Examen de Química de Región de Murcia 2020 (convocatoria extraordinaria)

1. Considere los siguientes elementos, consecutivos en la Tabla Periódica: Cl (Z=17), Ar (Z=18), K (Z=19).

a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos y en base a ella explique cuál será su número de oxidación más importante. (0,75 p)
b) Al ser consecutivos en la Tabla Periódica, ¿es de esperar que la reactividad de estos tres elementos sea similar? Justifique brevemente su respuesta. (0,5 p)
c) Indique, justificando brevemente su respuesta, cuál de los tres elementos tendrá: (0,75 p)
c1) Un mayor radio atómico. c2) Un mayor potencial de ionización. c3) Una mayor electronegatividad.

2. a) Dibuje el ciclo de Born-Haber para la formación del LiF(s) a partir de Li(s) y ${\mathrm{F}}_2(\mathrm{g})$, y determine su energía de red, $\mathrm{\Delta }{H}_{red}[\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}(\mathrm{s})]$, a partir de los siguientes datos: (1,5 p)
Entalpía de formación del LiF(s): $\mathrm{\Delta }{H}_f^{\circ }=-\mathrm{594,1}\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$
Afinidad electrónica del F: $\mathrm{A}\mathrm{E}=-333\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$ Entalpía de sublimación del Li: $\mathrm{\Delta }{H}_{sub}=\mathrm{155,2}\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$
Energía de ionización del Li: $\mathrm{E}\mathrm{I}=520\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$ Entalpía de disociación del ${\mathrm{F}}_2$: $\mathrm{\Delta }{H}_{disoc}=\mathrm{150,6}\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$
b) Indique si la energía de red del NaCl(s) será mayor o menor (en valor absoluto), que la del LiF(s). Justifique su respuesta. (0,5 p)

3. Se sabe que la reacción $\mathrm{A}+\mathrm{B}⟶\mathrm{C}$ es de 2º orden con respecto a A y de 1er orden con respecto a B.

a) Escriba la ecuación de velocidad de la reacción. (0,25 p)
b) ¿Es dicha reacción un proceso elemental? Justifique su respuesta. (0,25 p)
c) ¿Cuáles son las unidades de la velocidad de reacción (v) y de la constante de velocidad (k)? (0,5 p)
d) ¿Cómo variarán v y k si se duplica la concentración de A? (0,5 p)
e) ¿Cómo afectará a v y a k una disminución de la temperatura? (0,5 p)

4. a) En un recipiente se encuentra una disolución saturada de $\mathrm{N}\mathrm{i}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$, en equilibrio con 2,0 g de $\mathrm{N}\mathrm{i}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2(\mathrm{s})$.
a1) Si la concentración de iones hidroxilo es $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]=\mathrm{3,2}\cdot {10}^{-5}\mathrm{M}$, ¿cuál será la $[\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}]$? (0,6 p)
a2) Si se extrae del recipiente 1,0 g del precipitado de $\mathrm{N}\mathrm{i}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2(\mathrm{s})$, ¿qué ocurrirá con las concentraciones $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ y $[\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}]$ (aumentarán, disminuirán o permanecerán constantes)? Justifique su respuesta. (0,3 p)
a3) Si se adiciona al recipiente una disolución saturada de $\mathrm{N}\mathrm{i}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ en agua, de forma que la $[\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}]$ en la disolución aumenta, ¿qué ocurrirá con el precipitado de $\mathrm{N}\mathrm{i}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2(\mathrm{s})$ (su masa aumentará, disminuirá o permanecerá constante)? Justifique su respuesta. (0,3 p)
b) Calcule la constante del producto de solubilidad ($K_{ps}$) del $\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_3$ a 25ºC si su solubilidad en agua a dicha temperatura es $s=\mathrm{1,96}\cdot {10}^{-10}\mathrm{M}$. (0,8 p)

5. Calcule el volumen de una disolución de $\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$ 0,5 M necesario para:

a) Preparar 0,5 L de una disolución de pH = 13. (1 p)
b) Neutralizar 100 mL de una disolución de HCl 1 M. (1 p)

6. a) Se prepara una disolución de ácido hipocloroso (HClO) disolviendo 5,25 g del ácido en 1 L de agua. Si $K_a(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O})=\mathrm{2,95}\cdot {10}^{-8}$, calcule cuál será el grado de disociación del ácido en esa disolución. (1 p)
Datos: Masas atómicas: H = 1, Cl = 35,5, O = 16,0 ($\mathrm{g}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$)
b) Explique si una disolución de hipoclorito sódico (NaClO) en agua será ácida, básica o neutra. No es necesario realizar cálculos numéricos, pero sí explicar los procesos químicos que tienen lugar. (1 p)

7. Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción: ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3+\mathrm{H}\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3⟶{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+{\mathrm{I}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

a) Explique cuál es el agente oxidante y cuál el agente reductor. (0,5 p)
b) Ajuste la reacción mediante el método del ion-electrón. (1,5 p)

8. Teniendo en cuenta los siguientes potenciales estándar de reducción:
$E^{\circ }(\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}\mathrm{/}\mathrm{C}\mathrm{u})=0.34\mathrm{V}$; $E^{\circ }(\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}\mathrm{/}\mathrm{F}\mathrm{e})=-0.44\mathrm{V}$; $E^{\circ }(\mathrm{Z}{\mathrm{n}}^{2+}\mathrm{/}\mathrm{Z}\mathrm{n})=-0.76\mathrm{V}$;

a) Explique qué metal es más reductor: el Cu, el Fe o el Zn. Justifique su respuesta. (0,5 p)
b) Explique si se producirá alguna reacción redox espontánea al adicionar virutas de Cu a una disolución de $\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$, en condiciones estándar. (0,75 p)
c) ¿Cuál de las siguientes pilas galvánicas será más eficiente, en términos de fuerza electromotriz (diferencia de potencial eléctrico)? Justifique numéricamente su respuesta. (0,75 p)
$\text{Pila A:}\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{\mid }\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})(1\mathrm{M})\mathrm{\mid }\mathrm{\mid }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})(1\mathrm{M})\mathrm{\mid }\mathrm{C}\mathrm{u}$
$\text{Pila B:}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{\mid }\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})(1\mathrm{M})\mathrm{\mid }\mathrm{\mid }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\mathrm{a}\mathrm{q})(1\mathrm{M})\mathrm{\mid }\mathrm{C}\mathrm{u}$

9. I) Formule o nombre los siguientes compuestos: a) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2$ b) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{O}\mathrm{H})-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}$
c) fenantreno d) ácido 4-metilpentanoico e) ciclohexeno (1 p)
II) Complete las siguientes reacciones orgánicas con todos los productos mayoritarios esperados, según el tipo de reacción indicado: (0,6 p)
a) Condensación: $2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{{\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{.})}{\to }$
b) Eliminación: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\underset{180{}^{\circ }\mathrm{C}}{\overset{{\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{.})}{\to }}$
c) Combustión: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+5{\mathrm{O}}_2⟶$
III) Indique el tipo de reacción orgánica que ha tenido lugar (una sola palabra es suficiente): (0,4 p)
a) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$
b) $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}$

10. I) Formule o nombre los siguientes compuestos: (0,4 p) a) 2-nitropentano b) benzoato de metilo
II) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los siguientes pares de compuestos orgánicos e indique justificadamente el tipo y subtipo de isomería que presentan entre sí: (1 p)
a) 2,4-dimetilhexano y 3-etilhexano.
b) Butanona y but-2-en-2-ol.
III) Indique justificadamente el tipo y subtipo de isomería que presentan el compuesto: (0,6 p)