EBAU ExtremaduraConvocatòria ordinaria

Química EBAU Extremadura 2024

Química — 2.º Bachillerato — Exercicis resolts amb explicació

Format de l'examen

1 hora 30 minutos
Elige 5 de 10 preguntas (2 puntos cada una)

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

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 1Dificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 1 — Configuración electrónica anómala

Un elemento tiene la configuración electrónica $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,5s^1$ .

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

AEl átomo NO está en su estado fundamental (es un estado excitado)

BSu número atómico es 18

CPertenece al quinto periodo del Sistema Periódico

DEs un gas noble

Veure solució

Resposta correcta — opció A

El átomo NO está en su estado fundamental (es un estado excitado)

Correcto. El átomo NO está en su estado fundamental: el electrón debería ocupar el

4s

(de menor energía) antes que el

5s

. La configuración dada es un estado excitado.

La configuración

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,5s^1

tiene

19

electrones, por lo que

Z=19

(potasio). Sin embargo, NO corresponde al estado fundamental: según el principio de Aufbau, tras llenar

3p^6

el orbital de menor energía es el

4s

, no el

5s

. La configuración fundamental del potasio es

...3p^6\,4s^1

. Tener el electrón en

5s

implica que el átomo está en un estado excitado. En su estado fundamental el potasio pertenece al cuarto periodo y es un metal alcalino.

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 2bDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 2b — Energía de ionización

Sean los elementos $A$ ( $Z = 11$ ) y $B$ ( $Z = 16$ ).

¿Cuál de los dos tiene mayor energía de ionización y por qué?

B

(

Z=16

), por mayor carga nuclear efectiva y menor radio

A

(

Z=11

), por tener menos electrones

CAmbos tienen la misma energía de ionización

A

(

Z=11

), por tener más niveles de energía

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$B$ ( $Z=16$ ), por mayor carga nuclear efectiva y menor radio

Correcto.

B

(

Z=16

, azufre) tiene mayor energía de ionización: ambos están en el mismo periodo (3.º), y al avanzar hacia la derecha aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio.

Las configuraciones electrónicas son

A

(

Z=11

1s^2 2s^2 2p^6 3s^1

(sodio, grupo 1) y

B

(

Z=16

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4

(azufre, grupo 16). Ambos pertenecen al tercer periodo. La energía de ionización aumenta de izquierda a derecha dentro de un periodo porque la carga nuclear efectiva crece y el radio atómico disminuye, de modo que el núcleo retiene con más fuerza los electrones. Como

B

está más a la derecha, tiene mayor energía de ionización que

A

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 3aDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 3a — Orden de reacción a partir de datos cinéticos

Para la reacción $\text{NO}(g) + \text{O}_3(g) \rightarrow \text{NO}_2(g) + \text{O}_2(g)$ se obtienen estas velocidades iniciales:

| Exp. | $[\text{NO}]_0$ (mol/L) | $[\text{O}_3]_0$ (mol/L) | $v$ (mol·L⁻¹·s⁻¹) | |---|---|---|---| | 1 | $1{,}0\times10^{-6}$ | $3{,}0\times10^{-6}$ | $6{,}60\times10^{-5}$ | | 2 | $1{,}0\times10^{-6}$ | $9{,}0\times10^{-6}$ | $1{,}98\times10^{-4}$ | | 3 | $3{,}0\times10^{-6}$ | $9{,}0\times10^{-6}$ | $5{,}94\times10^{-4}$ |

¿Cuál es el orden total de la reacción?

AOrden total

= 2

(orden 1 en NO y orden 1 en O₃)

BOrden total

= 1

COrden total

= 3

DOrden total

= 4

Veure solució

Resposta correcta — opció A

Orden total $= 2$ (orden 1 en NO y orden 1 en O₃)

Correcto. Exp. 1→2 (

[\text{O}_3]

×3,

v

×3): orden 1 en

\text{O}_3

. Exp. 2→3 (

[\text{NO}]

×3,

v

×3): orden 1 en NO. Orden total

= 1 + 1 = 2

La ley de velocidad tiene la forma

v = k[\text{NO}]^a[\text{O}_3]^b

. Comparando los experimentos 1 y 2, donde solo cambia

[\text{O}_3]

(se triplica) y la velocidad también se triplica, el orden respecto al

\text{O}_3

b=1

. Comparando los experimentos 2 y 3, donde solo cambia

[\text{NO}]

(se triplica) y la velocidad se triplica, el orden respecto al NO es

a=1

. El orden total es

a+b = 1+1 = 2

. La ley de velocidad es

v = k[\text{NO}][\text{O}_3]

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 6bDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 6b — pH de un ácido débil

Una disolución acuosa de un ácido monoprótico débil $\text{HA}$ tiene concentración $c = 6{,}0\times10^{-3}\ \text{M}$ y constante $K_a = 2{,}0\times10^{-6}$ .

¿Cuál es el pH de la disolución?

(Aproximación de ácido débil: $[\text{H}^+] \approx \sqrt{K_a\cdot c}$ .)

ApH

\approx 3{,}96

BpH

\approx 2{,}22

CpH

\approx 5{,}70

DpH

= 7

Veure solució

Resposta correcta — opció A

pH $\approx 3{,}96$

Correcto.

[\text{H}^+] = \sqrt{K_a\cdot c} = \sqrt{2{,}0\times10^{-6}\cdot6{,}0\times10^{-3}} = \sqrt{1{,}2\times10^{-8}} \approx 1{,}1\times10^{-4}\ \text{M}

. pH

= -\log(1{,}1\times10^{-4}) \approx 3{,}96

Para un ácido débil monoprótico

\text{HA}

, el equilibrio

\text{HA} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{A}^-

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

. Como la disociación es pequeña,

[\text{H}^+] \approx \sqrt{K_a\cdot c} = \sqrt{2{,}0\times10^{-6}\cdot6{,}0\times10^{-3}} = \sqrt{1{,}2\times10^{-8}} \approx 1{,}1\times10^{-4}\ \text{M}

. El pH es

-\log(1{,}1\times10^{-4}) \approx 3{,}96

. Tratarlo como ácido fuerte (

[\text{H}^+]=c

) daría un pH erróneamente bajo.

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 7bDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 7b — Solubilidad de una sal poco soluble

El fluoruro de magnesio se disocia: $\text{MgF}_2(s) \rightleftharpoons \text{Mg}^{2+}(aq) + 2\,\text{F}^-(aq)$ , con $K_{ps} = 8{,}0\times10^{-8}$ .

¿Cuál es la solubilidad molar $s$ del $\text{MgF}_2$ en agua pura?

s \approx 2{,}7\times10^{-3}\ \text{M}

s \approx 4{,}3\times10^{-3}\ \text{M}

s = 2{,}0\times10^{-8}\ \text{M}

s = 8{,}0\times10^{-8}\ \text{M}

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$s \approx 2{,}7\times10^{-3}\ \text{M}$

Correcto.

K_{ps} = [\text{Mg}^{2+}][\text{F}^-]^2 = s\cdot(2s)^2 = 4s^3

. Así

s = \sqrt[3]{\dfrac{K_{ps}}{4}} = \sqrt[3]{\dfrac{8{,}0\times10^{-8}}{4}} = \sqrt[3]{2\times10^{-8}} \approx 2{,}7\times10^{-3}\ \text{M}

Al disolverse

s

moles por litro de

\text{MgF}_2

, se forman

[\text{Mg}^{2+}] = s

[\text{F}^-] = 2s

. La constante del producto de solubilidad es

K_{ps} = [\text{Mg}^{2+}][\text{F}^-]^2 = s\cdot(2s)^2 = 4s^3

. Despejando,

s = \sqrt[3]{\dfrac{K_{ps}}{4}} = \sqrt[3]{\dfrac{8{,}0\times10^{-8}}{4}} = \sqrt[3]{2\times10^{-8}} \approx 2{,}7\times10^{-3}\ \text{M}

. El factor 4 procede del coeficiente estequiométrico 2 del fluoruro; tratarlo como sal 1:1 sería un error.

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 8bDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 8b — Fuerza electromotriz de una pila

Se construye una pila con electrodos de cadmio y plata. Datos: $E^0(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = +0{,}80\ \text{V}$ y $E^0(\text{Cd}^{2+}/\text{Cd}) = -0{,}40\ \text{V}$ .

¿Cuál es la fuerza electromotriz ( $E^0_{pila}$ )?

E^0_{pila} = 1{,}20\ \text{V}

E^0_{pila} = 0{,}40\ \text{V}

E^0_{pila} = -1{,}20\ \text{V}

E^0_{pila} = 1{,}60\ \text{V}

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$E^0_{pila} = 1{,}20\ \text{V}$

Correcto. El cátodo es el de mayor potencial (Ag) y el ánodo el menor (Cd).

E^0_{pila} = E^0_{catodo} - E^0_{anodo} = 0{,}80 - (-0{,}40) = 1{,}20\ \text{V}

En una pila galvánica, el electrodo con mayor potencial de reducción es el cátodo (donde ocurre la reducción) y el de menor potencial es el ánodo (oxidación). Aquí la plata (

+0{,}80\ \text{V}

) es el cátodo y el cadmio (

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

) el ánodo. La fuerza electromotriz es

E^0_{pila} = E^0_{catodo} - E^0_{anodo} = 0{,}80 - (-0{,}40) = 1{,}20\ \text{V}

. El valor positivo confirma que la reacción es espontánea.

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 9aDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 9a — Electrólisis (leyes de Faraday)

Se hace pasar una corriente de $I = 4{,}0\ \text{A}$ durante $t = 3{,}5\ \text{horas}$ por una disolución de $\text{SnI}_2$ . En el cátodo se deposita estaño metálico según $\text{Sn}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Sn}$ .

¿Qué masa de estaño se deposita?

Datos: $M(\text{Sn}) = 118{,}7\ \text{g/mol}$ ; $1\,F = 96500\ \text{C/mol}$ .

m \approx 31\ \text{g}

m \approx 62\ \text{g}

m \approx 0{,}86\ \text{g}

m \approx 15{,}5\ \text{g}

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$m \approx 31\ \text{g}$

Correcto.

Q = I\,t = 4{,}0\cdot(3{,}5\cdot3600) = 50400\ \text{C}

m = \dfrac{Q\cdot M}{n\cdot F} = \dfrac{50400\cdot118{,}7}{2\cdot96500} \approx 31\ \text{g}

La carga total que circula es

Q = I\cdot t = 4{,}0\ \text{A}\cdot(3{,}5\cdot3600\ \text{s}) = 50400\ \text{C}

. Según la ley de Faraday, la masa depositada es

m = \dfrac{Q\cdot M}{n\cdot F}

, donde

n = 2

es el número de electrones intercambiados por cada ion

\text{Sn}^{2+}

. Así

m = \dfrac{50400\cdot118{,}7}{2\cdot96500} \approx 31\ \text{g}

de estaño. Los dos errores típicos son olvidar el factor

n=2

y no convertir las horas a segundos.

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EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 10aDificultat 3/5

EBAU Extremadura 2024 — Pregunta 10a — Fórmula empírica de un compuesto orgánico

Un compuesto de C, H y O de masa $4{,}6\ \text{g}$ se quema dando $8{,}8\ \text{g}$ de $\text{CO}_2$ y $5{,}4\ \text{g}$ de $\text{H}_2\text{O}$ .

¿Cuál es la fórmula empírica?

Datos: $M(\text{H})=1$ ; $M(\text{C})=12$ ; $M(\text{O})=16$ g/mol.

\text{C}_2\text{H}_6\text{O}

\text{CH}_3\text{O}

\text{C}_2\text{H}_4\text{O}

\text{C}_2\text{H}_6

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$

Correcto. C:

\tfrac{8{,}8}{44}=0{,}2\ \text{mol}

; H:

2\cdot\tfrac{5{,}4}{18}=0{,}6\ \text{mol}

; masa O

= 4{,}6-(0{,}2\cdot12+0{,}6\cdot1)=1{,}6\ \text{g}\Rightarrow0{,}1\ \text{mol}

. Relación

\text{C}_{0{,}2}\text{H}_{0{,}6}\text{O}_{0{,}1} = \text{C}_2\text{H}_6\text{O}

Todo el carbono del compuesto pasa al

\text{CO}_2

: moles de C

= \tfrac{8{,}8}{44} = 0{,}2\ \text{mol}

(2,4 g). Todo el hidrógeno pasa al

\text{H}_2\text{O}

, con 2 átomos de H por molécula: moles de H

= 2\cdot\tfrac{5{,}4}{18} = 0{,}6\ \text{mol}

(0,6 g). La masa de oxígeno se obtiene por diferencia:

m_O = 4{,}6 - 2{,}4 - 0{,}6 = 1{,}6\ \text{g} = 0{,}1\ \text{mol}

. La relación molar C:H:O es

0{,}2:0{,}6:0{,}1 = 2:6:1

, por lo que la fórmula empírica es

\text{C}_2\text{H}_6\text{O}

(que coincide con la molecular del etanol).

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