📄 Quimica · 2024-2025 · Extraordinaria

1) Responda a las siguientes preguntas: a) (0,75 puntos) El nitrato de amonio es un compuesto con muchas aplicaciones, cuya síntesis se realiza por reacción directa de ácido nítrico y amoniaco. Escriba la reacción ajustada que se produce y, haciendo uso de la Tabla, calcule ∆G º a 300 K. Justifique la espontaneidad de la reacción. r b) (0,75 puntos) Una de las aplicaciones del nitrato de amonio es como explosivo, ya que en ciertas condiciones (temperaturas por encima de 175 ºC) se produce de forma explosiva la reacción de descomposición que da lugar a óxido de dinitrógeno y agua. Escriba la reacción ajustada y con los datos de la Tabla calcule ∆H º y ∆S º. Determine ∆G º a 450 K para dicha reacción. Considere que ∆H º y ∆S º r r r r r no cambian con la temperatura. Justifique si la reacción es exotérmica y espontánea. c) (0,5 puntos) Escriba la ley de velocidad de la reacción de descomposición del nitrato de amonio considerando que las unidades de su constante de velocidad son s−1, e indique el orden de la reacción. d) (0,5 puntos) Explique cómo afecta a la velocidad de la reacción de descomposición del nitrato de amonio una disminución de la temperatura. Tabla. Datos termodinámicos a 300K. ∆G º ∆H º Sº Compuesto f f (kJ·mol−1) (kJ·mol−1) (J·K−1·mol−1) NH NO −184 −366 151 4 3 HNO −81 3 NH −17 3 N O 82 220 2 H O −241 189 2

3B) Responda a las siguientes cuestiones: a) (1 punto) Justifique si para el compuesto CH −CH −CHOH−CH son verdaderas o falsas las siguientes 3 2 3 afirmaciones. Escriba las reacciones correspondientes si las hubiere, y nombre los productos: i) Al reaccionar con H SO concentrado da prioritariamente dos compuestos isómeros geométricos. 2 4 ii) Puede adicionar agua para dar butano. b) (0,5 puntos) Formule, en cada caso, el compuesto que presente las siguientes condiciones: i) Un aldehído de tres carbonos que contenga átomos con hibridación sp. ii)Una amina secundaria de tres átomos de carbono, con el átomo de nitrógeno unido a un carbono con hibridación sp3 y a otro carbono con hibridación sp2. c) (1 punto) Dados los compuestos CH −CHOH−CH y CH −CH −CH : 3 3 3 2 3 i) Justifique cuál tiene mayor temperatura de fusión. ii)Formule la reacción de obtención de CH −CHOH−CH a partir del alqueno correspondiente, indicando 3 3 el medio en el que transcurre (ácido, básico), el tipo de reacción y si se trata del producto minoritario y la regla que sigue.

4B) En un recipiente de 2,50 L se introducen 0,0200 mol de N y 0,0300 mol de H . Se eleva la temperatura 2 2 hasta 400 ºC, y la reacción N (g) + 3 H (g) 2 NH (g) alcanza el equilibrio, obteniéndose ∆H < 0 y una 2 2 3 r concentración de NH (g) de 0,00375 mol·L–1. 3 a) (1 punto) Calcule las presiones parciales d⇄e cada sustancia en el equilibrio y la presión total. b) (0,5 puntos) Obtenga Kp y Kc. c) (0,5 puntos) Justifique si el rendimiento del proceso aumenta realizándolo a menor temperatura. d) (0,5 puntos) Razone cómo varía la concentración de N cuando se añade al equilibrio un gas inerte como 2 el Ar a volumen y temperatura constantes. Dato. R = 0,0820 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1. QUÍMICA CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN Y CALIFICACIÓN Se tendrá en cuenta en la calificación de la prueba: - Claridad de comprensión y exposición de conceptos. - Uso correcto de formulación, nomenclatura y lenguaje químico. - Capacidad de análisis y relación. - Desarrollo de la resolución de forma coherente y uso correcto de unidades. - Aplicación y exposición correcta de conceptos en el planteamiento de las preguntas. Distribución de puntuaciones máximas: El alumno deberá responder 4 preguntas de la siguiente forma:  Pregunta 1 (sin optatividad).  Una pregunta a elegir entre las preguntas 2A y 2B.  Una pregunta a elegir entre las preguntas 3A y 3B.  Una pregunta a elegir entre las preguntas 4A y 4B. La puntuación máxima de cada pregunta es de 2,5 puntos, distribuidos en los correspondientes apartados de la siguiente forma: PREGUNTA PUNTUACIÓN MÁXIMA 1 a) 0,75 puntos; b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos; d) 0,5 puntos 2A a) 0,5 puntos; b) 0,5 puntos; c) 0,75 puntos; d) 0,75 puntos 2B a) 0,5 puntos; b) 0,75 puntos; c) 0,75 puntos; d) 0,5 puntos 3A a) 0,5 puntos; b) 1 punto; c) 1 punto 3B a) 1 punto; b) 0,5 puntos; c) 1 punto 4A a) 1,5 puntos; b) 0,5 puntos; c) 0,5 puntos 4B a) 1 punto; b) 0,5 puntos; c) 0,5 puntos; d) 0,5 puntos QUÍMICA SOLUCIONES (Documento de trabajo orientativo)

241) + 366 = −34 kJ·mol–1 ∆Sº = Σn·S0(productos) − Σn·S0(reactivos) = S0(N O) + 2·S0(H O) – S0(NH NO ) = 220 + (2 × 189) − 151 r 2 2 4 3 = 447 J·K–1·mol–1 ∆G0 = ∆H0 − T·∆S0 = −34 – (450 × 447×10−3) = −235 kJ·mol–1 r r r La reacción es exotérmica porque ∆H0 < 0 y es espontánea ya que ∆G0 < 0. r r c) v = k·[NH NO ]. La reacción es de orden 1. 4 3 d) Según la ecuación de Arrhenius, la constante de velocidad de la reacción disminuye al bajar la temperatura: k = Ae−Ea/RT, y con ello disminuye la velocidad. Válido explicarlo por la teoría de colisiones.

2A) Puntuación máxima: a) 0,5 puntos; b) 0,5 puntos; c) 0,75 puntos; d) 0,75 puntos a) X: grupo 2, periodo 4. Y: grupo 14, periodo 3. Z: grupo 17, periodo 2. b) Y: silicio, Si. Z: flúor, F. c) (2, 1, 0, +1/2) Corresponde a un electrón 2p, por lo que podría pertenecer al F (Z). (3, 0, 1, −1/2) Esta combinación de números cuánticos no es posible, porque si l = 0, m no puede ser l igual a 1. (3, 2, 0, +1/2) Corresponde a un electrón 3d, por lo que no pertenece a ningún elemento del enunciado. (4, 4, 0, +1/2) Esta combinación de números cuánticos no es posible, porque si n = 4, l no puede ser igual a 4. d) La electronegatividad mide la tendencia de un elemento a atraer los electrones cuando se combina con otro elemento para formar un enlace. Los valores de electronegatividad aumentan hacia la derecha en un periodo (la carga nuclear efectiva aumenta al avanzar en un mismo periodo) y al subir en un grupo (el radio atómico disminuye y los electrones están cada vez más atraídos por el núcleo), por lo que el elemento más electronegativo de los tres es el F (Z).

2B) Puntuación máxima: a) 0,5 puntos; b) 0,75 puntos; c) 0,75 puntos; d) 0,5 puntos H H H C O H O H C H a) H H C H H b) En las moléculas CH OH y CH , el C presenta hibridación sp3 y su geometría es tetraédrica. En la 3 4 molécula HCHO, el C tiene hibridación sp2 y su geometría es triangular plana. c) La temperatura de ebullición es mayor cuanto más intensas son las fuerzas intermoleculares. El CH es 4 una molécula no polar que solo tiene fuerzas de dispersión (o London) que son las más débiles, el HCHO es una molécula polar con fuerzas de dispersión (o London) y fuerzas dipolo-dipolo; el CH OH es una 3 molécula polar con un grupo OH por lo que, además de las fuerzas de dispersión (o London) y fuerzas dipolo-dipolo, presenta enlace de hidrógeno, que son las más intensas. Por lo tanto, el orden de intensidad de las fuerzas intermoleculares es: CH OH > HCHO > CH , que es el mismo orden que siguen sus 3 4 temperaturas de ebullición. d) Tanto el CH OH como el HCHO son solubles en agua, ya que son moléculas polares. 3

3A) Puntuación máxima: a) 0,5 puntos; b) 1 punto; c) 1 punto. a) i) CH −CH(CH )−CH −C(CH CH )(CH )−CH −CHO(3−etil−3,5−dimetilhexanal), aldehído; 3 3 2 2 3 3 2 ii) CH =CH−O−CH −CH (etenil etil éter), éter. 2 2 3 b) i) CH −CH(CH )−CH −C(CH CH )(CH )−CH(OH)−CH (3−etil−3,5−dimetilhexan−2−ol), grupo alcohol o 3 3 2 2 3 3 3 hidroxilo. ii) CH −(CH ) −CH(CH=CH )−CH=CH−COOH (ácido 4−etenilhept−2−enoico), 2 dobles enlaces y grupo 3 2 2 2 ácido o carboxilo. iii) CH −CH −CH(CH CH )−CO−CH −CH (4−etilhexan−3−ona), grupo cetona o carbonilo. 3 2 2 3 2 3 iv) CH −CH −CH −CH(CH )−CH(CH CH )−CH −CONH (3−etil−4−metilheptanamida), grupo amida. 3 2 2 3 2 3 2 2 c) Válidas dos respuestas cualesquiera de entre estas: i) CH −CH(CH )−(CH ) −CH (2−metilpentano); ii) 3 3 2 2 3 CH −CH −CH(CH )−CH −CH (3−metilpentano); iii) CH −CH(CH )−CH(CH )−CH (2,3−dimetilbutano); iv) 3 2 3 2 3 3 3 3 3 CH −C(CH ) −CH −CH (2,2−dimetilbutano). 3 3 2 2 3

4A) Puntuación máxima: a) 1,5 puntos; b) 0,5 puntos; c) 0,5 puntos. a) C H COOH + H O  C H COO− + H O+ 3 7 2 3 7 3 c 0,250 o c 0,250 − x x x eq pH = – log [H O+]; [H O+] = 10−pH = 10−2,72 = 1,91×10−3 M. x = [H O+] = 1,91×10−3 M. 3 3 3 x = c ·α; α = 1,91×10−3 / 0,250 = 7,64×10−3, α = 0,764%. o Ka = [Bu−]·[H O+] / [HBu] = x2 / (0,250 − x) = (1,91×10−3)2 / (0,250 − 1,91×10−3) = 1,47×10−5. 3 pKa = −log Ka = −log (1,47×10−5) = 4,83. b) En disolución acuosa: C H COONa → Na+ + C H COO−. El Na+ no se hidroliza; C H COO− sí por provenir 3 7 3 7 3 7 de un ácido débil: C H COO− + H O C H COOH + OH−, produciendo OH−, con lo que la disolución es 3 7 2 3 7 básica, obteniéndose un pH superior al de la disolución del enunciado. c) Sí porque la disolución resultante e⇄staría formada por los dos componentes que pueden formar una disolución reguladora: un ácido débil (HBu o C H COOH) y una sal de su base conjugada (Bu– o 3 7 C H COO– o C H COONa). 3 7 3 7