Resolución paso a paso

Química

Aragón · 2025 · Convocatoria ordinaria

Prueba de acceso de Aragón (Química, convocatoria ordinaria 2025). Las preguntas 1 y 2 son obligatorias y en la 3, 4 y 5 se elige entre apartados; aquí se resuelven todos. Aviso: la pregunta 3 depende de una tabla periódica con elementos marcados (A–E) que no está en el texto del PDF, así que en ella se da el método.

Pregunta 1 · Equilibrio gaseoso con NO e H$_2$

El equilibrio es $2\,\text{NO}(g)+2\,\text{H}_2(g)\rightleftharpoons\text{N}_2(g)+2\,\text{H}_2\text{O}(g)$, a 750 K, con 1 mol de NO y 1 mol de H$_2$ iniciales, $P_T=10{,}9$ atm y grado de disociación del NO $\alpha=0{,}7$.

a) Presiones parciales.

Reaccionan $0{,}7$ mol de NO y, por la estequiometría 2:2, $0{,}7$ mol de H$_2$; se forman $0{,}35$ mol de N$_2$ y $0{,}7$ mol de H$_2$O:

Especie NO H$_2$ N$_2$ H$_2$O Total
Moles en el equilibrio $0{,}30$ $0{,}30$ $0{,}35$ $0{,}70$ $1{,}65$
Presión parcial $p_i=x_iP_T$ (atm) $1{,}98$ $1{,}98$ $2{,}31$ $4{,}62$ $10{,}9$

b) $K_p$ y $K_c$.

$$K_p=\frac{p_{\text{N}_2}\,p_{\text{H}_2\text{O}}^2}{p_{\text{NO}}^2\,p_{\text{H}_2}^2}=\frac{2{,}31\cdot4{,}62^2}{1{,}98^2\cdot1{,}98^2}\approx3{,}2$$

Como $\Delta n=3-4=-1$, $K_p=K_c(RT)^{-1}$, luego $K_c=K_p\,RT=3{,}2\cdot0{,}082\cdot750\approx197$.

Pregunta 2 · pH de un ácido débil y de una mezcla

a) pH de HClO 0,4 M ($K_a=2{,}9\cdot10^{-8}$).

Es un ácido muy débil: $K_a=\dfrac{x^2}{0{,}4-x}\approx\dfrac{x^2}{0{,}4}$, luego

$$x=[\text{H}_3\text{O}^+]=\sqrt{2{,}9\cdot10^{-8}\cdot0{,}4}=1{,}08\cdot10^{-4}\ \text{M}\ \Rightarrow\ \text{pH}=3{,}97$$

(La aproximación $x\ll0{,}4$ es válida.)

b) pH al mezclar NaOH con HCl.

Moles de $\text{OH}^-$: $0{,}090\cdot0{,}2=0{,}018$ mol. Moles de $\text{H}^+$: $0{,}060\cdot0{,}5=0{,}030$ mol. Sobran $0{,}012$ mol de $\text{H}^+$ en $150$ cm$^3$:

$$[\text{H}^+]=\frac{0{,}012}{0{,}150}=0{,}08\ \text{M}\ \Rightarrow\ \text{pH}=1{,}10$$

Pregunta 3 · Tabla periódica (método)

La tabla con los elementos A–E no está en el texto del PDF, así que no se pueden nombrar. Los criterios para cada apartado son:

a) Configuración y elemento.

Se lee la posición en la tabla (periodo = $n$ de la capa de valencia; grupo = electrones de valencia) y se escribe la configuración rellenando los orbitales en orden ($1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p\dots$).

b) Electronegatividad.

Aumenta hacia la derecha en un periodo y hacia arriba en un grupo (excluyendo los gases nobles): se ordenan los cinco elementos según esa regla.

c) Mayor radio y mayor afinidad electrónica.

El radio atómico es mayor abajo y a la izquierda; la afinidad electrónica (en valor absoluto) es mayor en los halógenos, arriba y a la derecha (sin llegar a los gases nobles).

3D) Ion más probable de B. Cada elemento tiende a la configuración de gas noble: los metales de los grupos 1, 2 y 13 forman cationes y los no metales de los grupos 16 y 17 forman aniones. El catión es siempre menor que su átomo neutro (menos capas y más carga nuclear efectiva por electrón); el anión es siempre mayor (más repulsión entre electrones con la misma carga nuclear).

3E) Números cuánticos del electrón más energético de D. Se identifica el último orbital que se rellena ($n$ y $l$) y se escriben las combinaciones $(n,l,m_l,m_s)$ posibles: $m_l$ va de $-l$ a $+l$ y $m_s=\pm\tfrac12$ (dos valores por orbital).

Pregunta 4 · Solubilidad y cinética

4A-a) ¿Se disuelve todo el BaCO$_3$? Masa molar $137{,}3+12+48=197{,}3$ g/mol. Moles: $\dfrac{5\cdot10^{-3}}{197{,}3}=2{,}53\cdot10^{-5}$ mol en $0{,}4$ L, es decir $6{,}3\cdot10^{-5}$ M si se disolviera todo. La solubilidad máxima es $s=\sqrt{K_{ps}}=\sqrt{5\cdot10^{-9}}=7{,}1\cdot10^{-5}$ M. Como $6{,}3\cdot10^{-5}<7{,}1\cdot10^{-5}$ M (equivalentemente, $Q=(6{,}3\cdot10^{-5})^2=4{,}0\cdot10^{-9}<K_{ps}$), sí se disuelve todo.

4A-b) Expresión del $K_{ps}$ del Pb(IO$_3$)$_2$. No: el equilibrio es $\text{Pb(IO}_3)_2\rightleftharpoons\text{Pb}^{2+}+2\,\text{IO}_3^-$, y el coeficiente 2 va como exponente del yodato: $K_{ps}=[\text{Pb}^{2+}][\text{IO}_3^-]^2$.

4A-c) Solubilidad molar del Na$_3$PO$_4$. Cada unidad de fórmula libera 3 $\text{Na}^+$, así que $s=\dfrac{[\text{Na}^+]}{3}=\dfrac{0{,}3}{3}=0{,}1$ M.

4B-a) Ecuación de velocidad y orden global. $v=k\,[\text{A}]\,[\text{B}]^2$; orden global $1+2=3$.

4B-b) Reducir el volumen a temperatura constante. Aumentan las concentraciones (a menor volumen, más moles por litro), así que la velocidad aumenta: si el volumen se reduce a la mitad, $[\text{A}]$ y $[\text{B}]$ se duplican y $v$ se multiplica por $2\cdot2^2=8$.

4B-c) Aumentar la temperatura. Aumenta la constante de velocidad $k$ (ecuación de Arrhenius, $k=Ae^{-E_a/RT}$: más moléculas superan la energía de activación), luego aumenta la velocidad.

4B-d) Catalizador. Aumenta la velocidad, porque reduce la energía de activación. No influye en la cantidad de productos que se obtiene: no modifica $\Delta H$ ni la constante de equilibrio, solo hace que se alcance antes.

Pregunta 5 · Electroquímica y termodinámica

5A) Espontaneidad redox. El proceso es espontáneo si $\varepsilon^\circ=\varepsilon^\circ_{\text{reducción}}-\varepsilon^\circ_{\text{oxidación}}>0$ (con los potenciales de reducción tabulados).

a) $\text{Zn}+2\text{H}^+\to\text{Zn}^{2+}+\text{H}_2$.

$\varepsilon^\circ=0-(-0{,}76)=+0{,}76$ V: espontáneo. Oxidante: $\text{H}^+$; reductor: Zn.

b) $\text{Cu}^{2+}+2\text{Ag}\to\text{Cu}+2\text{Ag}^+$.

$\varepsilon^\circ=0{,}34-0{,}80=-0{,}46$ V: no espontáneo. Oxidante: $\text{Cu}^{2+}$; reductor: Ag.

c) $\text{I}_2+2\text{Fe}^{2+}\to2\text{I}^-+2\text{Fe}^{3+}$.

$\varepsilon^\circ=0{,}54-0{,}77=-0{,}23$ V: no espontáneo. Oxidante: $\text{I}_2$; reductor: $\text{Fe}^{2+}$.

d) $2\text{Cr}+6\text{Fe}^{3+}\to2\text{Cr}^{3+}+6\text{Fe}^{2+}$

(es decir, $\text{Cr}+3\text{Fe}^{3+}\to\text{Cr}^{3+}+3\text{Fe}^{2+}$). $\varepsilon^\circ=0{,}77-(-0{,}74)=+1{,}51$ V: espontáneo. Oxidante: $\text{Fe}^{3+}$; reductor: Cr.

5B-a) Entalpía de $\text{N}_2\text{O}_4\to2\,\text{NO}_2$.

$$\Delta H^\circ=2(33{,}2)-9{,}2=+57{,}2\ \text{kJ mol}^{-1}$$

Es positiva: la reacción es endotérmica.

5B-b) Variación de entropía.

$$\Delta S^\circ=2(240{,}1)-304{,}3=+175{,}9\ \text{J mol}^{-1}\text{K}^{-1}$$

Aumenta el desorden: se pasa de 1 mol de gas a 2 moles de gas.

5B-c) Espontaneidad a 25 °C. $\Delta G^\circ=\Delta H^\circ-T\Delta S^\circ=57\,200-298\cdot175{,}9\approx+4{,}8\cdot10^3$ J $>0$: no es espontánea en condiciones estándar a 25 °C (lo sería por encima de $T=\Delta H/\Delta S\approx325$ K, unos 52 °C).