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1. ¿Cuál es la concentración de iones K$^+$ en una disolución formada al mezclar 25,0 mL de K$_2$SO$_4$ 0,500 M con 30,0 mL de K$_3$PO$_4$ 0,150 M? (1 puntos)
Retroalimentación: Moles de K$^+$: K$_2$SO$_4$ aporta 0,025 L × 0,500 M × 2 = 0,025 mol, K$_3$PO$_4$ aporta 0,030 L × 0,150 M × 3 = 0,0135 mol. Total: 0,0385 mol en 55 mL.
2. Sabiendo que el porcentaje de agua de cristalización en la sal CoCl$_2$·xH$_2$O es 45,45%, ¿cuál es el valor de x?<br><br>Masas atómicas: O = 16; Cl = 35,5; Co = 58,9 (1 puntos)
Retroalimentación: % H$_2$O = $\frac{18x}{58.9 + 71 + 18x} = 0.4545$. Resolviendo: $18x = 0.4545(129.9 + 18x)$, $x = 6$.
3. El ciclohexanol, C$_6$H$_{11}$OH(l), calentado con ácido sulfúrico o fosfórico, se transforma en ciclohexeno, C$_6$H$_{10}$. Si a partir de 75,0 g se obtienen 25,0 g de ciclohexeno:<br><br>C$_6$H$_{11}$OH(l) → C$_6$H$_{10}$(l) + H$_2$O(l)<br><br>¿Cuál ha sido el rendimiento?<br><br>Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1 (1 puntos)
Retroalimentación: $M$(ciclohexanol) = 100 g/mol, $M$(ciclohexeno) = 82 g/mol. Teórico: 0,75 mol × 82 = 61,5 g. Rendimiento = (25,0/61,5) × 100 = 40,6%.
4. ¿Cuántos gramos de H$_2$(g) se producen al reaccionar 2,50 g de Al con 100 mL de HCl 2,00 M?<br><br>2Al + 6HCl → 2AlCl$_3$ + 3H$_2$<br><br>Masa atómica: Al = 27 (1 puntos)
Retroalimentación: Moles Al = 0,0926 mol (limitante). Moles H$_2$ = 0,139 mol. Masa = 0,278 g ≈ 0,20 g.
5. La energía de un fotón de láser de argón ionizado Ar$^+$ a 514,5 nm es:<br><br>h = 6,626 × 10$^{-34}$ J·s; c = 2,998 × 10$^8$ m·s$^{-1}$ (1 puntos)
Retroalimentación: $E = \frac{hc}{\lambda} = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 2.998 \times 10^8}{514.5 \times 10^{-9}} = 3.86 \times 10^{-19}$ J.
6. El número de electrones desapareados en Cu$^+$ (Z = 29) en su estado fundamental es: (1 puntos)
Retroalimentación: Cu$^+$: [Ar]3d$^{10}$. Todos los electrones están apareados.
7. ¿Cuál de los siguientes procesos requiere mayor energía? (1 puntos)
Retroalimentación: Segunda ionización de Na requiere extraer electrón de capa 2p completa (energía ~4550 kJ/mol).
8. ¿Cuál de los siguientes conjuntos de números cuánticos corresponde a un electrón en el orbital 5d? (1 puntos)
Retroalimentación: Para orbital 5d: n = 5, l = 2. Los valores m$_l$ van de −2 a +2.
9. ¿Cuál de los siguientes elementos tiene mayor conductividad eléctrica? (1 puntos)
Retroalimentación: K es metal alcalino con estructura electrónica favorable para conducción.
10. ¿Cuál de las siguientes especies químicas es diamagnética? (1 puntos)
Retroalimentación: Cl$^-$: [Ne]3s$^2$3p$^6$. Todos los electrones están apareados.
11. ¿Cuáles de las siguientes moléculas son polares?<br>1. CO$_2$ 2. BF$_3$ 3. PH$_3$ 4. CCl$_4$ 5. PCl$_5$ (1 puntos)
Retroalimentación: PH$_3$ es polar por su geometría piramidal. Los demás tienen geometrías que anulan dipolos.
12. Las moléculas diatómicas homonucleares O$_2$, N$_2$, F$_2$, Cl$_2$ ordenadas por longitud de enlace creciente: (1 puntos)
Retroalimentación: N$_2$ (0,110 nm, triple), O$_2$ (0,121 nm, doble), F$_2$ (0,142 nm), Cl$_2$ (0,199 nm).
13. ¿En cuál de las siguientes especies el átomo central tiene solamente un par de electrones no enlazantes? (1 puntos)
Retroalimentación: SF$_4$: 4 enlaces + 1 par solitario. Geometría de balancín.
14. Cuando se evapora CHCl$_3$, ¿cuáles son las fuerzas intermoleculares a vencer?<br>I. Dipolo-dipolo II. Dispersión III. Enlace de hidrógeno (1 puntos)
Retroalimentación: CHCl$_3$ presenta dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión. No hay enlaces H.
15. Orden creciente de puntos de ebullición: CO$_2$, BN, C$_6$H$_6$, NaCl (1 puntos)
Retroalimentación: CO$_2$ −78,5°C, C$_6$H$_6$ 80°C, NaCl 1413°C, BN ~3000°C.
16. Isooctano (C$_8$H$_{18}$): ebullición 99,2°C, $$\Delta H_{vap}$$ = 35,76 kJ/mol. Presión de vapor a 30°C:<br><br>R = 8,314 J K$^{-1}$mol$^{-1}$ (1 puntos)
Retroalimentación: Clausius-Clapeyron: $$\ln\frac{P_2}{P_1} = -\frac{\Delta H_{vap}}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right)$$
17. O$_2$(g) con densidad 1,5 g/L a 37°C. ¿Presión necesaria?<br><br>R = 0,082 atm L K$^{-1}$ mol$^{-1}$ (1 puntos)
Retroalimentación: $$P = \frac{dRT}{M} = \frac{1.5 \times 0.082 \times 310}{32} = 1.19 \text{ atm}$$
18. 100 g CO$_2$ y 100 g CH$_4$ en volumen igual, misma T. Se afirma: (1 puntos)
Retroalimentación: A igual T: $$E_k = \frac{3}{2}k_BT$$ ídem. Pero distintos moles y presiones.
19. 2NO(g) + O$_2$(g) → 2NO$_2$(g), $$\Delta H°$$ = −114,1 kJ<br>Esta reacción es: (1 puntos)
Retroalimentación: $$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$. Exotérmica (ΔH < 0), ΔS < 0 (menos moles). Espontánea a T bajas.
20. Combustión de 50,0 L C$_4$H$_{10}$(g) en STP.<br>$$\Delta H_{comb}$$ = −2877 kJ/mol (1 puntos)
Retroalimentación: Moles = 50,0/22,4 = 2,232 mol. Calor = 2,232 × 2877 = 6,42 × 10$^3$ kJ.
21. Calor de reacción:<br>3C(grafito) + 4H$_2$(g) → C$_3$H$_8$(g)<br>$$\Delta H°_{comb}$$: C$_3$H$_8$ = −2219,9; C = −393,5; H$_2$ = −285,8 kJ/mol (1 puntos)
Retroalimentación: Ley de Hess: ΔH$_r$ = [3(−393,5) + 4(−285,8)] − [−2219,9] = −104 kJ.
22. 10 mL HNO$_3$ 13 M + 350 mL NaOH 0,5 M, ΔH = 7,54 kJ<br>$$\Delta H_N$$ (neutralización molar): (1 puntos)
Retroalimentación: Moles HNO$_3$ = 0,13 mol (limitante). $$\Delta H_N$$ = −7,54/0,13 = −58,0 kJ/mol.
23. Para reacción química: (1 puntos)
Retroalimentación: E$_a$ es barrera energética constante. Catalizadores proporcionan camino alternativo con menor E$_a$.
24. [Ag$^+$] = [Fe$^{2+}$] = 0,050 M, [Fe$^{3+}$] = 0,150 M<br>Ag$^+$ + Fe$^{2+}$ ⇔ Ag(s) + Fe$^{3+}$, K$_c$ = 2,98 (1 puntos)
Retroalimentación: El cociente de reacción Q ≈ K$_c$ indica equilibrio.
25. NH$_4$HS(s) ⇔ NH$_3$(g) + H$_2$S(g)<br>Efecto de añadir NH$_4$HS(s): (1 puntos)
Retroalimentación: Sólido puro: actividad = 1. No aparece en K$_p$.
26. K$_c$ = 56 a 900 K:<br>SO$_2$(g) + ½O$_2$(g) ⇔ SO$_3$(g)<br>K$_c$ para: 2SO$_3$(g) ⇔ 2SO$_2$(g) + O$_2$(g) (1 puntos)
Retroalimentación: Inversa y multiplicada por 2: K = (1/56)$^2$ = 3,19 × 10$^{-4}$.
27. ¿En cuál aumentar volumen favorece productos? (1 puntos)
Retroalimentación: Aumentar V favorece lado con más moles. Esta reacción tiene 2 moles ambos lados (efecto mínimo).
28. Volumen H$_2$SO$_4$ 0,50 M para neutralizar 25,0 mL NaOH 0,025 M: (1 puntos)
Retroalimentación: H$_2$SO$_4$ + 2NaOH. Moles NaOH = 6,25 × 10$^{-4}$ mol, H$_2$SO$_4$ = 3,125 × 10$^{-4}$ mol = 0,625 mL.
29. ¿Cuál es anfótero? (1 puntos)
Retroalimentación: Al(OH)$_3$ actúa como ácido y base.
30. [H$^+$] en HC$_7$H$_5$O$_2$ 5,0 × 10$^{-2}$ M, [C$_7$H$_5$O$_2^-$] = 5 × 10$^{-3}$ M<br>K$_a$ = 6,3 × 10$^{-5}$ (1 puntos)
Retroalimentación: [H$^+$] = K$_a$ × [ácido]/[base] = 6,3 × 10$^{-5}$ × (5 × 10$^{-2}$)/(5 × 10$^{-3}$) = 6,3 × 10$^{-4}$ M.
31. ¿Cuál NO da disolución ácida? (1 puntos)
Retroalimentación: KCl: K$^+$ y Cl$^-$ no se hidrolizan.
32. Base conjugada de H$_2$PO$_4^-$: (1 puntos)
Retroalimentación: H$_2$PO$_4^-$ − H$^+$ = HPO$_4^{2-}$.
33. Solubilidad Mg(OH)$_2$ a pH 12,0<br>K$_{ps}$ = 1 × 10$^{-11}$ (1 puntos)
Retroalimentación: pH 12 → [OH$^-$] = 10$^{-2}$ M. K$_{ps}$ = [Mg$^{2+}$](10$^{-2}$)$^2$ = 10$^{-11}$. [Mg$^{2+}$] = 10$^{-7}$ M.
34. Bórax Na$_2$B$_4$O$_5$(OH)$_4$·10H$_2$O, 5 mL + 21 mL HCl 0,20 M<br>Solubilidad: (1 puntos)
Retroalimentación: Moles HCl = 4,2 × 10$^{-3}$ mol. Moles bórax = 2,1 × 10$^{-3}$ mol. Solubilidad = 2,1 × 10$^{-3}$ / 0,005 L = 0,42 M.
35. N.o. de oxidación Mn en CsMn(SO$_4$)$_2$·12H$_2$O: (1 puntos)
Retroalimentación: Cs: +1, SO$_4^{2-}$: −2. +1 + x + 2(−2) = 0 → x = +3... Corrección: Mn es +2.
36. Electrones en valoración KMnO$_4$ con Na$_2$C$_2$O$_4$: (1 puntos)
Retroalimentación: 2MnO$_4^-$ + 5C$_2$O$_4^{2-}$ + 16H$^+$ → 2Mn$^{2+}$ + 10CO$_2$ + 8H$_2$O. Mín. común = 5.
37. Mejor agente oxidante?<br>F$_2$ E° = +2,866 V; Cl$_2$ E° = +1,358 V; Cu$^{2+}$ E° = +0,34 V; Mg$^{2+}$ E° = −2,356 V (1 puntos)
Retroalimentación: Mayor E° = mejor oxidante. F$_2$ con E° = +2,866 V.
38. Metal que necesita más electricidad/tonelada por electrólisis: (1 puntos)
Retroalimentación: Al$^{3+}$ requiere 3 e$^-$; Cu$^{2+}$ requiere 2 e$^-$; Ag$^+$ requiere 1 e$^-$.
39. Electrolisis acuosa H$_2$SO$_4$ con electrodos Pt: (1 puntos)
Retroalimentación: Cátodo: 2H$^+$ + 2e$^-$ → H$_2$. Ánodo: 2H$_2$O → O$_2$ + 4H$^+$ + 4e$^-$.
40. Reacción posible: (1 puntos)
Retroalimentación: Nitruro reacciona con agua produciendo amoníaco e hidróxido de calcio.
41. Mg metálico se obtiene por: (1 puntos)
Retroalimentación: En disolución acuosa, H$^+$ se reduce antes que Mg$^{2+}$.
42. Reacción nuclear de positrón: (1 puntos)
Retroalimentación: Positrón: Z aumenta 1, A constante. $^{19}_{9}$F → $^{20}_{10}$Ne + e$^+$ + ν$_e$.
43. Reacción ácido orgánico + alcohol: (1 puntos)
Retroalimentación: R−COOH + R'OH → R−COO−R' + H$_2$O (esterificación).
44. Proposición correcta: (1 puntos)
Retroalimentación: Aldehídos (−CHO) se oxidan a ácidos carboxílicos. Cetonas (−CO−) no.
45. ¿Cuál es un éter? (1 puntos)
Retroalimentación: Estructura R−O−R'. Dimetil éter es el único éter puro.