Examen de Química de País Vasco 2024 (convocatoria ordinaria)

A1. Un recipiente cerrado de 5 L se llena con 1 mol de dióxido de azufre y 1 mol de oxígeno. La mezcla se calienta a 727 ºC dejando que alcance el equilibrio con la formación de trióxido de azufre:
$2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})\rightleftharpoons 2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3(\mathrm{g})$
Una vez alcanzado el equilibrio, se analiza la mezcla de gases resultante encontrándose que hay 0,125 moles de $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$.

a) Calcular los gramos de trióxido de azufre en el equilibrio. (1,00)
b) Calcular las constantes de equilibrio $K_c$ y $K_p$ a esa temperatura. (1,00)
c) Indicar si para formar más trióxido de azufre habría que disminuir o aumentar la presión del recipiente. Justificar. (0,50)

A2. Dada la siguiente reacción sin ajustar: $\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4^{-}+{\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{N}\mathrm{i}\to \mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}$

a) Ajustar la reacción iónica por el método del ion–electrón. (1,00)
b) Considerando que la muestra de níquel es impura, determina su pureza (% en masa), si una muestra de 10 gramos reacciona completamente con 50 mL de una disolución ácida de $\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4$ 1,2 M. (1,00)
c) Justificar por qué la siguiente reacción no puede producirse: (0,50)
$2{\mathrm{F}}^{-}+2\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}\to {\mathrm{F}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$

A3. Una disolución acuosa 1M de ácido yódico [trioxoyodato(V) de hidrógeno] presenta una concentración de iones hidronio de $[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}]=\mathrm{0,39}\mathrm{M}$.

a) Calcular la constante de disociación ($K_a$) del ácido yódico en agua. (1,00)
b) Calcular la concentración inicial que debería tener el ácido para obtener una disolución acuosa de pH = 2,8. (1,00)
c) Calcular el volumen de la disolución de hidróxido sódico 0,5 M necesario para neutralizar 100 mL de una disolución 1M de ácido yódico. (0,50)

A4. Se mezclan 0,25 L de disolución de ${\mathrm{K}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$, $\mathrm{3,0}\cdot {10}^{-2}$ M con 0,25 L de una disolución de $\mathrm{B}\mathrm{a}(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3{)}_2$ $\mathrm{2,0}\cdot {10}^{-3}$ M. Considerar los volúmenes aditivos. Dato: $K_s(\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4)=\mathrm{1,1}\cdot {10}^{-10}$

a) Escribir el equilibrio de solubilidad que tiene lugar. (0,50)
b) Justificar numéricamente si se forma algún precipitado. (1,00)
c) Explicar cómo varía la solubilidad del sulfato de bario cuando se le añade una disolución de $(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4{)}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$. (1,00)

B1. Dadas las siguientes moléculas covalentes: $\mathrm{B}{\mathrm{F}}_3$, $\mathrm{C}{\mathrm{F}}_4$, $\mathrm{B}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_2$ y $\mathrm{O}{\mathrm{F}}_2$

a) Dibujar sus estructuras de Lewis. (0,25)
b) Justificar sus geometrías moleculares según la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) (1,00)
c) Indicar cuál de esos compuestos tiene el menor ángulo de enlace, justificándolo. (0,75)

B2. La determinación de la concentración de peróxido de hidrógeno, ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ en un agua oxigenada puede llevarse a cabo mediante la valoración denominada permanganimetría, de acuerdo con la siguiente reacción química:
$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})+5{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})\to 2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})+5{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})+8{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})+{\mathrm{K}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})$

a) Explicar el procedimiento para llevar a cabo esta valoración, indicar el material necesario y acompañar las explicaciones de un dibujo esquemático. (1,00)
b) Se toman 0,5 mL de agua oxigenada y se diluyen con agua hasta un volumen final de 25 mL. La valoración exacta de esta disolución consume, en el punto de equivalencia, 15 mL de una disolución acuosa de $\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4$ 0,01 M. Calcular la concentración de peróxido de hidrógeno en el agua oxigenada inicial, expresando el resultado en “gramos de ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ por 100 mL de disolución”. (1,00)

C1. La configuración electrónica de un elemento A es $[\mathrm{K}\mathrm{r}]5s^1$ y la de un elemento B es $[\mathrm{N}\mathrm{e}]3s^{2}3p^5$.

a) Justificar si el elemento A se trata de un metal o de un no metal. (0,25)
b) Determinar qué elemento, A o B, presenta mayor radio atómico, justificando. (0,50)
c) Escribir el conjunto de números cuánticos que describen el electrón de la última capa del átomo A. (0,50)
d) ¿Qué tipo de enlace se puede formar entre A y B? ¿Cuál será la fórmula del compuesto resultante? ¿Será soluble en agua? (0,25)

C2. El nitrógeno y el oxígeno reaccionan a 298 K según esta reacción:
${\mathrm{N}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})\to 2\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})$
Datos: $\mathrm{\Delta }{H}_f^0[\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})]=\mathrm{90,3}\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$; $S^0[{\mathrm{N}}_2(\mathrm{g})]=\mathrm{191,5}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}\cdot {\mathrm{K}}^{-1}$; $S^0[{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})]=\mathrm{205,0}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}\cdot {\mathrm{K}}^{-1}$; $S^0[\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})]=\mathrm{210,6}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}\cdot {\mathrm{K}}^{-1}$.

a) Calcular la variación de entalpía de la reacción. (0,50)
b) Calcular la variación de entropía de la reacción. (0,50)
c) Indicar si la reacción es espontánea a esa temperatura. (0,50)

C3. En una celda electrolítica se hace pasar durante 1,5 horas una corriente de 1 A a través de un litro de disolución de nitrato de plata, cuya concentración inicial es de 0,1 M. (Dato: $F=96.500\mathrm{C}$)

a) Calcular la masa de plata metálica depositada en el cátodo. (0,50)
b) Calcular la concentración de ion plata que queda finalmente en la disolución. (0,50)
c) Calcular cuántos moles de electrones han circulado. (0,50)

C4. Completar las siguientes reacciones químicas. Indicar en cada caso de qué tipo de reacción se trata y nombrar todos los reactivos que intervienen y los productos orgánicos resultantes:

a) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{O}\mathrm{H}\to$ (0,50)
b) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2+\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2\to$ (0,50)
c) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\to$ (0,50)