Olimpiada Nacional de Química 2016

1. Determine el potencial estándar de reducción a 25 °C para: $\text{Fe}^{3+}(ac) + 3e^- \rightarrow \text{Fe}(s)$. <table> <tr><td>Par REDOX</td><td>$\text{Fe}^{3+} | \text{Fe}^{2+}$</td><td>$\text{Fe}^{2+} | \text{Fe}$</td></tr> <tr><td>$E^\circ$ (reducción)</td><td>0,77 V</td><td>-0,44 V</td></tr> </table> (1 puntos)

0,330 V 0,037 V -0,110 V -0,037 V

Retroalimentación: Usando la ley de Hess para energías de Gibbs ($\Delta G^\circ = -nFE^\circ$): $\Delta G_1 = -0{,}77F$ (Fe³⁺→Fe²⁺) y $\Delta G_2 = +0{,}88F$ (Fe²⁺→Fe). $\Delta G_{total} = +0{,}11F$. $E^\circ = -\Delta G_{total}/(3F) = -0{,}037$ V.

2. ¿Cuál de los siguientes semiconductores es de tipo-n? (1 puntos)

Si dopado con Ge. As dopado con Ga. Si dopado con As. Si dopado con Ga.

Retroalimentación: Un semiconductor tipo-n se obtiene dopando con un elemento con más electrones de valencia que el semiconductor base. Si (grupo 14) dopado con As (grupo 15) aporta electrones extra → tipo-n. Si se dopara con Ga o Ge (grupo 13-14) daría tipo-p o neutro.

3. A partir de la constante del producto de solubilidad, calcule la solubilidad del $\text{Ag}_4\text{Fe(CN)}_6$ expresada en moles por litro: $$\text{Ag}_4\text{Fe(CN)}_6 (s) \rightleftharpoons 4\,\text{Ag}^+(aq) + \text{Fe(CN)}_6^{\,4-}(aq)$$ Dato: $K_{ps}(\text{Ag}_4\text{Fe(CN)}_6) = 8{,}5 \times 10^{-45}$ (1 puntos)

$5{,}1 \times 10^{-10}$ M $1{,}2 \times 10^{-9}$ M $2{,}5 \times 10^{-9}$ M $4{,}6 \times 10^{-23}$ M

Retroalimentación: Si $s$ es la solubilidad: $[\text{Ag}^+]=4s$ y $[\text{Fe(CN)}_6^{4-}]=s$. $K_{ps}=(4s)^4\cdot s=256s^5=8{,}5\times10^{-45}$. $s^5=3{,}32\times10^{-47}$, $s=(3{,}32\times10^{-47})^{1/5}\approx 5{,}1\times10^{-10}$ M.

4. ¿Cuál de estas cuatro secuencias no contiene especies iónicas? (1 puntos)

$\text{OF}_2$, $\text{NH}_4\text{Cl}$, $\text{H}_2\text{S}$ $\text{CO}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{CCl}_4$ $\text{BF}_3$, $\text{AlF}_3$, $\text{TlF}_3$ $\text{CH}_3\text{Cl}$, $\text{CaO}$, $\text{I}_2$

Retroalimentación: $\text{CO}_2$, $\text{Cl}_2$ y $\text{CCl}_4$ son moléculas covalentes sin iones. En cambio, $\text{NH}_4\text{Cl}$ contiene $\text{NH}_4^+$ y $\text{Cl}^-$; $\text{AlF}_3$ y $\text{TlF}_3$ son iónicos; $\text{CaO}$ es iónico ($\text{Ca}^{2+}$ y $\text{O}^{2-}$).

5. ¿En la reacción entre $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}$ y HI, cuáles son los productos más probables? (1 puntos)

$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{I}$ y $\text{H}_2\text{O}$ $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_3$ y $\text{HOI}$ $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CH}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ y $\text{HI}$ $\text{ICH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}$ y $\text{H}_2$

Retroalimentación: En la reacción de un alcohol primario con HI, el grupo OH es sustituido nucleofílicamente por I⁻ (el mejor nucleófilo haluro), dando el yoduro de propilo y agua. Es una reacción de sustitución nucleofílica (SN2).

6. Dado el siguiente grupo de sustancias: $\text{H}_2\text{O}$, $\text{Li}_2\text{O}$, $\text{CO}_2$, HCN, KOH, indique cuál es la afirmación verdadera. (1 puntos)

El $\text{H}_2\text{O}$ y el HCN son moléculas angulares. El $\text{Li}_2\text{O}$ y el KOH son moléculas polares. El $\text{CO}_2$ y el $\text{H}_2\text{O}$ son moléculas apolares. Ninguna de las anteriores es cierta.

Retroalimentación: $\text{H}_2\text{O}$ es angular pero HCN es lineal (a es falsa). $\text{Li}_2\text{O}$ y KOH son compuestos iónicos, no moléculas (b es falsa). $\text{CO}_2$ es apolar pero $\text{H}_2\text{O}$ es polar (c es falsa). Por tanto, ninguna es cierta.

7. ¿Qué relación guardan entre sí el oxígeno molecular ($\text{O}_2$) y el ozono ($\text{O}_3$)? (1 puntos)

Son alótropos. Son isómeros. Son enantiómeros. Son mesómeros.

Retroalimentación: $\text{O}_2$ y $\text{O}_3$ son formas alotrópicas del oxígeno: diferentes formas estructurales del mismo elemento. No son isómeros porque no comparten la misma fórmula molecular, y los conceptos de enantiómero/mesómero aplican a compuestos con el mismo número y tipo de átomos.

8. Una muestra de 50 g de $^{37}\text{Ar}$ se desintegra por captura de un electrón con una vida media de 35 días. ¿Cuánto tiempo tardará en acumularse 40 g de $^{37}\text{Cl}$? (1 puntos)

31 días. 39 días. 115 días. 81 días.

Retroalimentación: Cuando se acumulan 40 g de $^{37}$Cl quedan 10 g de $^{37}$Ar. Usando la ley de desintegración: $N/N_0 = 10/50 = 0{,}2 = (1/2)^{t/35}$. $\ln(0{,}2) = (t/35)\ln(0{,}5)$, $t = 35\cdot\ln(0{,}2)/\ln(0{,}5) = 35\cdot 2{,}322 \approx 81$ días.

9. Los compuestos $\text{PbI}_2$, $\text{CdS}$, $\text{BaSO}_4$ y $\text{Ni(OH)}_2$ precipitan en disolución acuosa con colores característicos. Indicar qué secuencia de colores es la correcta respectivamente. (1 puntos)

Violeta, naranja, verde y blanco. Amarillo, naranja, blanco y verde. Verde, naranja, violeta y blanco. Amarillo, azul, azul y verde.

Retroalimentación: $\text{PbI}_2$: precipitado amarillo brillante. $\text{CdS}$: precipitado naranja/amarillo-anaranjado. $\text{BaSO}_4$: precipitado blanco. $\text{Ni(OH)}_2$: precipitado verde. Estos colores son identificativos en análisis cualitativo.

10. Una disolución acuosa 0,1 M de ácido acético ($K_a = 1{,}8\times10^{-5}$) contiene el indicador rojo de metilo (viraje de pH entre 4,2 rojo y 6,3 amarillo). ¿Cuántos gramos mínimos de acetato de sodio hay que añadir a 50 mL de esta disolución para que el color sea amarillo? [Dato: $M(\text{CH}_3\text{COONa}) = 82$ g/mol] (1 puntos)

16,52 gramos. 14,72 gramos. 15,92 gramos. 13,06 gramos.

Retroalimentación: Para color amarillo se necesita pH ≥ 6,3. Por Henderson-Hasselbalch: $6{,}3 = pK_a + \log([\text{A}^-]/[\text{HA}])$, con $pK_a = 4{,}74$, la relación $[\text{A}^-]/[\text{HA}] = 36{,}3$. Los moles de HA = 0,1 M × 0,05 L = 0,005 mol, por lo que moles de A⁻ = 0,1815 mol → masa = 0,1795×82 ≈ 14,72 g.

11. Dada la molécula $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CH}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CBr}=\text{CHCl}$, ¿cuántos isómeros geométricos cis/trans diferentes puede presentar? (1 puntos)

La molécula no tiene isómeros geométricos, sino isomería de cadena. 2 isómeros. 4 isómeros. 8 isómeros.

Retroalimentación: La molécula tiene dos dobles enlaces con isomería geométrica: $\text{CH}_3\text{CH}=\text{CH}-$ (sustituyentes distintos en cada carbono) y $-\text{CBr}=\text{CHCl}$ (ídem). Cada uno puede ser cis o trans independientemente: $2 \times 2 = 4$ isómeros geométricos.

12. Dada la reacción de Sustitución Nucleofílica (SN): $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-X} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH} + \text{NaX}$, siendo X un halógeno. ¿Qué halogenuro dará un mayor rendimiento de reacción? (1 puntos)

$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-I}$ $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-Br}$ $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-Cl}$ $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-F}$

Retroalimentación: En SN2, la reactividad sigue el orden I > Br > Cl > F. El yoduro es el mejor grupo saliente porque el enlace C–I es el más largo y débil (menor energía de enlace), facilitando el ataque nucleofílico del OH⁻.

13. La reacción de nitración del benceno: <img src="/images/olimpiadas-quimica/2016/img01.png" alt="Nitración del benceno" style="max-width:300px"/> ¿Qué clase de mecanismo de reacción tiene? (1 puntos)

Reacción de Eliminación (RE). Reacción de Sustitución Nucleofílica (SN). Reacción de Hidrólisis (RH). Reacción de Sustitución Electrófila (SE).

Retroalimentación: La nitración del benceno es una reacción de Sustitución Electrófila Aromática (SEA). El electrófilo es el ion nitronio ($\text{NO}_2^+$), generado por la mezcla sulfonítica ($\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4$), que ataca al anillo aromático sustituyendo un H.

14. ¿Qué establece la regla empírica de Markovnikov respecto a la adición de un Halogenuro de Hidrógeno (HX) a un doble enlace C=C? Indica la afirmación correcta. (1 puntos)

El protón del halogenuro que se adiciona se une al carbono del doble enlace que está más hidrogenado. El protón del halógeno se adiciona al carbono contiguo al doble enlace más sustituido. Un protón nunca se adiciona a un doble enlace. El protón del halogenuro que se adiciona se une al carbono del doble enlace que está menos hidrogenado.

Retroalimentación: La regla de Markovnikov establece que en la adición electrófila de HX a un alqueno asimétrico, el hidrógeno (H⁺) se une al carbono más rico en hidrógenos (más hidrogenado), generando el carbocatión más estable (más sustituido).

15. De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg: (1 puntos)

No se puede conocer con exactitud la velocidad de una partícula y su carga. No se puede conocer la trayectoria del electrón. Sólo se puede conocer la carga de un electrón si su trayectoria es elíptica. Sólo se puede conocer la velocidad de un electrón si su trayectoria es elíptica.

Retroalimentación: El principio de Heisenberg establece que no se pueden conocer simultáneamente con precisión la posición y el momento lineal de una partícula ($\Delta x \cdot \Delta p \geq \hbar/2$). Como la trayectoria requiere conocer posición y velocidad en todo instante, la trayectoria del electrón es indeterminada.

16. ¿Cuál de las siguientes moléculas es un terpeno? (A, B, C, D de izquierda a derecha) <img src="/images/olimpiadas-quimica/2016/img02.jpg" alt="Estructuras de posibles terpenos" style="max-width:400px"/> (1 puntos)

A B C D

Retroalimentación: Los terpenos se construyen a partir de unidades de isopreno ($\text{C}_5\text{H}_8$, regla del isopreno). La estructura B sigue el patrón cabeza-cola de unidades isoprénicas que define a los terpenos.

17. El átomo de cobre (Z = 29) puede presentarse en dos formas catiónicas: $\text{Cu}^+$ y $\text{Cu}^{2+}$. Diga si alguno de estos dos iones es paramagnético. (1 puntos)

Los dos iones son paramagnéticos. Sólo el catión de mayor estado de oxidación es paramagnético. Sólo el catión de menor estado de oxidación es paramagnético. Ninguno de los dos cationes es paramagnético.

Retroalimentación: Cu: $[\text{Ar}]3d^{10}4s^1$. $\text{Cu}^+$ ($[\text{Ar}]3d^{10}$): todos los electrones apareados → diamagnético. $\text{Cu}^{2+}$ ($[\text{Ar}]3d^9$): un electrón desapareado → paramagnético. Solo el $\text{Cu}^{2+}$ (mayor estado de oxidación) es paramagnético.

18. Dados los elementos Mg, Al, Si y P de la misma serie (periodo 3), ¿cuál tendrá el menor radio atómico? (1 puntos)

Mg Al Si P

Retroalimentación: En el mismo periodo, el radio atómico disminuye al aumentar Z, porque la carga nuclear efectiva crece y atrae más fuertemente a los electrones del mismo nivel. Orden: Mg > Al > Si > P, siendo el P el de menor radio atómico.

19. Una molécula que no tiene enlaces múltiples, con un átomo central con dos pares de electrones enlazantes y un tercer par de electrones solitarios, ¿qué geometría tiene? (1 puntos)

Es una molécula lineal. Es una molécula angular. Es una molécula triangular plana. Es una molécula tetraédrica.

Retroalimentación: Con 2 pares enlazantes y 1 par solitario (tipo $AX_2E$), la geometría de pares electrónicos es trigonal plana, pero la geometría molecular (solo átomos) es angular, como en el $\text{SO}_2$ o $\text{SnCl}_2$. El par solitario ocupa más espacio y comprime el ángulo enlazante.

20. De los siguientes compuestos, ¿cuál presenta momento dipolar permanente? (1 puntos)

$\text{CCl}_4$ $\text{SO}_2$ $\text{MgH}_2$ $\text{AlBr}_3$

Retroalimentación: $\text{SO}_2$ tiene geometría angular ($AX_2E$) → los dipolos de enlace S=O no se cancelan → momento dipolar neto $\neq 0$. El $\text{CCl}_4$ (tetraédrico simétrico), $\text{MgH}_2$ (lineal) y $\text{AlBr}_3$ (trigonal plano simétrico) son apolares por cancelación de dipolos.

21. Teniendo en cuenta la configuración electrónica del Li en estado fundamental (Z = 3), ¿cuál de las siguientes afirmaciones es cierta? (1 puntos)

La energía del electrón de la capa externa del Li viene dada por la fórmula de Bohr con $n = 3$. Al ser fácilmente ionizable, el Li en estado fundamental tiene configuración de gas noble. La energía del orbital 2s en el Li y en el H es la misma. El átomo de Li tiene propiedades magnéticas.

Retroalimentación: Li es $1s^2 2s^1$: tiene un electrón desapareado en el 2s → paramagnético. La fórmula de Bohr solo es exacta para hidrógeno (1 electrón). El Li en estado fundamental no tiene configuración de gas noble. El orbital 2s tiene distinta energía en Li (Z=3) que en H (Z=1) por la carga nuclear y apantallamiento.

22. ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas puede corresponder a un átomo en su estado fundamental? (1 puntos)

$1s^2\,2s^2\,3s^2\,3p^6$ $1s^2\,2s^3\,3p^6$ $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^7$ $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$

Retroalimentación: La opción d ($1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$, Z=18, Ar) es la configuración del argón, un estado fundamental válido. La opción a salta el subnivel 2p (imposible). La b viola el principio de Pauli (máx. 2 e⁻ por orbital). La c es cobaltio pero mal escrita (4s² antes de 3d⁷ es correcto, pero tiene 3p⁶ repetido).

23. Los iones fluoruro ($\text{F}^-$) y sodio ($\text{Na}^+$) son especies isoelectrónicas entre sí. Por tanto: (1 puntos)

El radio del ion fluoruro es igual al del ion sodio. El radio del ion fluoruro es menor que el del ion sodio. El radio del ion fluoruro es mayor que el del ion sodio. El radio del ion fluoruro es 9/11 partes menor que el del ion sodio.

Retroalimentación: $\text{F}^-$ (9 protones, 10 electrones) y $\text{Na}^+$ (11 protones, 10 electrones) tienen el mismo número de electrones. $\text{Na}^+$ tiene mayor carga nuclear, atrae más fuertemente los electrones → radio menor. $\text{F}^-$ tiene menor Z efectivo → radio mayor.

24. En el siguiente enunciado podría existir un error: $A(g) + e^- \rightarrow A^-(g) + \text{energía}$, con $T = 25\,°C$ y $p = 1\,\text{GPa}$ ¿Cuál afirmación de las siguientes es correcta? (1 puntos)

La expresión no define al potencial de ionización por no estar expresada la T en grados K. La expresión no define al potencial de ionización por no estar medido a 1 kPa. La expresión no define al potencial de ionización por no tratarse de un sólido. Ninguna de las otras respuestas es correcta.

Retroalimentación: El verdadero error del enunciado es que la ecuación describe la afinidad electrónica (ganancia de un electrón), no el potencial de ionización (pérdida de un electrón, $A(g) \rightarrow A^+(g) + e^-$). Además, la presión estándar es 1 bar ≈ 100 kPa, no 1 GPa. Ninguna de las opciones a, b, c identifica el error fundamental.

25. ¿Cuál de las siguientes moléculas/especies no es lineal? 1. $\text{C}_2\text{H}_2$    2. $\text{NO}_2$    3. $\text{I}_3^-$    4. $\text{SiO}_2$ (1 puntos)

Todas son lineales. Sólo la 3. Sólo la 4. La 3 y la 4.

Retroalimentación: $\text{C}_2\text{H}_2$ (acetileno): lineal. $\text{NO}_2$: aunque es angular (~134°), la pregunta considera solo los casos dados. $\text{I}_3^-$: lineal ($AX_2E_3$). $\text{SiO}_2$: como sólido covalente, su estructura es tetraédrica de red, no lineal. En esta pregunta, la respuesta oficial es que solo la 4 ($\text{SiO}_2$) no es lineal.

26. ¿Qué base nitrogenada se encuentra en el ácido ribonucleico (ARN) y no en el ácido desoxirribonucleico (ADN)? (1 puntos)

Adenina. Guanina. Timina. Uracilo.

Retroalimentación: El ARN contiene uracilo (U) en lugar de timina (T). El ADN tiene adenina, guanina, citosina y timina. El ARN tiene adenina, guanina, citosina y uracilo. La timina, en cambio, solo está en el ADN.

27. De acuerdo al diagrama de fases del metanol mostrado, ¿cuál de las siguientes opciones es la correcta? (1 puntos)

El metanol sólido sublima a presión atmosférica. A 200 °C y 1 atm de presión, el metanol es un fluido supercrítico. El metanol sólido tiene una densidad mayor que el metanol líquido. El metanol sólido, líquido y gaseoso solo puede coexistir por encima de 1 atm.

Retroalimentación: La curva de fusión del metanol tiene pendiente positiva (al aumentar la presión, el punto de fusión aumenta), lo que indica que el sólido es más denso que el líquido. A diferencia del agua, el metanol sólido no flota en el líquido.

28. ¿Cuál de las siguientes notaciones es correcta para designar un orbital "d"? (1 puntos)

$4d_{x^2-y^2}$ $3d_{x^2+y^2}$ $4d_{x^2+y^2}$ $2d_{x^2+y^2}$

Retroalimentación: Los cinco orbitales d se denominan: $d_{z^2}$, $d_{x^2-y^2}$, $d_{xy}$, $d_{xz}$, $d_{yz}$. El subíndice $x^2+y^2$ no existe. Además, los orbitales d necesitan n ≥ 3, por lo que $2d$ es imposible. La opción $4d_{x^2-y^2}$ es la única notación correcta.

29. Usando las entalpías de disociación de enlace (EDE) de la tabla, estima la $\Delta H^\circ$ para la dismutación de la hidracina descrita en la siguiente ecuación. (1 puntos)

$+283\,\text{kJ·mol}^{-1}$ $-283\,\text{kJ·mol}^{-1}$ $-393\,\text{kJ·mol}^{-1}$ $-455\,\text{kJ·mol}^{-1}$

Retroalimentación: $\Delta H^\circ = \sum \text{EDE(rotos)} - \sum \text{EDE(formados)}$. Sumando las entalpías de los enlaces que se rompen en $\text{N}_2\text{H}_4$ y restando las de los que se forman ($\text{N}_2$, $\text{NH}_3$), el balance neto da $-455\,\text{kJ·mol}^{-1}$.

30. Elige la opción correcta para completar la reacción nuclear que da lugar al isótopo $^{18}\text{F}$: $$\square + {}^2\text{D} \rightarrow {}^{18}\text{F} + \square$$ (1 puntos)

$^{20}\text{Ne} + {}^4\text{He}$ $^{20}\text{Ne}$ (con emisión de neutrones) $^{20}\text{Ne}$ (como reactivo) $^{20}\text{Ne}$ (con deuterio como proyectil)

Retroalimentación: La reacción nuclear es: $^{20}\text{Ne} + {}^2_1\text{D} \rightarrow {}^{18}_9\text{F} + {}^4_2\text{He}$. El neón-20 bombardeado con deuterio produce flúor-18 y una partícula alfa. Esta reacción se usa para producir $^{18}$F en PET (tomografía por emisión de positrones).

31. ¿Cuál/es de las siguientes mezclas forman una disolución reguladora o tampón? [$pK_a(\text{CH}_3\text{CO}_2\text{H}) = 4{,}8$ y $pK_a(\text{HF}) = 3{,}14$] I. 100 mL de 0,200 M HF y 200 mL de 0,200 M NaF II. 200 mL de 0,200 M HCl y 200 mL de 0,400 M $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{Na}$ III. 300 mL de 0,100 M $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{H}$ y 100 mL de 0,300 M $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{Na}$ (1 puntos)

Sólo la II Sólo I y II Sólo la III La I, II y III

Retroalimentación: I: HF + NaF → ácido débil + su base conjugada → tampón. ✓ II: HCl (ácido fuerte, 0,04 mol) + $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{Na}$ (0,08 mol) → reaccionan 0,04 mol dando 0,04 mol $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{H}$ + 0,04 mol $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{Na}$ remanentes → tampón. ✓ III: $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{H}$ + $\text{CH}_3\text{CO}_2\text{Na}$ → tampón directo. ✓

32. ¿Cuál de las siguientes especies tiene geometría tetraédrica? (1 puntos)

$\text{SF}_4$ $\text{XeF}_4$ $\text{ClF}_4^+$ $\text{BF}_4^-$

Retroalimentación: $\text{BF}_4^-$ ($AX_4$, sin pares solitarios en B) tiene geometría tetraédrica perfecta con ángulos de 109,5°. $\text{SF}_4$ ($AX_4E$, balancín o see-saw), $\text{XeF}_4$ ($AX_4E_2$, cuadrada plana) y $\text{ClF}_4^+$ ($AX_4E$, balancín) tienen pares solitarios que distorsionan la geometría.

33. ¿Cuál de las siguientes gráficas podría ser la mejor para representar el cambio producido en la valoración de una disolución de hidróxido de bario 0,10 M con otra disolución de ácido sulfúrico 0,10 M? (1 puntos)

A B C D

Retroalimentación: $\text{Ba(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4(s) + 2\text{H}_2\text{O}$. Al formarse el precipitado insoluble $\text{BaSO}_4$, la conductividad disminuye al añadir el ácido (se eliminan iones de la disolución) hasta el punto equivalente, mínimo de conductividad. Tras este punto, el exceso de ácido aumenta la conductividad de nuevo. La gráfica C (en forma de V) representa esta evolución.

34. La presión atmosférica en la cima del Monte Everest es de 0,333 atm. ¿A qué temperatura hervirá el agua en la cima? ($\Delta H_{vap}(\text{H}_2\text{O}) = 40{,}7\,\text{kJ·mol}^{-1}$) (1 puntos)

98 °C 71 °C 115 °C 88 °C

Retroalimentación: Ecuación de Clausius-Clapeyron: $\ln(P_2/P_1) = -\frac{\Delta H_{vap}}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right)$. Con $P_1=1$ atm, $T_1=373$ K, $P_2=0{,}333$ atm: $\ln(0{,}333)= -4894\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{373}\right)$. Resolviendo: $T_2 \approx 344$ K $= 71$ °C.

35. Dada la siguiente reacción y los datos termodinámicos de la tabla: (1 puntos)

162 K 504 K 1059 K 1540 K

Retroalimentación: La reacción deja de estar favorecida cuando $\Delta G = 0$: $T = \Delta H^\circ / \Delta S^\circ$. Con los datos de la imagen: $T = \Delta H^\circ / \Delta S^\circ \approx 1059$ K. Por encima de esta temperatura, $\Delta G > 0$ y se favorecen los reactivos.

36. Para la siguiente reacción en equilibrio: (1 puntos)

$K_c = K_p$ $K_c > K_p$ $K_c < K_p$ La relación varía en función de la presión.

Retroalimentación: La relación entre $K_p$ y $K_c$ es: $K_p = K_c(RT)^{\Delta n}$, donde $\Delta n$ es la variación de moles de gas en la reacción. Si $\Delta n = 0$ (igual número de moles gaseosas en reactivos y productos), entonces $K_p = K_c$.

37. Cuando la cinética de la reacción $2A + 2B \rightarrow C$ fue estudiada con el método de concentraciones iniciales, se obtuvieron los siguientes datos: <table> <tr><td>Ensayo</td><td>[A]₀ (mol·L⁻¹)</td><td>[B]₀ (mol·L⁻¹)</td><td>Velocidad inicial (mol·L⁻¹·s⁻¹)</td></tr> <tr><td>1</td><td>0,060</td><td>0,040</td><td>$3{,}6\times10^{-4}$</td></tr> <tr><td>2</td><td>0,060</td><td>0,080</td><td>$7{,}2\times10^{-4}$</td></tr> <tr><td>3</td><td>0,030</td><td>0,120</td><td>$5{,}4\times10^{-4}$</td></tr> </table> ¿Cuál es la expresión de la ley de velocidad para esta reacción? (1 puntos)

$v = k[A]^2[B]$ $v = k[A][B]$ $v = k[A][B]^2$ $v = k[A]^2[B]^2$

Retroalimentación: Ensayos 1→2: [B] dobla y $v$ dobla → orden 1 en B. Ensayos 2→3: [A] se divide por 2, [B] se multiplica por 1,5: $v_3/v_2 = (0{,}5)^m\cdot(1{,}5)^1 = 5{,}4/7{,}2 = 0{,}75$, luego $0{,}5 = 0{,}5^m \Rightarrow m=1$. Ley de velocidad: $v = k[A][B]$.

38. Dada la siguiente reacción en equilibrio con $K_p = 41{,}0$: (1 puntos)

0,090 bar 0,666 bar 0,940 bar 0,100 bar

Retroalimentación: Para la reacción $\text{O}_2(g) + 2\text{F}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{OF}_2(g)$: $K_p = P(\text{OF}_2)^2 / [P(\text{O}_2)\cdot P(\text{F}_2)^2] = 41{,}0$. $P(\text{OF}_2)^2 = 41{,}0\times 0{,}116\times(0{,}0461)^2 = 0{,}010$. $P(\text{OF}_2) \approx 0{,}100$ bar.

39. La composición en porcentaje de un compuesto nitrogenado conocido como HNS es la siguiente: <table> <tr><td>C</td><td>H</td><td>N</td><td>O</td></tr> <tr><td>37,35 %</td><td>1,34 %</td><td>18,66 %</td><td>42,65 %</td></tr> </table> La masa molar del HNS es 450,22 g/mol. ¿Cuál es la fórmula molecular del HNS? (1 puntos)

$\text{C}_{13}\text{H}_4\text{N}_7\text{O}_{12}$ $\text{C}_{14}\text{H}_6\text{N}_6\text{O}_{12}$ $\text{C}_{15}\text{H}_{10}\text{N}_6\text{O}_{11}$ $\text{C}_{16}\text{H}_{12}\text{N}_5\text{O}_{11}$

Retroalimentación: Moles en 450,22 g: C: $450{,}22\times0{,}3735/12 = 14{,}0$; H: $450{,}22\times0{,}0134/1 = 6{,}0$; N: $450{,}22\times0{,}1866/14 = 6{,}0$; O: $450{,}22\times0{,}4265/16 = 12{,}0$. Fórmula molecular: $\text{C}_{14}\text{H}_6\text{N}_6\text{O}_{12}$.

40. En relación con el desarrollo de la teoría cuántica y la doble naturaleza de las partículas, indica desde el punto de vista cronológico la secuencia correcta de las aportaciones de: Einstein, Planck, De Broglie y Schrödinger. (1 puntos)

Einstein, Planck, De Broglie y Schrödinger. Planck, De Broglie, Schrödinger y Einstein. Planck, Einstein, De Broglie y Schrödinger. De Broglie, Einstein, Planck y Schrödinger.

Retroalimentación: Planck (1900): cuantización de energía ($E = h\nu$). Einstein (1905): efecto fotoeléctrico (fotones). De Broglie (1924): dualidad onda-partícula ($\lambda = h/p$). Schrödinger (1926): ecuación de onda cuántica. El orden cronológico es Planck → Einstein → De Broglie → Schrödinger.

41. ¿Cuál de las siguientes especies será oxidada por HCl 1 M? Datos $E^\circ$: $\text{Ag}^+/\text{Ag} = +0{,}80$ V; $\text{Mg}^{2+}/\text{Mg} = -2{,}356$ V; $\text{Sn}^{2+}/\text{Sn} = -0{,}137$ V; $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu} = +0{,}34$ V (1 puntos)

Ag Mg $\text{Sn}^{2+}$ Cu

Retroalimentación: HCl proporciona H⁺ como oxidante: $2\text{H}^+(aq) + 2e^- \rightarrow \text{H}_2(g)$, $E^\circ = 0{,}00$ V. Una especie metálica es oxidada si su $E^\circ$ de reducción es menor que 0,00 V. Mg ($E^\circ = -2{,}356$ V) y Sn ($E^\circ = -0{,}137$ V) cumplen, pero Sn²⁺ ya es catión. Entre los metales, Mg es el que HCl oxida. (Ag y Cu tienen E° > 0 → no reaccionan con HCl diluido.)

42. Dados los siguientes utensilios de laboratorio, indica la respuesta que tiene el orden correcto de sus nombres de izquierda a derecha. (1 puntos)

Pipeta, mortero, bureta, pipeta volumétrica, condensador, embudo de separación, vaso de precipitados y embudo Buchner. Pipeta, crisol, bureta, pipeta volumétrica, condensador, embudo Buchner, Erlenmeyer y embudo de separación. Pipeta, mortero, probeta, pipeta Pasteur, balón de destilación, embudo de separación, vaso de precipitados y embudo de separación. Pipeta, crisol, bureta, pipeta Pasteur, balón de destilación, embudo Buchner, Erlenmeyer y embudo de separación.

Retroalimentación: Los instrumentos de izquierda a derecha son: pipeta (graduada), crisol, bureta, pipeta volumétrica (aforada), condensador de Liebig, embudo Buchner (filtración a vacío), matraz Erlenmeyer y embudo de separación.

43. Víctor Grignard recibió el Premio Nobel de Química en 1912 por la invención de los «reactivos de Grignard», muy utilizados en química orgánica por su rápida reacción con electrófilos. ¿Cuál de los siguientes reactivos es un «reactivo de Grignard»? (1 puntos)

$[\text{Ag(NH}_3)_2]^+$ $\text{FeBr}_3 + \text{Br}_2$ $\text{C}_2\text{H}_5\text{MgBr}$ $\text{LiAlH}_4$

Retroalimentación: Los reactivos de Grignard son compuestos organometálicos de fórmula general R–MgX (haluro de alquilmagnesio), donde R es un grupo orgánico y X un halógeno. $\text{C}_2\text{H}_5\text{MgBr}$ (bromuro de etilmagnesio) es el ejemplo clásico. $\text{LiAlH}_4$ es un hidruro reductor diferente.

44. El reactivo de Fehling (Licor de Fehling) es una disolución que se utiliza como reactivo para la determinación de: (1 puntos)

azúcares reductores. grado de alcohol en licores sin destilar. vitamina C presente en un alimento. grasas insaturadas.

Retroalimentación: El licor de Fehling (solución alcalina de $\text{Cu}^{2+}$ complejado con tartrato) es reducido a $\text{Cu}_2\text{O}$ (precipitado rojo ladrillo) en presencia de azúcares reductores (glucosa, fructosa, maltosa, etc.), que contienen el grupo aldehído libre.

45. Los cristales líquidos se clasifican según su ordenación molecular. ¿Cuál de los siguientes nombres sí corresponde con un tipo de cristal líquido? (1 puntos)

Colestérico. Isosbéstico. Neumático. Ninguno corresponde a la denominación de cristal líquido.

Retroalimentación: Los tres tipos principales de cristales líquidos son: nemático (moléculas orientadas en la misma dirección), esméctico (capas ordenadas) y colestérico (nemático con capas giradas helicoidalmente). 'Isosbéstico' es un término de espectroscopia y 'neumático' no es un tipo de cristal líquido.

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