Examen de Química de Islas Canarias 2023 (convocatoria extraordinaria)

Dados los elementos (A), que presenta una configuración electrónica $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^2$, y (B), con un valor de $Z=35$, justifique:

a) La familia (grupo) y periodo al que pertenecen (A) y (B) respectivamente. (0,5 puntos)

b) El ion más probable para A y B, así como la valencia iónica de cada uno de ellos. (0,5 puntos)

c) Razone cuál de ellos presentará un mayor valor de la energía de ionización ($E_i$). (0,5 puntos)

d) Nombre o formule los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

d.1) ${\text{ZnSO}}_3$

d.2) ${\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7$

d.3) ${\text{NH}}_4\text{Cl}$

d.4) Difluoruro de oxígeno

d.5) Cloruro de arsénico (V) [pentacloruro de arsénico]

Para las moléculas sulfuro de dihidrógeno [sulfuro de hidrógeno] y diclorometano:

a) Dé sus estructuras de Lewis e indique si existen pares de electrones no compartidos en el átomo central. (0,5 puntos)

b) Razone cuál será la geometría de estas dos moléculas. (0,5 puntos)

c) Justifique la polaridad de ambas moléculas. (0,5 puntos)

d) Nombre o formule los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

d.1) ${\text{Na}}_2{\text{SO}}_4$

d.2) ${\text{ZnBr}}_2$

d.3) ${\text{HClO}}_3$

d.4) Tetrahidruro de estaño [hidruro de estaño (IV)]

d.5) Yodato de potasio [trioxidoyodato de potasio]

Datos: números atómicos ($Z$): $\text{S}=16$; $\text{H}=1$; $\text{Cl}=17$; $\text{C}=6$.

Responda a las siguientes cuestiones de química orgánica:

a) Nombre o formule los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

a.1) ${\text{CH}}_3-\text{CHCl}-{\text{CH}}_2-\text{COOH}$

a.2) ${\text{CH}}_3-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-\text{CH}({\text{CH}}_3)-\text{CHO}$

a.3) 3-Penten-1-ol [pent-3-en-1-ol]

a.4) Dietiléter [etoxietano]

a.5) Dietilamina [N-etiletan-1-amina]

b) Justifique cuáles de ellos presentan isomería óptica, indicando si existen carbonos asimétricos con (*). (0,5 puntos)

c) Formule y nombre dos isómeros de fórmula ${\text{C}}_4{\text{H}}_8{\text{O}}_2$. (0,5 puntos)

d) Justifique qué tipo de isomería presentan entre sí el 1-butanol [butan-1-ol] y el 2-butanol [butan-2-ol]. (0,5 puntos)

Responda a las siguientes cuestiones de química orgánica:

a) Nombre o formule los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

a.1) ${\text{CH}}_3-\text{CH}({\text{CH}}_3)-\text{CH}={\text{CH}}_2$

a.2) ${\text{CH}}_3-\text{CH}({\text{CH}}_3)-{\text{CH}}_2-\text{CHOH}-{\text{CH}}_3$

a.3) Metoxietano [etilmetiléter]

a.4) 2,3-Dicloropropanoato de etilo

a.5) 2-Butanamina [2-aminobutano]

b) El acetato de etilo [etanoato de etilo] es un compuesto que puede formarse en algunos vinos, y que se obtiene a partir de un alcohol primario y un ácido carboxílico. Escriba la reacción correspondiente, formulando y nombrando los reactivos e indicando el tipo de reacción. (0,5 puntos)

c) Un alcano con composición ${\text{C}}_7{\text{H}}_{16}$ presenta isomería óptica. Dé su nombre y su fórmula. (0,5 puntos)

d) Formule y nombre los cuatro isómeros de posición del compuesto de fórmula molecular ${\text{C}}_3{\text{H}}_6{\text{Br}}_2$. (0,5 puntos)

En un recipiente de 400 mL se introducen 0,20 moles de ${\text{SbCl}}_5$, se calienta hasta 182 °C, alcanzándose el siguiente equilibrio:

${\text{SbCl}}_5(g)\rightleftharpoons {\text{SbCl}}_3(g)+{\text{Cl}}_2(g)$

Si en esas condiciones su constante de presiones es $K_p=\mathrm{9,32}\cdot {10}^{-2}$:

a) Calcule la constante de concentraciones $K_c$. (0,5 puntos)

b) Calcule la concentración molar de las especies presentes en el equilibrio. (1 punto)

c) Calcule la presión total de la mezcla gaseosa en el equilibrio. (0,5 puntos)

Datos: $R=\mathrm{0,082}\text{ atm}\cdot \text{L}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}$.

Sabiendo que la constante del producto de solubilidad del hidróxido de magnesio [dihidróxido de magnesio] es $\mathrm{5,61}\cdot {10}^{-12}$ a 25 °C:

a) Calcule su solubilidad molar. (1 punto)

b) Calcule la concentración molar de iones ${\text{OH}}^{-}$ en esta disolución saturada. (0,5 puntos)

c) Razone el aumento o disminución de la solubilidad de dicho compuesto, cuando se le añade una cierta cantidad de una sal muy soluble como el fluoruro de magnesio [difluoruro de magnesio]. (0,5 puntos)

Calcule el pH de las siguientes disoluciones:

a) La preparada al disolver 8,0 gramos de hidróxido de sodio en agua, hasta alcanzar 2,5 litros de disolución. (0,6 puntos)

b) La que se obtiene al mezclar 150 mL de una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M con 100 mL de ácido clorhídrico 0,05 M. Indique la correspondiente reacción de neutralización. (1,4 puntos)

Datos: masas atómicas: $\text{Na}=23\text{ u}$; $\text{O}=16\text{ u}$; $\text{H}=1\text{ u}$.

Se dispone de una disolución acuosa de ácido acético [ácido etanoico] cuyo pH = 3,0. Calcule:

a) La concentración molar en ácido acético de esa disolución. (1 punto)

b) El grado de disociación ($\alpha$). (0,5 puntos)

c) Calcule la masa en gramos de cloruro de hidrógeno necesaria para preparar 800 mL de una disolución de ese mismo pH. (0,5 puntos)

Datos: $K_a=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$. Masas atómicas: $\text{Cl}=\mathrm{35,5}\text{ u}$; $\text{H}=1\text{ u}$.

En una cuba electrolítica tiene lugar la electrólisis del cloruro de zinc [dicloruro de zinc] fundido haciendo pasar una corriente de 3 A durante cierto tiempo hasta que se depositan 24,5 g de zinc metálico.

a) Indique las reacciones que ocurren en los electrodos y señale cuál es el cátodo y el ánodo, así como el signo de cada electrodo. (0,6 puntos)

b) Calcule el tiempo necesario para realizar el proceso. (0,6 puntos)

c) Calcule el número de moles y el volumen del gas cloro [dicloro] desprendido, medido a 1 atm y 27 °C. (0,8 puntos)

Datos: $1\text{ F}=96485\text{ C}\cdot {\text{mol}}^{-1}$; $R=\mathrm{0,082}\text{ atm}\cdot \text{L}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}$. Masas atómicas: $\text{Zn}=\mathrm{65,4}\text{ u}$; $\text{Cl}=\mathrm{35,5}\text{ u}$.

Se construye una pila con una varilla de hierro sumergida en una disolución 1 M de ${\text{Fe}}^{2+}$ y una varilla de cromo en una disolución 1 M de ${\text{Cr}}^{3+}$.

a) Escriba la reacción que tiene lugar en cada electrodo y señale cuál es el cátodo y el ánodo, así como el signo de cada electrodo. (0,5 puntos)

b) Dé la reacción global ajustada de la pila. (0,5 puntos)

c) Escriba la notación de la pila formada. (0,5 puntos)

d) Calcule el potencial o fuerza electromotriz (f.e.m.) de la pila. (0,5 puntos)

Datos: $E^o({\text{Fe}}^{2+}\mathrm{/}\text{Fe})=-\mathrm{0,45}\text{ V}$; $E^o({\text{Cr}}^{3+}\mathrm{/}\text{Cr})=-\mathrm{0,74}\text{ V}$.