Examen de Química de Región de Murcia 2023 (convocatoria extraordinaria)

1. Dado el elemento con configuración electrónica $1{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{p}}^{6}3{\mathrm{s}}^{2}3{\mathrm{p}}^{6}4{\mathrm{s}}^{2}3{\mathrm{d}}^{10}4{\mathrm{p}}^3$:

a) Indique su nombre y símbolo atómico, así como su posición (grupo y periodo) en la Tabla Periódica. ¿Cómo se suele denominar a ese grupo? (0,50 p)
b) Explique brevemente si las siguientes configuraciones electrónicas corresponden a un átomo excitado de dicho elemento, a un ion de dicho elemento o si no son posibles: (0,50 p)
i) $1{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{p}}^{6}3{\mathrm{s}}^{2}3{\mathrm{p}}^{6}4{\mathrm{s}}^{1}3{\mathrm{d}}^{11}4{\mathrm{p}}^3$ ii) $1{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{p}}^{6}3{\mathrm{s}}^{2}3{\mathrm{p}}^{6}4{\mathrm{s}}^{1}3{\mathrm{d}}^{10}4{\mathrm{p}}^{3}5{\mathrm{s}}^1$
c) Escriba un posible conjunto de números cuánticos (n, l, m, s) para un electrón 3d. (0,25 p)
d) ¿Cuántos electrones de valencia, y cuántos electrones desapareados, tendrá este elemento, en su estado fundamental? Justifique brevemente su respuesta. (0,50 p)
e) Indique, entre los siguientes, qué conjunto de estados de oxidación más probables corresponde a este elemento: (0,25 p) i) +3, +5, –3 ii) +2, +10, +3 iii) –3, –5

2. a) Dibuje el ciclo de Born-Haber para la formación del MgO(s) a partir de Mg(s) y ${\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})$, y determine su entalpía de formación, a partir de los siguientes datos: (1,50 p)
$\mathrm{E}{\mathrm{I}}^1(\mathrm{M}\mathrm{g})=738\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$ ; $\mathrm{E}{\mathrm{I}}^2(\mathrm{M}\mathrm{g})=1451\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$; $\mathrm{\Delta }{H}_{sub}(\mathrm{M}\mathrm{g})=148\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$, $\mathrm{\Delta }{H}_{red}(\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O})=-3791\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$
$\mathrm{A}{\mathrm{E}}^1(\mathrm{O})=-141\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$; $\mathrm{A}{\mathrm{E}}^2(\mathrm{O})=+798\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$; $\mathrm{\Delta }{H}_{disoc}({\mathrm{O}}_2)=498\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$
b) Explique la diferencia de signo entre la primera y la segunda afinidad electrónica del O. (0,50 p)

3. Observe atentamente el siguiente diagrama entálpico (perfil de reacción) y conteste a las preguntas:


a) ¿En cuántas etapas ocurre la reacción representada? (0,20 p)
b) Indique el valor numérico de la $E_a$ de cada etapa. (0,30 p)
c) ¿Cuántos estados de transición hay en esta reacción y cuál es la energía de cada uno de ellos? (0,40 p)
d) ¿Qué etapa es la determinante de la velocidad de la reacción? Explique en qué se basa su respuesta. (0,30 p)
e) Calcule el valor de $\mathrm{\Delta }H$ para la reacción directa y explique si dicha reacción es exotérmica o endotérmica. (0,40 p)
f) Explique si la adición de un catalizador efectivo afectará a la velocidad de la reacción global y a su $\mathrm{\Delta }H$. (0,40 p)

4. En un recipiente cerrado a 27ºC se encuentran 100 g de grafito en equilibrio con una mezcla de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ (g) y CO (g), según la siguiente reacción: $\mathrm{C}(\mathrm{s})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})\rightleftharpoons 2\mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})K_p=50\mathrm{a}27{}^{\circ }\mathrm{C}$

a) Calcule la presión parcial de cada gas sabiendo que la $P_{total}$ en el equilibrio es de 5,5 atm. (1,0 p)
b) Calcule el valor de $K_c$ para dicho equilibrio, a 27 ºC. (0,40 p)
c) Explique cómo variará la presión parcial de CO en los siguientes casos: (i) si se adicionan al recipiente otros 100 g de grafito; (ii) si mediante un émbolo se reduce el volumen del recipiente. (0,60 p)

5. a) Escriba los procesos ácido-base (disociación, hidrólisis) que tienen lugar al disolver las siguientes sustancias en agua, indicando adecuadamente si se trata o no de un equilibrio, y cómo será el pH de la disolución resultante (neutro, ácido o básico): i) NaOH; ii) HCl; iii) $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$; iv) NaCl; v) $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}$. (1,60 p)
b) Indique cuál de las disoluciones anteriores será más ácida, y cuál más básica (suponiendo que se parte de cantidades equimolares de las sustancias). (0,40 p) Datos: $K_b(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3)=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$

6. a) Calcule el grado de disociación de una disolución acuosa de $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ (aq) ($K_b=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$) de concentración c = 0,5 M. (1,0 p)
b) El pH de una disolución de un ácido monoprótico (HA), de concentración $c=2\cdot {10}^{-3}\mathrm{M}$ es pH = 2,70. Explique numéricamente si se trata de un ácido fuerte o débil. (0,50 p)
c) Calcule la concentración de aniones hidroxilo, $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$, en la disolución del apartado b). (0,50 p)

7. Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción (sin ajustar): $\mathrm{P}+\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{H}}_3\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{N}\mathrm{O}$

a) Indique cuál es el agente oxidante y el reductor, y cómo varían sus estados de oxidación. (0,50 p)
b) Ajuste la reacción mediante el método del ion-electrón. (1,50 p)

8. Considere una pila galvánica formada por un electrodo de Cu sumergido en una disolución acuosa 1M de $\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ y por un electrodo de Zn sumergido en una disolución acuosa 1M de $\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$.

a) Explique cuál de los electrodos actuará como cátodo y cuál como ánodo. Escriba las semirreacciones que tienen lugar en cada uno de ellos, identificándolas como oxidación o reducción, y escriba también la reacción global de la pila. (0,80 p)
b) Calcule la fuerza electromotriz de la pila, y la variación de energía libre. (0,60 p)
c) Explique brevemente si en este proceso se produce o se consume electricidad. (0,30 p)
d) Razone si durante la reacción varía (y cómo) la masa de los electrodos. (0,30 p)
Datos: $E^{\circ }(\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}\mathrm{/}\mathrm{C}\mathrm{u})=\mathrm{0,34}\mathrm{V}$; $E^{\circ }(\mathrm{Z}{\mathrm{n}}^{2+}\mathrm{/}\mathrm{Z}\mathrm{n})=-\mathrm{0,76}\mathrm{V}$; $F=96.500\mathrm{C}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$

9. a) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los siguientes pares de compuestos e indique el tipo y subtipo de isomería que presentan entre sí: (1,0 p)
i) etil vinil éter y alil metil éter ii) but-1-eno y ciclobutano
b) Indique el tipo y subtipo de isomería que presentan los siguientes pares de compuestos: (0,40 p)

c) Indique el tipo de reacción orgánica de que se trata (una sola palabra es suficiente): (0,20 p)
$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\stackrel{\mathrm{P}\mathrm{d}(\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{.})}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}$
d) Nombre las dos sustancias orgánicas que intervienen en la reacción anterior. (0,40 p)

10. a) Formule o nombre: i) estireno; ii) $\mathrm{C}\mathrm{H}\equiv \mathrm{C}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}\mathrm{H}$; iii) 3-metilpentanamida (0,60 p)
b) Dado el compuesto $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$:
i) Nómbrelo. (0,20 p)
ii) Explique si puede presentar algún tipo de isomería espacial (geométrica y/o óptica). (0,40 p)
iii) Escriba la fórmula semidesarrollada de un isómero estructural de función. (0,25 p)
iv) Escriba la ecuación química para la reacción de combustión del compuesto con ${\mathrm{O}}_2$. (0,30 p)
v) Complete la siguiente reacción, con todos los productos mayoritarios esperados: (0,25 p)
Eliminación: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\underset{180{}^{\circ }\mathrm{C}}{\overset{{\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{.})}{\to }}$