pau quimica modelo andalucia · se calculan los moles de ácido que reaccionan: según la...

1Q u í m i c a

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4© Oxford University Press España, S. A. Q u í m i c a

ANDALUCÍA MODELO CURSO 20092010

S O L U C I Ó N D E L A P R U E B A D E A C C E S OAUTOR: Julio Egea Egea

� a) Permanganato de cobalto (II): Co(MnO4)2.

b) Ácido bórico: H3BO3.

c) 2-Metilpentano: 1 2 3 4 5CH3�CH�CH2�CH2�CH3

�CH3

d) Sr(OH)2: hidróxido de estroncio.

e) KH2PO4: dihidrogenofosfato(V) de potasio.

f) (CH3)3 N: trimetilamina.

� a) N3�: al ser un anión con carga �3 tiene tres electro-nes más que el átomo neutro, Z � 3 � 10 electrones.

� Configuración electrónica del átomo neutro,Z � 7, 1s2 2s2 2p3

� Configuración electrónica del ion, Zion � 10, 1s2 2s2

2p6

Mg2�: al ser un catión con carga �2 tiene dos elec-trones menos que el átomo neutro, Z � 2 � 10 elec-trones.

� Configuración electrónica del átomo neutro,Z � 12, 1s2 2s2 2p6 3s2


2p6

Cl�: al ser un anión con carga �1 tiene un electrónmás que el átomo neutro, Z � 1 � 18 electrones.

� Configuración electrónica del átomo neutro,Z � 17, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5


2p6 3s2 3p6

K: átomo neutro.

� Configuración electrónica del átomo neutro,Z � 19, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Ar: átomo neutro.

� Configuración electrónica del átomo neutro,Z � 18, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

b) Las especies químicas isoelectrónicas son aquellasque poseen el mismo número de electrones; portanto, lo son N3� y Mg2�, con 10 electrones, y Cl� yAr, con 18 electrones.

c) Tendrán electrones desapareados aquellas especiesquímicas que posean un número impar de electro-nes y son el N, el Cl y el K. En el siguiente diagrama decajas se resumen las correspondientes configuracio-nes que cumplen el principio de llenado o de Aufbau:

� El N posee 3 electrones desapareados en 2p3 queestán como 2p1

x 2p1y 2p1

z.

� El Cl posee 1 electrón desapareado en 3p5 queestá como 3p2

x 3p2y 3p1

z.

� El K posee 1 electrón desapareado en 4s1.

� a) Se tomará como ánodo el par con menor potencial,pues de esa forma, al expresarlo como oxidación einvertir el signo, se convierte en el mayor y la reac-ción que se formula es la espontánea.

Escribimos las semirreacciones que tienen lugar enla pila.

� Semirreacción de oxidación (pérdida de electro-nes); ánodo:

Ni0 � Ni2� � 2 e� �º � �0,25 V

� Semirreacción de reducción (ganancia de electro-nes); cátodo:

2 � (Ag� � e� � Ag0) �º � �0,80 V

Sumamos las semirreacciones anteriores y calcula-mos el potencial de la pila:

Ni0 � 2 Ag� � Ni2� � 2 Ag0 �º � �1,05 V

La fem de la pila es 1,05 V.

Otra forma

La fuerza electromotriz de la pila viene dada por laexpresión:

�º � �ºcátodo � �ºánodo � �0,80 V � (�0,25V) � 1,05 V

b) La representación de la pila es:

Ni0 / Ni2� (1 M) // Ag� (1 M) / Ag0 �º � �1,05 V ánodo puente salino cátodo potencial de la pila

� a) CH2�CH2 � Br2 � BrCH2�CH2Breteno bromo

Reacción de adición.

b)� Cl2

catalizador� HCl

ClReacción de sustitución.

Opción A

Especies con

electronesdesapareados

Configuración electrónica de las especies con electronesdesapareados

Capa 1.ª 2.ª 3.ª 4.ª

Orbital s s p s p s

N (Z� 7) E E " " "

Cl (Z� 17) E E E E E E E E "

K (Z� 19) E E E E E E E E E "



c) Con hidróxido de potasio y etanol se obtiene unareacción de eliminación en un 80 % aproximada-mente por tener el disolvente poco polar:

reacción de eliminación

CH3�CH�CH2 � KOH � etanol � �Cl H�

CH3�CH�CH2 � HClpropeno

También se produce en menor grado una reacciónde sustitución:

reacción de sustitución

CH3�CH�CH3 � KOH (ac) � hidróxido de potasioCl

2-cloropropano

CH3�CH�CH3 � KCl (ac)� cloruro de potasioOH

2-propanol o propan-2-ol(alcohol isopropílico)

Esta última sustitución es preferente cuando el disol-vente es muy polar (H2O).

� a) Escribimos la reacción que tiene lugar y los datos delenunciado debajo de cada especie química:

4 FeS2 (s) � 11 O2 (g) � 2 Fe2O3 (s) � 8 SO2 (g)

�Hof �177,5 0 �822,2 �296,8

��Hoproductos � [2 (�822,2)] � [8 (�296,8)] �

� �4 018,8 kJ

��Horeactivos � [4 (�177,5)] � �710 kJ

��Horeacción � ��Ho

productos � ��Horeactivos �

� �4 018,8 � (�710) � �3 308,8 kJ

La entalpía de reacción estándar de la reacción para1 mol es �H� �827,2 kJ/mol.

b) MFeS3� 119,8 uma

Se calculan los moles de pirita pura:

Se calcula el calor desprendido:

0,187 8 mol � (�827,2 kJ/mol) � �155,35 kJ

Otra forma: por factores de conversión

� a) Se calcula la concentración inicial del ácido mono-prótico:

MHA � 4 uma

Escribimos el equilibrio de disociación de la reacción:

HA � H2O �� A� � H3O�

c(1 � �) c� c�

Por otro lado, según el dato del enunciado:

[H3O�] � 0,001 M

[H3O�] � c� � 0,001

� � 0,001/0,05 � 0,02 ⇒ � � 2 %

b) De la expresión de Ka se deduce su valor:

Ka �0,05 � 0,022

(1 � 0,02)�

2 � 10�5

0,98� 2,04 � 10�5

Ka �c�c�

c(1 � �)�

c�2

(1 � �)

M �nV

�0,5 mol

10 L� 0,05 M

n �m

MHA

�37 g

74 g/mol� 0,5 mol

�1 mol de pirita pura

119,8 g de pirita pura�

� 827,2 kJ

mol� � 155,36 kJ

25 g de pirita impura �90 g de pirita pura

100 g de pirita impura�

�1 mol de pirita pura

119,8 g de pirita pura� 0,187 8 mol

25 g de pirita impura �90 g de pirita pura

100 g de pirita impura�

�Horeacción �

� 3 308,8 kJ

4 mol� � 827,2 kJ/mol

� kJmol�:



� a) Ácido perclórico: HClO4.

b) Seleniuro de hidrógeno: H2Se.

c) Pent-4-en-2-ol: 1 2 3 4 5CH3�CH�CH2�CH�CH2

�OH

d) LiH: hidruro de litio.

e) OsO4: tetraóxido de osmio o tetróxido de osmio.

f) CH3CHO: etanal.

� a) Se aplicará la ley de los gases ideales, de la que sededucirán las cuestiones propuestas:

m � n � MNH3� 4 � 10�3 mol � 17 g/mol

m � 0,068 g de NH3

b) N.° de moléculas � n � NA = 4 � 10�4 � 6,022 � 1023 par-tículas/mol � 2,40 � 1021 moléculas de NH3

c) El NH3 posee 1 átomo de nitrógeno y 3 de hidrógenopor cada molécula, por tanto:

� N.° de átomos de N � N.° de moléculas � 1 ��2,40 · 1021 átomos de N

� N.° de átomos de H � N.° de moléculas � 3 �� 2,40 � 1021 � 3 � 7,20 � 1021 átomos de H

� a) Molécula de H2, cuyo número atómico es Z � 1 ycuya configuración electrónica es 1s1. El enlace quese produce entre dos átomos de hidrógeno es unenlace covalente puro, es decir, se comparten 1 parde electrones:

b) Molécula de N2, cuyo número atómico es Z � 7 ycuya configuración electrónica es 1s2 2s2 2p3.

El enlace que se produce entre dos átomos de nitró-geno es covalente puro, es decir, se comparten 3 paresde electrones, que forman:

� 1 enlace por solapamiento de un orbital p decada átomo.

� 2 enlaces por solapamiento de los otros dosorbitales p de cada átomo.

Unión entre los dos átomos de N:

c) Molécula de O2, cuyo número atómico es Z � 8 ycuya configuración electrónica es 1s2 2s2 2p4.

El enlace que se produce entre dos átomos de oxíge-no es covalente puro, es decir, se comparten 2 paresde electrones, que forman:

� 1 enlace por solapamiento de un orbital p decada átomo.

� 1 enlaces por solapamiento del otro orbital p decada átomo.

El tercer orbital p del O posee sus dos electrones nocompartidos y, por tanto, no produce enlace.

Unión entre los dos átomos de O:

� a) La reacción de neutralización que tiene lugar es:

NaOH � HCl � NaCl � H2O

Se calculan los moles de ácido que reaccionan:

Según la estequiometría de la reacción, se necesitan0,002 mol de base (NaOH). Se calcula el volumen deNaOH del enunciado que contiene 0,002 mol:

Otra forma

Como las reacciones químicas tienen lugar equiva-lente a equivalente, en este tipo de determinacionesanalíticas se utiliza el concepto de normalidad:

M �nV

⇒ N � M valencia

n � 0,2 M � 0,01 L � 0,002 mol

N �n.º eq

V⇒ N �

m/Meq

V�

m/Meq

V

H H H2

- - E

V �0,002 mol

0,1 mol/L� 0,02 L � 20 mL de NaOH

M �nV

⇒ V �nM

M �nV

⇒ n � MV

n �0,1 atm � 1 L

0,082 atm L/mol K � 300 K� 4 � 10�3 mol

pV � nRT ⇒ n �pV

RT

Opción B

1s1

H: Z � 1 HH �H

H: Z � 1 H

par de electronescompartido formando un enlace sigma

E

-

-

1s1 2s2 2p3 1s2 2s2 2p3

N: Z � 7

N: Z � 7 �N � N--

--

EE

EEE

EE

EE

EE

-

-

1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p4

O: Z � 8

O: Z � 8

O � O

EE

EE

--

--

EE

EE

EE

EE

EE



La reacción de neutralización es:

NaOH � HCl � NaCl � H2O

Se trata de una volumetría de neutralización dondese cumple que el número de equivalentes químicosde ácido se iguala al número de equivalentes quími-cos de la base, es decir:

NácidoVácido � NbaseVbase

En este caso, las molaridades y la normalidad del áci-do coinciden, pues este ácido solo posee un protón,al igual que ocurre con la base, que solo posee ungrupo OH. Por ello, se puede poner que:

MácidoVácido � MbaseVbase

(Nota: obsérvese que la unidad de volumen será lamisma que la utilizada en la ecuación.)

b) Se denomina punto de equivalencia en una valora-ción ácido-base el momento en el que el número deiones OH− procedentes de la base se iguala al númerode iones H3O� procedentes del ácido, es decir, cuandose produce una neutralización exacta según la reac-ción H3O� � OH− � 2 H2O.

Por tanto, como la disolución es acuosa, el pH seráneutro, o sea, de valor 7.

c) El material necesario para la experiencia es elsiguiente:

� Vaso de precipitados con agitador para la valo-ración.

� Embudo para trasvasar la sosa a la bureta (si hicierafalta).

� Pipetas y cuentagotas.

� Matraces con las respectivas disoluciones.

� Pie con soporte.

� Doble nuez.

� Pinza de bureta.

� Bureta.

� Erlenmeyer.

� Papel blanco.

� Indicador (fenolftaleína) para medir el pH.

Procedimiento

� Con la pipeta se ponen los 10 mL del HCl 0,2 M enun matraz de Erlenmeyer o en un vaso de precipi-tados, al que se le añaden como indicador 2 gotasde fenolftaleína (disolución alcohólica).

� Se monta la bureta en un soporte con pie median-te una doble nuez y una pinza de bureta. Una vezmontada, se trasvasa a ella, con ayuda de unembudo pequeño, si fuera necesario, la sosa 0,1 Mque se tiene en un vaso de precipitados conve-nientemente etiquetado, y se enrasa a cero(abriendo la llave para verter el sobrante en otrovaso de precipitados).

� El enrase será lo más perfecto posible, siguiendoel esquema de la figura adjunta, a fin de evitar elerror de paralaje. Observa la siguiente figura:

� El erlenmeyer se deposita en el pie del soporte,donde se ha intercalado un papel blanco paraobservar mejor la aparición de color.

� Cuando está enrasada, se abre la llave y se dejancaer poco a poco gotas de sosa sobre el HCl, agi-tando la disolución cada vez que cae una gota.Cuando se ve que se está próximo al punto deequivalencia (el color tarda en desaparecer al agi-tar), se añaden las gotas más lentamente hastaque se observa un cambio de color de forma per-manente.

El viraje permanente indica el final de la valora-ción (se ha conseguido la neutralización total). Sien lugar del indicador se utiliza un medidor de pH(pHmetro), el final de la valoración ocurrirá cuandose observe un salto brusco del pH. Se toma notade la sosa consumida (en este problema, 20 mLy se procede a la realización de los cálculos:

NácidoVácido � NbaseVbase

error de paralaje

visión correcta

error de paralaje

Vbase �MácidoVácido

Mbase

�0,2 M � 50 mL

0,5 M� 20 mL



En vez de un matraz de Erlenmeyer se puede utili-zar un vaso de precipitados y un agitador devidrio. La experiencia se repetirá varias veces y setomará como volumen consumido la media de losvolúmenes de gastados en cada experiencia (eneste caso, 20 mL).

Una vez realizada la experiencia, se procede a des-montar todo el equipo utilizado, se lava todo elmaterial, se seca y se deposita ordenadamente enel lugar destinado para cada objeto en el labora-torio.

� Se han de calcular los moles del soluto (C2H5OH) y losdel disolvente (H2O) a partir de los datos del ejercicio.Para ello, se puede tomar como base de cálculo 1 L dedisolución.

a) Tomamos 1 L de disolución al 95 % en masa y � � 0,9g/mL:

⇒ m � � V � 0,9 g/ cm3 � 1 000 cm3 � 900 g

mC2H5OH � 900 g � 0,95 � 855 g de C2H5OH puro en 1 L

A continuación, calculamos la molaridad en 1 L dedisolución:

b) Para el cálculo de las fracciones molares, necesita-mos calcular los moles de H2O.

En primer lugar, se calculan los gramos de agua quehay en 1 L de disolución:

m � 900 g � 855 g � 45 g de H2O

En segundo lugar, los moles de H2O:

Sumamos los moles de soluto y disolvente:

ntotales � 18,59 mol � 2,5 mol � 21,09 mol

Las respectivas fracciones molares son:

La disolución contiene el 88,1 % de alcohol etílico yel 11,8 % de agua.

� a) Se realizan los balances de masas y de cargas segúnel método del ion-electrón y se ajustan:

6� 4�

K2Cr2O7 � Na2SO3 � H2SO4 �

3� 6�

� Cr2(SO4)3 � K2SO4 � Na2SO4 � H2O

� Semirreacción de oxidación: 2� 0R R�SO3

2� � H2O � 2 e� � SO42� � 2 H�� 3

Yreductor

� Semirreacción de reducción: 12� 6�R R

(Cr2O7)2� � 14 H� � 6 e� � 2 Cr3� � 7 H2O\

oxidante

La suma de las semirreacciones anteriores da lugar a:

3 SO32� � 3 H2O � Cr2O7

2� � 14 H� �� 3 SO4

2� � 6 H� � 2 Cr3� � 7 H2O

3 SO32� � Cr2O7

2� � 8 H� � 3 SO42� � 2 Cr3� � 4 H2O

Se ajustan las especies iguales en ambos miembros yqueda:

3 SO32� � Cr2O7

2� � 8 H� � 3 SO42� � 2 Cr3� � 4 H2O

Se pasan a especies moleculares, en el orden de lareacción: los 8 H� se ponen en el H2SO4, y se reajus-tan las especies como el 2 Cr3�, que se pone en suforma original, Cr2(SO4)3:

K2Cr2O7 (ac) � 3 Na2SO3 (ac) � 4 H2SO4 �� Cr2(SO4)3 (ac) � K2SO4 (ac) � 3 Na2SO4 (ac) � 4 H2O

b) Se calculan los moles de K2Cr2O7 que reaccionan:

n � M V � 0,06 mol/L � 25,3 � 10�3 L � 1,5 � 10�3 mol

Por la estequiometría de la reacción, se tiene que cadamol de dicromato de potasio reacciona con 3 mol desulfito de sodio, por lo que los moles que han reac-cionado de sulfito de sodio son:

� 4,5 � 10�3 mol de Na2SO4

1,5 � 10�3 mol de K2Cr2O7 �3 mol de Na2SO4

1 mol de K2Cr2O7

�

�H2O �

nH2O

ntotales

�2,5

21,09� 0,118

�C2H5OH �nC2H5OH

ntotales

�18,59

21,09� 0,881

nH2O �m

MH2O

�45 g

18 g/mol� 2,5 mol de H2O

M �nV

�18,59 mol

1 L� 18,59 M de C2H5OH

nC2H5OH �m

MC2H5OH

�855 g

46 g/mol� 18,59 mol de C2H5OH

� �mV

⇒

HCl 0,2 M 10 mL

2 gotas defenolftaleína

NaOH 0,1 M

0

HCl 0,2 M 10 mL

2 gotas defenolftaleína

NaOH 0,1 M

20 mLconsumoal producirseel viraje

0



Por tanto, la concentración de la disolución deNa2SO3 es 0,3 M.

Otra forma

Este es un caso de volumetría redox, por lo que con-viene resolverlo utilizando las normalidades del oxi-dante y del reductor, dado que la reacción se lleva acabo igualándose el equivalente químico de oxidan-te al equivalente químico del reductor:

NoxidanteVoxidante � NreductorVreductor

Nota: se calcularán las normalidades del oxidante ydel reductor.

A partir de los conceptos de molaridad y de normali-dad se puede demostrar la relación entre normalidady molaridad de la siguiente forma:

Sustituimos y nos queda:

N � M � valencia

Se calculan las normalidades del oxidante, K2Cr2O7, ya partir de ella se obtiene la normalidad del reductor:

Noxidante � M � valencia � 0,06 � 6 � 0,36 N

Por tanto, la molaridad de Na2SO3 es 0,30 M.

�0,607 2

2� 0,30 M

M �N

valencia�

Nn.º e� intercambiados

�

�0,36 N � 25,3 mL

15 mL� 0,607 2 N

Nreductor �NoxidanteVoxidante

Vreductor

�

Meq �Mmolecular

n.º e� intercambiados en reacciones redox

N �n.º eq

V�

m/Meq

V; M �

nV

�m/Mmolecular

V

M �nV

�4,5 � 10�3 mol

15 � 10�3 L� 0,3 M de Na2SO3

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