Química, PAU 2024 de Cataluña: el examen de junio (serie 5) resuelto

El examen de junio (serie 5) de Química de la PAU de Cataluña de 2024, entero: los siete ejercicios que se proponían, tal como salieron, cada uno con la solución paso a paso de EducaIA de cada apartado, contrastada con la pauta oficial de corrección. Cuando nuestra respuesta no coincide del todo con la pauta, te decimos por qué.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

Qué se proponía, en puntos

Los puntos de cada apartado, sumados por el tema del temario que pregunta. En este examen se elegían los ejercicios (lo dicen las instrucciones de abajo), así que la barra suma todos los que se proponían: 17,5 puntos.

Instrucciones del examen Responda a CUATRO de las siete cuestiones siguientes. En caso de que responda a más cuestiones, solo se valorarán las cuatro primeras. Cada cuestión vale 2,5 puntos.

Los ejercicios del examen

2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 1

2,5 puntosEl examen trae una errataTemas: Estructura atómica y sistema periódico
Enunciado oficial

El indio (Z=49Z=49), el neodimio (Z=60Z=60) y el tántalo (Z=73Z=73) son elementos que se encuentran en diferentes bloques de la tabla periódica y que son clave en los componentes de las nuevas tecnologías. Estos elementos, tal como indica el fragmento de la tabla de la figura siguiente, actualmente se encuentran en peligro.

[Figura, en la imagen del enunciado oficial. Fuente: Fragmento de la tabla de la EuChemS de los noventa elementos que se encuentran en la naturaleza y que lo constituyen todo, según su abundancia.]

Las configuraciones electrónicas de los elementos son: In: [Kr] 4d10 5s2 5p1[\mathrm{Kr}]\,4d^{10}\,5s^{2}\,5p^{1}; Nd: [Xe] 4f3 6s2[\mathrm{Xe}]\,4f^{3}\,6s^{2}; Ta: [Xe] 4f14 5d3 6s2[\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{3}\,6s^{2}.

a) Argumente, a partir de su configuración electrónica, a qué bloque y periodo pertenece cada uno de estos tres elementos, si se trata de elementos de las llamadas tierras raras y si la sustancia elemental es un metal o no. Represente los electrones de su configuración electrónica y justifique las representaciones teniendo en cuenta la regla de Hund y el principio de exclusión de Pauli.

[1,25 puntos]

b) ¿Cuáles son y cómo se enuncian las bases fundamentales del modelo atómico mecánico-cuántico actual? ¿Qué números cuánticos (nn, ll, mlm_l) tendrán los orbitales 5p de un átomo de indio? ¿Y el orbital 6s de un átomo de neodimio o tántalo? Argumente si la combinación de los siguientes números cuánticos, (4,1,−1)(4, 1, -1) y (5,3,0)(5, 3, 0), determinan algún orbital. En caso afirmativo, ¿de qué tipo de orbital se trata?

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se pide, para el indio, el neodimio y el tántalo, el bloque y el periodo, si son tierras raras y si son metales, y la representación de los electrones en orbitales justificada con la regla de Hund y el principio de exclusión de Pauli.

  1. El periodo es el mayor valor de nn de la configuración, y el bloque, el tipo de subnivel que se está llenando (el último según el orden de llenado). El indio acaba en 5p15p^{1}: bloque p, periodo 5.

    In: [Kr] 4d105s25p1\mathrm{In}:\ [\mathrm{Kr}]\,4d^{10}5s^{2}5p^{1}⇒nmax⁡{}\Rightarrow n_{\max}=5, bloque p{}= 5,\ \text{bloque } p
  2. El neodimio llena orbitales 4f y su nn mayor es 6: bloque f, periodo 6. Es un lantánido y, por tanto, una tierra rara (las tierras raras son el escandio, el itrio y los quince lantánidos).

    Nd: [Xe] 4f36s2\mathrm{Nd}:\ [\mathrm{Xe}]\,4f^{3}6s^{2}⇒nmax⁡{}\Rightarrow n_{\max}=6, bloque f{}= 6,\ \text{bloque } f
  3. El tántalo llena orbitales 5d y su nn mayor es 6: bloque d, periodo 6. Es un metal de transición, no una tierra rara; el indio, del bloque p, tampoco lo es. Los tres son metales.

    Ta: [Xe] 4f145d36s2\mathrm{Ta}:\ [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}5d^{3}6s^{2}⇒nmax⁡{}\Rightarrow n_{\max}=6, bloque d{}= 6,\ \text{bloque } d
  4. Atención a un error del enunciado: con Z=60Z=60 el neodimio tiene 60 electrones, pero [Xe] 4f36s2[\mathrm{Xe}]\,4f^{3}6s^{2} suma 59. La configuración del neodimio es [Xe] 4f46s2[\mathrm{Xe}]\,4f^{4}6s^{2}. El bloque y el periodo no cambian. Aquí representamos la configuración del enunciado, como pide el apartado; con 4f44f^{4} habría cuatro electrones desapareados en lugar de tres.

    54+3+2=59≠6054+3+2=59\neq60[Xe] 4f46s2: 54+4+2=60[\mathrm{Xe}]\,4f^{4}6s^{2}:\ 54+4+2=60
  5. Representamos cada orbital con una casilla y cada electrón con una flecha, que indica el espín; basta con dibujar los subniveles de fuera del gas noble que se están llenando y el de valencia (véase la figura): In, 5s25s^{2} y 5p15p^{1}; Nd, 4f34f^{3} y 6s26s^{2}; Ta, 5d35d^{3} y 6s26s^{2}.

  6. Principio de exclusión de Pauli: en un átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales; por eso un orbital admite como máximo dos electrones, y con espines opuestos. Es el caso de los dos electrones 5s del indio y de los dos 6s del neodimio y del tántalo (flechas antiparalelas).

  7. Regla de Hund (máxima multiplicidad): en orbitales de la misma energía, los electrones se colocan primero de uno en uno, desapareados y con el mismo espín. Por eso los tres electrones 4f del neodimio y los tres 5d del tántalo ocupan tres orbitales distintos con flechas paralelas. El único electrón 5p del indio ocupa uno de los tres orbitales 5p.

ResultadoIn: bloque p, periodo 5. Nd: bloque f, periodo 6, tierra rara (lantánido). Ta: bloque d, periodo 6, metal de transición. Los tres son metales; solo el neodimio es una tierra rara. Diagramas: In, 5s25s^{2} apareados y 5p15p^{1}; Nd, tres electrones 4f desapareados y paralelos (cuatro con la configuración correcta, 4f44f^{4}) y 6s26s^{2} apareados; Ta, tres electrones 5d desapareados y paralelos y 6s26s^{2} apareados.

La pauta oficial da: In: bloque p, periodo 5, no es tierra rara, metal; Nd: bloque f, periodo 6, tierra rara (lantánido), metal; Ta: bloque d, periodo 6, transición, metal; diagramas de 5s25p15s^{2}5p^{1}, 4f36s24f^{3}6s^{2} y 5d36s25d^{3}6s^{2} con Pauli (espines opuestos en s) y Hund (4f y 5d desapareados)

Diagramas de orbitales con casillas y flechas. In: 5s con dos flechas opuestas y 5p con una flecha en la primera de tres casillas. Nd: 4f con tres flechas paralelas en tres de siete casillas (la configuración del enunciado; con la correcta, 4f⁴, serían cuatro) y 6s con dos flechas opuestas. Ta: 5d con tres flechas paralelas en tres de cinco casillas y 6s con dos flechas opuestas.

b)1,25 puntos

Planteamiento Se piden los principios en los que se basa el modelo mecánico-cuántico, los números cuánticos de los orbitales 5p y 6s, y si dos combinaciones (n,l,ml)(n, l, m_l) corresponden a orbitales permitidos.

  1. Principio de incertidumbre de Heisenberg: no se puede conocer a la vez con exactitud la posición y la cantidad de movimiento de un electrón. Por eso el modelo no habla de trayectorias (órbitas), sino de la probabilidad de encontrar el electrón en una región del espacio: el orbital.

  2. Dualidad onda-corpúsculo de De Broglie: toda partícula en movimiento tiene una onda asociada; los electrones del átomo se comportan como ondas, y los orbitales son las soluciones de la ecuación de onda del electrón (la ecuación de Schrödinger).

    λ=hm v\lambda=\frac{h}{m\,v}
  3. Valores permitidos de los números cuánticos: n=1,2,3…n=1, 2, 3\ldots; ll va de 0 a n−1n-1 (l=0l=0 es s; 1, p; 2, d; 3, f) y mlm_l va de −l-l a +l+l.

    l=0,…,n−1l=0,\ldots,n-1ml=−l,…,+lm_l=-l,\ldots,+l
  4. Orbitales 5p del indio: n=5n=5 y l=1l=1, y mlm_l puede valer −1-1, 0 o +1+1: son tres orbitales.

    (5,1,−1)(5,1,-1)(5,1,0)(5,1,0)(5,1,1)(5,1,1)
  5. Orbital 6s del neodimio o del tántalo: n=6n=6, l=0l=0 y, por tanto, ml=0m_l=0.

    (6,0,0)(6,0,0)
  6. (4,1,−1)(4, 1, -1): l=1<n=4l=1<n=4 y ∣ml∣≤l|m_l|\le l, es una combinación permitida; l=1l=1 corresponde a un orbital p: es uno de los tres orbitales 4p. (5,3,0)(5, 3, 0): l=3<5l=3<5 y ml=0m_l=0, también es permitida; l=3l=3 corresponde a un orbital f: es uno de los siete orbitales 5f.

    (4,1,−1)→4p(4,1,-1)\rightarrow 4p(5,3,0)→5f(5,3,0)\rightarrow 5f

ResultadoBases: principio de incertidumbre de Heisenberg y dualidad onda-corpúsculo de De Broglie. Orbitales 5p del indio: (5,1,−1)(5,1,-1), (5,1,0)(5,1,0) y (5,1,1)(5,1,1). Orbital 6s: (6,0,0)(6,0,0). (4,1,−1)(4,1,-1) es un orbital 4p y (5,3,0)(5,3,0), un orbital 5f: las dos combinaciones son permitidas.

La pauta oficial da: Heisenberg y De Broglie; 5p: (5,1,−1)(5,1,-1), (5,1,0)(5,1,0), (5,1,1)(5,1,1); 6s: (6,0,0)(6,0,0); (4,1,−1)(4,1,-1): un orbital 4p; (5,3,0)(5,3,0): un orbital 5f

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

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2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 2

2,5 puntosLa pauta tiene un errorTemas: Termoquímica y espontaneidad
Enunciado oficial

En la fermentación acética del vino, por la acción de las bacterias del género Acetobacter, el alcohol etílico (también llamado etanol) reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en ácido acético (también llamado ácido etanoico) y agua. Esta disolución da lugar al vinagre.

a) Escriba la reacción de oxidación del etanol. Calcule la cantidad de energía absorbida o desprendida en la síntesis de 10,0 g10{,}0\,\mathrm{g} de ácido acético a partir de la fermentación acética del vino a presión constante. Justifique si la reacción es exotérmica o endotérmica.

[1,25 puntos]

b) Si se deja una botella de vino abierta, en unos días el vino se echa a perder porque el alcohol se convierte en ácido acético. Calcule la entropía estándar y la energía de Gibbs de esta reacción a 25 ∘C25\,{}^{\circ}\mathrm{C}. Determine la influencia de la temperatura en la espontaneidad de esta reacción y razone la respuesta. Considere que la entalpía y la entropía estándar no varían con la temperatura.

Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,01{,}0; C = 12,012{,}0; O = 16,016{,}0. Entalpías estándar de formación a 298 K298\,\mathrm{K}:

SustanciaCH3CH2OH(l)\mathrm{CH_3CH_2OH(l)}CH3COOH(l)\mathrm{CH_3COOH(l)}H2O(l)\mathrm{H_2O(l)}O2(g)\mathrm{O_2(g)}
ΔHf∘\Delta H_f^\circ (kJ mol−1\mathrm{kJ\,mol^{-1}})−277,6-277{,}6−487,0-487{,}0−285,8-285{,}800

Entropías estándar absolutas a 298 K298\,\mathrm{K}:

SustanciaCH3CH2OH(l)\mathrm{CH_3CH_2OH(l)}CH3COOH(l)\mathrm{CH_3COOH(l)}H2O(l)\mathrm{H_2O(l)}O2(g)\mathrm{O_2(g)}
S∘S^\circ (J mol−1 K−1\mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}})160,7160{,}7159,8159{,}869,969{,}9205,0205{,}0

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se pide la reacción de oxidación del etanol, el calor a presión constante al obtener 10,0 g10{,}0\,\mathrm{g} de ácido acético y si la reacción es exotérmica o endotérmica.

  1. El etanol se oxida con el oxígeno del aire y da ácido acético y agua; la reacción ya está ajustada.

    CH3CH2OH(l)\mathrm{CH_3CH_2OH(l)}+O2(g){}+\mathrm{O_2(g)}→CH3COOH(l){}\rightarrow \mathrm{CH_3COOH(l)}+H2O(l){}+\mathrm{H_2O(l)}
  2. La entalpía de reacción es la suma de las entalpías de formación de los productos menos la de los reactivos, cada una multiplicada por su coeficiente; la del O2\mathrm{O_2}, elemento en estado estándar, vale 0.

    ΔH∘\Delta H^\circ=∑np ΔHf∘(productos){}= \sum n_p\,\Delta H_f^\circ(\text{productos})−∑nr ΔHf∘(reactivos){}-\sum n_r\,\Delta H_f^\circ(\text{reactivos})
  3. Sustituimos los datos de la tabla.

    ΔH∘\Delta H^\circ=[(−487,0)+(−285,8)]{}= [(-487{,}0)+(-285{,}8)]−[(−277,6)+0]{}-[(-277{,}6)+0]=−772,8+277,6{}= -772{,}8+277{,}6=−495,2 kJ mol−1{}= -495{,}2\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}
  4. Como ΔH∘<0\Delta H^\circ<0, la reacción es exotérmica: se desprende calor.

  5. Moles de ácido acético, con la masa molar del CH3COOH\mathrm{CH_3COOH} (C2H4O2\mathrm{C_2H_4O_2}) calculada con las masas atómicas del enunciado.

    MM=2⋅12,0+4⋅1,0+2⋅16,0{}= 2\cdot12{,}0+4\cdot1{,}0+2\cdot16{,}0=60,0 g mol−1{}= 60{,}0\,\mathrm{g\,mol^{-1}}nn=10,0 g60,0 g mol−1{}= \frac{10{,}0\,\mathrm{g}}{60{,}0\,\mathrm{g\,mol^{-1}}}=0,1667 mol{}= 0{,}1667\,\mathrm{mol}
  6. A presión constante, el calor es la variación de entalpía; por cada mol de reacción se forma 1 mol de ácido acético.

    qpq_p=n ΔH∘{}= n\,\Delta H^\circ=0,1667 mol⋅(−495,2 kJ mol−1){}= 0{,}1667\,\mathrm{mol}\cdot(-495{,}2\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}})=−82,5 kJ{}= -82{,}5\,\mathrm{kJ}

ResultadoCH3CH2OH(l)\mathrm{CH_3CH_2OH(l)}+O2(g){}+\mathrm{O_2(g)}→CH3COOH(l){}\rightarrow \mathrm{CH_3COOH(l)}+H2O(l){}+\mathrm{H_2O(l)}. ΔH∘=−495,2 kJ mol−1\Delta H^\circ=-495{,}2\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}: reacción exotérmica. Al obtener 10,0 g10{,}0\,\mathrm{g} de ácido acético, qp=−82,5 kJq_p=-82{,}5\,\mathrm{kJ}: se desprenden 82,5 kJ82{,}5\,\mathrm{kJ}.

La pauta oficial da: ΔH∘=−492,5 kJ mol−1\Delta H^\circ=-492{,}5\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}} (exotérmica); n=0,166 moln=0{,}166\,\mathrm{mol}; qp=−81,755 kJq_p=-81{,}755\,\mathrm{kJ} (calor desprendido)

b)1,25 puntos

Planteamiento Se piden ΔS∘\Delta S^\circ y ΔG∘\Delta G^\circ a 298 K298\,\mathrm{K} y cómo influye la temperatura en la espontaneidad, suponiendo ΔH∘\Delta H^\circ y ΔS∘\Delta S^\circ constantes.

  1. Entropía de reacción con las entropías absolutas de la tabla (productos menos reactivos).

    ΔS∘\Delta S^\circ=(159,8+69,9){}= (159{,}8+69{,}9)−(160,7+205,0){}-(160{,}7+205{,}0)=−136,0 J mol−1 K−1{}= -136{,}0\,\mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}}
  2. Es negativa: de los reactivos, un líquido y un gas, se pasa a dos líquidos (desaparece el O2\mathrm{O_2} gaseoso). Pasamos ΔS∘\Delta S^\circ a kJ y aplicamos ΔG∘=ΔH∘−TΔS∘\Delta G^\circ=\Delta H^\circ-T\Delta S^\circ a 25 ∘C25\,{}^{\circ}\mathrm{C}, es decir, 298 K298\,\mathrm{K}.

    ΔG∘\Delta G^\circ=−495,2{}= -495{,}2−298⋅(−0,1360){}-298\cdot(-0{,}1360)=−495,2+40,5{}= -495{,}2+40{,}5=−454,7 kJ mol−1{}= -454{,}7\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}
  3. Como ΔG∘<0\Delta G^\circ<0, a 25 ∘C25\,{}^{\circ}\mathrm{C} la reacción es espontánea.

  4. Con ΔH∘<0\Delta H^\circ<0 y ΔS∘<0\Delta S^\circ<0, el término −TΔS∘-T\Delta S^\circ es positivo y crece con la temperatura: la reacción es espontánea a temperaturas bajas y deja de serlo por encima de la temperatura a la que ΔG∘=0\Delta G^\circ=0.

    TT=ΔH∘ΔS∘{}= \frac{\Delta H^\circ}{\Delta S^\circ}=−495,2 kJ mol−1−0,1360 kJ mol−1 K−1{}= \frac{-495{,}2\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}}{-0{,}1360\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}\,K^{-1}}}=3 641 K{}= 3\,641\,\mathrm{K}
  5. Por tanto, la reacción es espontánea a cualquier temperatura inferior a 3 641 K3\,641\,\mathrm{K}, es decir, a todas las temperaturas habituales; solo dejaría de serlo si se calentara por encima de ese valor.

ResultadoΔS∘=−136,0 J mol−1 K−1\Delta S^\circ=-136{,}0\,\mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}}; ΔG∘(298 K)\Delta G^\circ(298\,\mathrm{K})=−454,7 kJ mol−1{}= -454{,}7\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}: espontánea. Como ΔH∘<0\Delta H^\circ<0 y ΔS∘<0\Delta S^\circ<0, es espontánea a temperaturas bajas: por debajo de T=3 641 KT=3\,641\,\mathrm{K}.

La pauta oficial da: ΔS∘=−136,5 J mol−1 K−1\Delta S^\circ=-136{,}5\,\mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}}; ΔG∘=−451,8 kJ mol−1\Delta G^\circ=-451{,}8\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}: espontánea a 298 K; espontánea por debajo de 3 608,1 K3\,608{,}1\,\mathrm{K}

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 3

2,5 puntosLa pauta redondea distintoTemas: Equilibrio químico
Enunciado oficial

El 10 de julio de 2023 entró en erupción un volcán de la península de Reykjanes, a unos 30 km30\,\mathrm{km} de Reikiavik. Una de las sustancias que llegan a la atmósfera en una erupción volcánica es el dióxido de azufre (SO2\mathrm{SO_2}), que se oxida en presencia del oxígeno del aire y se transforma en trióxido de azufre (SO3\mathrm{SO_3}), y posteriormente se convierte en ácido sulfúrico, una de las principales causas de la llamada lluvia ácida. En la bibliografía también se indica que la reacción de descomposición del trióxido de azufre es la siguiente:

SO3(g)⇌SO2(g)\mathrm{SO_3(g)}\rightleftharpoons\mathrm{SO_2(g)}+12 O2(g)ΔH∘ (a 298 K){}+\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2(g)}\qquad\Delta H^\circ\ (\text{a }298\,\mathrm{K})>0{}> 0

a) Los días posteriores a la erupción volcánica fueron inusualmente calurosos en toda el área de Reikiavik. Razone si este hecho favoreció la formación de lluvia ácida. Escriba la reacción de formación del ácido sulfúrico a partir del trióxido de azufre. Explique también si los cambios de presión afectan este equilibrio y, en caso de que lo afecten, explique cómo. Considere que la temperatura se mantiene constante.

[1,25 puntos]

b) En un recipiente cerrado de 10,0 L10{,}0\,\mathrm{L} se introducen 0,1 mol0{,}1\,\mathrm{mol} de trióxido de azufre y se calientan a una temperatura determinada. Una vez establecido el equilibrio quedan en el interior del recipiente 0,017 mol0{,}017\,\mathrm{mol} de trióxido de azufre sin descomponer. Calcule la constante de equilibrio en concentraciones de la reacción (KcK_c) a esta temperatura. Razone también si la KcK_c y la constante de equilibrio en presiones (KpK_p) de esta reacción coincidirán y, en el caso de que no coincidan, diga cuál será mayor.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se pide si el calor favoreció la lluvia ácida (efecto de la temperatura en el equilibrio), la reacción que forma el ácido sulfúrico y el efecto de los cambios de presión a temperatura constante.

  1. La descomposición del SO3\mathrm{SO_3} es endotérmica (ΔH∘>0\Delta H^\circ>0). Según el principio de Le Châtelier, si la temperatura sube el equilibrio se desplaza en el sentido que absorbe calor, el directo: se descompone más SO3\mathrm{SO_3}.

    T↑T\uparrow⇒SO3(g){}\Rightarrow \mathrm{SO_3(g)}→SO2(g){}\rightarrow \mathrm{SO_2(g)}+12 O2(g){}+\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2(g)}
  2. Queda menos SO3\mathrm{SO_3} para formar ácido sulfúrico con el agua de la atmósfera, de modo que los días calurosos no favorecieron la formación de lluvia ácida, sino al contrario. La reacción de formación del ácido sulfúrico es:

    SO3(g)+H2O(l)\mathrm{SO_3(g)+H_2O(l)}→H2SO4(aq){}\rightarrow \mathrm{H_2SO_4(aq)}
  3. Presión: hay 1 mol de gas en los reactivos y 1,51{,}5 mol en los productos. Si la presión aumenta (por una reducción del volumen), el equilibrio se desplaza hacia donde hay menos moles de gas, hacia la izquierda: se forma más SO3\mathrm{SO_3}. Si la presión disminuye, se desplaza hacia la derecha: se descompone más SO3\mathrm{SO_3}.

    Δng=(1+12)−1=+12\Delta n_g=\left(1+\tfrac{1}{2}\right)-1=+\tfrac{1}{2}

ResultadoEl calor desplaza el equilibrio hacia la descomposición del SO3\mathrm{SO_3} (reacción endotérmica): los días calurosos no favorecieron la lluvia ácida. SO3(g)+H2O(l)\mathrm{SO_3(g)+H_2O(l)}→H2SO4(aq){}\rightarrow \mathrm{H_2SO_4(aq)}. La presión sí afecta al equilibrio (Δng=+12\Delta n_g=+\tfrac{1}{2}): si aumenta, se desplaza hacia la izquierda (más SO3\mathrm{SO_3}); si disminuye, hacia la derecha.

La pauta oficial da: El calor desplaza el equilibrio hacia el SO2\mathrm{SO_2}: no favorece la lluvia ácida; SO3(g)\mathrm{SO_3(g)}+H2O(l)⇌H2SO4(l){}+\mathrm{H_2O(l)\rightleftharpoons H_2SO_4(l)}; si aumenta la presión, hacia la izquierda (más SO3\mathrm{SO_3}); si disminuye, hacia la derecha

b)1,25 puntos

Planteamiento Se pide KcK_c a partir de los moles iniciales y finales de SO3\mathrm{SO_3}, y si KcK_c y KpK_p coinciden o cuál es mayor.

  1. Concentraciones de SO3\mathrm{SO_3}, inicial y en el equilibrio, en el recipiente de 10,0 L10{,}0\,\mathrm{L}.

    [SO3]0[\mathrm{SO_3}]_0=0,1 mol10,0 L{}= \frac{0{,}1\,\mathrm{mol}}{10{,}0\,\mathrm{L}}=0,010 M{}= 0{,}010\,\mathrm{M}[SO3]eq[\mathrm{SO_3}]_{eq}=0,017 mol10,0 L{}= \frac{0{,}017\,\mathrm{mol}}{10{,}0\,\mathrm{L}}=0,0017 M{}= 0{,}0017\,\mathrm{M}
  2. Si se descomponen xx mol/L, se forman xx mol/L de SO2\mathrm{SO_2} y x/2x/2 de O2\mathrm{O_2}.

    x=0,010−0,0017=0,0083 Mx=0{,}010-0{,}0017=0{,}0083\,\mathrm{M}[SO2]=0,0083 M[\mathrm{SO_2}]=0{,}0083\,\mathrm{M}[O2]=0,00415 M[\mathrm{O_2}]=0{,}00415\,\mathrm{M}
  3. Sustituimos en la expresión de KcK_c; el O2\mathrm{O_2} va elevado a 12\tfrac{1}{2}, su coeficiente.

    KcK_c=[SO2] [O2]1/2[SO3]{}= \frac{[\mathrm{SO_2}]\,[\mathrm{O_2}]^{1/2}}{[\mathrm{SO_3}]}=0,0083⋅(0,00415)1/20,0017{}= \frac{0{,}0083\cdot(0{,}00415)^{1/2}}{0{,}0017}=5,35⋅10−40,0017{}= \frac{5{,}35\cdot10^{-4}}{0{,}0017}=0,315{}= 0{,}315
  4. Relación entre las dos constantes, con Δn\Delta n los moles de gas de los productos menos los de los reactivos.

    Kp=Kc (RT)ΔnK_p=K_c\,(RT)^{\Delta n}Δn=1,5−1=0,5\Delta n=1{,}5-1=0{,}5
  5. Como Δn≠0\Delta n\neq0, las constantes no coinciden. Con R=0,082 atm L mol−1 K−1R=0{,}082\,\mathrm{atm\,L\,mol^{-1}\,K^{-1}}, RT>1RT>1 para cualquier temperatura por encima de unos 12 K12\,\mathrm{K} (y aquí la mezcla se ha calentado): (RT)0,5>1(RT)^{0{,}5}>1 y KpK_p es mayor que KcK_c.

    RTRT>1{}> 1⇒(RT)0,5{}\Rightarrow (RT)^{0{,}5}>1{}> 1⇒Kp{}\Rightarrow K_p>Kc{}> K_c

ResultadoKc=0,315K_c=0{,}315. Como Δn=+0,5\Delta n=+0{,}5, Kp=Kc (RT)0,5K_p=K_c\,(RT)^{0{,}5}: no coinciden y Kp>KcK_p>K_c.

La pauta oficial da: x=0,0083 Mx=0{,}0083\,\mathrm{M}; Kc=0,000534/0,0017=0,314K_c=0{,}000534/0{,}0017=0{,}314; Δn=0,5\Delta n=0{,}5: Kp>KcK_p>K_c

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

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2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 4

2,5 puntosCoincide con la pautaTemas: Estructura atómica y sistema periódico, Enlace químico y fuerzas intermoleculares
Enunciado oficial

La electronegatividad es una propiedad periódica especialmente relevante para explicar la capacidad de un elemento para reaccionar con otros elementos y formar enlaces. Llamamos a dos tipos de elementos A y B, con los números atómicos 6 y 8, respectivamente.

a) Explique qué es la electronegatividad. Escriba las configuraciones electrónicas fundamentales de estos elementos y justifique, basándose en estas configuraciones, cuál de los dos elementos tendrá el menor valor de electronegatividad.

[1,25 puntos]

b) Utilizando las configuraciones electrónicas de los elementos A y B, razone cuál es la estructura de Lewis del compuesto AB2\mathrm{AB_2}. Explique qué tipo de enlace pueden formar estos dos átomos. Determine qué geometría y qué ángulos de enlace tendrá la molécula formada según la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (RPECV) y justifique la respuesta. Razone si esta molécula será polar y si tendrá un punto de ebullición alto o bajo.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se pide la definición de electronegatividad, las configuraciones de A (Z=6Z=6) y B (Z=8Z=8) y cuál de los dos tiene la electronegatividad menor.

  1. La electronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer hacia sí los electrones del enlace que forma con otro átomo.

  2. Configuraciones electrónicas fundamentales (A es el carbono y B, el oxígeno):

    A (Z=6): 1s2 2s2 2p2\mathrm{A}\ (Z=6):\ 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}B (Z=8): 1s2 2s2 2p4\mathrm{B}\ (Z=8):\ 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{4}
  3. Los dos tienen los electrones de valencia en la capa n=2n=2, pero B tiene dos protones más y los electrones internos (1s21s^{2}) apantallan igual en los dos: la carga nuclear efectiva sobre los electrones de valencia es mayor en B, que además es más pequeño. A B le faltan dos electrones para completar el octeto (2s22p62s^{2}2p^{6}) y a A, cuatro. Por tanto, B atrae más los electrones del enlace y A es el menos electronegativo.

    Zef(B)Z_{\mathrm{ef}}(\mathrm{B})>Zef(A){}> Z_{\mathrm{ef}}(\mathrm{A})⇒χ(B){}\Rightarrow \chi(\mathrm{B})>χ(A){}> \chi(\mathrm{A})

ResultadoA: 1s22s22p21s^{2}2s^{2}2p^{2}; B: 1s22s22p41s^{2}2s^{2}2p^{4}. El elemento A (Z=6Z=6) tiene la electronegatividad menor.

La pauta oficial da: Electronegatividad: tendencia de un átomo a atraer los electrones del enlace; A: 1s22s22p21s^{2}2s^{2}2p^{2}, B: 1s22s22p41s^{2}2s^{2}2p^{4}; menor electronegatividad: A

b)1,25 puntos

Planteamiento Se pide la estructura de Lewis de AB2\mathrm{AB_2}, es decir, del CO2\mathrm{CO_2}, el tipo de enlace, la geometría y el ángulo según la RPECV, si la molécula es polar y si su punto de ebullición es alto o bajo.

  1. Electrones de valencia: A tiene 4 (2s22p22s^{2}2p^{2}) y cada B, 6 (2s22p42s^{2}2p^{4}). En total, 16 electrones, es decir, 8 pares.

    4+2⋅6=16 e− (8 pares)4+2\cdot6=16\ \mathrm{e^-}\ (8\ \text{pares})
  2. A, el menos electronegativo, es el átomo central. Para que los tres átomos completen el octeto, A forma un enlace doble con cada B y cada B conserva dos pares solitarios (véase la figura).

    B=A=B  ≡  O=C=O\mathrm{B{=}A{=}B}\;\equiv\;\mathrm{O{=}C{=}O}
  3. Son dos no metales con electronegatividades distintas pero cercanas: comparten electrones. Los enlaces son covalentes y polares, con la carga parcial negativa sobre B.

    Bδ−=Aδ+=Bδ−\overset{\delta-}{\mathrm{B}}{=}\overset{\delta+}{\mathrm{A}}{=}\overset{\delta-}{\mathrm{B}}
  4. RPECV: alrededor de A hay dos zonas de densidad electrónica (cada enlace doble cuenta como una) y ningún par solitario. Se colocan lo más lejos posible: la molécula es lineal y el ángulo de enlace es de 180°.

    ∠ BAB=180∘\angle\,\mathrm{BAB}=180^\circ
  5. Los dos momentos dipolares de enlace son iguales y de sentido contrario, y se anulan: la molécula es apolar.

    μ⃗AB+μ⃗BA=0⃗  ⇒  μ=0\vec{\mu}_{\mathrm{AB}}+\vec{\mu}_{\mathrm{BA}}=\vec{0}\;\Rightarrow\;\mu=0
  6. Son moléculas pequeñas y apolares: entre ellas solo hay fuerzas de dispersión de London, débiles, así que hace falta poca energía para separarlas y el punto de ebullición es bajo.

ResultadoLewis: O=C=O\mathrm{O{=}C{=}O}, con dos pares solitarios en cada O (16 electrones de valencia). Enlaces covalentes polares. Geometría lineal, ángulo de 180∘180^\circ. Molécula apolar (μ=0\mu=0), con fuerzas de London débiles entre moléculas: punto de ebullición bajo.

La pauta oficial da: B=A=B\mathrm{B{=}A{=}B} (16 electrones de valencia); covalente polar; lineal, 180∘180^\circ; apolar (μ=0\mu=0); punto de ebullición bajo (moléculas discretas, fuerzas débiles)

Estructura de Lewis del CO₂: O=C=O en línea, con dos pares de electrones solitarios en cada oxígeno y ninguno en el carbono.

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

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2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 5

2,5 puntosLa pauta tiene un errorTemas: Ácidos y bases
Enunciado oficial

El amoníaco es una base débil que se utiliza como principio activo de productos farmacéuticos indicados para el alivio local sintomático del picor producido por picaduras de insectos. Actúa modificando el pH y de esta forma neutraliza la toxina introducida por el insecto.

Para determinar el contenido de amoníaco de un producto farmacéutico que trata las picaduras de mosquito, se realiza una valoración de 5,0 mL5{,}0\,\mathrm{mL} del producto diluido en agua con ácido clorhídrico 0,1 M0{,}1\,\mathrm{M} y se gastan 10,0 mL10{,}0\,\mathrm{mL}.

a) Escriba la reacción de valoración. Calcule la concentración de la solución de amoníaco y exprese esta concentración en mg mL−1\mathrm{mg\,mL^{-1}}. Explique cómo realizaría en el laboratorio esta valoración, indicando todo el material y otras sustancias que utilizaría.

[1,25 puntos]

b) Si se mide el pH de la solución inicial y es 11,2711{,}27, argumente cualitativamente si el pH en el punto de equivalencia es ácido, neutro o básico. Razone cómo tendría que ser aproximadamente la curva de valoración y dibújela. Indique dónde se encontraría el punto de equivalencia.

Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,01{,}0; N = 14,014{,}0.

[1,25 puntos]

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se pide la reacción de valoración, la concentración de amoníaco del producto (en mol L−1\mathrm{mol\,L^{-1}} y en mg mL−1\mathrm{mg\,mL^{-1}}) y cómo se hace la valoración en el laboratorio, con el material y las sustancias.

  1. El ácido clorhídrico, ácido fuerte, cede un protón al amoníaco: la reacción es 1:1.

    NH3(aq)+HCl(aq)\mathrm{NH_3(aq)+HCl(aq)}→NH4+(aq){}\rightarrow \mathrm{NH_4^+(aq)}+Cl−(aq){}+\mathrm{Cl^-(aq)}
  2. Moles de HCl gastados; en el punto de equivalencia son iguales a los moles de amoníaco de la muestra.

    n(HCl)n(\mathrm{HCl})=0,1 mol L−1⋅0,0100 L{}= 0{,}1\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\cdot0{,}0100\,\mathrm{L}=1,0⋅10−3 mol{}= 1{,}0\cdot10^{-3}\,\mathrm{mol}=n(NH3){}= n(\mathrm{NH_3})
  3. Concentración de amoníaco en los 5,0 mL5{,}0\,\mathrm{mL} de producto (el agua con que se diluye no cambia los moles).

    [NH3][\mathrm{NH_3}]=1,0⋅10−3 mol0,0050 L{}= \frac{1{,}0\cdot10^{-3}\,\mathrm{mol}}{0{,}0050\,\mathrm{L}}=0,20 mol L−1{}= 0{,}20\,\mathrm{mol\,L^{-1}}
  4. En masa: M(NH3)M(\mathrm{NH_3})=14,0+3⋅1,0{}= 14{,}0+3\cdot1{,}0=17,0 g mol−1{}= 17{,}0\,\mathrm{g\,mol^{-1}}, y 1 g L−1=1 mg mL−11\,\mathrm{g\,L^{-1}}=1\,\mathrm{mg\,mL^{-1}}.

    0,20 mol L−1⋅17,0 g mol−10{,}20\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\cdot17{,}0\,\mathrm{g\,mol^{-1}}=3,4 g L−1{}= 3{,}4\,\mathrm{g\,L^{-1}}=3,4 mg mL−1{}= 3{,}4\,\mathrm{mg\,mL^{-1}}
  5. Procedimiento: se llena la bureta (sujeta con una pinza a un soporte) con el HCl 0,1 M0{,}1\,\mathrm{M}, sin burbujas de aire en la punta, y se enrasa. Con una pipeta aforada y una pera se toman los 5,0 mL5{,}0\,\mathrm{mL} de producto y se pasan a un erlenmeyer; se añade un poco de agua destilada y 2 o 3 gotas de indicador ácido-base.

  6. Se abre la llave de la bureta y se añade el ácido agitando el erlenmeyer, gota a gota cerca del final, hasta que el indicador cambia de color. Se cierra la llave y se anota el volumen de HCl gastado.

  7. El indicador tiene que cambiar de color al pH del punto de equivalencia, que es ácido (apartado b, pH alrededor de 5): por ejemplo, el rojo de metilo, que vira entre pH=4,4\mathrm{pH}=4{,}4 y 6,26{,}2. La fenolftaleína, que vira entre pH=8,2\mathrm{pH}=8{,}2 y 1010, cambiaría de color antes de llegar al punto de equivalencia.

  8. Material: bureta, soporte y pinza, pipeta aforada con pera y erlenmeyer. Sustancias: la disolución de HCl 0,1 M0{,}1\,\mathrm{M}, el producto con amoníaco, agua destilada y el indicador.

ResultadoNH3(aq)+HCl(aq)\mathrm{NH_3(aq)+HCl(aq)}→NH4+(aq){}\rightarrow \mathrm{NH_4^+(aq)}+Cl−(aq){}+\mathrm{Cl^-(aq)}. [NH3]=0,20 M=3,4 mg mL−1[\mathrm{NH_3}]=0{,}20\,\mathrm{M}=3{,}4\,\mathrm{mg\,mL^{-1}}. Valoración con el HCl en la bureta y la muestra en el erlenmeyer, con un indicador que vire en zona ácida (rojo de metilo). Material: bureta con soporte y pinza, pipeta aforada con pera y erlenmeyer.

La pauta oficial da: NH3(aq)+HCl(aq)\mathrm{NH_3(aq)+HCl(aq)}→NH4+(aq){}\rightarrow \mathrm{NH_4^+(aq)}+Cl−(aq){}+\mathrm{Cl^-(aq)}; [NH3]=0,2 M[\mathrm{NH_3}]=0{,}2\,\mathrm{M}; 3,4 mg mL−13{,}4\,\mathrm{mg\,mL^{-1}}; bureta con HCl, pipeta aforada, erlenmeyer; indicador que vire en la zona de pH básico (fenolftaleína, por ejemplo)

b)1,25 puntos

Planteamiento Se pide si el pH del punto de equivalencia es ácido, neutro o básico, la forma aproximada de la curva de valoración, con el dibujo, y dónde está el punto de equivalencia.

  1. En el punto de equivalencia todo el amoníaco se ha convertido en NH4+\mathrm{NH_4^+} y no sobra HCl: hay una disolución de NH4Cl\mathrm{NH_4Cl}. El Cl−\mathrm{Cl^-}, base conjugada de un ácido fuerte, no reacciona con el agua; el NH4+\mathrm{NH_4^+}, ácido conjugado de una base débil, sí se hidroliza y genera H3O+\mathrm{H_3O^+}.

    NH4+(aq)\mathrm{NH_4^+(aq)}+H2O(l)⇌NH3(aq){}+\mathrm{H_2O(l)\rightleftharpoons NH_3(aq)}+H3O+(aq){}+\mathrm{H_3O^+(aq)}
  2. Por tanto, el pH en el punto de equivalencia es ácido (pH<7\mathrm{pH}<7).

  3. El volumen de equivalencia es el gastado, 10,0 mL10{,}0\,\mathrm{mL} de HCl. La curva empieza en pH=11,27\mathrm{pH}=11{,}27 (base débil), baja poco a poco mientras hay mezcla NH3/NH4+\mathrm{NH_3}/\mathrm{NH_4^+}, cae bruscamente alrededor de 10,0 mL10{,}0\,\mathrm{mL} y, con HCl en exceso, se acerca a un pH entre 1 y 2 (véase la figura).

  4. Para dibujarla con valores, la KbK_b del amoníaco sale del pH inicial: [OH−][\mathrm{OH^-}]=10−(14−11,27){}= 10^{-(14-11{,}27)}=1,86⋅10−3 M{}= 1{,}86\cdot10^{-3}\,\mathrm{M}.

    KbK_b=(1,86⋅10−3)20,20−1,86⋅10−3{}= \frac{(1{,}86\cdot10^{-3})^{2}}{0{,}20-1{,}86\cdot10^{-3}}=1,75⋅10−5{}= 1{,}75\cdot10^{-5}
  5. En el punto de equivalencia hay 1,0⋅10−3 mol1{,}0\cdot10^{-3}\,\mathrm{mol} de NH4+\mathrm{NH_4^+}. Si no se ha añadido más agua, el volumen es de 15,0 mL15{,}0\,\mathrm{mL} y el pH es de unos 5,25{,}2; si se ha diluido más, el pH sube un poco, pero sigue siendo ácido.

    [H3O+][\mathrm{H_3O^+}]=KwKb⋅1,0⋅10−3 mol0,0150 L{}= \sqrt{\frac{K_w}{K_b}\cdot\frac{1{,}0\cdot10^{-3}\,\mathrm{mol}}{0{,}0150\,\mathrm{L}}}=6,2⋅10−6 M{}= 6{,}2\cdot10^{-6}\,\mathrm{M}⇒pH{}\Rightarrow \mathrm{pH}≈5,2{}\approx 5{,}2

ResultadoEl pH en el punto de equivalencia es ácido: el NH4+\mathrm{NH_4^+} se hidroliza y da H3O+\mathrm{H_3O^+}. La curva baja desde pH=11,27\mathrm{pH}=11{,}27 y tiene un salto brusco; el punto de equivalencia está en V(HCl)=10,0 mLV(\mathrm{HCl})=10{,}0\,\mathrm{mL}, con pH≈5,2\mathrm{pH}\approx5{,}2 (sin agua añadida). Con exceso de ácido, el pH baja hacia 1–2.

La pauta oficial da: pH ácido en el punto de equivalencia (hidrólisis del NH4+\mathrm{NH_4^+}); curva desde pH=11,27\mathrm{pH}=11{,}27 con un salto; punto de equivalencia a 10 mL10\,\mathrm{mL} (pH=5,21\mathrm{pH}=5{,}21 en su dibujo)

Curva de valoración: pH en el eje vertical, de 0 a 14, frente al volumen de HCl añadido, de 0 a 20 mL. Empieza en pH 11,27, baja poco a poco hasta unos 8 cerca de 9 mL, cae bruscamente alrededor de 10,0 mL, donde se marca el punto de equivalencia (pH 5,2, ácido), y con exceso de ácido sigue bajando hasta cerca de pH 1,5.

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

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2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 6

2,5 puntosEl examen trae una errataTemas: Cinética química
Enunciado oficial

El fosfano, antes conocido como fosfina (PH3\mathrm{PH_3}), es un gas incoloro a temperatura ambiente con un fuerte olor a ajo o a pescado podrido. Se utiliza en la fabricación de semiconductores, de materiales ignífugos y de plásticos, y también como pesticida en almacenes de grano. Uno de los procesos industriales de obtención de fosfano consiste en la reacción directa entre fósforo blanco (P4\mathrm{P_4}) e hidrógeno a altas presiones:

P4(s)+H2(g)→4 PH3(g)\mathrm{P_4(s)+H_2(g)\rightarrow 4\,PH_3(g)}

Se realizaron tres experimentos para determinar la velocidad inicial de la reacción de obtención del fosfano por reacción directa entre el fósforo blanco y el hidrógeno a 298 K298\,\mathrm{K}, recogidos en la siguiente tabla:

ExperimentoConcentración de P4\mathrm{P_4} (mol L−1\mathrm{mol\,L^{-1}})Concentración de H2\mathrm{H_2} (mol L−1\mathrm{mol\,L^{-1}})Velocidad (mol L−1 s−1\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}})
10,01100{,}01100,00750{,}00753,20⋅10−43{,}20\cdot10^{-4}
20,01100{,}01100,01500{,}01506,40⋅10−46{,}40\cdot10^{-4}
30,02200{,}02200,01500{,}01506,40⋅10−46{,}40\cdot10^{-4}

a) Determine la ecuación de velocidad de la reacción con los órdenes de reacción de cada reactivo y el orden de reacción global. Determine el valor y las unidades de la constante de velocidad.

[1,25 puntos]

b) El fosfano es un compuesto inmediatamente peligroso para la vida o la salud, según el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) de Estados Unidos, en concentraciones superiores a 50 mg L−150\,\mathrm{mg\,L^{-1}} en el ambiente. En la etiqueta de un envase que contiene fosfano se observan los cuatro pictogramas siguientes. Explique qué significan estos pictogramas y de qué peligros alertan.

[1,25 puntos]

Cuatro pictogramas de peligro en rombo con borde rojo, rotulados Pictograma 1 a 4. 1: dos tubos que vierten un líquido sobre una superficie y sobre una mano (corrosión). 2: una llama sobre una línea. 3: una calavera con dos tibias cruzadas. 4: un árbol seco y un pez muerto.

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se piden los órdenes de reacción respecto del P4\mathrm{P_4} y del H2\mathrm{H_2}, el orden global, la ecuación de velocidad y el valor y las unidades de la constante de velocidad.

  1. Antes de nada, un error del enunciado: la reacción tal como está escrita no está ajustada (a la derecha hay 12 H y a la izquierda, 2). Ajustada es la siguiente. No afecta a este apartado: los órdenes de reacción se determinan con los experimentos, no con los coeficientes.

    P4(s)+6 H2(g)\mathrm{P_4(s)+6\,H_2(g)}→4 PH3(g){}\rightarrow \mathrm{4\,PH_3(g)}
  2. Ecuación de velocidad con los órdenes desconocidos α\alpha (para el P4\mathrm{P_4}) y β\beta (para el H2\mathrm{H_2}).

    v=k [P4]α [H2]βv=k\,[\mathrm{P_4}]^{\alpha}\,[\mathrm{H_2}]^{\beta}
  3. Experimentos 2 y 3: solo cambia la concentración de P4\mathrm{P_4}, que se duplica, y la velocidad no cambia: el orden respecto del P4\mathrm{P_4} es 0.

    v3v2\frac{v_3}{v_2}=6,40⋅10−46,40⋅10−4{}= \frac{6{,}40\cdot10^{-4}}{6{,}40\cdot10^{-4}}=1=2α{}= 1=2^{\alpha}⇒α=0{}\Rightarrow \alpha=0
  4. Experimentos 1 y 2: solo cambia la concentración de H2\mathrm{H_2}, que se duplica, y la velocidad también se duplica: orden 1 respecto del H2\mathrm{H_2}.

    v2v1\frac{v_2}{v_1}=6,40⋅10−43,20⋅10−4{}= \frac{6{,}40\cdot10^{-4}}{3{,}20\cdot10^{-4}}=2=2β{}= 2=2^{\beta}⇒β=1{}\Rightarrow \beta=1
  5. Orden global: α+β=0+1=1\alpha+\beta=0+1=1. La ecuación de velocidad es:

    v=k [H2]v=k\,[\mathrm{H_2}]
  6. Despejamos kk con un experimento (los tres dan el mismo valor); con el experimento 2:

    kk=v[H2]{}= \frac{v}{[\mathrm{H_2}]}=6,40⋅10−4 mol L−1 s−10,0150 mol L−1{}= \frac{6{,}40\cdot10^{-4}\,\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}}{0{,}0150\,\mathrm{mol\,L^{-1}}}=4,27⋅10−2 s−1{}= 4{,}27\cdot10^{-2}\,\mathrm{s^{-1}}
  7. Unidades: en una reacción de orden global 1, las unidades de concentración se simplifican y kk va en s−1\mathrm{s^{-1}}.

ResultadoOrden 0 respecto del P4\mathrm{P_4} y orden 1 respecto del H2\mathrm{H_2}; orden global 1. v=k [H2]v=k\,[\mathrm{H_2}], con k=4,27⋅10−2 s−1k=4{,}27\cdot10^{-2}\,\mathrm{s^{-1}}.

La pauta oficial da: v=k [H2]v=k\,[\mathrm{H_2}]; orden 0 respecto del P4\mathrm{P_4}, 1 respecto del H2\mathrm{H_2}, global 1; k=0,0426 s−1k=0{,}0426\,\mathrm{s^{-1}}

b)1,25 puntos

Planteamiento Se pide qué representa cada pictograma de la etiqueta y de qué peligro avisa.

  1. Pictograma 1 (dos tubos que vierten un líquido sobre una superficie y sobre una mano): corrosivo. Puede atacar y corroer los metales y provocar quemaduras graves en la piel y lesiones en los ojos.

  2. Pictograma 2 (una llama): inflamable. Puede encenderse fácilmente en contacto con una llama o una chispa, por calentamiento o incluso en contacto con el aire o el agua; hay que mantenerlo lejos de cualquier fuente de ignición.

  3. Pictograma 3 (una calavera con dos tibias cruzadas): toxicidad aguda. Es muy tóxico, incluso mortal, en dosis pequeñas, por inhalación, por ingestión o por contacto con la piel.

  4. Pictograma 4 (un árbol seco y un pez muerto): peligroso para el medio ambiente. Es tóxico para los organismos, sobre todo los acuáticos; no hay que verterlo al medio.

Resultado1: corrosivo (metales, piel y ojos); 2: inflamable; 3: toxicidad aguda (muy tóxico o mortal); 4: peligroso para el medio ambiente, especialmente el acuático.

La pauta oficial da: 1: corrosivo; 2: inflamable (peligro de incendio); 3: toxicidad aguda; 4: peligroso para el medio ambiente

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

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2024Convocatoria ordinaria · Serie 5 · Ejercicio 7

2,5 puntosCoincide con la pautaTemas: Química orgánica
Enunciado oficial

Un alqueno de fórmula molecular C4H8\mathrm{C_4H_8} es un gas incoloro que se encuentra en el petróleo crudo. Este alqueno se puede usar como monómero para producir polibuteno, pero este polímero resulta más caro que sus alternativas con cadenas más cortas de carbono, como el polipropileno.

a) Escriba la fórmula semidesarrollada y el nombre de todos los posibles isómeros estructurales y geométricos del alqueno con fórmula molecular C4H8\mathrm{C_4H_8}. Explique qué es una molécula quiral y escriba la fórmula semidesarrollada de un ejemplo de molécula quiral.

[1,25 puntos]

b) Escriba, debajo de las siguientes figuras, las fórmulas semidesarrolladas y los nombres de los monómeros a partir de los cuales se forman los polímeros A, B y C. Nombre los polímeros A, B y C. El polímero D se obtiene por reacción del ácido hexanodioico (HOOC−(CH2)4−COOH\mathrm{HOOC{-}(CH_2)_4{-}COOH}) y la hexano-1,6-diamina (H2N−(CH2)6−NH2\mathrm{H_2N{-}(CH_2)_6{-}NH_2}). Explique mediante qué tipo de reacción de polimerización se obtienen los polímeros A, B, C y D y justifique la respuesta.

[1,25 puntos]

Cuatro unidades repetitivas entre corchetes con subíndice n. A: –CH₂–CH₂–. B: –CH(CH₃)–CH₂–. C: –CH₂–CHCl–. D, rotulado nailon 6,6, en fórmula de esqueleto: –CO–(CH₂)₄–CO–NH–(CH₂)₆–NH–.Cuatro unidades repetitivas entre corchetes con subíndice n. A: –CH₂–CH₂–. B: –CH(CH₃)–CH₂–. C: –CH₂–CHCl–. D, rotulado nailon 6,6, en fórmula de esqueleto: –CO–(CH₂)₄–CO–NH–(CH₂)₆–NH–.

Hazlo en papel y compara paso a paso.

a)1,25 puntos

Planteamiento Se piden todos los alquenos C4H8\mathrm{C_4H_8} (isómeros estructurales y geométricos) con la fórmula semidesarrollada y el nombre, qué es una molécula quiral y un ejemplo.

  1. Con cuatro carbonos y un doble enlace hay dos cadenas posibles, la lineal y la ramificada. En la lineal, el doble enlace puede estar en el extremo o en el centro: isómeros de posición.

    CH2=CH−CH2−CH3 (but-1-eno)\mathrm{CH_2{=}CH{-}CH_2{-}CH_3}\ (\text{but-1-eno})CH3−CH=CH−CH3 (but-2-eno)\mathrm{CH_3{-}CH{=}CH{-}CH_3}\ (\text{but-2-eno})
  2. La cadena ramificada da el metilpropeno, isómero de cadena de los anteriores.

    CH2=C(CH3)−CH3 (metilpropeno)\mathrm{CH_2{=}C(CH_3){-}CH_3}\ (\text{metilpropeno})
  3. Isomería geométrica: hace falta que cada carbono del doble enlace tenga dos sustituyentes distintos. Solo lo cumple el but-2-eno (cada carbono tiene un H y un CH3\mathrm{CH_3}): existe la forma cis, con los dos CH3\mathrm{CH_3} del mismo lado, y la trans, con los CH3\mathrm{CH_3} en lados opuestos. El but-1-eno y el metilpropeno tienen un carbono del doble enlace con dos H y no la presentan.

    cis-but-2-eno (Z)\textit{cis}\text{-but-2-eno}\ (Z)trans-but-2-eno (E)\textit{trans}\text{-but-2-eno}\ (E)
  4. En total, cuatro alquenos: but-1-eno, cis-but-2-eno, trans-but-2-eno y metilpropeno.

  5. Una molécula es quiral si no se puede superponer a su imagen especular, como la mano derecha y la izquierda; existe en dos formas, los enantiómeros. El caso habitual es una molécula con un carbono asimétrico o estereocentro: un carbono tetraédrico unido a cuatro sustituyentes distintos.

  6. Ejemplo: el butan-2-ol. Su C2 está unido a H, OH, CH3\mathrm{CH_3} y CH2CH3\mathrm{CH_2CH_3}, cuatro sustituyentes distintos (el asterisco marca el estereocentro).

    CH3−C∗H(OH)−CH2−CH3\mathrm{CH_3{-}\overset{*}{C}H(OH){-}CH_2{-}CH_3}

ResultadoCH2=CH−CH2−CH3\mathrm{CH_2{=}CH{-}CH_2{-}CH_3} (but-1-eno); CH3−CH=CH−CH3\mathrm{CH_3{-}CH{=}CH{-}CH_3} cis y trans (cis-but-2-eno y trans-but-2-eno); CH2=C(CH3)−CH3\mathrm{CH_2{=}C(CH_3){-}CH_3} (metilpropeno). Molécula quiral: no es superponible a su imagen especular, por ejemplo porque tiene un carbono unido a cuatro sustituyentes distintos. Ejemplo: butan-2-ol, CH3−CH(OH)−CH2−CH3\mathrm{CH_3{-}CH(OH){-}CH_2{-}CH_3}.

La pauta oficial da: but-1-eno, metilpropeno, cis-but-2-eno y trans-but-2-eno; quiral: carbono tetraédrico con cuatro sustituyentes distintos (estereocentro); ejemplo: cualquier molécula con un carbono así

b)1,25 puntos

Planteamiento Se piden el monómero (fórmula y nombre) y el nombre de los polímeros A, B y C, y el tipo de polimerización de A, B, C y D, justificado.

  1. A, B y C tienen una cadena solo de carbonos con una unidad repetitiva de dos carbonos: proceden de un alqueno en el que se abre el doble enlace. A procede del eteno y es el polietileno.

    CH2=CH2 (eteno)→polietileno\mathrm{CH_2{=}CH_2}\ (\text{eteno})\rightarrow\text{polietileno}
  2. B lleva un CH3\mathrm{CH_3} cada dos carbonos: procede del propeno y es el polipropileno.

    CH2=CH−CH3 (propeno)→polipropileno\mathrm{CH_2{=}CH{-}CH_3}\ (\text{propeno})\rightarrow\text{polipropileno}
  3. C lleva un Cl cada dos carbonos: procede del cloroeteno (cloruro de vinilo) y es el policloruro de vinilo (PVC).

    CH2=CHCl (cloroeteno)\mathrm{CH_2{=}CHCl}\ (\text{cloroeteno})→policloruro de vinilo{}\rightarrow \text{policloruro de vinilo}
  4. A, B y C se obtienen por polimerización de adición: el doble enlace C=C de cada monómero se abre y los monómeros se unen unos con otros sin perder ningún átomo, de modo que la unidad repetitiva tiene la misma fórmula que el monómero.

    n CH2=CH2n\,\mathrm{CH_2{=}CH_2}→[−CH2−CH2−]n{}\rightarrow [{-}\mathrm{CH_2{-}CH_2}{-}]_n
  5. D, el nailon 6,6, se obtiene por polimerización de condensación: cada grupo −COOH\mathrm{-COOH} del ácido hexanodioico reacciona con un grupo −NH2\mathrm{-NH_2} de la hexano-1,6-diamina, se forma un enlace amida (−CO−NH−\mathrm{-CO{-}NH-}) y se libera una molécula de agua. Como cada monómero tiene dos grupos reactivos, la cadena crece por los dos extremos: es una poliamida.

    n HOOC−(CH2)4−COOHn\,\mathrm{HOOC{-}(CH_2)_4{-}COOH}+n H2N−(CH2)6−NH2{}+n\,\mathrm{H_2N{-}(CH_2)_6{-}NH_2}→[−CO−(CH2)4−CO−NH−(CH2)6−NH−]n{}\rightarrow [{-}\mathrm{CO{-}(CH_2)_4{-}CO{-}NH{-}(CH_2)_6{-}NH}{-}]_n+2n H2O{}+2n\,\mathrm{H_2O}

ResultadoA, polietileno: monómero eteno, CH2=CH2\mathrm{CH_2{=}CH_2}. B, polipropileno: monómero propeno, CH2=CH−CH3\mathrm{CH_2{=}CH{-}CH_3}. C, policloruro de vinilo (PVC): monómero cloroeteno (cloruro de vinilo), CH2=CHCl\mathrm{CH_2{=}CHCl}. A, B y C: polimerización de adición (se abre el doble enlace y no se pierde ninguna molécula). D (nailon 6,6): polimerización de condensación, con formación de enlaces amida y eliminación de agua.

La pauta oficial da: A: eteno, polietileno; B: propeno, polipropileno; C: cloroeteno (cloruro de vinilo), policloruro de vinilo; A, B y C: adición; D: condensación (se eliminan moléculas pequeñas)

Enunciado: Generalitat de Catalunya, Consell Interuniversitari de Catalunya, Oficina d’Accés a la Universitat. PAU de Química 2024, convocatoria ordinaria. La imagen es el examen oficial tal cual; el texto lo reproduce con las fórmulas reescritas. Consultado el 30 de octubre de 2026; el documento no declara fecha de última actualización.

Examen en catalán (PDF)Examen en castellano (PDF)Pauta de corrección (PDF)Reutilizado según el aviso legal de la Generalitat

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Preguntas frecuentes

¿Cómo era el examen de junio (serie 5) de Química de 2024?

Responda a CUATRO de las siete cuestiones siguientes. En caso de que responda a más cuestiones, solo se valorarán las cuatro primeras. Cada cuestión vale 2,5 puntos. Por temas, los puntos de los ejercicios propuestos eran: estructura atómica y sistema periódico (3,75 puntos), termoquímica y espontaneidad (2,5 puntos), cinética química (2,5 puntos), equilibrio químico (2,5 puntos), ácidos y bases (2,5 puntos), química orgánica (2,5 puntos) y enlace químico y fuerzas intermoleculares (1,25 puntos).

¿Las soluciones son las oficiales?

No: las escribe EducaIA, paso a paso, y cada apartado está contrastado con la pauta oficial de corrección. En 5 de los 7 ejercicios nuestra respuesta no coincide del todo con la pauta (por una errata del examen, por un error de la pauta y por redondeo): lo explicamos al lado de la solución.

¿Dónde están el examen oficial y la pauta?

En los enlaces de arriba del todo: el PDF del examen en catalán y en castellano y el de la pauta de corrección, en la web de la Generalitat. El botón de imprimir prepara el examen con espacio para responder y las soluciones aparte.

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