Examen Resuelto Selectividad EVAU UCLM Junio Biología 2023/2024 A

PRIMERA PARTE

1. c) Reacción de sustitución.

   • Razonamiento: En esta reacción, el cloro (Cl) en el clorometano ($CH_3Cl$) es reemplazado por el yodo (I) del yoduro de potasio (KI), formando yodometano ($CH_3I$) y cloruro de potasio (KCl). Esto es característico de una reacción de sustitución, donde un átomo o grupo de átomos en una molécula es reemplazado por otro átomo o grupo de átomos.

2. b) El enlace iónico se forma por transferencia de uno o más electrones de un átomo a otro, generándose iones que quedarán unidos por fuerzas de atracción electrostática.

   • Razonamiento: Esta es la definición precisa de un enlace iónico. Un átomo cede electrones (convirtiéndose en un catión con carga positiva) y otro átomo acepta electrones (convirtiéndose en un anión con carga negativa). La atracción electrostática entre estos iones de carga opuesta forma el enlace iónico.

3. c) La ecuación de Rydberg.

   • Razonamiento: La ecuación de Rydberg se utiliza específicamente para calcular las longitudes de onda (y por lo tanto, las energías) de la luz emitida o absorbida cuando un electrón realiza una transición entre diferentes niveles de energía en un átomo de hidrógeno.

4. a) 1s² 2s²2p⁶

   • Razonamiento: Los elementos del grupo 18 son los gases nobles. Estos elementos tienen su capa de valencia completa. La configuración electrónica dada corresponde a un átomo con 10 electrones, que es el neón (Ne), un gas noble.

5. b) Un polímero sintético de adición.

   • Razonamiento: El polipropileno se produce mediante la polimerización por adición de moléculas de propeno (propileno). En este proceso, los monómeros de propeno se unen sin pérdida de átomos, formando una larga cadena. El término "sintético" indica que se produce artificialmente.

6. b) 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 3d¹

   • Razonamiento: Un átomo en estado excitado tiene uno o más electrones que han sido promocionados a un orbital de mayor energía, la configuración electrónica muestra al electrón 4s promocionado a un orbital 3d

7. c) Los cuatro números cuánticos son (3,2,2,+1/2).

   • Razonamiento: Analicemos los números cuánticos para el último electrón (4s¹):
     • n = 3 (El electrón está en el tercer nivel de energía)
     • l = 2 (Corresponde a la forma del orbital d)
     • ml= +2, (Un posible valor para un orbital d).
     • ms = +1/2 (El espín del electrón).

8. b) R - COOH

   • Razonamiento: El grupo funcional -COOH (grupo carboxilo) es característico de los ácidos carboxílicos.

9. c) 3-metilbutan-2-ona

   • Razonamiento:
     1. La cadena principal tiene cuatro carbonos (butan-).
     2. Hay un grupo cetona (C=O) en el segundo carbono (-2-ona).
     3. Hay un grupo metilo ($CH_3$) en el tercer carbono (3-metil).

10. b) etano

    • Razonamiento: El punto de ebullición de los hidrocarburos aumenta con el tamaño de la molécula (debido a mayores fuerzas de Van der Waals). El etano ($C_2H_6$) es el más pequeño de los hidrocarburos mencionados, por lo que tendrá el punto de ebullición más bajo.

11. c) Son polímeros vinílicos.

    • Razonamiento: Tanto el poliestireno como el polipropileno son polímeros vinílicos, lo que significa que se derivan de monómeros que contienen un doble enlace carbono-carbono (grupo vinilo). No todos los polímeros vinílicos tienen anillos aromáticos.

12. c) El Fe es el agente reductor.

    • Razonamiento: En la reacción, el hierro (Fe) se oxida (pierde electrones y aumenta su número de oxidación de 0 a +2). La sustancia que se oxida es el agente reductor.

13. a) Hexahidruro de diboro.

    • Razonamiento: Se utiliza la nomenclatura estequiométrica, indicando el número de hidrógenos y de boros.

14. b) Propiedades termoplásticas.

    • Razonamiento: Los cauchos y elastómeros son conocidos por su alta elasticidad (capacidad de deformarse y volver a su forma original). No son termoplásticos (que se ablandan con el calor y se pueden moldear).

15. b) 0,276 atm.

    • Razonamiento: 1. Cálculo de moles totales iniciales y finales:
      • Iniciales: 1 mol (A) + 5 moles (B) + 2 moles (C) = 8 moles
      • Finales: 2 moles (A) + 3 moles (B) + 8 moles (C) = 13 moles

    2.  **Cálculo de la fracción molar de A en el equilibrio:**
    

        $$X_A = \\frac{\\text{moles de A}}{\\text{moles totales}} = \\frac{2}{13}$$
    
    3.  **Cálculo de la presión parcial de A:**
        $$P_A = X_A \\cdot P_{total} = \\frac{2}{13} \\cdot 1.70 \\, \\text{atm} \\approx 0.261\\, \\text{atm}$$ Como los moles de A se han duplicado la presión de A también debería duplicarse 0.261*2 = 0.522
       El enunciado dice que la presión incial de la mezcla son 4,30 atm, esto significa que A ejerce el doble de presión al inicio 2/8 que 0,522/1,7 final. Los datos iniciales no son correctos ya que no encajan, pero la respuesta correcta con la información que nos dan en el enunciado la opción más cercana es la b.
    

SEGUNDA PARTE

1. a) El punto de fusión de los compuestos iónicos aumenta con la carga de los iones y disminuye con el tamaño de los iones (a mayor tamaño, mayor distancia entre las cargas y menor fuerza de atracción).

   • $CaCl_2$: Cationes $Ca^{2+}$ y aniones $Cl^-$
   • $CaO$: Cationes $Ca^{2+}$ y aniones $O^{2-}$
   • $NaCl$: Cationes Na^{+}$$$ y aniones Cl^-$$

   Orden de puntos de fusión (de mayor a menor): $CaO > CaCl_2 > NaCl$.

   • $CaO$ tiene la mayor carga en ambos iones ($+2$ y $-2$), lo que resulta en la atracción electrostática más fuerte.
   • $CaCl_2$ tiene un catión con carga $+2$, lo que le da un punto de fusión mayor que $NaCl$, donde ambos iones tienen carga $+1$ y $-1$.

   b) Ciclo de Born-Haber para el $CaCl_2$:

   1. Sublimación del calcio: $Ca(s) \\rightarrow Ca(g)$ $\\Delta H_{sub}$

   2. Primera energía de ionización del calcio: $Ca(g) \\rightarrow Ca^+(g) + e^-$ $EI_1$

   3. Segunda energía de ionización del calcio: $Ca^+(g) \\rightarrow Ca^{2+}(g) + e^-$ $EI_2$

   4. Disociación del cloro: $Cl_2(g) \\rightarrow 2Cl(g)$ $\\Delta H_{dis}$

   5. Afinidad electrónica del cloro (x2, ya que hay dos átomos de Cl): $Cl(g) + e^- \\rightarrow Cl^-(g)$ $AE_1$ (x2)

   6. Energía reticular: $Ca^{2+}(g) + 2Cl^-(g) \\rightarrow CaCl_2(s)$ $U$

      Ciclo de Born-Haber para el $NaCl$:

   7. Sublimación del sodio: $Na(s) \\rightarrow Na(g)$ $\\Delta H_{sub}$

   8. Primera energía de ionización del sodio: $Na(g) \\rightarrow Na^+(g) + e^-$ $EI_1$

   9. Disociación del cloro: $Cl_2(g) \\rightarrow 2Cl(g)$ $\\Delta H_{dis}$

   10. Afinidad electrónica del cloro: $Cl(g) + e^- \\rightarrow Cl^-(g)$ $AE_1$

   11. Energía reticular: $Na^+(g) + Cl^-(g) \\rightarrow NaCl(s)$ $U$

   La energía reticular (U) es la energía liberada cuando se forma un mol del compuesto iónico sólido a partir de sus iones gaseosos. Se calcula a partir de las otras energías del ciclo:

   $\\Delta H_f = \\Delta H_{sub} + EI_1 + \\frac{1}{2}\\Delta H_{dis} + AE_1 + U$

   c) Sí, los resultados son consistentes.

   • En el ciclo de Born-Haber, la energía reticular es el término más importante para determinar la estabilidad del compuesto iónico. Como se determinó en el apartado a, $CaO$ debe tener la energía reticular más alta (más negativa), seguido por $CaCl_2$ y luego $NaCl$.
   • Según las energías dadas en el problema y calculando las energías de red obtenemos: $CaCl_2$ $-796 = (178 + 590 + 1146) + (\\frac{1}{2}*244) + (2 * -349) + U$ $U = -796 -178 -590 -1146 -122 + 698 = -2134 KJ/mol$ $NaCl$ $-411 = 109 + 494 + (\\frac{1}{2}*244) -349 + U$ $U = -411 -109 -494 -122 +349 = -787 KJ/mol$ Los valores de U son negativos, como se espera para un proceso exotérmico (formación del enlace iónico). Y el valor absoluto de la energía reticular de CaCl2 es mucho mayor que el de NaCl, lo que indica que $CaCl_2$ es el compuesto más estable.

2. a) Ajuste de la reacción por el método del ion-electrón:

   Reacción global: $Cu + HNO_3 \\rightarrow Cu(NO_3)_2 + NO + H_2O$

   Semirreacciones:

   • Oxidación: $Cu \\rightarrow Cu^{2+} + 2e^-$
   • Reducción: $NO_3^- + 4H^+ + 3e^- \\rightarrow NO + 2H_2O$

   Ajuste de electrones (multiplicar la semirreacción de oxidación por 3 y la de reducción por 2):

   • $3Cu \\rightarrow 3Cu^{2+} + 6e^-$
   • $2NO_3^- + 8H^+ + 6e^- \\rightarrow 2NO + 4H_2O$

   Reacción iónica ajustada:

   $3Cu + 2NO_3^- + 8H^+ \\rightarrow 3Cu^{2+} + 2NO + 4H_2O$

   Reacción molecular ajustada:

   $3Cu + 8HNO_3 \\rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$ b) Moles de cobre: $n_{Cu} = \\frac{15 \\, \\text{g}}{63.5 \\, \\text{g/mol}} \\approx 0.236 \\, \\text{mol}$

   Según la estequiometría de la reacción: 3 moles de Cu producen 3 moles de $Cu(NO_3)_2$.

   Moles de $Cu(NO_3)_2$ formados = moles de Cu = 0.236 mol

   Masa de $Cu(NO_3)_2$: $m = n \\cdot M = 0.236 \\, \\text{mol} \\cdot 187.5 \\, \\text{g/mol} \\approx 44.25 \\, \\text{g}$

   c) Moles de $HNO_3$ necesarios:

   Según la estequiometría: 3 moles de Cu reaccionan con 8 moles de $HNO_3$.

   Moles de $HNO_3$ = $\\frac{8}{3}$ * Moles de Cu = $\\frac{8}{3} \\cdot 0.236 \\, \\text{mol} \\approx 0.629 \\, \\text{mol}$

   Volumen de disolución 5 M: $V = \\frac{n}{M} = \\frac{0.629 \\, \\text{mol}}{5 \\, \\text{mol/L}} = 0.126 \\, \\text{L} = 126 \\, \\text{mL}$

   d) Moles de NO formados:

   Según la estequiometría: 3 moles de Cu producen 2 moles de NO.

   Moles de NO = $\\frac{2}{3} \\cdot$ Moles de Cu = $\\frac{2}{3} \\cdot 0.236 \\, \\text{mol} \\approx 0.157 \\, \\text{mol}$

   Ecuación de los gases ideales: $PV = nRT$

   $V = \\frac{nRT}{P} = \\frac{0.157 \\, \\text{mol} \\cdot 0.082 \\, \\frac{\\text{atm} \\cdot \\text{L}}{\\text{mol} \\cdot \\text{K}} \\cdot (30 + 273.15) \\, \\text{K}}{1 \\, \\text{atm}} \\approx 3.90 \\, \\text{L}$

TERCERA PARTE

1. a) Determinación del orden de reacción:

   Comparando experimentos 1 y 2 (donde [B] se mantiene constante y [A] se duplica): La velocidad se cuadruplica ($4.4 \\times 10^{-4}$ a $17.6 \\times 10^{-4}$). Esto indica que la reacción es de segundo orden con respecto a A.

   Comparando experimentos 2 y 3 (donde [A] se duplica y [B] se duplica): La velocidad se duplica ($17.6 \\times 10^{-4}$ a $35.2 \\times 10^{-4}$). Esto indica que la reacción es de primer orden con respecto a B.

   Orden total de la reacción: 2 (respecto a A) + 1 (respecto a B) = 3

   b) Cálculo de la constante de velocidad (k):

   Ley de velocidad: $v = k[A]^2[B]$

   Usando los datos del experimento 1:

   $4.4 \\times 10^{-4} \\, \\frac{\\text{mol}}{\\text{L} \\cdot \\text{s}} = k \\cdot (0.02 \\, \\frac{\\text{mol}}{\\text{L}})^2 \\cdot (0.01 \\, \\frac{\\text{mol}}{\\text{L}})$

   $k = \\frac{4.4 \\times 10^{-4}}{4 \\times 10^{-4} \\times 0.01} = 110 \\, \\frac{\\text{L}^2}{\\text{mol}^2 \\cdot \\text{s}}$

   c) Cálculo de la velocidad:

   $v = k[A]^2[B] = 110 \\, \\frac{\\text{L}^2}{\\text{mol}^2 \\cdot \\text{s}} \\cdot (0.08 \\, \\frac{\\text{mol}}{\\text{L}})^2 \\cdot (0.04 \\, \\frac{\\text{mol}}{\\text{L}}) = 0.02816 \\, \\frac{\\text{mol}}{\\text{L} \\cdot \\text{s}}$

   Las unidades de la velocidad de reacción son siempre $mol \\cdot L^{-1} \\cdot s^{-1}$, y la velocidad de reacción nos indica el ratio de cambio de la concentración de reactivos o productos, es decir, en qué proporción aumenta la concentración de los productos o disminuye la concentración de los reactivos.

2. a) Reacción reversible:

   $PCl_5(g) \\rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g)$ b) Moles iniciales de $PCl_5$: $n_{PCl_5} = \\frac{3.00 \\, \\text{g}}{208.24 \\, \\text{g/mol}} \\approx 0.0144 \\, \\text{mol}$

   Grado de disociación ($\\alpha$) = 0.333 (33.3%)

   Moles en el equilibrio:

   • $PCl_5$: $n_{PCl_5} \\cdot (1 - \\alpha) = 0.0144 \\cdot (1 - 0.333) \\approx 0.0096 \\, \\text{mol}$
   • $PCl_3$: $n_{PCl_5} \\cdot \\alpha = 0.0144 \\cdot 0.333 \\approx 0.0048 \\, \\text{mol}$
   • $Cl_2$: $n_{PCl_5} \\cdot \\alpha = 0.0144 \\cdot 0.333 \\approx 0.0048 \\, \\text{mol}$

   c) Presiones parciales:

   Moles totales en el equilibrio: $0. 0096 + 0.0048 + 0.0048 = 0.0192 \\, \\text{mol}$

   Fracciones molares:

   • $X_{PCl_5} = \\frac{0.0096}{0.0192} = 0.5$

   • $X_{PCl_3} = \\frac{0.0048}{0.0192} = 0.25$

   • $X_{Cl_2} = \\frac{0.0048}{0.0192} = 0.25$

   • $P_{total}= \\frac{n_{total}*R*T}{V} = \\frac{0.0192 \\, \\text{mol}* 0.082 \\, \\frac{\\text{atm} \\cdot \\text{L}}{\\text{mol} \\cdot \\text{K}} *760 K}{72.6*10^{-3}L} = 16.49 atm$ Presiones parciales:

   • $P_{PCl_5} = X_{PCl_5} \\cdot P_{total} = 0.5 \\cdot 16.49\\, \\text{atm} \\approx 8.245 \\, \\text{atm}$

   • $P_{PCl_3} = X_{PCl_3} \\cdot P_{total} = 0.25 \\cdot 16.49\\, \\text{atm} \\approx 4.123 \\, \\text{atm}$

   • $P_{Cl_2} = X_{Cl_2} \\cdot P_{total} = 0.25 \\cdot 16.49\\, \\text{atm} \\approx 4.123 \\, \\text{atm}$