EBAU química 2023: ejercicios resueltos

Estos ejercicios están diseñados para preparar a los estudiantes de 2º de Bachillerato para la EBAU en química. Cada ejercicio aborda temas que fueron recurrentes en los exámenes de 2023, proporcionando una práctica valiosa para enfrentar la prueba con confianza.

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1

Enunciado: Calcula el pH de una disolución de ácido clorhídrico (HCl) de concentración 0.01 M.

Datos:

• Concentración de HCl = 0.01 M

Resolución paso a paso:

1. El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, por lo que se disocia completamente en agua:

   [ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- ]

2. La concentración de iones ( \text{H}^+ ) es igual a la concentración inicial de HCl, es decir, 0.01 M.

3. El pH se calcula como:

   [ \text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(0.01) ]

4. Calculando el logaritmo:

   [ \text{pH} = 2 ]

Solución: El pH de la disolución es 2.

Ejercicio 2

Enunciado: Determina la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 100 g de agua de 25 °C a 75 °C. La capacidad calorífica específica del agua es 4.18 J/g°C.

Datos:

• Masa de agua = 100 g
• Cambio de temperatura (( \Delta T )) = 75 °C - 25 °C = 50 °C
• Capacidad calorífica específica del agua = 4.18 J/g°C

Resolución paso a paso:

1. Utiliza la fórmula del calor:

   [ q = m \cdot c \cdot \Delta T ]

2. Sustituye los valores:

   [ q = 100 \text{ g} \cdot 4.18 \text{ J/g°C} \cdot 50 \text{ °C} ]

3. Calcula el calor:

   [ q = 20900 \text{ J} ]

Solución: Se necesitan 20900 J para elevar la temperatura del agua.

Ejercicio 3

Enunciado: Calcula la masa de cloruro de sodio (NaCl) necesaria para preparar 250 mL de una disolución 0.5 M.

Datos:

• Volumen de la disolución = 250 mL = 0.25 L
• Concentración de la disolución = 0.5 M
• Masa molar de NaCl = 58.5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de NaCl necesarios:

   [ \text{moles} = M \cdot V = 0.5 \text{ mol/L} \cdot 0.25 \text{ L} = 0.125 \text{ mol} ]

2. Calcula la masa de NaCl:

   [ \text{masa} = \text{moles} \cdot \text{masa molar} = 0.125 \text{ mol} \cdot 58.5 \text{ g/mol} ]

3. Realiza el cálculo:

   [ \text{masa} = 7.3125 \text{ g} ]

Solución: Se necesitan 7.31 g de NaCl.

Ejercicio 4

Enunciado: Calcula el volumen de oxígeno (O2) necesario para quemar completamente 10 g de propano (C3H8) a 25 °C y 1 atm. La reacción es: ( \text{C}_3\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O} ).

Datos:

• Masa de propano = 10 g
• Masa molar de C3H8 = 44 g/mol
• Condiciones estándar: 1 mol de gas ocupa 22.4 L

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de propano:

   [ \text{moles de C}_3\text{H}_8 = \frac{10 \text{ g}}{44 \text{ g/mol}} = 0.227 \text{ mol} ]

2. Según la estequiometría de la reacción, 1 mol de C3H8 requiere 5 moles de O2.

3. Calcula los moles de O2 necesarios:

   [ \text{moles de O}_2 = 0.227 \text{ mol} \times 5 = 1.135 \text{ mol} ]

4. Calcula el volumen de O2:

   [ \text{volumen de O}_2 = 1.135 \text{ mol} \times 22.4 \text{ L/mol} = 25.424 \text{ L} ]

Solución: Se necesitan 25.42 L de O2.

Ejercicio 5

Enunciado: ¿Cuál es la constante de equilibrio (Kc) para la reacción ( \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 ) si a 500 K las concentraciones son: ([\text{N}_2] = 0.2 \text{ M}), ([\text{H}_2] = 0.6 \text{ M}), ([\text{NH}_3] = 0.1 \text{ M})?

Datos:

• ([\text{N}_2] = 0.2 \text{ M})
• ([\text{H}_2] = 0.6 \text{ M})
• ([\text{NH}_3] = 0.1 \text{ M})

Resolución paso a paso:

1. La expresión de la constante de equilibrio es:

   [ K_c = \frac{[\text{NH}_3]^2}{[\text{N}_2][\text{H}_2]^3} ]

2. Sustituye las concentraciones en la expresión:

   [ K_c = \frac{(0.1)^2}{(0.2)(0.6)^3} ]

3. Calcula el valor de Kc:

   [ K_c = \frac{0.01}{0.2 \times 0.216} = \frac{0.01}{0.0432} = 0.231 ]

Solución: La constante de equilibrio Kc es 0.231.

Ejercicio 6

Enunciado: Un compuesto orgánico contiene 40% de carbono, 6.7% de hidrógeno y 53.3% de oxígeno en masa. Determina su fórmula empírica.

Datos:

• Porcentaje de C = 40%
• Porcentaje de H = 6.7%
• Porcentaje de O = 53.3%

Resolución paso a paso:

1. Supón 100 g de compuesto, lo que da 40 g de C, 6.7 g de H y 53.3 g de O.

2. Calcula los moles de cada elemento:

   • Moles de C: ( \frac{40}{12} = 3.33 \text{ mol} )
   • Moles de H: ( \frac{6.7}{1} = 6.7 \text{ mol} )
   • Moles de O: ( \frac{53.3}{16} = 3.33 \text{ mol} )

3. Divide cada cantidad de moles por el menor número de moles:

   • C: ( \frac{3.33}{3.33} = 1 )
   • H: ( \frac{6.7}{3.33} = 2.01 \approx 2 )
   • O: ( \frac{3.33}{3.33} = 1 )

4. La fórmula empírica es ( \text{CH}_2\text{O} ).

Solución: La fórmula empírica es CH2O.

Errores frecuentes

1. Confundir la concentración molar con la masa molar: Asegúrate de distinguir entre concentración (M) y masa molar (g/mol) para evitar errores en cálculos de moles.
2. No ajustar las ecuaciones químicas: Antes de realizar cálculos estequiométricos, verifica que la ecuación esté correctamente balanceada.
3. Errores en el uso de logaritmos para pH: Recuerda que el pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno, lo que puede llevar a errores si no se aplica correctamente.