QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Formulación y nomenclatura inorgánicaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2021 · Junio

También trata: Reacciones orgánicas
Comunitat Valenciana · 2021 · Junio
Enunciado
Responda las siguientes cuestiones:

a) Nombre o formule los siguientes compuestos inorgánicos:

a.1) NaHSO4\text{NaHSO}_4 (0,2 puntos)

a.2) Ca3(PO4)2\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 (0,2 puntos)

a.3) PbO2\text{PbO}_2 (0,2 puntos)

a.4) ácido brómico (0,2 puntos)

a.5) sulfuro de sodio (0,2 puntos)

b) Complete las siguientes reacciones:

b.1) CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH=CH2+H2→  catalizador  \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{CH}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow{\;\text{catalizador}\;} (0,2 puntos)

b.2) n CH2=CHCl→  catalizador  n\,\text{CH}_2{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{CHCl} \xrightarrow{\;\text{catalizador}\;} (0,2 puntos)

b.3) CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣COOH+CH3OH→  catalizador  \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{COOH} + \text{CH}_3\text{OH} \xrightarrow{\;\text{catalizador}\;} (0,2 puntos)

b.4) CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH(OH) ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3→  H2SO4, calor  \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH(OH)}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3 \xrightarrow{\;\text{H}_2\text{SO}_4,\ \text{calor}\;} (0,2 puntos)

b.5) CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣Br+NH3⟶\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{Br} + \text{NH}_3 \longrightarrow (0,2 puntos)
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Resultado
a) Hidrogenosulfato de sodio; fosfato de calcio; dióxido de plomo (óxido de plomo(IV)); HBrO3\text{HBrO}_3; Na2S\text{Na}_2\text{S}.

b) b.1) butano; b.2) policloruro de vinilo, [−CH2 ⁣− ⁣CHCl−]n[-\text{CH}_2\!-\!\text{CHCl}-]_n; b.3) propanoato de metilo + agua; b.4) pent-2-eno + agua; b.5) propan-1-amina + HBr.
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Estrategia

En a) se aplican las reglas de formulación inorgánica: una sal ácida (con hidrógeno en el anión), una oxisal, un óxido, un oxoácido y una sal binaria. Para formular, se parte de los números de oxidación y se ajustan las cargas para que el compuesto sea neutro.

En b) hay que reconocer el tipo de reacción por el reactivo y las condiciones: un alqueno con H2\text{H}_2 y catalizador se hidrogena (adición); un alqueno con catalizador y la nn delante polimeriza; un ácido con un alcohol forma un éster (esterificación); un alcohol con ácido sulfúrico concentrado y calor se deshidrata (eliminación); y un haluro de alquilo con amoniaco sufre una sustitución que da una amina.
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Desarrollo

a) Formulación inorgánica

a.1) NaHSO4\text{NaHSO}_4: hidrogenosulfato de sodio (sal ácida del ácido sulfúrico; también hidrogeno(tetraoxidosulfato) de sodio).

a.2) Ca3(PO4)2\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2: fosfato de calcio (bis(tetraoxidofosfato) de tricalcio). Tres Ca2+\text{Ca}^{2+} compensan las cargas de dos PO43−\text{PO}_4^{3-}.

a.3) PbO2\text{PbO}_2: dióxido de plomo u óxido de plomo(IV), con el plomo en estado de oxidación +4.

a.4) Ácido brómico: el bromo con número de oxidación +5, como en el clórico: HBrO3\textbf{HBrO}_3.

a.5) Sulfuro de sodio: Na+\text{Na}^+ y S2−\text{S}^{2-}, hacen falta dos sodios: Na2S\textbf{Na}_2\textbf{S}.

b) Reacciones orgánicas

b.1) Hidrogenación (adición de H2\text{H}_2 al doble enlace): el but-1-eno se transforma en butano.CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH=CH2+H2→  catalizador  CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{CH}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow{\;\text{catalizador}\;} \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3b.2) Polimerización por adición: se abren los dobles enlaces del cloroeteno (cloruro de vinilo) y las unidades se unen en cadena para dar el policloruro de vinilo (PVC).n CH2=CHCl→  catalizador  [ ⁣−CH2 ⁣− ⁣CHCl− ⁣]nn\,\text{CH}_2{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{CHCl} \xrightarrow{\;\text{catalizador}\;} \left[\!-\text{CH}_2\!-\!\text{CHCl}-\!\right]_nb.3) Esterificación: el ácido propanoico y el metanol forman propanoato de metilo y agua.CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣COOH+CH3OH→  catalizador  CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣COO ⁣− ⁣CH3+H2O\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{COOH} + \text{CH}_3\text{OH} \xrightarrow{\;\text{catalizador}\;} \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{COO}\!-\!\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O}b.4) Deshidratación (eliminación): el pentan-3-ol pierde una molécula de agua (el −OH-\text{OH} y un H del carbono vecino) y se forma un doble enlace. Como el alcohol es simétrico, sale un solo alqueno, el pent-2-eno (que puede ser cis o trans).CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH(OH) ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3→  H2SO4, calor  CH3 ⁣− ⁣CH=CH ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3+H2O\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH(OH)}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3 \xrightarrow{\;\text{H}_2\text{SO}_4,\ \text{calor}\;} \text{CH}_3\!-\!\text{CH}{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{CH}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O}b.5) Sustitución: el amoniaco, con su par de electrones libre, sustituye al bromo y se forma una amina primaria, la propan-1-amina (propilamina), y bromuro de hidrógeno.CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣Br+NH3⟶CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣NH2+HBr\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{Br} + \text{NH}_3 \longrightarrow \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{NH}_2 + \text{HBr}
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Consejo

En b) completa la reacción entera, con todos los productos (el agua de la esterificación y de la deshidratación, el HBr de la sustitución): cada apartado vale 0,2 puntos y el producto secundario forma parte de la respuesta. Nombrar el producto y el tipo de reacción ayuda a que el corrector vea que sabes lo que pasa.

En a) cuidado con los números de oxidación: el bromo del ácido brómico es +5 (HBrO3\text{HBrO}_3), no +7 (HBrO4\text{HBrO}_4, ácido perbrómico).
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