EvAU AragónConvocatoria ordinaria

Química EvAU Aragón 2023

Química — 2.º Bachillerato — Ejercicios resueltos con explicación

Formato del examen

1 hora 30 minutos
Elige 5 de 8 preguntas

Bloques temáticos

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

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Ejercicios del examen10 ejercicios

EvAU ARA 2023 — Pregunta 1 (electroquímica)Dificultad 3/5

Dados los potenciales estándar de reducción: $\varepsilon°(Zn^{2+}/Zn) = -0,76$ V, $\varepsilon°(Cu^{2+}/Cu) = +0,34$ V, $\varepsilon°(Ag^+/Ag) = +0,80$ V, $\varepsilon°(Fe^{2+}/Fe) = -0,44$ V y $\varepsilon°(H^+/H_2) = 0,0$ V. ¿Qué metales se disolverán al añadirlos a una disolución de ácido clorhídrico?

AEl cinc y el hierro (potenciales negativos)

BEl cobre y la plata (potenciales positivos)

CSolo el cinc

DTodos, incluida la plata

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Respuesta correcta — opción A

El cinc y el hierro (potenciales negativos)

¡Correcto! Se disuelven en HCl los metales con potencial de reducción NEGATIVO (menor que el del H⁺/H₂ = 0 V): el cinc (−0,76 V) y el hierro (−0,44 V). El cobre (+0,34 V) y la plata (+0,80 V) no, por tener potencial positivo.

Un metal se disuelve en HCl si su potencial de reducción es menor que el del par H⁺/H₂ (0 V), porque entonces es capaz de reducir el H⁺ a H₂ mientras él se oxida. Tienen potencial negativo el cinc (−0,76 V) y el hierro (−0,44 V): ambos se disuelven. El cobre (+0,34 V) y la plata (+0,80 V), de potencial positivo, son nobles y no son atacados por el HCl.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 1c (pila Fe-Zn)Dificultad 3/5

Se construye una pila con un electrodo de hierro y otro de cinc, cada uno sumergido en una disolución de sus iones. Datos: $\varepsilon°(Zn^{2+}/Zn) = -0,76$ V, $\varepsilon°(Fe^{2+}/Fe) = -0,44$ V. ¿Cuál actúa como ánodo y cuál como cátodo?

AÁnodo el cinc; cátodo el hierro

BÁnodo el hierro; cátodo el cinc

CÁnodo el hierro; cátodo el hierro

DAmbos son cátodo

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Respuesta correcta — opción A

Ánodo el cinc; cátodo el hierro

¡Correcto! El de menor potencial de reducción se oxida (ánodo): el cinc (−0,76 V). El de mayor potencial se reduce (cátodo): el hierro (−0,44 V). E°pila = −0,44 − (−0,76) = +0,32 V.

En una pila, el electrodo con menor potencial de reducción se oxida (ánodo) y el de mayor se reduce (cátodo). El cinc (−0,76 V) es más reductor que el hierro (−0,44 V), así que el cinc es el ánodo y el hierro el cátodo. La fuerza electromotriz es E°pila = E°cátodo − E°ánodo = −0,44 − (−0,76) = +0,32 V (positiva, espontánea).

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 3 (solubilidad del PbI₂)Dificultad 3/5

A 25 ºC el producto de solubilidad del PbI₂ es 7,1·10⁻⁹, según $PbI_2\,(s) \rightleftharpoons Pb^{2+} + 2\,I^-$ . ¿Cuál es la solubilidad molar (s) del PbI₂?

As = 1,21·10⁻³ M

Bs = 1,92·10⁻³ M

Cs = 8,43·10⁻⁵ M

Ds = 2,66·10⁻⁵ M

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Respuesta correcta — opción A

s = 1,21·10⁻³ M

¡Correcto! Kps = [Pb²⁺]·[I⁻]² = s·(2s)² = 4s³. Despejando: s = (Kps/4)^(1/3) = (7,1·10⁻⁹/4)^(1/3) = (1,775·10⁻⁹)^(1/3) = 1,21·10⁻³ M.

Para PbI₂ (s) ⇌ Pb²⁺ + 2 I⁻: [Pb²⁺] = s, [I⁻] = 2s. Kps = s·(2s)² = 4s³. Despejando: s = (Kps/4)^(1/3) = (7,1·10⁻⁹/4)^(1/3) = (1,775·10⁻⁹)^(1/3) ≈ 1,21·10⁻³ M.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 4 (ciclo de Born-Haber)Dificultad 3/5

Calcule la energía de red del KI (s) a partir del ciclo de Born-Haber con estos datos: ΔHf°(KI) = −328 kJ/mol; ΔHsub(K) = +89 kJ/mol; ½·ΔHdisoc(I₂) = +75,5 kJ/mol; 1ª energía de ionización del K = +418 kJ/mol; afinidad electrónica del I = −307 kJ/mol. ¿Cuál es la energía de red (U)?

AU = −603,5 kJ/mol

BU = +603,5 kJ/mol

CU = −1217,5 kJ/mol

DU = −889,5 kJ/mol

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Respuesta correcta — opción A

U = −603,5 kJ/mol

¡Correcto! Por el ciclo de Born-Haber: ΔHf° = ΔHsub + ½ΔHdisoc + EI + AE + U. Despejando: U = −328 − 89 − 75,5 − 418 − (−307) = −603,5 kJ/mol (energía de red, exotérmica).

El ciclo de Born-Haber: ΔHf°(KI) = ΔHsub(K) + ½ΔHdisoc(I₂) + EI(K) + AE(I) + U. Despejando: U = ΔHf° − ΔHsub − ½ΔHdisoc − EI − AE = −328 − 89 − 75,5 − 418 − (−307) = −603,5 kJ/mol. La energía de red es negativa porque se libera energía al formar el cristal iónico.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 5 (configuración electrónica)Dificultad 3/5

El elemento químico A se localiza en el grupo 16 y el periodo 4 de la tabla periódica. ¿Cuál es su configuración electrónica en el estado fundamental y su número atómico?

A[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴ (Z = 34)

B[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ (Z = 36)

C[Ne] 3s² 3p⁴ (Z = 16)

D[Ar] 4s² 3d⁴ (Z = 24)

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Respuesta correcta — opción A

[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴ (Z = 34)

¡Correcto! Es el selenio:

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

, con Z = 34. Grupo 16 (6 electrones de valencia: 4s² 4p⁴) y periodo 4 (capa de valencia n = 4).

Un elemento del grupo 16 y periodo 4 tiene la capa de valencia en n = 4 y 6 electrones de valencia (terminando en 4p⁴). Su configuración es [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴, con Z = 34: es el selenio. (El azufre, 3s² 3p⁴, es del mismo grupo pero del periodo 3.) Como es un calcógeno, tiende a ganar 2 electrones formando aniones A²⁻, que tienen mayor radio que el átomo neutro.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 6 (ácido débil)Dificultad 3/5

Una disolución 0,2 M de ácido nitroso (HNO₂) está disociada en un 4,6 %. ¿Cuál es la constante de acidez (Ka) de dicho ácido?

AKa = 4,44·10⁻⁴

BKa = 9,2·10⁻³

CKa = 4,23·10⁻⁴

DKa = 4,6·10⁻²

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Respuesta correcta — opción A

Ka = 4,44·10⁻⁴

¡Correcto! [H⁺] = C·α = 0,2·0,046 = 9,2·10⁻³ M. Ka = (C·α²)/(1 − α) = (0,2·0,046²)/(1 − 0,046) = 4,23·10⁻⁴/0,954 = 4,44·10⁻⁴.

Con un grado de disociación α = 4,6 %: [H⁺] = [NO₂⁻] = C·α = 0,2·0,046 = 9,2·10⁻³ M, y [HNO₂] sin disociar = C·(1 − α). Ka = [H⁺]·[NO₂⁻]/[HNO₂] = (C·α)²/(C·(1 − α)) = C·α²/(1 − α) = 0,2·0,046²/0,954 ≈ 4,44·10⁻⁴.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 7 (carácter ácido de sales)Dificultad 3/5

Se desea preparar una disolución acuosa ácida. ¿Cuál de estas sales utilizaría? Datos: Ka(HClO₂) = 1,1·10⁻²; Ka(NH₄⁺) = 5,6·10⁻¹⁰; Ka(HF) = 6,4·10⁻⁴.

KCl · NaClO₂ · KNO₃ · NH₄NO₃ · NaF

ANH₄NO₃ (el catión NH₄⁺ hidroliza)

BNaClO₂ (el anión hidroliza)

CNaF (el anión hidroliza)

DKCl (sal neutra)

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Respuesta correcta — opción A

NH₄NO₃ (el catión NH₄⁺ hidroliza)

¡Correcto! El NH₄NO₃ es sal de base débil (NH₃) y ácido fuerte (HNO₃): el catión NH₄⁺ hidroliza dando H₃O⁺ (su Ka = 5,6·10⁻¹⁰), por lo que la disolución es ácida.

Una disolución ácida se obtiene con la sal de una base débil y un ácido fuerte: el NH₄NO₃, cuyo catión NH₄⁺ (ácido conjugado de NH₃, Ka = 5,6·10⁻¹⁰) hidroliza liberando H₃O⁺. El NaClO₂ y el NaF (ácido débil + base fuerte) dan disoluciones básicas; el KCl y el KNO₃ (ácido y base fuertes) dan disolución neutra.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 8 (entalpía de reacción)Dificultad 3/5

El hierro se obtiene por reacción del óxido de hierro(III) sólido con monóxido de carbono gas, formándose también dióxido de carbono: $Fe_2O_3\,(s) + 3\,CO\,(g) \rightarrow 2\,Fe\,(s) + 3\,CO_2\,(g)$ . Calcule la entalpía molar estándar de la reacción. Datos ΔHf° (kJ/mol): Fe₂O₃(s) = −822,5; CO(g) = −110,6; CO₂(g) = −393,5.

AΔH° = −26,2 kJ

BΔH° = +26,2 kJ

CΔH° = −2334,8 kJ

DΔH° = −848,7 kJ

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Respuesta correcta — opción A

ΔH° = −26,2 kJ

¡Correcto! ΔH° = ΣΔHf°(productos) − ΣΔHf°(reactivos) = [2·0 + 3·(−393,5)] − [(−822,5) + 3·(−110,6)] = −1180,5 − (−1154,3) = −26,2 kJ.

ΔH°reacción = ΣΔHf°(productos) − ΣΔHf°(reactivos). El Fe(s) es un elemento, ΔHf° = 0. Productos: 2·0 + 3·(−393,5) = −1180,5 kJ. Reactivos: (−822,5) + 3·(−110,6) = −1154,3 kJ. ΔH° = −1180,5 − (−1154,3) = −26,2 kJ (ligeramente exotérmica).

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 9 (Le Chatelier)Dificultad 3/5

Para el equilibrio $N_2O_4\,(g) + Cl_2\,(g) \rightleftharpoons 2\,NOCl\,(g) + O_2\,(g)$ , con ΔH° = +95,5 kJ (endotérmico), ¿cuál de estas acciones aumenta el rendimiento de NOCl sin añadir más reactivos?

AAumentar la temperatura

BDisminuir la temperatura

CAumentar la presión total

DAñadir un catalizador

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Respuesta correcta — opción A

Aumentar la temperatura

¡Correcto! Aumentar la temperatura: al ser endotérmico (ΔH° > 0), el calor actúa como reactivo, y subir la temperatura desplaza el equilibrio hacia los productos (más NOCl).

Por el principio de Le Chatelier, en un equilibrio endotérmico (ΔH° = +95,5 kJ) el calor actúa como reactivo: aumentar la temperatura desplaza el equilibrio hacia los productos, incrementando el rendimiento de NOCl. Hay 2 mol de gas reactivos frente a 3 mol de gas productos, así que aumentar la presión desplazaría hacia reactivos (lo desfavorece). Un catalizador no altera la posición del equilibrio.

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EvAU ARA 2023 — Pregunta 10 (equilibrio heterogéneo)Dificultad 3/5

Para el equilibrio $C\,(s) + CO_2\,(g) \rightleftharpoons 2\,CO\,(g)$ , en un matraz de 2 L se introducen 11 g de C y 20 g de CO₂ y se calientan a 1200 K. En el equilibrio el número total de moles gaseosos es 0,7. ¿Cuántos gramos de CO se han producido? Datos: masas atómicas C = 12, O = 16.

A13,7 g de CO

B6,87 g de CO

C19,6 g de CO

D11,2 g de CO

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Respuesta correcta — opción A

13,7 g de CO

¡Correcto! n(CO₂)₀ = 20/44 = 0,4545 mol. Si reaccionan x mol de CO₂, se forman 2x de CO: moles gas totales = (0,4545 − x) + 2x = 0,4545 + x = 0,7 → x = 0,2455. n(CO) = 2x = 0,491 mol → masa = 0,491·28 = 13,7 g.

n(CO₂)₀ = 20/44 = 0,4545 mol (el C sólido no cuenta como gas). Si reaccionan x mol de CO₂ se forman 2x de CO; los moles gaseosos totales son (0,4545 − x) + 2x = 0,4545 + x = 0,7, de donde x = 0,2455 mol. Entonces n(CO) = 2·0,2455 = 0,491 mol y masa = 0,491·28 = 13,7 g de CO.

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