Química EvAU – Julio 2018

OPCIÓN A
Pregunta A1.- Responda justificadamente a las siguientes preguntas:
a) Para los átomos A (Z = 7) y B (Z = 26) escriba la configuración electrónica, indique el
número de electrones desapareados y los orbitales en los que se encuentran.
b) Los iones K+ y Cl− tienen aproximadamente el mismo valor de sus radios iónicos,
alrededor de 0,134 nm. Justifique si sus radios atómicos serán mayores, menores o
iguales a 0,134 nm.
c) Calcule la menor longitud de onda en nm de la radiación absorbida del espectro de
hidrógeno.
Datos. RH = 1,097×107 m−1.
Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).

a) A (Z = 7): 1s2 2s2 2p3 tiene 3 electrones desapareados en los orbitales 2p

↑↓ ↑ ↑ ↑
2s2 2p

B (Z = 26): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 tiene 4 electrones desapareados en los orbitales 3d

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
4s2 3d

b) El radio de K es mayor respecto al K+ ya que tiene un electrón más que y además está
situado en una nueva capa (4s1)
El Cl tiene un radio menor que su correspondiente ion Cl- ya que tiene un ion menos y es
mayor el efecto de contracción por parte del núcleo en el Cl que en el Cl- al contener éste más
electrones que protones.
1 1 1
c) Utilizamos la expresión: 𝜆𝜆 = 𝑅𝑅𝑅𝑅 �𝑛𝑛2 − 𝑛𝑛22
�
1
Como nos pide la menor longitud de onda, establecemos que n1 = 1 y n2 = ∞, de modo que:
1 1 1 1 1 1
= 𝑅𝑅𝑅𝑅 � 2 − 2 � → = 1′ 097 · 107 � − � = 1′ 097 · 107 →
𝜆𝜆 𝑛𝑛1 𝑛𝑛2 𝜆𝜆 1 ∞

𝜆𝜆 = 9′ 115 · 10−8 m = 𝟗𝟗𝟗𝟗′ 𝟗𝟗𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

Pregunta A2.- Razone si el pH que resulta al mezclar las disoluciones indicadas es ácido, básico
o neutro.
a) 50 mL de ácido acético 0,1 M + 50 mL de hidróxido de sodio 0,1 M.
b) 50 mL de ácido clorhídrico 0,1 M + 100 mL de hidróxido de sodio 0,05 M.
c) 50 mL de ácido clorhídrico 0,1 M + 50 mL de hidróxido de sodio 0,05 M.
d) 50 mL de ácido clorhídrico 0,1 M + 50 mL de amoniaco 0,1 M.

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Datos: pKa (ácido acético) = 5; pKb (amoniaco) = 5.

Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.
a) Primero vemos que el nº de moles de ácido y de base es el mismo: 50·10-3 · 0’1 = 5·10-3 moles.
La sal que se forma procede de un ácido débil y una base fuerte, que al hidrolizarse de nuevo,
nos da una disolución básica.

CH3-COONa + H2O  CH3-COO- + Na+  CH3-COO- + H2O  CH3-COOH + OH-  pH

básico

El Na+ no hidroliza porque al venir de una base fuerte, es un ácido conjugado débil y por eso no
es capaz de hidrolizarse
b) La reacción se produce entre un ácido y una base fuertes, con lo cual, tenemos que ver el
número de moles de ambos, si es el mismo podemos decir que la disolución es neutra:
nº moles HCl = 50 · 10-3 · 0’1 = 5 · 10-3
nº moles de NaOH = 100 · 10-3 · 0’05 = 5 · 10-3
Se han neutralizado todos los moles y por tanto el pH es neutro
c) Estamos en la misma situación que el apartado anterior, vamos a ver los moles que hay ahora
de ácido y base:
nº moles HCl = 50 · 10-3 · 0’1 = 5 · 10-3
nº moles de NaOH = 50 · 10-3 · 0’05 = 2’5 · 10-3
Como hay más moles de ácido que de base, se neutralizan solo los 2’5 ·10-3 moles de base,
quedando restos de ácido, por lo tanto el pH es ácido.
d) En este caso, el número de moles es el mismo, pero como lo que tenemos es un ácido fuerte
con una base débil, la hidrólisis de la sal resultante (NH4Cl) nos da una disolución ácida

HCl + NH3   𝑁𝑁𝑅𝑅4+ + Cl-  El Cl- no hidroliza porque es una base conjugada débil ya que
procede de un ácido fuerte mientras que el ión amonio sí: 𝑁𝑁𝑅𝑅4+ + H2O  NH3 + H3O-  pH
ácido

Pregunta A3.- Escriba las reacciones propuestas, indicando de qué tipo son y nombrando los
productos mayoritarios obtenidos:
a) Butan-2-ol + ácido sulfúrico/calor.
b) Propan-2-ol + permanganato de potasio (oxidante).
c) Propan-1-ol + ácido etanoico.
d) Cloroetano + hidróxido de sodio.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

𝐻𝐻2 𝑆𝑆𝑂𝑂4
a) CH3 - CHOH – CH2 – CH3 +  CH3 – CH = CH – CH3
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
Se trata una reacción de eliminación (deshidratación) del alcohol formando un alqueno, el 2-
buteno.
b) CH3 – CHOH – CH3 + KMnO4  CH3 – CO – CH3
El 2- propanol se oxida a propanona.
c) CH3 – CH2 – CH2OH + CH3 – COOH  CH3 – COOCH2 – CH2 – CH3

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Es una reacción de esterificación en la que se produce etanotato de propilo.

d) CH3 – CH2Cl + NaOH  CH3 – CH2OH + NaCl

Es una reacción de sustitución donde se obtiene etanol y cloruro de sodio.

Pregunta A4.- En un reactor de 20 L, una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 7 mol de
hidrógeno y 5 mol de yodo, se calienta a 350 ºC. En el equilibrio, H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g), hay 8,6
mol de yoduro de hidrógeno gaseoso. La entalpía de la reacción es ΔH = −10,83 kJ.
a) Indique cómo se modifica el equilibrio al aumentar la temperatura.
b) Calcule la constante de equilibrio Kc.
c) Calcule la presión parcial de hidrógeno en el equilibrio.
Datos: R = 0,082 atm·L·mol−1·K−1
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartado a); 0,75 puntos apartados b) y c).

a) La reacción es la siguiente: H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g) ∆H = - 10’83 KJ

Al tratarse de una reacción exotérmica, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza
hacia donde la reacción sea endotérmica, por tanto se dirige hacia la izquierda, es decir, se
descompone el HI formándose H2 e I2.

b) H2 I2  2 HI
+
n0 7 5 0
neq 7-x 5-x 2x = 8’6  x = 4’3
7 − 4′3 5 − 4′3 8′ 6
[ ]eq
20 20 20
[𝑯𝑯𝑯𝑯]𝟐𝟐 𝟎𝟎′𝟒𝟒𝟒𝟒𝟐𝟐
𝑲𝑲𝑲𝑲 = = ′ = 𝟒𝟒𝟗𝟗′𝟗𝟗𝟒𝟒
[𝑯𝑯𝟐𝟐 ] [𝑯𝑯𝟐𝟐 ] 𝟎𝟎 𝟗𝟗𝟒𝟒𝟏𝟏 · 𝟎𝟎′𝟎𝟎𝟒𝟒𝟏𝟏

c) Si tenemos en cuenta la ecuación de los gases ideales: P · V = n · R · T

𝑛𝑛 · 𝑅𝑅 · 𝑇𝑇 2′ 7 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 · 0′ 082 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑚𝑚 · 𝐿𝐿 · 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 −1 · 𝐾𝐾 −1 623 𝐾𝐾

𝑃𝑃 = = = 𝟏𝟏′ 𝟗𝟗𝟎𝟎 𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂
𝑉𝑉 20 𝐿𝐿

Pregunta A5.- Una muestra de dióxido de manganeso reacciona con ácido clorhídrico comercial
de densidad 1,18 kg·L–1 y una riqueza del 38% en masa, obteniéndose cloro gaseoso, cloruro de
manganeso (II) y agua.
a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.
b) Escriba la reacción molecular global ajustada por el método del ion electrón.
c) Calcule la masa de dióxido de manganeso de la muestra si se obtienen 7,3 L de gas cloro,
medidos a 1 atm y 20 ºC.
d) Calcule el volumen de ácido clorhídrico comercial que se consume en la reacción.
Datos. R = 0,082 atm·L·mol–1·K–1; Masas atómicas: H = 1,0; O = 16,0; Cl = 35,5; Mn = 55,0.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

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a) MnO2 + HCl  Cl2 + MnCl2 + H2O Esta es la reacción que se está produciendo.
Sabiendo los nº de oxidación, comprobamos que el Cl pasa de (-1) a 0; y el Mn pasa de (+ 4) a (+
2); luego el Cloro se oxida y el Manganeso se reduce:

Semirreacción de oxidación: 2 Cl-  Cl2 + 2 e-

Semirreacción de reducción: MnO2 + 4 H+ + 2 e-  Mn2+ + 2 H2O

b) Como el número de electrones que se desprenden en la oxidación es el mismo que el que se

cogen en la reducción, la ecuación iónica neta es:

2 Cl- + MnO2 + 4 H+  Cl2 + Mn2+ + 2 H2O

Por tanto, la reacción molecular global es:

MnO2 + 4 HCl  Cl2 + MnCl2 + 2 H2O

c) El número de moles de cloro obtenido se calculan aplicando la ecuación de los gases ideales
(P · V = n · R · T):
𝑃𝑃 · 𝑉𝑉 1 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑚𝑚 · 7′ 3 𝐿𝐿
𝑛𝑛 = = ′ = 𝟎𝟎′ 𝟒𝟒𝟎𝟎𝟒𝟒 𝒂𝒂𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎
𝑅𝑅 · 𝑇𝑇 0 082𝑎𝑎𝑎𝑎𝑚𝑚 · 𝐿𝐿 · 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 −1 𝐾𝐾 −1 293 𝐾𝐾

Por la estequiometría de la reacción, comprobamos la relación de moles entre el dióxido de

manganeso y el cloro es 1:1; luego si obtenemos 0’303 moles de cloro, partimos de 0’303 moles
de dióxido de manganeso y la masa entonces es:

Masa MnO2 = nº moles · Mm  masa MnO2 = 0’303 moles · 87 g/mol = 26’36 g

d) A partir de la estequiometría ve os que 1 mol MnO2: 4 HCl

87 𝑔𝑔 𝑀𝑀𝑛𝑛𝑂𝑂2 26′36 𝑔𝑔 𝑀𝑀𝑛𝑛𝑂𝑂2

= →→ 𝑥𝑥 = 44′ 24𝑔𝑔 𝑅𝑅𝐻𝐻𝑚𝑚 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚
4 · 36′ 5𝑔𝑔 𝑅𝑅𝐻𝐻𝑚𝑚 𝑥𝑥 𝑔𝑔 𝑅𝑅𝐻𝐻𝑚𝑚
Como el HCl que tenemos es un ácido comercial del 30% de riqueza:

𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑝𝑝𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑛𝑛𝑠𝑠𝑅𝑅𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎

% 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑝𝑝𝑚𝑚𝑅𝑅𝑎𝑎 = 100
𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑝𝑝𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑛𝑛𝑠𝑠𝑅𝑅𝑎𝑎 𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑠𝑠𝑅𝑅𝑎𝑎𝑚𝑚

44′ 24 · 100
𝑀𝑀𝑎𝑎𝑚𝑚𝑎𝑎 𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑅𝑅𝐻𝐻𝑚𝑚 == 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟏𝟏′ 𝟒𝟒𝟐𝟐 𝒈𝒈
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Como sabemos la densidad del HCl, sabiendo la masa, podemos calcular el volumen:

𝑚𝑚 𝑚𝑚 116′ 42 𝑔𝑔
𝑑𝑑 = →→ 𝑣𝑣 = = = 0′ 0986 𝐿𝐿 = 𝟗𝟗𝟗𝟗′ 𝟏𝟏 𝒂𝒂𝒎𝒎
𝑣𝑣 𝑑𝑑 1180 𝑔𝑔 · 𝐿𝐿−1

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OPCIÓN B

Pregunta B1.- Para las moléculas NH3 y CO2:

a) Justifique el número de pares de electrones enlazantes y los pares libres del átomo
central.
b) Indique su geometría y la hibridación que presenta el átomo central.
c) Justifique las fuerzas intermoleculares que presentan.
d) Explique su polaridad.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Primero hacemos las configuraciones electrónicas de los átomos que forman las moléculas de
amoniaco y dióxido de carbono:
H: 1s1 C: 1s2 2s2 2p2 O: 1s2 2s2 2p4 N: 1s2 2s2 2p3
Las estructuras de Lewis de ambas moléculas son:

El carbono no tiene electrones libres, dispone de cuatro pares de electrones enlazantes, mientras
que el N posee un par de electrones libres y tres pares de electrones enlazantes.

b) Según la teoría de la RPECV, la molécula de CO2 es lineal dado que el C no tiene electrones
libres; el NH3 tiene geometría piramidal trigonal, ya que los electrones libres que tiene el N
producen repulsión sobre los electrones enlazantes.
Con respecto a la hibridación, en el CO2 es una hibridación sp y en el NH3 es una hibridación sp3

CO2

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c) En el caso del CO2, las fuerzas serían las producidas entre dipolos temporales, es decir, Fuerzas
de Van der Waals (en concreto son fuerzas de London). En el caso del amoniaco, se producen
enlaces por puente de hidrógeno.

d) El CO2 con 𝜇𝜇⃗ = 0, es apolar mientras que el NH3, como la suma de los momentos dipolares de
los enlaces es distinto de cero (𝜇𝜇⃗ ≠ 0) es polar.

Pregunta B2.- Se tiene un compuesto A de fórmula C3H6O.

a) Sabiendo que A por reducción da lugar a un alcohol primario B, formule y nombre ambos
compuestos.
b) Escriba la reacción de A con un oxidante y nombre el producto obtenido C.
c) Escriba la reacción que se produce entre B y C y nombre el producto obtenido.
d) Formule y nombre un isómero de función de A.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos.

a) Un alcohol primario se puede obtener por reducción de un aldehído, por lo que los
compuestos A y B pueden ser:
CH3 –CH2 – CHO (propanal) y CH3 – CH2 –CH2OH (propanol)

b) Cuando se oxida un aldehído produce un ácido, en este caso el ácido propanoico

CH3 –CH2 – CHO + oxidante  CH3 – CH2 – COOH

c) La reacción entre un alcohol y un ácido es una esterificación y en este caso se produce

propanoato de propilo.
CH3 – CH2 –CH2OH + CH3 – CH2 – COOH  CH3 – CH2 – COO – CH2 – CH2 – CH3.

d) Puede ser la propanona, se cambia el grupo aldehído por una cetona:

CH3 – CO – CH3 propanona.

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Pregunta B3.- Se tiene una disolución acuosa de nitrato de plata y nitrato de bario sobre la que
se va añadiendo otra que contiene iones sulfato.
a) Formule los equilibrios de precipitación resultantes.
b) Determine la solubilidad de ambos sulfatos en M y g·L−1.
c) Justifique cómo afecta a la solubilidad del Ag2SO4 la adición de sulfato de potasio.

Datos. Ks: Ag2SO4 = 1,6×10−5; BaSO4 = 1,1×10−10. Masas atómicas: O = 16; S = 32; Ag = 108;
Ba = 137.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartado a) y c); 1 punto apartado b).

a) Ag2SO4 ⇄ 2 Ag+ + 𝑆𝑆𝑂𝑂42− BaSO4 ⇄ Ba2+ + 𝑆𝑆𝑂𝑂42−

b) Como sabemos los productos de solubilidad, podemos sacar la solubilidad

En el caso del sulfato de plata es: Ks = [Ag+]2 [𝑆𝑆𝑂𝑂42− ]  Ks = 4s2 · s = 4s3 

3 𝐾𝐾𝐾𝐾 3 1,6× 10−5
𝑚𝑚 = � 4 = � = 𝟎𝟎′ 𝟎𝟎𝟗𝟗𝟏𝟏 𝑴𝑴
4
En gL-1: Como Mm (Ag2SO4) = 312 gr/mol  0’016 mol L-1 · 312 g mol-1 = 4’99 g L-1

En el caso del sulfato de bario: Ks = [Ba2+] [𝑆𝑆𝑂𝑂42− ] = s2 

s = √1′ 1 · 10−10 = 1’05 · 10-5 M
En gL-1: Siendo la Mm (BaSO4) = 233 gr/mol  1’05 · 10-5 mol L-1 · 233 g mol-1 = 2’45 g L-1

c) Como aumenta la concentración del ion sulfato, se produce un aumento de la concentración

del ion sulfato y por el efecto del ion común, la solubilidad de la sal disminuye.

Pregunta B4.- A partir de los potenciales de reducción estándar que se adjuntan:

a) Explique detalladamente cómo construir una pila Daniell.
b) Escriba las semirreacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo de la pila Daniell
e indique el sentido del movimiento de los iones metálicos en sus respectivas
disoluciones.
c) Razone si en un recipiente de Pb se produce alguna reacción química cuando se adiciona
una disolución de Cu2+.
Datos. E0 (V): Pb2+/Pb = 0,13; Cu2+/Cu = 0,34; Zn2+/Zn = − 0,76.
Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).

a) En el ánodo colocamos un electrodo de Zn sumergido en una disolución de ZnSO4 1 M ya que

es allí donde se va a producir la oxidación y en cátodo, que es donde se produce la reducción,
podemos poner un electrodo de Cu sumergido en una disolución de CuSO4. Entre medias
colocamos un puente salino con una sal como cloruro de potasio. También colocamos un
voltímetro que se va a colocar uniendo los electrodos mediante cables de conexión.

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Zn/Zn2+ || Cu2+/Cu
b) Las semirreacciones son:

Semirreacción de oxidación: Zn – 2 e-  Zn2+ (Ánodo)

Semirreacción de reducción: Cu2+ + 2 e-  Cu (Cátodo)

En el ánodo se pasa de Zn a Zn2+ mientras que en el cátodo, lo que ocurre es que el Cu2+ pasa a
Cu.

c) Teniendo en cuenta los potenciales de reducción del Pb y del Cu y sabiendo que el potencial
del cátodo es mayor que la del ánodo, tendremos que el plomo se debe oxidar en esta reacción y
el cobre se reduce, luego la reacción será:
Pb + Cu2+  Pb2+ + Cu
El potencial de la pila en este caso es: E0 = E0cátodo - E0ánodo = 0’34 – 0’13 = 0’21 V

Al ser positivo el potencial de la pila formada, la reacción sí puede tener lugar

Pregunta B5.- Se disuelven 0,675 gramos de ácido cianhídrico en agua hasta completar 500 mL
de disolución.
a) Determine su concentración molar.
b) Calcule su pH.
c) Calcule la concentración que debe tener una disolución de ácido clorhídrico para que
tenga el mismo pH que la disolución de ácido cianhídrico.
Datos: pKa (ácido cianhídrico) = 9,2. Masas atómicas: H = 1; C = 12; N = 14.
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos apartado a); 0,75 puntos apartados b) y c).

a) El número de moles de HCN siendo Mm (HCN) = 27 gr/mol, será:

0′ 675 𝑔𝑔𝑝𝑝
𝑛𝑛 = = 0′ 025 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
27 𝑔𝑔𝑝𝑝/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

Y la concentración del HCN es:

0′ 025 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
[𝑅𝑅𝐻𝐻𝑁𝑁] = = 𝟎𝟎′ 𝟎𝟎𝟏𝟏𝑴𝑴
0′ 5 𝐿𝐿

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b) Es un ácido débil por tanto:

HCN + H2O C𝑁𝑁 − + 𝑅𝑅3 𝑂𝑂+

[ ]0 0’05 0 0
[ ]eq ′
0 05 − 𝑥𝑥 𝑥𝑥 x
[C𝑁𝑁 − ][𝐻𝐻3 𝑂𝑂 + ] 𝑥𝑥 2
Como sabemos que 𝐾𝐾𝑎𝑎 = = y Ka = 10-pKa
[𝐻𝐻𝐻𝐻𝑁𝑁] 0′ 05−𝑥𝑥

Ka = 10- 9’2 Es un valor muy pequeño y por eso mismo podemos despreciar el valor
disociado (x) frente a valor inicial (0’05)

′ −10
𝑥𝑥 2
6 31 · 10 = ′ →→ 𝑥𝑥 = [𝑅𝑅3 𝑂𝑂+ ] = 5′ 62 · 10−6
0 05 − 𝑥𝑥

pH = - log [𝑅𝑅3 𝑂𝑂+ ] = - log 5′ 62 · 10−6 = 5’25

c) Al ser un ácido fuerte, el HCl se disocia por completo, lo que significa que la concentración del
ácido clorhídrico y de protones es la misma la final del proceso y por tanto, para que tenga el
mismo pH del apartado b) debe ser:

[HCl] = [H3O+] = 5’62 · 10-6 M

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