EXAMEN DE SELECTIVIDAD UIB JUNIO 2011 QUÍMICA OPCIÓN A
1. En tractar 5 grams de galena amb acid sulfuric s’obtenen 410 cm3 de H2S, mesurats en condicions normals, segons l’equacio: PbS + H2SO4 → PbSO4 + H2S Calcula: a) La riquesa de la galena en PbS. b) El volum d’acid sulfuric 0,5 M gastat en aquesta reaccio. c) Indica l’estructura de Lewis de l’acid sulfuric. a) x g de PbS 22 4L. 1 mol de PbS 1 mol de H S 5 g. de galena. . . . . 100 g. de galena 63 g. de PbS 1 mol de PbS 1 mol de H S 1000 cm . 410cm Despejando la x: x 87 5% 1 L. b) 87 5 g de PbS 1 mol de PbS 1 mol de H SO 1 L. de H SO 5 g. de galena. . . . 100 g. de galena 63 g. de PbS 1 mol de PbS 0 5 mol de H SO =3’6.10‐ 2L. de H2SO4. c) H: 1e Electrones disponibles S: 6e Total: 32e . O: 6e H: 2e Electrones para tener estructura de gas noble S: 8e Total: 44e . O: 8e La diferencia es de 12 electrones →tendremos 6 enlaces. O ↑ H – O – S – O – H ↓ O Los enlaces ↓ son dativos, los dos electrones los aporta el S. Otra posible estructura: :O: || H – O – S – O – H || :O: 2. En una reaccio quimica del tipus 3A(g) → A3(g) disminueix el desordre del sistema. El diagrama entalpic del sistema es:
a) Quin signe te la variacio d’entropia del sistema? b) Indica raonadament si el proces indicat pot ser espontani a temperatures altes o baixes. c) Quin signe hauria de tenir la variacio d’entalpia de la reaccio perque aquesta no fos espontania a cap temperatura? a) Si disminuye el desorden, disminuye la entropía. ∆S < 0. b) La variación de entalpía de la reacción según el diagrama es negativa (exotérmica). Según la relación ∆G = ∆H ‐ T∆S, el ∆G será negativo (espontánea) por debajo de una determinada temperatura. c) Si ∆G es positivo la reacción es no espontánea. Si ∆H es positivo y ∆S negativo, ∆G será positivo a cualquier temperatura. ∆G =∆H ‐T∆S T ↑ , ∆G<0; espontánea + + T ↓ , ∆G>0; no espontánea ∆G>0; no espontánea + ∆G<0; espontánea + T ↑ , ∆G<0; no espontánea T ↓ , ∆G>0; espontánea 3. Justifica si son correctes o no les afirmacions seguents: a) El rendiment d’una reaccio representa el tant per cent de reactiu/s que reacciona/en, respecte a la quantitat que hi ha inicialment. b) En una reaccio quimica, al reactiu que no es consumeix completament se’l denomina reactiu limitant. c) Els coeficients estequiometrics, en una equacio quimica, ens indiquen la quantitat que tenim de cada un dels reactius i la quantitat que es formara de cada un dels productes. d) En una molecula de C6H5NO2 tenim una molecula de O2, 5 molecules de H2, ½ .molecula de N2 i 6 atoms de C. a) Verdadero. b) Falso. El limitante es el que se consume totalmente. c) Falso. Representan moles o moléculas. Si todas las sustancias son gases en las mismas condiciones también representa volúmenes. N2(g)+ 3H2(g)→ 2NH3(g) en esta reacción, 1 mol de N2 reacciona con 3 moles de H2 para dar 2 moles de NH3, o 1 molécula de N2 reacciona con 3 moléculas de H2 para dar 2 moléculas de NH3 o 1 L. de N2 reacciona con 3 L. de H2 para dar 2 L. de NH3.
d) Falso. Una molécula de C6H5NO2 contiene 6 átomos de C, 5 de H, 1 de N y 2 de O. 4. La seguent reaccio es duu a terme en medi acid: MnO2 + As2O3 + HCl → MnCl2 + As2O5 + H2O a) Indica quin es l’oxidant i quin el reductor. b) Ajusta la reaccio molecular mitjancant el metode de l’io‐electro. c) Quants de mL de HCl de densitat 1,18 g/mL i riquesa del 35% en pes es necessitaran per obtenir 115 grams de pentoxid d’arsenic? a) y b) ● Calculamos los números de oxidación de cada átomo. Mn O As O H Cl Mn Cl As O H O ● ¿ Qué elementos cambian de número de oxidación? El Mn (de + 4 a + 2), se reduce y el As ( de + 3 a + 5) se oxida. ● Disociamos las sustancias ( solo ácidos, hidróxidos y sales) que intervienen en la oxidación y la reducción. MnO2 no se disocia. As2O3 no se disocia. MnCl2 → Mn+2 + 2Cl‐ As2O5 no se disocia. .● Escribimos las semireacciones de oxidación y reducción. Oxidación. El reductor es el As O . As2O3 → As2O5 Reducción. El oxidante es el MnO2. MnO2 Mn ● Ajustamos atómica y electrónicamente las semireacciones. Los O se ajustan añadiendo H2O y los H se ajustan añadiendo H+. As O → As O As O H O→ As O As O 2H O→ As O 4H As2O3 → As2O5 ajustamos electronicamente: As O 2H O→ As O 4H 4e MnO Mn MnO Mn 2H O MnO Mn MnO 4H Mn 2H O ajustamos electronicamente: MnO 4H 2e Mn 2H O ● Para que el número de e‐ de ambas semireacciones coincida, debemos multiplicar la segunda por 2, así tendremos 2 e‐ en cada una. As O 2H O→ As O 4H 4e 2MnO 8H 4e 2Mn 4H O ● Sumamos ambas semireacciones ya ajustadas. 2H O 2MnO 8H 4e → As O 4H 4e 2Mn 4H O As O 4 2 ● Trasladando esta información a la reacción inicial: As O 2MnO 4HCl→ As O 2MnCl 2H O c)
115 g. As O .
1 mol de As O 4 moles de HCl 36 5g. de HCl 100 g dión 1 mL. dión . . . . 1 mol de As O 1 mol de HCl 35 g. HCl 1 18g. dión 230 g. As O
176 76mL. de dión
5. El salfumant es una dissolucio aquosa d’acid clorhidric al 24% que s’utilitza com a netejador d’inodors, desincrustador de ciment, etc. Un altre netejador caracteristic es el lleixiu, dissolucio aquosa d’hipoclorit sodic. Existeix una creenca que si ajuntam ambdos netejadors l’efecte s’incrementara. En canvi, si aixo es fa es generen uns vapors que provoquen irritacions que notam a les mucoses, la pell, les vies respiratories, etc. a) Formula l’hipoclorit sodic. Indica el nombre d’oxidacio de tots els seus atoms. b) Indica raonadament si una dissolucio aquosa d’hipoclorit sodic es acida, basica o neutra. a) Na Cl O b) La disolución es básica pues el ión hipoclorito reacciona con el agua, aumentando la concentración de OH‐. ClO‐ + H2O → HClO + OH‐. Es una cuestión de hidrólisis. OPCIÓN B 1. L’acid sulfuric concentrat reacciona amb el bromur de potassi i es genera sulfat de potassi, dioxid de sofre, brom i aigua. a) Ajusta la reaccio molecular mitjancant el metode de l’io‐electro. b) Indica quina es l’especie que actua d’oxidant. c) Quants de grams de brom s’obtenen a partir de 5 cm3 d’acid sulfuric concentrat amb una riquesa del 90% i densitat d’1,82 g/cm3? ● Calculamos los números de oxidación de cada átomo. H S O K Br K S O S O Br H O ● ¿ Qué elementos cambian de número de oxidación? El S (de + 6 a + 4), se reduce y el Br ( de ‐1 a 0) se oxida. ● Disociamos las sustancias ( solo ácidos, hidróxidos y sales) que intervienen en la oxidación y la reducción. H2SO4 → 2H+ + SO4‐2 KBr → K+ + Br SO2 no se disocia. Br2 no se disocia. .● Escribimos las semireacciones de oxidación y reducción. Oxidación. El reductor es el As O . As2O3 → As2O5 Reducción. El oxidante es el MnO2. MnO2 Mn ● Ajustamos atómica y electrónicamente las semireacciones. Los O se ajustan añadiendo H2O y los H se ajustan añadiendo H+.
SO → SO SO → SO 2H O SO → SO 4H SO → SO 2H O ajustamos electronicamente: 4H SO 2e → SO 2H O Br Br Br 2Br Br Br ajustamos electronicamente: 2Br Br 2e ● Como que el número de e‐ de ambas semireacciones coincide, sumamos ambas semireacciones ya ajustadas. SO 2Br → SO 2H O Br 4H ● Trasladando esta información a la reacción inicial: 2H2SO4 + 2KBr → K2SO4 + SO2 + Br2 + 2H2O 2. a) Es disposa d’una pila galvanica de f.e.m. igual a +1,54 V Cr / Cr(NO3)3 (aq) 1M // AgNO3 (aq) 1M / Ag Indica’n l’anode i el catode, escriu les corresponents semireaccions i indica quin electrode disminuira la massa en funcionar la pila. b) Que passara si s’agita una dissolucio de nitrat ferros amb una cullera d’alumini? E0 (Al3+/Al) = ‐1,67 V; E0 (Fe2+/Fe) = ‐0,41 V a) En una pila galvánica el ánodo es el polo negativo y es donde se produce la oxidación. Ánodo(Cr / Cr(NO3)3 (aq) 1M): Cr → Cr3+ + 3 e‐; al pasar el cromo a Cr3+ el ánodo disminuye de tamaño. En una pila galvánica el cátodo es el polo positivo y es donde se produce la reducción. Cátodo(AgNO3 (aq) 1M / Ag): Ag+ +1 e‐→ Ag. b) Se puede producir la reacción: 2e Fe; E 0 41 V Fe Fe2+ + Al → Fe + Al3+ Fe Al Fe Al ; Al Al 3e ; E 1 67 V ∆G
FE
E 1 26 V 0 ∆G “ataca” a la cuchara de Al.
0;
ón espontánea. La disolución ferrosa
3. Per a la reaccio en estat gasos, 2NO + 2CO → 2CO2 + N2 la constant d’equilibri Kp val 1.1060, a 25 oC. Determina: a) Si la reaccio es o no espontania. b) Si la reaccio es exotermica, justifica cap a on es desplacara l’equilibri si disminueix la temperatura. a) Según la reacción: ∆G
RTlnKp
∆G
0;
ón es espontánea.
b) Según el principio de Le Chatelier, si disminuye la temperatura, la reacción se desplaza en sentido exotérmico. Se desplaza a productos. 4. Es disposa dels seguents volums de dues dissolucions diferents: Dissolucio 1: 50 mL d’acid clorhidric 0,1 M. Dissolucio 2: 50 mL d’acid nitric 0,4 M. Calcula: a) El pH que resultara si a 10 mL de la dissolucio 1 s’afegeixen 0,28 grams d’hidroxid sodic. b) El pH que resultara en mesclar 25 mL de la dissolucio 1 amb 25 mL de la dissolucio 2. c) Quants de grams d’hidroxid sodic es necessitaran per neutralitzar 25 mL de la dissolucio d’acid nitric 0,4 M? a) La reacción será: HCl + NaOH → NaCl + H2O. 1 L. 0 1moles de HCl 10 mL. de dión de HCl 0 001moles de HCl. 1000 mL. 1 L. dión de HCl 1 mol de NaOH 0 007moles de NaOH. 0 28 g. de NaOH 40 g. de NaOH Como la reacción se verifica mol a mol, sobrarán 0’006 moles de NaOH, de donde la 0 006 moles NaOH 0 6M pOH 0 22 pH 13.78 0 01 L. b) 1 L. 0 1moles de HCl 25 mL de dión 1 0 0025moles de HCl 1000 mL. 1 L. dión 1 0 0025moles de H O 1 L. 0 4moles de HNO 25 mL de dión 2 0 01moles de HNO 1000 mL. 1 L. dión 2 0 01moles de H O 0 0025 0 01 dión resultante H O 0 25M. pH 0 6 0 025 0 025 1 mol de NaOH 40 g. de NaOH c 0 01moles de HNO 0 4g. de NaOH. 1 mol de HNO 1 mol de NaOH 5. Contesta d’una forma raonada les questions seguents: a) Per que, a 25 oC i 1 atm, l’aigua es liquida i el sulfur d’hidrogen no? b) Quin dels composts seguents: oxid de calci i clorur de cesi, sera mes soluble en aigua? c) Quin metall te major punt de fusio, el sodi o el coure? d) Qui condueix millor el corrent electric, un cristall de nitrat d’alumini, o una dissolucio d’aquest? a) En las moléculas de agua existen enlaces O‐H, lo que posibilita la formación de puentes de hidrógeno (fuerzas intermoleculares de gran intensidad). Los puntos de fusión y ebullición del agua son mayores.
b) Óxido de calcio: CaO → Ca2+ + O2‐. Cloruro de cesio: CsCl → Cs+ + Cl‐. En el óxido de calcio el enlace iónico es más fuerte pues los iones tienen doble carga. Como al disolverse en agua se debe romper el enlace iónico, a mayor fuerza de enlace menos solubilidad. El cloruro de cesio es más soluble.
c) El cobre
d) El nitrato de aluminio es un compuesto iónico. Éstos conducen la electricidad fundidos o en disolución, no en estado sólido.