PBAU BalearesConvocatòria ordinaria

Química PBAU Baleares 2024

Química — 2.º Bachillerato — Exercicis resolts amb explicació

Format de l'examen

1 hora 30 minutos
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Blocs temàtics

Estructura atómica y enlace
Química orgánica
Equilibrio químico
Cinética química
Electroquímica y reacciones redox

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Exercicis de l'examen8 exercicis

PBAU BAL 2024 — 2A (b)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 2A (b) — Fuerza electromotriz de una pila

Se construye la pila $\text{Cd}(s)\,|\,\text{Cd}^{2+}\,||\,\text{Cu}^{2+}\,|\,\text{Cu}(s)$ .

Datos: $E°(\text{Cd}^{2+}/\text{Cd}) = -0{,}40\ \text{V}$ ; $E°(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = +0{,}34\ \text{V}$ .

¿Cuál es la fuerza electromotriz estándar ( $E°_{pila}$ )?

E°_{pila} = 0{,}74\ \text{V}

E°_{pila} = -0{,}74\ \text{V}

E°_{pila} = 0{,}06\ \text{V}

E°_{pila} = 0{,}34\ \text{V}

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$E°_{pila} = 0{,}74\ \text{V}$

Correcto.

E°_{pila} = E°_{cátodo} - E°_{ánodo} = E°(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) - E°(\text{Cd}^{2+}/\text{Cd}) = 0{,}34 - (-0{,}40) = 0{,}74\ \text{V}

En la pila

\text{Cd}|\text{Cd}^{2+}||\text{Cu}^{2+}|\text{Cu}

, el electrodo de mayor potencial de reducción (cobre,

+0{,}34\ \text{V}

) actúa de cátodo y el de menor (cadmio,

-0{,}40\ \text{V}

) de ánodo. La fuerza electromotriz estándar es

E°_{pila} = E°_{cátodo} - E°_{ánodo} = 0{,}34 - (-0{,}40) = 0{,}74\ \text{V}

. Al ser positiva, el proceso redox es espontáneo.

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PBAU BAL 2024 — 3A (b)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 3A (b) — Números cuánticos de un orbital

Para un orbital con números cuánticos $n = 3$ y $m_l = -2$ :

¿Qué afirmación es correcta sobre el número cuántico secundario $l$ y el tipo de orbital?

l = 2

: es un orbital

3d

BEs un orbital

3p

(

l = 1

)

l = 0

: es un orbital

3s

l = 3

: es un orbital

3f

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$l = 2$ : es un orbital $3d$

Correcto. Como

m_l = -2

, debe ser

l \ge 2

. Con

n = 3

, los valores posibles son

l = 0, 1, 2

, así que

l = 2

(orbital

d

): es un orbital

3d

Los números cuánticos cumplen:

l

va de

0

n-1

, y

m_l

va de

-l

+l

. Con

n = 3

, los valores de

l

posibles son

0

(

s

1

(

p

) y

2

(

d

). Como

m_l = -2

, hace falta

l \ge 2

, por lo que necesariamente

l = 2

: se trata de un orbital

3d

. No puede ser un orbital

p

porque para

l = 1

los valores de

m_l

solo serían

-1, 0, +1

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PBAU BAL 2024 — 4A (b.ii)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 4A (b.ii) — Principio de Le Chatelier (temperatura)

Para el equilibrio de descomposición de la formamida: $\text{HCONH}_2(g) \rightleftharpoons \text{NH}_3(g) + \text{CO}(g), \quad \Delta H° > 0$

¿Qué efecto tiene aumentar la temperatura sobre el rendimiento de la reacción directa?

AAumenta el rendimiento: el equilibrio se desplaza hacia los productos

BDisminuye el rendimiento: se desplaza hacia los reactivos

CNo afecta al rendimiento ni al equilibrio

DSe desplaza hacia los reactivos porque la directa es exotérmica

Veure solució

Resposta correcta — opció A

Aumenta el rendimiento: el equilibrio se desplaza hacia los productos

Correcto. La reacción directa es endotérmica (

\Delta H° > 0

). Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia los productos, aumentando el rendimiento.

La reacción directa es endotérmica (

\Delta H° > 0

), es decir, absorbe calor. Por el principio de Le Chatelier, al aumentar la temperatura el sistema responde desplazándose en el sentido que consume ese calor extra: hacia la formación de productos (

\text{NH}_3

\text{CO}

). Por tanto, el rendimiento de la reacción directa aumenta (y también lo hace la constante de equilibrio

K_c

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PBAU BAL 2024 — 5ADificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 5A — Cinética de la descomposición del peróxido de hidrógeno

La descomposición del $\text{H}_2\text{O}_2$ catalizada por ioduro ( $\text{I}^-$ ) es de primer orden respecto al $\text{H}_2\text{O}_2$ y de primer orden respecto al $\text{I}^-$ .

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?

AAl aumentar la temperatura aumenta la velocidad de reacción

BAumentar

[\text{H}_2\text{O}_2]

no afecta a la velocidad

CLas unidades de

k

son

\text{mol·L·s}^{-1}

DAñadir catalizador aumenta la energía de activación

Veure solució

Resposta correcta — opció A

Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de reacción

Correcto. Al aumentar la temperatura aumenta la constante de velocidad (ecuación de Arrhenius), por lo que la velocidad de descomposición aumenta.

La ley de velocidad es

v = k\,[\text{H}_2\text{O}_2]\,[\text{I}^-]

, de orden total 2. (a) Al aumentar la temperatura, la constante de velocidad

k

crece según Arrhenius (

k = A\,e^{-E_a/RT}

), por lo que la velocidad aumenta: VERDADERA. (b) Falsa: al ser de primer orden en

\text{H}_2\text{O}_2

, aumentar su concentración aumenta la velocidad. (c) Falsa: para orden total 2 las unidades de

k

son

\text{L·mol}^{-1}\text{·s}^{-1}

. (d) Falsa: un catalizador disminuye la energía de activación.

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PBAU BAL 2024 — 1B (a)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 1B (a) — pH de un ácido débil (ácido láctico)

Un yogur contiene $8{,}1\ \text{g/L}$ de ácido láctico ( $\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_3$ , monoprótico, $M = 90\ \text{g/mol}$ ), responsable de su acidez.

Dato: constante de acidez del ácido láctico $K_a = 1{,}25\times10^{-4}$ .

¿Cuál es, aproximadamente, el pH del yogur a $25\ °\text{C}$ ?

\text{pH} \approx 2{,}5

\text{pH} \approx 1{,}05

\text{pH} \approx 3{,}9

\text{pH} = 7

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$\text{pH} \approx 2{,}5$

Correcto.

c = 8{,}1/90 = 0{,}09\ \text{M}

. Para ácido débil,

[\text{H}^+] \approx \sqrt{K_a\cdot c} = \sqrt{1{,}25\times10^{-4}\cdot0{,}09} = 3{,}35\times10^{-3}

, así

\text{pH} = -\log(3{,}35\times10^{-3}) \approx 2{,}5

La concentración molar es

c = \dfrac{8{,}1\ \text{g/L}}{90\ \text{g/mol}} = 0{,}09\ \text{M}

. Para un ácido débil monoprótico HA, el equilibrio da

K_a = \dfrac{[\text{H}^+]^2}{c - [\text{H}^+]} \approx \dfrac{[\text{H}^+]^2}{c}

, de donde

[\text{H}^+] \approx \sqrt{K_a\cdot c} = \sqrt{1{,}25\times10^{-4}\cdot0{,}09} = \sqrt{1{,}125\times10^{-5}} = 3{,}35\times10^{-3}\ \text{M}

. Por tanto

\text{pH} = -\log(3{,}35\times10^{-3}) \approx 2{,}5

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PBAU BAL 2024 — 2B (a)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 2B (a) — Concentración de cloruro por volumetría de precipitación

Para determinar el ion cloruro ( $\text{Cl}^-$ ) en $25{,}0\ \text{mL}$ de una muestra de agua, se valora con disolución de $\text{AgNO}_3$ $0{,}01\ \text{M}$ hasta precipitación completa de $\text{AgCl}$ , consumiéndose $30{,}0\ \text{mL}$ de la disolución de $\text{AgNO}_3$ .

Dato: $M(\text{Cl}) = 35{,}5\ \text{g/mol}$ .

¿Cuál es la concentración de $\text{Cl}^-$ en la muestra, en $\text{g/L}$ ?

0{,}426\ \text{g/L}

0{,}012\ \text{g/L}

0{,}355\ \text{g/L}

0{,}213\ \text{g/L}

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$0{,}426\ \text{g/L}$

Correcto. moles

\text{Ag}^+ = 0{,}01\cdot0{,}030 = 3{,}0\times10^{-4}

mol

=

moles

\text{Cl}^-

[\text{Cl}^-] = \dfrac{3{,}0\times10^{-4}}{0{,}025} = 0{,}012\ \text{M}

; en masa:

0{,}012\cdot35{,}5 = 0{,}426\ \text{g/L}

La precipitación

\text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}

es 1:1. Moles de

\text{Ag}^+

gastados:

n = M\cdot V = 0{,}01\ \text{mol/L}\cdot0{,}030\ \text{L} = 3{,}0\times10^{-4}\ \text{mol}

, que igualan los moles de

\text{Cl}^-

en la muestra. La concentración molar es

[\text{Cl}^-] = \dfrac{3{,}0\times10^{-4}\ \text{mol}}{0{,}025\ \text{L}} = 0{,}012\ \text{M}

. En masa:

0{,}012\ \text{mol/L}\cdot35{,}5\ \text{g/mol} = 0{,}426\ \text{g/L}

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PBAU BAL 2024 — 3B (b)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 3B (b) — Radio atómico del potasio frente al calcio

Considera el potasio ( $K$ , $Z = 19$ ) y el calcio ( $Ca$ , $Z = 20$ ), ambos del 4.º período.

¿Cuál de los dos tiene menor radio atómico y por qué?

AEl calcio, por su mayor carga nuclear efectiva

BEl potasio, por tener menos protones

CTienen el mismo radio (mismo período)

DEl calcio, porque tiene menos electrones que el potasio

Veure solució

Resposta correcta — opció A

El calcio, por su mayor carga nuclear efectiva

Correcto. El calcio: dentro de un mismo período, al aumentar

Z

aumenta la carga nuclear efectiva sobre los electrones de valencia, que son atraídos con más fuerza, reduciendo el radio.

Potasio (

Z=19

[\text{Ar}]4s^1

) y calcio (

Z=20

[\text{Ar}]4s^2

) están en el mismo período. Al avanzar dentro de un período el número de protones aumenta sin añadir una nueva capa, por lo que la carga nuclear efectiva sobre los electrones de valencia crece: estos son atraídos con más fuerza hacia el núcleo y el radio atómico disminuye. Por tanto, el calcio tiene menor radio atómico que el potasio.

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PBAU BAL 2024 — 5B (a)Dificultat 3/5

PBAU BAL 2024 — 5B (a) — Geometría y polaridad (TRPECV)

Según la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV), compara el amoníaco ( $\text{NH}_3$ ) y el tricloruro de boro ( $\text{BCl}_3$ ).

¿Qué afirmación describe correctamente su geometría y polaridad?

\text{NH}_3

piramidal y polar;

\text{BCl}_3

trigonal plana y apolar

\text{NH}_3

\text{BCl}_3

ambas piramidales y polares

\text{NH}_3

trigonal plana y apolar;

\text{BCl}_3

piramidal y polar

DAmbas trigonales planas y polares

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$\text{NH}_3$ piramidal y polar; $\text{BCl}_3$ trigonal plana y apolar

Correcto.

\text{NH}_3

es piramidal trigonal (par solitario en el N) y polar;

\text{BCl}_3

es trigonal plana (sin pares solitarios) y apolar (los momentos dipolares se cancelan).

Según la TRPECV: en el

\text{NH}_3

el nitrógeno tiene 3 enlaces y 1 par solitario; las cuatro nubes electrónicas se disponen tetraédricamente, pero la geometría molecular (solo átomos) es piramidal trigonal. Al no ser simétrica y por el par solitario, los dipolos de enlace no se cancelan:

\text{NH}_3

es polar. En el

\text{BCl}_3

el boro tiene 3 enlaces y ningún par solitario: geometría trigonal plana, totalmente simétrica, donde los tres dipolos B-Cl se cancelan, resultando una molécula apolar.

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