EBAU La RiojaConvocatòria ordinaria

Química EBAU La Rioja 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

EBAU RIO 2024 — Pregunta 1 (a)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 1 (a) — Configuración electrónica del arsénico

El arsénico tiene número atómico $Z = 33$ .

¿En qué grupo y período de la tabla periódica se encuentra, según su configuración electrónica?

AGrupo 15 (VA), período 4

BGrupo 13 (IIIA), período 4

CGrupo 15 (VA), período 3

DGrupo 5 (VB), período 4

Veure solució

Resposta correcta — opció A

Grupo 15 (VA), período 4

Correcto. Configuración

[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^3

: la última capa es la

4

(período 4) y tiene

5

electrones de valencia (

4s^2 4p^3

), grupo 15 (VA).

El arsénico (

Z = 33

) tiene la configuración electrónica

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^3

, abreviada como

[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^3

. El período se determina por el nivel energético más alto ocupado, que es el

4

(período 4). El grupo se determina por los electrones de valencia:

4s^2 4p^3

son 5 electrones, lo que sitúa al arsénico en el grupo 15 (VA), junto al nitrógeno y el fósforo.

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 1 (b)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 1 (b) — Energía de ionización

Ordena los siguientes elementos según su primera energía de ionización, de mayor a menor: $S$ ( $Z=16$ ), $Na$ ( $Z=11$ ) y $K$ ( $Z=19$ ).

S > Na > K

K > Na > S

Na > S > K

S > K > Na

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$S > Na > K$

Correcto.

S > Na > K

. El azufre (no metal, derecha del período 3) tiene la mayor; entre los alcalinos, el sodio (período 3) supera al potasio (período 4), cuyo electrón está más alejado.

La primera energía de ionización aumenta de izquierda a derecha en un período (mayor carga nuclear efectiva) y disminuye al bajar en un grupo (electrón de valencia más alejado y apantallado). El azufre (

3s^2 3p^4

) está más a la derecha del período 3, por lo que su energía de ionización es la mayor. Entre los alcalinos sodio (

Z=11

, período 3) y potasio (

Z=19

, período 4), el potasio tiene su electrón de valencia en una capa más externa, así que se arranca con menos energía. El orden de mayor a menor es

S > Na > K

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 2 (c)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 2 (c) — Le Chatelier: efecto de la presión

Para el equilibrio en fase gaseosa: $\text{PCl}_5(g) \rightleftharpoons \text{PCl}_3(g) + \text{Cl}_2(g)$

¿Hacia dónde se desplaza el equilibrio si se reduce el volumen del recipiente a la mitad, a temperatura constante?

AHacia los reactivos (formación de

\text{PCl}_5

)

BHacia los productos (

\text{PCl}_3

\text{Cl}_2

)

CNo se desplaza: la presión no influye

DEl equilibrio se rompe

Veure solució

Resposta correcta — opció A

Hacia los reactivos (formación de $\text{PCl}_5$ )

Correcto. Reducir el volumen aumenta la presión; el equilibrio se desplaza hacia donde hay menos moles de gas. La izquierda tiene 1 mol y la derecha 2: se desplaza hacia los reactivos (

\text{PCl}_5

En este equilibrio hay 1 mol de gas a la izquierda (

\text{PCl}_5

) y 2 moles a la derecha (

\text{PCl}_3 + \text{Cl}_2

). Al reducir el volumen a la mitad, la presión aumenta. Según el principio de Le Chatelier, el sistema reacciona desplazándose hacia el lado con menor número de moles gaseosos, que reduce la presión: en este caso, hacia los reactivos (formación de

\text{PCl}_5

). La temperatura constante implica que la constante

K_c

no cambia.

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 7 (b)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 7 (b) — Volumen de gas en condiciones dadas (gases ideales)

En cierta reacción se generan $0{,}625\ \text{mol}$ de hidrógeno gas ( $\text{H}_2$ ).

¿Qué volumen ocupan a $25\ °\text{C}$ ( $T = 298\ \text{K}$ ) y $1\ \text{atm}$ de presión?

Dato: $R = 0{,}082\ \text{L·atm·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$ .

V \approx 15{,}3\ \text{L}

V \approx 14\ \text{L}

V = 0{,}625\ \text{L}

V \approx 30{,}6\ \text{L}

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$V \approx 15{,}3\ \text{L}$

Correcto. Por la ecuación de los gases ideales,

V = \dfrac{nRT}{P} = \dfrac{0{,}625\cdot0{,}082\cdot298}{1} \approx 15{,}3\ \text{L}

El volumen que ocupa un gas se obtiene de la ecuación de los gases ideales

PV = nRT

, despejando

V = \dfrac{nRT}{P}

. Con

n = 0{,}625\ \text{mol}

R = 0{,}082\ \text{L·atm·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}

T = 298\ \text{K}

P = 1\ \text{atm}

V = \dfrac{0{,}625\cdot0{,}082\cdot298}{1} \approx 15{,}3\ \text{L}

. No debe usarse el volumen molar de 22,4 L/mol, válido solo en condiciones normales (0 °C, 1 atm).

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 9 (a)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 9 (a) — pH de un ácido débil (ácido acético)

Calcula el pH de una disolución acuosa de ácido acético (ácido etanoico) $1\times10^{-4}\ \text{M}$ .

Dato: $K_a(\text{ácido acético}) = 1{,}8\times10^{-5}$ .

\text{pH} \approx 4{,}5

\text{pH} = 4

\text{pH} \approx 2{,}9

\text{pH} = 7

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$\text{pH} \approx 4{,}5$

Correcto. Por ser débil y muy diluido, se resuelve

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

. Con

c = 10^{-4}

se obtiene

[\text{H}^+] \approx 3{,}5\times10^{-5}\ \text{M}

, así

\text{pH} \approx 4{,}5

El ácido acético es un ácido débil:

\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^-

, con

K_a = \dfrac{[\text{H}^+]^2}{c - [\text{H}^+]} = 1{,}8\times10^{-5}

. A una concentración tan baja (

c = 10^{-4}\ \text{M}

K_a

es comparable a

c

, por lo que la disociación NO es despreciable y conviene resolver la ecuación de 2.º grado

x^2 + K_a x - K_a c = 0

. La solución es

[\text{H}^+] = x \approx 3{,}5\times10^{-5}\ \text{M}

, de donde

\text{pH} = -\log(3{,}5\times10^{-5}) \approx 4{,}5

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 6 (b)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 6 (b) — Geometría de la molécula $\text{BF}_3$

¿Cuál es la geometría molecular del trifluoruro de boro ( $\text{BF}_3$ ) y el ángulo de enlace, según la TRPECV?

ATrigonal plana, ángulos de

120°

BPiramidal trigonal, ángulos

< 109{,}5°

CTetraédrica, ángulos de

109{,}5°

DLineal, ángulos de

180°

Veure solució

Resposta correcta — opció A

Trigonal plana, ángulos de $120°$

Correcto. El boro tiene 3 enlaces y ningún par solitario: 3 zonas de densidad electrónica → geometría trigonal plana con ángulos de

120°

Según la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV), en el

\text{BF}_3

el átomo central de boro forma tres enlaces B-F y no posee pares de electrones no enlazantes (tiene solo 3 electrones de valencia). Las tres zonas de densidad electrónica se disponen lo más alejadas posible en un plano, dando una geometría trigonal plana con ángulos de enlace de

120°

. Al ser simétrica, los dipolos B-F se cancelan y la molécula es apolar.

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 6 (c)Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 6 (c) — Tamaño de iones isoelectrónicos

Los iones $\text{Ca}^{2+}$ , $\text{K}^+$ , $\text{Cl}^-$ y $\text{S}^{2-}$ son isoelectrónicos (todos tienen 18 electrones).

¿Cuál es el orden correcto de radio iónico, de menor a mayor?

\text{Ca}^{2+} < \text{K}^+ < \text{Cl}^- < \text{S}^{2-}

\text{S}^{2-} < \text{Cl}^- < \text{K}^+ < \text{Ca}^{2+}

\text{K}^+ < \text{Ca}^{2+} < \text{S}^{2-} < \text{Cl}^-

DTodos tienen el mismo radio

Veure solució

Resposta correcta — opció A

$\text{Ca}^{2+} < \text{K}^+ < \text{Cl}^- < \text{S}^{2-}$

Correcto.

\text{Ca}^{2+} < \text{K}^+ < \text{Cl}^- < \text{S}^{2-}

: a igual número de electrones, a mayor carga nuclear (

Z

) menor radio.

Z

: Ca(20) > K(19) > Cl(17) > S(16).

Los iones

\text{Ca}^{2+}

(

Z=20

\text{K}^+

(

Z=19

\text{Cl}^-

(

Z=17

) y

\text{S}^{2-}

(

Z=16

) son isoelectrónicos: todos tienen 18 electrones (configuración de argón). Al tener la misma nube electrónica, el radio iónico depende de la carga nuclear: cuantos más protones (mayor

Z

), con más fuerza se atrae a los electrones y menor es el radio. Por tanto, el orden de menor a mayor radio es

\text{Ca}^{2+} < \text{K}^+ < \text{Cl}^- < \text{S}^{2-}

(de mayor a menor

Z

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EBAU RIO 2024 — Pregunta 5Dificultat 3/5

EBAU RIO 2024 — Pregunta 5 — Isómeros del $\text{C}_4\text{H}_8$ con isomería cis-trans

Entre los isómeros de fórmula molecular $\text{C}_4\text{H}_8$ , ¿cuál presenta isomería geométrica cis-trans?

ABut-2-eno (

\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3

)

BBut-1-eno (

\text{CH}_2\text{=CH-CH}_2\text{-CH}_3

)

C2-metilpropeno (

\text{CH}_2\text{=C(CH}_3)_2

)

DCiclobutano

Veure solució

Resposta correcta — opció A

But-2-eno ( $\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3$ )

Correcto. El but-2-eno (

\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3

): cada carbono del doble enlace lleva dos sustituyentes distintos (H y CH₃), lo que permite las formas cis y trans.

La isomería geométrica cis-trans aparece en alquenos cuando cada uno de los dos carbonos del doble enlace C=C lleva dos sustituyentes distintos, ya que la rotación en torno al doble enlace está impedida. Entre los isómeros del

\text{C}_4\text{H}_8

, el but-2-eno (

\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3

) cumple esta condición (cada carbono del doble enlace tiene un H y un grupo CH₃), por lo que existe en forma cis (los dos CH₃ al mismo lado) y trans (en lados opuestos). El but-1-eno y el 2-metilpropeno no la presentan porque al menos un carbono del doble enlace tiene dos sustituyentes iguales.

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