Olimpiada Nacional de Química 2011

1. ¿Cuáles de los siguientes datos se necesitan para calcular la molaridad de una disolución salina? I. La masa de sal disuelta II. La masa molar de la sal disuelta III. El volumen de agua añadido IV. El volumen de la disolución (1 puntos)

Retroalimentación: Para calcular la molaridad (M) de una disolución, se necesita conocer la cantidad de soluto en moles y el volumen de la disolución en litros. Para obtener los moles de soluto, se requiere la masa de sal disuelta (I) y su masa molar (II). Además, para calcular la molaridad, es necesario conocer el volumen total de la disolución (IV), no solo el volumen de agua añadido (III).

2. Una disolución de peróxido de hidrógeno comercial tiene una riqueza del 30,0% en masa de H2O2 y una densidad de 1,11 g·cm–3. La molaridad de la disolución es: Datos. Masas atómicas: H = 1; O = 16 (1 puntos)

Retroalimentación: Primero, calculamos la masa de H2O2 en 1 L de disolución: masa total = densidad × volumen = 1,11 g/cm³ × 1000 cm³ = 1110 g. Masa de H2O2 = 30% de 1110 g = 333 g. Moles de H2O2 = masa / masa molar = 333 g / (2×1 + 16) g/mol = 333 g / 34 g/mol ≈ 9,79 mol. Molaridad (M) = moles de soluto / litros de disolución = 9,79 mol / 1 L ≈ 7,94 M.

3. La molalidad de una disolución de etanol en agua que se prepara mezclando 50,0 mL de etanol (densidad del etanol = 0,789 g·cm–3) con 100,0 mL de H2O a 20 °C es: Datos. Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16 (1 puntos)

Retroalimentación: La molalidad (m) se define como los moles de soluto por kilogramo de disolvente. Primero, calculamos la masa de etanol: masa = volumen × densidad = 50,0 mL × 0,789 g/mL = 39,45 g. Moles de etanol = masa / masa molar = 39,45 g / (2×1 + 2×12 + 16) g/mol = 39,45 g / 46 g/mol ≈ 0,857 mol. Masa de agua = volumen × densidad = 100,0 mL × 1 g/mL = 100 g = 0,1 kg. Molalidad (m) = moles de soluto / masa del disolvente en kg = 0,857 mol / 0,1 kg = 8,57 m.

4. Cuando se añade un soluto no volátil a un disolvente volátil, la presión de vapor __________, la temperatura de ebullición __________, la temperatura de congelación __________, y la presión osmótica a través de una membrana semipermeable __________. (1 puntos)

Disminuye, aumenta, disminuye, disminuye Aumenta, aumenta, disminuye, aumenta Aumenta, disminuye, aumenta, disminuye Disminuye, disminuye, aumenta, disminuye Disminuye, aumenta, disminuye, aumenta

Retroalimentación: La adición de un soluto no volátil a un disolvente volátil provoca una disminución en la presión de vapor del disolvente (efecto de depresión del punto de congelación), un aumento en la temperatura de ebullición (efecto de elevación del punto de ebullición), una disminución en la temperatura de congelación (efecto de depresión del punto de congelación) y un aumento en la presión osmótica a través de una membrana semipermeable debido a la mayor concentración de partículas en la disolución.

5. Un depósito de 5 L que contiene un gas a una presión de 9 atm se encuentra conectado por una válvula con otro depósito de 10 L que contiene un gas a una presión de 6 atm. Calcule la presión cuando se abre la llave que conecta ambos depósitos (el proceso se realiza a temperatura constante): (1 puntos)

Retroalimentación: Ley de Boyle: $p_1 V_1 + p_2 V_2 = p_f (V_1 + V_2)$. $p_f = \frac{9 \times 5 + 6 \times 10}{5 + 10} = \frac{45 + 60}{15} = 7$ atm.

6. Cuatro matraces de 1,0 L contienen los gases He, $\text{Cl}_2$, $\text{CH}_4$ y $\text{NH}_3$, a 0 °C y 1 atm. ¿En cuál de los gases las moléculas tienen menor energía cinética? Datos. $R = 0{,}082$ atm·L·mol$^{-1}$·K$^{-1}$; masas molares (g·mol$^{-1}$): He = 4; $\text{Cl}_2$ = 71; $\text{CH}_4$ = 16; $\text{NH}_3$ = 17 (1 puntos)

Retroalimentación: La energía cinética media de traslación de un gas ideal es $E_c = \frac{3}{2}RT$, que depende solo de la temperatura. Como todos están a la misma temperatura (0 °C), todos tienen la misma energía cinética media.

7. Un compuesto contiene un 85,7% en masa de carbono y un 14,3% en masa de hidrógeno. 0,72 g del mismo compuesto en estado gaseoso a 110 °C y 0,967 atm ocupan un volumen de 0,559 L. ¿Cuál es su fórmula molecular? (1 puntos)

Retroalimentación: Fórmula empírica: C:H = 85,7/12 : 14,3/1 = 7,14 : 14,3 = 1:2 → $\text{CH}_2$ (M = 14). Con gas ideal: $M = \frac{mRT}{pV} = \frac{0{,}72 \times 0{,}082 \times 383}{0{,}967 \times 0{,}559} \approx 56$ g/mol. 56/14 = 4, luego la fórmula molecular es $\text{C}_4\text{H}_8$.

8. Una muestra de 3,00 g de $\text{KClO}_3$ se descompone al calentarse según la reacción: $2\,\text{KClO}_3(s) \rightarrow 2\,\text{KCl}(s) + 3\,\text{O}_2(g)$ y el oxígeno se recoge a 24,0 °C y 0,982 atm. ¿Qué volumen de oxígeno se obtiene suponiendo un rendimiento del 100%? Datos. $R = 0{,}082$ atm·L·mol$^{-1}$·K$^{-1}$; masa molar $\text{KClO}_3 = 122{,}6$ g·mol$^{-1}$ (1 puntos)

Retroalimentación: Moles de $\text{KClO}_3 = \frac{3{,}00}{122{,}6} = 0{,}02448$ mol. Moles de $\text{O}_2 = 0{,}02448 \times \frac{3}{2} = 0{,}03672$ mol. $V = \frac{nRT}{p} = \frac{0{,}03672 \times 0{,}082 \times 297}{0{,}982} = 0{,}911$ L = 911 mL.

9. Una mezcla gaseosa formada por 1,5 mol de Ar y 3,5 mol de $\text{CO}_2$ ejerce una presión de 7,0 atm. ¿Cuál es la presión parcial del $\text{CO}_2$? (1 puntos)

Retroalimentación: Fracción molar del $\text{CO}_2$: $\chi = \frac{3{,}5}{1{,}5 + 3{,}5} = 0{,}70$. Presión parcial: $p_{\text{CO}_2} = 0{,}70 \times 7{,}0 = 4{,}9$ atm.

10. La configuración electrónica del ion $\text{Cr}^{3+}$ es: Dato. $Z(\text{Cr}) = 24$ (1 puntos)

Retroalimentación: El Cr tiene configuración [Ar]$4s^1 3d^5$. Al perder 3 electrones para formar $\text{Cr}^{3+}$, se pierden primero los de mayor energía (4s y luego 3d): queda [Ar]$3d^3$.

11. El elemento estable al que más fácilmente se le pueden arrancar fotoelectrones es el cesio, que tiene una longitud de onda umbral de 580 nm. Cuando se ilumina una placa de cesio con una luz roja de 660 nm: (1 puntos)

Se consigue que se emitan fotoelectrones No se produce efecto fotoeléctrico No es cierto que el cesio sea el elemento que más fácilmente emite fotoelectrones No es cierto que una luz roja pueda tener una longitud de onda de 660 nm El electrón emite energía cinética

Retroalimentación: Para que haya efecto fotoeléctrico, la longitud de onda incidente debe ser menor que la umbral. Como 660 nm > 580 nm, la energía del fotón es insuficiente y no se produce efecto fotoeléctrico.

12. ¿Cuál de las siguientes propuestas corresponde al orden creciente correcto de radio atómico y energía de ionización, respectivamente? (1 puntos)

Retroalimentación: Radio atómico creciente: F < O < S (aumenta al bajar en el grupo y al ir hacia la izquierda en el periodo). Energía de ionización creciente: S < O < F (aumenta al avanzar en el periodo y al subir en el grupo).

13. ¿Cuál es el orden correcto de puntos de ebullición para $\text{KNO}_3$, $\text{CH}_3\text{OH}$, $\text{C}_2\text{H}_6$, Ne? (1 puntos)

Ne $<$ $\text{CH}_3$OH $<$ $\text{C}_2\text{H}_6$ $<$ $\text{KNO}_3$ $\text{KNO}_3$ $<$ $\text{CH}_3$OH $<$ $\text{C}_2\text{H}_6$ $<$ Ne Ne $<$ $\text{C}_2\text{H}_6$ $<$ $\text{KNO}_3$ $<$ $\text{CH}_3$OH Ne $<$ $\text{C}_2\text{H}_6$ $<$ $\text{CH}_3$OH $<$ $\text{KNO}_3$ $\text{C}_2\text{H}_6$ $<$ Ne $<$ $\text{CH}_3$OH $<$ $\text{KNO}_3$

Retroalimentación: Ne (fuerzas de London muy débiles, −246 °C) < $\text{C}_2\text{H}_6$ (solo fuerzas de London, −89 °C) < $\text{CH}_3$OH (puentes de hidrógeno, 65 °C) < $\text{KNO}_3$ (sólido iónico, 400 °C).

14. ¿En cuáles de las siguientes sustancias las fuerzas de dispersión (fuerzas de London) son el factor determinante de su temperatura de ebullición? I. $\text{Cl}_2$   II. HF   III. Ne   IV. $\text{KNO}_2$   V. $\text{CCl}_4$ (1 puntos)

Retroalimentación: $\text{Cl}_2$, Ne y $\text{CCl}_4$ son apolares o simétricamente no polares, sus interacciones son solo fuerzas de London. HF tiene puentes de hidrógeno y $\text{KNO}_2$ es iónico.

15. Se tiene un metal desconocido con densidad = 10,5 g·cm$^{-3}$, sistema cristalino cúbico centrado en las caras y longitud de arista = 409 pm. ¿De qué metal se trata? Datos. $N_A = 6{,}022 \times 10^{23}$ mol$^{-1}$ (1 puntos)

Retroalimentación: Una celda FCC contiene 4 átomos. $M = \frac{\rho \cdot V_{celda} \cdot N_A}{Z} = \frac{10{,}5 \times (409 \times 10^{-10})^3 \times 6{,}022 \times 10^{23}}{4} \approx 108$ g/mol → Plata (Ag).

16. ¿Cuál de las siguientes series de sustancias químicas están ordenadas por valor creciente de su energía reticular? (1 puntos)

$\text{KBr} < \text{CaCl}_2 < \text{CaO} < \text{CsBr}$ $\text{KBr} < \text{CaO} < \text{CaCl}_2 < \text{CsBr}$ $\text{CsBr} < \text{CaCl}_2 < \text{CaO} < \text{KBr}$ $\text{CsBr} < \text{KBr} < \text{CaCl}_2 < \text{CaO}$ $\text{CaO} < \text{CaCl}_2 < \text{KBr} < \text{CsBr}$

Retroalimentación: La energía reticular aumenta con la carga iónica y disminuye con el tamaño iónico. CsBr (iones grandes, 1+/1−) < KBr (más pequeños, 1+/1−) < $\text{CaCl}_2$ (catión 2+) < CaO (ambos 2+/2−, iones pequeños).

17. ¿Cuántas estructuras resonantes presenta la mejor estructura de Lewis de la molécula de $\text{O}_3$? ¿Cuál es el orden de enlace? (1 puntos)

Retroalimentación: El ozono tiene 2 estructuras resonantes (doble enlace en uno u otro lado). El orden de enlace medio es (2 + 1)/2 = 1,5.

18. ¿Cuál de las siguientes series de moléculas está ordenada de la más a la menos polar? (1 puntos)

$\text{CH}_4 > \text{CCl}_2\text{F}_2 > \text{CH}_2\text{F}_2 > \text{CCl}_4 > \text{CH}_2\text{Cl}_2$ $\text{CCl}_2\text{F}_2 > \text{CH}_2\text{F}_2 > \text{CCl}_4 > \text{CH}_2\text{Cl}_2$ $\text{CCl}_2\text{F}_2 > \text{CH}_2\text{F}_2 > \text{CH}_2\text{Cl}_2 > \text{CH}_4 = \text{CCl}_4$ $\text{CH}_2\text{F}_2 > \text{CH}_2\text{Cl}_2 > \text{CCl}_2\text{F}_2 > \text{CH}_4 = \text{CCl}_4$ $\text{CH}_4 > \text{CH}_2\text{F}_2 > \text{CCl}_2\text{F}_2 > \text{CCl}_4 > \text{CH}_2\text{Cl}_2$

Retroalimentación: $\text{CH}_4$ y $\text{CCl}_4$ son apolares (simétricas). $\text{CH}_2\text{F}_2$ es muy polar (F muy electronegativo). $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ también polar. $\text{CCl}_2\text{F}_2$ tiene vectores que se compensan parcialmente.

19. ¿Cuántos pares de electrones rodean al xenón y cuál es la geometría molecular de la molécula $\text{XeF}_4$? (1 puntos)

Retroalimentación: El Xe en $\text{XeF}_4$ tiene 4 enlaces + 2 pares solitarios = 6 pares totales (octaédrica electrónica). Los 2 pares solitarios ocupan posiciones opuestas, dando geometría molecular cuadrada plana.

20. ¿Cuáles son los valores aproximados de los ángulos de enlace $a$ y $b$ en el ión acetato ($\text{CH}_3\text{COO}^-$), donde $a$ es el ángulo C–C–O y $b$ es el ángulo H–C–H? (1 puntos)

Retroalimentación: En el ión acetato, el carbono del carboxilato tiene hibridación $sp^2$ (ángulo ~120°), mientras que el carbono del metilo tiene hibridación $sp^3$ (ángulo ~109°).

21. Un gas ideal absorbe una cantidad de calor de 1000 calorías, y simultáneamente se expande realizando un trabajo de 3 kJ. ¿Cuál es la variación de su energía interna? Dato. 1 cal = 4,18 J (1 puntos)

Retroalimentación: Primer principio: $\Delta U = Q - W$. $Q = 1000 \times 4{,}18 = 4180$ J. $W = 3000$ J. $\Delta U = 4180 - 3000 = +1180$ J.

22. La entalpía estándar de formación de la urea, $\text{CO(NH}_2)_2(s)$, es $-332{,}2$ kJ·mol$^{-1}$. ¿A qué reacción química hace referencia este dato? (1 puntos)

$\text{CO}(g) + \text{N}_2(g) + 2\,\text{H}_2(g) \rightarrow \text{CO(NH}_2)_2(s)$ $\text{C}(s) + \text{O}(g) + 2\,\text{N}(g) + 4\,\text{H}(g) \rightarrow \text{CO(NH}_2)_2(s)$ $\text{C}(s) + \text{O}(g) + \text{N}_2(g) + 2\,\text{H}_2(g) \rightarrow \text{CO(NH}_2)_2(s)$ $\text{C}(s) + \frac{1}{2}\,\text{O}_2(g) + \text{N}_2(g) + 2\,\text{H}_2(g) \rightarrow \text{CO(NH}_2)_2(s)$ Ninguna de las anteriores

Retroalimentación: La entalpía estándar de formación corresponde a la formación de 1 mol del compuesto a partir de sus elementos en estado estándar: C(grafito), $\frac{1}{2}\text{O}_2$(g), $\text{N}_2$(g) y $\text{H}_2$(g).

23. Para la reacción exotérmica $2\,\text{NO}(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\,\text{NO}_2(g)$ que tiene lugar a presión y temperatura constantes, ¿qué expresión de las siguientes es correcta? (1 puntos)

Retroalimentación: $\Delta_r H = \Delta_r U + \Delta n_g RT$. En esta reacción $\Delta n_g = 2 - (2+1) = -1 < 0$, por lo tanto $\Delta_r H = \Delta_r U - RT < \Delta_r U$.

24. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera? (1 puntos)

Un proceso endotérmico y espontáneo tiene $\Delta_r G < 0$ y $\Delta_r S < 0$ En el proceso: $A(l) \rightarrow A(g)$, la entropía disminuye En cualquier sistema, los procesos son espontáneos cuando $\Delta_r G > 0$ Un proceso endotérmico y no espontáneo puede llegar a ser espontáneo aumentando la temperatura Ninguna de las anteriores

Retroalimentación: Si $\Delta H > 0$ y $\Delta S > 0$, entonces $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ puede ser negativo (espontáneo) al aumentar la temperatura suficientemente.

25. ¿Cuál de las siguientes reacciones es espontánea siempre a cualquier temperatura? (1 puntos)

$2\,\text{NH}_4\text{NO}_3(s) \rightarrow 2\,\text{N}_2(g) + 4\,\text{H}_2\text{O}(g) + \text{O}_2(g)$   $\Delta_r H^\circ = -225{,}5$ kJ·mol$^{-1}$ $4\,\text{Fe}(s) + 3\,\text{O}_2(g) \rightarrow 2\,\text{Fe}_2\text{O}_3(s)$   $\Delta_r H^\circ = -1648{,}4$ kJ·mol$^{-1}$ $\text{N}_2(g) + 3\,\text{Cl}_2(g) \rightarrow 2\,\text{NCl}_3(l)$   $\Delta_r H^\circ = +230{,}0$ kJ·mol$^{-1}$ $2\,\text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}(l)$   $\Delta_r H^\circ = -571{,}6$ kJ·mol$^{-1}$ Ninguna de las anteriores

Retroalimentación: Una reacción es espontánea a cualquier temperatura cuando $\Delta H < 0$ y $\Delta S > 0$ ($\Delta G < 0$ siempre). La reacción a) es exotérmica ($\Delta H < 0$) y produce más moles de gas ($\Delta S > 0$).

26. Calcule el valor de $K_c$ para la reacción $2\,\text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{H}_2\text{O}(g)$ a partir de los siguientes datos a 1200 K: i) $\text{C(grafito)} + \text{CO}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{CO}(g)$   $K_{c1} = 0{,}64$ ii) $\text{CO}_2(g) + \text{H}_2(g) \rightleftharpoons \text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g)$   $K_{c2} = 1{,}4$ iii) $\text{C(grafito)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightleftharpoons \text{CO}(g)$   $K_{c3} = 10^8$ (1 puntos)

Retroalimentación: Combinando las ecuaciones adecuadamente: $K_c = \frac{K_{c2}^2 \cdot K_{c3}^2}{K_{c1}} = \frac{(1{,}4)^2 \times (10^8)^2}{0{,}64} \approx 4{,}79 \times 10^{16}$.

27. Se dispone de un recipiente con C(s), $\text{H}_2\text{O}$(g), $\text{H}_2$(g) y CO(g) en equilibrio: $\text{C}(s) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{CO}(g) + \text{H}_2(g)$   $\Delta_r H^\circ = 131{,}3$ kJ·mol$^{-1}$ ¿Cuál o cuáles de las siguientes proposiciones es/son correcta(s)? I. Disminuirá la concentración de CO al aumentar la temperatura II. Aumentará la concentración de CO al introducir C(s) a temperatura constante III. Aumentará el valor de la constante de equilibrio al aumentar la temperatura IV. Disminuirá el valor de la constante de equilibrio al aumentar la presión V. Disminuirá la cantidad de C(s) si aumenta la temperatura (1 puntos)

Retroalimentación: La reacción es endotérmica: al aumentar T, el equilibrio se desplaza a la derecha → K aumenta (III ✓) → se consume más C(s) (V ✓). El C(s) puro no afecta al equilibrio. La presión no afecta a K.

28. En un recipiente de 5 litros a 690 K, se mezclan 0,5 mol de $\text{CO}_2$, 0,5 mol de $\text{H}_2$ y 0,3 mol de CO, estableciéndose el equilibrio: $\text{CO}_2(g) + \text{H}_2(g) \rightleftharpoons \text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g)$. La mezcla de equilibrio contiene 0,114 mol de $\text{H}_2\text{O}$(g). Calcule la concentración de equilibrio de $\text{CO}_2$(g) en mol·L$^{-1}$: (1 puntos)

Retroalimentación: Se forman 0,114 mol de $\text{H}_2\text{O}$, por lo que reaccionaron 0,114 mol de $\text{CO}_2$. Moles de $\text{CO}_2$ en equilibrio: $0{,}5 - 0{,}114 = 0{,}386$ mol. Concentración: $\frac{0{,}386}{5} = 0{,}0772 \approx 0{,}077$ mol·L$^{-1}$.

29. Se tiene una disolución saturada de $\text{BaSO}_4$ en equilibrio: $\text{BaSO}_4(s) \rightleftharpoons \text{Ba}^{2+}(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq)$ (proceso endotérmico). Se desea reducir la concentración de $\text{Ba}^{2+}$(aq). ¿Qué método se puede utilizar? (1 puntos)

Aumentar la temperatura Añadir más $\text{BaSO}_4$ sólido Reducir la cantidad de disolución saturada en presencia del sólido Añadir una disolución de $\text{Na}_2\text{SO}_4$ Ninguno de los anteriores

Retroalimentación: Al añadir $\text{Na}_2\text{SO}_4$, aumenta la concentración de $\text{SO}_4^{2-}$, desplazando el equilibrio hacia la izquierda (efecto del ion común), lo que reduce la concentración de $\text{Ba}^{2+}$.

30. Cuando se añade un catalizador al equilibrio $2\,\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{SO}_3(g)$   $\Delta_r H^\circ = -98{,}9$ kJ·mol$^{-1}$: (1 puntos)

Se rebaja la energía de activación de la reacción directa pero no la de la inversa Disminuye la energía libre del proceso y lo hace más espontáneo y, por tanto, más rápido Se consigue que la reacción sea más exotérmica Se consigue que la reacción sea más endotérmica Disminuye por igual la energía de activación tanto de la reacción directa como de la inversa

Retroalimentación: Un catalizador proporciona un mecanismo alternativo de menor $E_a$, reduciéndola por igual para la reacción directa e inversa. No modifica el equilibrio ni la termodinámica ($\Delta G$, $\Delta H$).

31. La fosfina se degrada según: $4\,\text{PH}_3(g) \rightarrow \text{P}_4(g) + 6\,\text{H}_2(g)$, con ley de primer orden $v = 1{,}98 \times 10^{-2} \cdot [\text{PH}_3]$. ¿Cuál es el tiempo necesario para que se descomponga el 50% de la fosfina? (1 puntos)

Retroalimentación: Para una reacción de primer orden: $t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k} = \frac{0{,}693}{1{,}98 \times 10^{-2}} \approx 35$ s.

32. La reacción $aA + bB \rightarrow C$ es endotérmica y su ecuación de velocidad es $v = k[A][B]^2$. Por tanto, se puede afirmar que: (1 puntos)

$a = 1$ y $b = 2$ La reacción es de orden 2 La velocidad de reacción se hace cuatro veces mayor al duplicar la concentración de B, manteniendo constante la de A La constante de velocidad ($k$) es independiente de las concentraciones de los reactivos y de la temperatura Las unidades de la constante de velocidad para esta reacción son mol·L$^{-1}$·s$^{-1}$

Retroalimentación: El orden respecto a B es 2, por lo que al duplicar [B], la velocidad se multiplica por $2^2 = 4$. El orden global es 3 (no 2). Los coeficientes estequiométricos no tienen que coincidir con los órdenes. La constante k depende de la temperatura.

33. Señale la proposición correcta: (1 puntos)

La suma de los exponentes de las concentraciones en la ecuación de velocidad se denomina mecanismo de la reacción La energía de activación es independiente de la temperatura El orden de reacción no puede ser cero Un catalizador modifica el estado de equilibrio aumentando el rendimiento de los productos Conociendo la constante de velocidad de una reacción a dos temperaturas, se puede calcular la entalpía de dicha reacción

Retroalimentación: Mediante la ecuación de Arrhenius a dos temperaturas se obtiene la energía de activación. Relacionando $E_a$ de la reacción directa e inversa se calcula $\Delta H$.

34. Al valorar ácido fluorhídrico 0,1 M ($K_a = 6{,}31 \times 10^{-4}$) con NaOH 0,1 M, el pH en el punto de equivalencia es: (1 puntos)

Retroalimentación: En el punto de equivalencia se forma NaF. El $\text{F}^-$ es base débil: $K_b = K_w/K_a = 10^{-14}/(6{,}31 \times 10^{-4}) = 1{,}585 \times 10^{-11}$. $[\text{OH}^-] = \sqrt{K_b \cdot C} \approx \sqrt{1{,}585 \times 10^{-11} \times 0{,}05} \approx 8{,}9 \times 10^{-7}$ M → pOH ≈ 6,05 → pH ≈ 7,95.

35. Se preparan disoluciones de acetato amónico de concentraciones 1M, 0,01M y 0,001M. El pH de las distintas disoluciones será: Datos. Ácido acético p$K_a$ = 4,75; amoníaco p$K_b$ = 4,75 (1 puntos)

4,75; 5,75; 6,75 respectivamente 9,25; 8,25; 7,25 respectivamente 7,00; 7,50; 8,00 respectivamente 8,00; 8,50; 9,00 respectivamente 7,00 para cualquier disolución

Retroalimentación: El acetato amónico es una sal de ácido débil y base débil con $pK_a(\text{CH}_3\text{COOH}) = pK_b(\text{NH}_3) = 4{,}75$. Cuando ambas constantes son iguales, el pH = 7,00 independientemente de la concentración.

36. Al mezclar 20 mL de acetato sódico 0,2M (p$K_a$ = 4,75) con 10 mL de HCl 0,2M, el pH de la disolución resultante es: (1 puntos)

Retroalimentación: Moles de $\text{CH}_3\text{COONa}$ = 0,004 mol. Moles de HCl = 0,002 mol. El HCl convierte la mitad del acetato en ácido acético. Quedan 0,002 mol de $\text{CH}_3\text{COOH}$ y 0,002 mol de $\text{CH}_3\text{COO}^-$. Henderson-Hasselbalch: $\text{pH} = 4{,}75 + \log(1) = 4{,}75$.

37. Dados los siguientes compuestos (p$K_{ps}$): ZnS (23,80), AgCl (9,80) y $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$ (11,95). Ordénelos por su solubilidad molar creciente en agua: (1 puntos)

$\text{Ag}_2\text{CrO}_4$, ZnS, AgCl ZnS, $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$, AgCl ZnS, AgCl, $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$ AgCl, $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$, ZnS $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$, AgCl, ZnS

Retroalimentación: ZnS: $s = \sqrt{10^{-23{,}8}} \approx 1{,}3 \times 10^{-12}$ M. AgCl: $s = \sqrt{10^{-9{,}8}} \approx 1{,}3 \times 10^{-5}$ M. $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$: $s = \sqrt[3]{10^{-11{,}95}/4} \approx 6{,}5 \times 10^{-5}$ M. Orden creciente: ZnS < AgCl < $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$.

38. ¿Cuáles de las siguientes reacciones son de oxidación-reducción? I. $\text{PCl}_3 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{PCl}_5$ II. $\text{Cu} + 2\,\text{AgNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\,\text{Ag}$ III. $\text{CO}_2 + 2\,\text{LiOH} \rightarrow \text{Li}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}$ IV. $\text{FeCl}_2 + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2 + 2\,\text{NaCl}$ (1 puntos)

Retroalimentación: En I, P pasa de +3 a +5 y Cl de 0 a −1. En II, Cu pasa de 0 a +2 y Ag de +1 a 0. Las reacciones III y IV son dobles desplazamientos sin cambio de número de oxidación.

39. Se hace pasar la misma cantidad de electricidad a través de dos células electrolíticas en serie con NaCl y $\text{AlCl}_3$ fundidos. ¿De qué metal se recogerá mayor cantidad y en qué electrodo? Datos. Masas atómicas: Na = 23; Al = 27. (1 puntos)

Sodio en el ánodo Sodio en el cátodo Aluminio en el ánodo Aluminio en el cátodo No es posible que se haya depositado masa alguna

Retroalimentación: Na$^+$ necesita 1 electrón/atom, Al$^{3+}$ necesita 3. Con la misma carga Q: moles Na = Q/F, moles Al = Q/3F. Masas: Na = 23Q/F, Al = 9Q/F. Se deposita más sodio. Los metales se depositan en el cátodo.

40. Dados $E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0{,}76$ V y $E^\circ(\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}) = +0{,}77$ V: I. La FEM de la célula $\text{Zn}/\text{Zn}^{2+}//\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$ es +0,01 V II. El Zn tiene mayor poder reductor que el $\text{Fe}^{2+}$ III. El $\text{Fe}^{3+}$ puede oxidar al Zn (1 puntos)

Retroalimentación: FEM = $0{,}77 - (-0{,}76) = +1{,}53$ V (no 0,01 V), así que I es falsa. El Zn tiene $E^\circ$ más negativo → mayor poder reductor (II ✓). $\text{Fe}^{3+}$ puede oxidar a Zn dado que su potencial es mayor (III ✓).

41. ¿Cuál de los siguientes metales es el más apropiado para actuar como ánodo de sacrificio para el cadmio? $[E^\circ(\text{Cd}^{2+}/\text{Cd}) = -0{,}40$ V$]$ (1 puntos)

Co $[E^\circ(\text{Co}^{2+}/\text{Co}) = -0{,}28$ V$]$ Al $[E^\circ(\text{Al}^{3+}/\text{Al}) = -1{,}66$ V$]$ Mg $[E^\circ(\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}) = -2{,}37$ V$]$ Fe $[E^\circ(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}) = -0{,}44$ V$]$ Zn $[E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0{,}76$ V$]$

Retroalimentación: El ánodo de sacrificio debe tener un potencial de reducción más negativo que el Cd (−0,40 V) para oxidarse preferentemente. El Fe (−0,44 V) es el más adecuado: ligeramente más activo que el Cd.

42. En el laboratorio hay una botella con una sustancia líquida cuya etiqueta muestra la fórmula molecular $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$. ¿Qué proposición es verdadera? (1 puntos)

Podríamos asignar esa fórmula a dos compuestos distintos No es posible describir isómeros para esa fórmula molecular Serán tres las sustancias posibles El grado de insaturación es 1 Ninguna de las anteriores

Retroalimentación: $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$ corresponde a dos isómeros: etanol ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$) y dimetil éter ($\text{CH}_3\text{OCH}_3$). El grado de insaturación = $(2\times2+2-6)/2 = 0$.

43. El benceno, $\text{C}_6\text{H}_6$, pertenece a la familia de los compuestos aromáticos. ¿Qué proposición es verdadera? (1 puntos)

Es soluble en agua Tiene una estructura abierta y lineal Todos los enlaces son sencillos Todas las distancias de enlace C–C son iguales No es tóxico

Retroalimentación: El benceno tiene estructura cíclica con deslocalización electrónica. Todas las distancias C–C son iguales (~1,40 Å). Es insoluble en agua y es tóxico y cancerígeno.

44. El eteno es un producto muy versátil. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? (1 puntos)

El eteno se puede transformar en alcohol etílico La polimerización del eteno conduce al polietileno El eteno se puede hidrogenar para convertirse en etano Existe otro compuesto isómero del eteno El poliestireno también se puede preparar a partir de eteno

Retroalimentación: El eteno ($\text{C}_2\text{H}_4$) no tiene isómeros estructurales: con solo 2 carbonos y un doble enlace no existe otra estructura posible. Las demás afirmaciones son verdaderas.

45. El cis-buteno es un hidrocarburo con una insaturación. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? (1 puntos)

Este hidrocarburo tiene un isómero geométrico Por combustión de un mol del mismo se obtienen cuatro moles de $\text{CO}_2$ y cuatro moles de $\text{H}_2\text{O}$ No decolora una disolución de bromo Tiene varios isómeros olefínicos Existe otro compuesto con la misma fórmula molecular que no reacciona con hidrógeno ni puede polimerizarse

Retroalimentación: El cis-but-2-eno tiene un doble enlace C=C que reacciona con el bromo por adición electrófila, decolorando la disolución. La afirmación de que no la decolora es falsa.

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