalmente el cobre en una célula electrolítica que contiene 800 mL de una disolución acuosa de sulfato de cobre(II), se hace pasar una corriente de 1,50 A durante 3 horas.

a) (0,5 puntos) Escriba la reacción que tiene lugar en el cátodo.
b) (0,75 puntos) Calcule los gramos de cobre depositados.
c) (0,75 puntos) Una vez depositado todo el cobre, calcule el pH de la disolución, sabiendo que la reacción que tiene lugar es: $2\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}(ac)+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(l)⟶2\mathrm{C}\mathrm{u}(s)+{\mathrm{O}}_2(g)+4{\mathrm{H}}^{+}$. Suponga que al finalizar la electrólisis el volumen de la disolución se ha mantenido constante y que en el ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ se disocian completamente los dos protones.

Datos: $F=96485\mathrm{C}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$. Masa atómica (u): Cu = 63,5.

B.1 Considere las sustancias $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$, $\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}$, $\mathrm{F}\mathrm{e}$ y $\mathrm{K}\mathrm{I}$.

a) (0,5 puntos) Indique el tipo de enlace que presenta cada una de ellas.
b) (0,5 puntos) Justifique si conducen la corriente eléctrica a temperatura ambiente.
c) (0,5 puntos) Escriba las estructuras de Lewis de aquellas que sean covalentes.
d) (0,5 puntos) Justifique si cada una de ellas es soluble en agua o no.

B.2 Considere los pares de compuestos siguientes: (i) etanoato de etilo y ácido butanoico; (ii) pent-1-eno y ciclopentano; (iii) but-1-eno y but-2-ino.

a) (1 punto) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los seis compuestos.
b) (0,5 puntos) Razone si alguno de los pares corresponde a dos compuestos isómeros. En caso afirmativo, indique de qué tipo de isómeros se trata.
c) (0,5 puntos) Indique si cada uno de los compuestos del par (ii) reaccionará con agua en medio ácido. En caso afirmativo, formule y nombre el producto mayoritario de la reacción.

B.3 Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de las especies: ácido nítrico, cloruro de potasio, cloruro de amonio e hidróxido de potasio. Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) (0,5 puntos) ¿Qué disolución tiene mayor pH?
b) (0,5 puntos) ¿Qué disolución no cambia su pH al diluirla con agua?
c) (0,5 puntos) ¿Qué reacción se producirá al mezclar volúmenes iguales de las disoluciones de cloruro de amonio y de hidróxido de potasio?
d) (0,5 puntos) El pH de la disolución formada en el apartado c), ¿será ácido, básico o neutro?

Dato: Ka ($\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$) $=\mathrm{6,7}\times {10}^{-10}$.

B.4 En un matraz de 3,00 L se introducen 4,38 g de ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6$. Se calienta a 627 ºC y se da el proceso:
${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6(g)\rightleftharpoons {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4(g)+{\mathrm{H}}_2(g)$, cuya Kp vale 0,050. Calcule:

a) (0,5 puntos) La presión inicial de ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6$.
b) (0,5 puntos) El valor de Kc.
c) (1 punto) Las concentraciones de todos los gases en el equilibrio.

Datos: $R=\mathrm{0,082}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{m}\cdot \mathrm{L}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}\cdot {\mathrm{K}}^{-1}$. Masas atómicas (u): H = 1,0; C = 12,0.

B.5 Una muestra que contiene sulfuro de calcio se trata con ácido nítrico concentrado hasta reacción completa, según:
$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}+\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{O}+\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2+\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3{)}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

a) (1 punto) Escriba y ajuste por el método del ion electrón las reacciones de oxidación, reducción, iónica y molecular.
b) (1 punto) Sabiendo que al tratar 35 g de la muestra con exceso de ácido se obtienen 20,3 L de NO, medidos a 30 ºC y 780 mm Hg, calcule la riqueza en CaS de la muestra.

Datos: Masas atómicas (u): S = 32; Ca = 40. $R=\mathrm{0,082}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{m}\cdot \mathrm{L}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}\cdot {\mathrm{K}}^{-1}$.