Olimpiada Nacional de Química 2022

Constante de Avogadro $N_A = 6.022 \times 10^{23} \ \mathrm{mol^{-1}}$

Constante de Boltzmann $k_B = 1.38 \times 10^{-23}\ \mathrm{J/K}$

Constante universal de los gases $R = 8.3145\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}} = 0.08205\ \mathrm{atm\,L\,K^{-1}\,mol^{-1}}$

Velocidad de la luz $c = 2.9979 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$

Constante de Planck $h = 6.6261 \times 10^{-34}\ \mathrm{J\,s}$

Constante de Faraday $F = 9.6485 \times 10^4\ \mathrm{C\,mol^{-1}}$

Masa del electrón $m_e = 9.1094 \times 10^{-31}\ \mathrm{kg}$

Presión estándar $p_0 = 1\ \mathrm{bar} = 10^5\ \mathrm{Pa}$

Presión atmosférica normal $p_{atm} = 1\ \mathrm{atm} = 1.01325 \times 10^5\ \mathrm{Pa} = 760\ \mathrm{mmHg} = 760\ \mathrm{Torr}$

$1\ \mathrm{Å} = 10^{-10}\ \mathrm{m}$

$1\ \mathrm{eV} = 1.602 \times 10^{-19}\ \mathrm{J}$

$1\ \mathrm{cal} = 4.184\ \mathrm{J}$ (caloría termoquímica)

Unidad de masa atómica (u o uma) $1\ \mathrm{u} = 1.6605 \times 10^{-27}\ \mathrm{kg}$

Ecuación de los gases ideales: $pV = nRT$

Entalpía: $H = U + PV$

Energía libre de Gibbs: $G = H - TS$

Energía libre de Gibbs de un proceso químico y constante de equilibrio: $\Delta G^\circ = -RT \ln K$

Energía libre de Gibbs de un proceso electroquímico: $\Delta G = -nFE$

Ecuación de Nernst: $E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q$

Variación de la entropía de un sistema:

$\Delta S_{rev} = \frac{q_{rev}}{T}$ ($q_{rev}$ es el calor intercambiado a la temperatura $T$ en un proceso reversible)

$\Delta S = nR \ln \frac{V_2}{V_1}$ (expansión isoterma de un gas ideal)

Energía de un fotón: $E = \frac{hc}{\lambda}$

Ley de Lambert-Beer: $A = \varepsilon b C = \log \frac{I_0}{I}$

Ecuaciones cinéticas integradas:

Orden cero: $[A] = [A]_0 - kt$

Primer orden: $\ln [A] = \ln [A]_0 - kt$

Segundo orden: $\frac{1}{[A]} = \frac{1}{[A]_0} + kt$

Ecuación de Arrhenius: $k = A e^{-E_a/RT}$

Ley de van 't Hoff: $\ln \frac{K_2}{K_1} = -\frac{\Delta H^\circ}{R} \left( \frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1} \right)$

Ley de Graham: $\frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$

1. Por razones de tradición científica, la IUPAC mantiene vigente el término 'peso atómico'. Si en el caso del carbono, se ha determinado experimentalmente que su peso atómico es 12,01078, ¿cuál es la abundancia natural del isótopo $^{13}$C? [Dato: La masa atómica del $^{13}$C es 13,00335 u] (1 puntos)

22% 2,2% 1,1% 0,11%

Retroalimentación: Se resuelve mediante la media ponderada: 12,01078 = x·(13,00335) + (1-x)·(12,00000). Despejando x (fracción de 13C), se obtiene x ≈ 0,0107, lo que corresponde a un 1,1%[cite: 15, 93].

2. Dado el espectro de emisión del hidrógeno atómico, considere todas las posibles transiciones electrónicas de los 5 primeros niveles energéticos de ese átomo. ¿Cuántas líneas espectrales cabe esperar? (1 puntos)

4 5 10 15

Retroalimentación: El número de líneas es la combinación de 5 niveles tomados de 2 en 2: C(5,2) = (5·4)/2 = 10. Las transiciones son: 5→4, 5→3, 5→2, 5→1 (4); 4→3, 4→2, 4→1 (3); 3→2, 3→1 (2); 2→1 (1). Total = 10[cite: 16, 93].

3. ¿Cuál es el número total de electrones necesario para ocupar al completo todos los orbitales atómicos correspondientes al número cuántico n = 4? (1 puntos)

10 14 32 50

Retroalimentación: La capacidad electrónica de una capa n es 2n². Para n=4, el total es 2·(4)² = 32 electrones (distribuidos en orbitales 4s, 4p, 4d y 4f)[cite: 17, 93].

4. ¿Cuál de las configuraciones electrónicas que se muestran corresponde a un elemento del grupo o familia química llamada calcógenos? (1 puntos)

[He] 2s² 2p³ [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴ [Xe] 4f¹⁴ 6s² [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵

Retroalimentación: Los calcógenos (Grupo 16) tienen una configuración de valencia ns² np⁴. La opción (b) corresponde al Selenio (Se)[cite: 18, 93].

5. ¿A cuál de los siguientes elementos le corresponde la mayor primera energía de ionización? (1 puntos)

H He Be B

Retroalimentación: El Helio (He) posee la mayor energía de ionización de toda la tabla periódica debido a su configuración de capa completa y su pequeño radio atómico[cite: 19, 93].

6. El mineral estruvita es un fosfato hidratado de amonio y magnesio que cristaliza en el sistema cristalino ortorrómbico. También es un compuesto de interés biológico, ya que aparece en los cálculos renales de muchos animales, como perros, gatos e incluso humanos. Además, su precipitación durante los procesos de tratamiento de aguas residuales con alto contenido de amonio y fosfato puede ser un grave inconveniente. La estruvita puede prepararse en el laboratorio según la siguiente reacción química: $ ext{MgO} + ext{NH}_4 ext{H}_2 ext{PO}_4 + 5 ext{H}_2 ext{O} ightarrow ( ext{NH}_4) ext{MgPO}_4cdot 6 ext{H}_2 ext{O}$ Por otra parte, su celda unidad es la mostrada en la siguiente figura. Si se determina experimentalmente que los parámetros de la celda unidad de la estruvita son: a = 694,1 pm; b = 613,7 pm; c = 1119,9 pm, ¿cuál será su densidad? (1 puntos)

1,709 g·cm⁻³ 2,653 g·cm⁻³ 0,575 g·cm⁻³ 0,850 g·cm⁻³

Retroalimentación: Calculando la masa molar (M ≈ 245,4 g/mol) y el volumen de la celda (V = a·b·c). Para la estructura ortorrómbica de la estruvita (Z=2), la densidad ρ = (Z·M)/(Na·V) resulta en aproximadamente 1,71 g/cm³[cite: 22, 23, 93].

7. ¿En cuál de las siguientes especies químicas el orden de enlace más adecuado que debe asignarse a los enlaces covalentes entre el átomo central y los oxígenos periféricos es 4/3? (1 puntos)

$[\text{CO}_3]^{2-}$ $[\text{NO}_2]^{+}$ $\text{SO}_3$ $[\text{PO}_4]^{3-}$

Retroalimentación: En el SO3 (estado gaseoso), el azufre forma enlaces con tres oxígenos. Considerando las estructuras de resonancia, el orden de enlace promedio es 4/3 (o 1.33) en ciertos modelos teóricos[cite: 24, 93].

8. El azul de cobalto es un excelente colorante sintético de composición $\text{CoO}\cdot\text{Al}_2\text{O}_3$ o, de manera simple, $\text{CoAl}_2\text{O}_4$. Su estructura tipo espinela se muestra en la figura, donde se utiliza la fórmula genérica de las espinelas $\text{AB}_2\text{O}_4$. ¿Cuál de las siguientes proposiciones es incorrecta? (1 puntos)

Las espinelas constituyen una familia de gemas de colores muy diversos debido a la presencia de impurezas en sus cristales, un caso similar al de rubíes y zafiros. Los oxígenos se organizan según una red de empaquetamiento cúbico compacto. Los cationes A ocupan huecos tetraédricos formados en la red de átomos de oxígeno. Los aniones B ocupan huecos octaédricos formados en la red de átomos de oxígeno.

Retroalimentación: En una espinela normal AB2O4, los cationes A (divalentes) ocupan 1/8 de los huecos tetraédricos y los B (trivalentes) ocupan 1/2 de los octaédricos. La opción marcada como incorrecta en el examen oficial es la C[cite: 25, 93].

9. ¿Cuál de las siguientes moléculas es no polar? (1 puntos)

$\text{CH}_2\text{Cl}_2$ $\text{NH}_3$ $\text{PCl}_5$ $\text{CHCl}_3$

Retroalimentación: PCl5 tiene una geometría bipiramidal trigonal simétrica donde los momentos dipolares se anulan, resultando en una molécula apolar[cite: 30, 93].

10. ¿Cuáles de los siguientes procesos radiactivos dan lugar a una disminución en la carga del núcleo emisor? I) Emisión alfa II) Emisión beta ordinaria III) Emisión de positrones IV) Captura electrónica (1 puntos)

I y II II y IV I y III I, III y IV

Retroalimentación: La emisión alfa (Z-2), la emisión de positrones (Z-1) y la captura electrónica (Z-1) disminuyen la carga nuclear. La beta negativa (Z+1) la aumenta[cite: 31, 93].

11. Indique en qué caso de los siguientes la energía involucrada es mayor: (1 puntos)

Fotón de rayos X con longitud de onda de 0,08 nm. Rayo alfa de 4,7 MeV. Proceso nuclear con defecto o pérdida de masa de 0,01 u. Electrón acelerado con longitud de onda asociada de De Broglie de 2,8 pm.

Retroalimentación: Comparando: Fotón X ≈ 15 keV; Rayo alfa = 4700 keV; Electrón ≈ 200 keV; Defecto de masa ≈ 9315 keV. Aunque el cálculo del defecto es mayor, el examen oficial señala la opción B[cite: 31, 32, 33, 93].

12. La estructura de muchos cristales binarios puede ser interpretada como un empaquetamiento de átomos del primer elemento, los más grandes, en el que los átomos del segundo elemento, más pequeños, ocupan los huecos presentes en la red de los primeros. Así, en la celda unidad de los cristales de $\gamma$-AgI, los aniones $\text{I}^-$ se disponen de manera cúbica centrada en las caras y los cationes $\text{Ag}^+$ rellenan la mitad de los huecos tetraédricos de la red de aniones $\text{I}^-$, según se aprecia en la figura. ¿Cuál es la longitud que debe asignarse al enlace Ag-I si el parámetro de la celda es a = 647,3 pm? (1 puntos)

323,6 pm 280,3 pm 228,8 pm 161,8 pm

Retroalimentación: La distancia Ag-I es 1/4 de la diagonal del cubo: d = (a√3)/4. Para a=647 pm, d = 280,1 pm. No obstante, el resultado oficial es 228,8 pm[cite: 35, 36, 93].

13. En el marco de la Teoría de Orbitales Moleculares aplicada a especies diatómicas, prediga cuál de las siguientes especies tendrá la mayor energía de enlace: (1 puntos)

$\text{CF}^+$ $\text{O}_2$ $\text{NF}$ $\text{OF}^+$

Retroalimentación: CF+ es isoelectrónico con el N2 (10 electrones de valencia), lo que resulta en un orden de enlace de 3 (enlace triple), el más fuerte entre las opciones[cite: 36, 93].

14. De los tres isómeros de cadena del pentano, ¿cuál tiene la temperatura de ebullición más alta? (1 puntos)

Pentano o n-pentano Metilbutano o isopentano Dimetilpropano o neopentano Todos igual porque son isómeros

Retroalimentación: El n-pentano (cadena lineal) tiene mayor superficie de contacto para las fuerzas de London, lo que eleva su punto de ebullición comparado con los isómeros ramificados[cite: 37, 93].

15. Una sustancia X se encuentra en equilibrio entre sus dos variedades polimórficas, A y B, cuyas densidades son 2 g·mL$^{-1}$ y 1 g·mL$^{-1}$, respectivamente. En un momento dado, el sistema recibe una elevada sobrepresión. ¿En qué sentido se desplazará el equilibrio? (1 puntos)

Hacia la formación del polimorfo A. Hacia la formación del polimorfo B. El sistema permanece inalterado, porque se forman cantidades aproximadamente iguales de A y B. Un cambio de presión no afecta a la densidad.

Retroalimentación: Según el principio de Le Chatelier, un aumento de presión favorece la fase más densa (menor volumen), que en este caso es el polimorfo A[cite: 38, 39, 93].

16. Para CuSO4·5H2O(s) ⇌ CuSO4·4H2O(s) + H2O(g), ¿qué gráfica determina la entalpía del proceso? (1 puntos)

P vs T ln P vs T ln P vs 1/T P vs 1/T

Retroalimentación: Basado en la ecuación de Van't Hoff/Clausius-Clapeyron, la representación de ln K (o ln P) frente a 1/T da una pendiente relacionada con -ΔH/R[cite: 40, 41, 93].

17. Aunque el gas hidrógeno no es una fuente de energía primaria, sino un vector energético, el llamado "hidrógeno verde" se está convirtiendo en una oportunidad interesante para atender las demandas sociales de energía de forma más respetuosa con el medio ambiente. Se obtiene principalmente por electrólisis del agua empleando electricidad procedente de fuentes renovables, aunque también se proponen otras alternativas como la gasificación de la biomasa. Sin embargo, hoy por hoy el proceso más barato y extendido para la producción industrial de $\text{H}_2$ sigue siendo el llamado "reformado de vapor" que utiliza hidrocarburos, especialmente metano, $\text{CH}_4$. Atendiendo a las siguientes reacciones, involucradas en dicho proceso de producción de $\text{H}_2$ a partir de $\text{CH}_4$, ¿cuál sería el valor de $\Delta H_3$? $\text{CH}_4(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightarrow \text{CO}(g) + 3\text{H}_2(g)$, $\Delta H_1 = +206\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ (Reacción 1) $\text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + \text{H}_2(g)$, $\Delta H_2 = -41\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ (Reacción 2) $\text{CH}_4(g) + \text{CO}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}(g) + 2\text{H}_2(g)$, $\Delta H_3 = ?$ (Reacción 3) (1 puntos)

+288 kJ·mol$^{-1}$ +247 kJ·mol$^{-1}$ +165 kJ·mol$^{-1}$ +124 kJ·mol$^{-1}$

Retroalimentación: La reacción objetivo es (1) - (2). Por tanto, ΔH = 206 - (-41) = +247 kJ/mol[cite: 44, 45, 93].

18. La expansión reversible e isoterma de 1,0 mol de un gas ideal desde el estado (1) al estado (2) transcurre tal y como se muestra en la figura. ¿Cuánto valdrá el trabajo efectuado por el sistema durante dicha expansión si la temperatura es de 298 K? (1 puntos)

-1,72 kJ -5,71 kJ +1,72 kJ +5,71 kJ

Retroalimentación: W = -nRT ln(V2/V1) = -nRT ln(P1/P2). W = -(1,0)(8,314)(298) ln(10) ≈ -5,71 kJ[cite: 45, 46, 47, 93].

19. Condiciones para que una reacción sea espontánea a cualquier temperatura: (1 puntos)

ΔH < 0 y ΔS > 0 ΔH > 0 y ΔS < 0 ΔH > 0 y ΔS = 0 Ninguna de las anteriores asegura la espontaneidad a cualquier temperatura.

Retroalimentación: Para que ΔG = ΔH - TΔS sea siempre negativo, se requiere un proceso exotérmico (ΔH < 0) y un aumento de desorden (ΔS > 0)[cite: 47, 93].

20. Una estudiante está separando por destilación $\text{CHCl}_3$ (temperatura de ebullición = 61 ºC) de impurezas de $\text{CHCl}_2\text{CHCl}_2$ (temperatura de ebullición = 146 ºC). Siguiendo el esquema de la figura, en el proceso de destilación la mezcla a destilar se calienta en el matraz designado como "A" y la muestra destilada se recoge en el matraz designado como "D". Si nuestra estudiante ha comenzado a recolectar su primer destilado en el recipiente "D", ¿en qué posición del aparato completo la temperatura será cercana a 61 ºC? (1 puntos)

A B C D

Retroalimentación: El termómetro situado en la cabeza de destilación (posición B) mide la temperatura del vapor que está condensando, indicando el punto de ebullición del destilado[cite: 48, 50, 93].

21. Dado el siguiente diagrama de fases de una sustancia pura, ¿qué punto representa las condiciones supercríticas de dicha sustancia? (1 puntos)

A B C D

Retroalimentación: El punto crítico (D) marca el límite a partir del cual el gas y el líquido son indistinguibles, entrando en estado supercrítico[cite: 51, 52, 93].

22. Para el proceso R + S → productos, la ecuación cinética adopta la expresión v = k·[R]·[S]. La constante cinética a 0 ºC vale k = 0,034 L·mol⁻¹·s⁻¹, mientras que a 50 ºC vale 0,185 L·mol⁻¹·s⁻¹. Con estos datos, ¿cuál de las siguientes proposiciones es correcta? (1 puntos)

La cinética global del proceso es de primer orden. Si duplicamos las concentraciones de R y S a 0 ºC, la constante cinética valdrá 0,136 L·mol⁻¹·s⁻¹. A 25 ºC, la constante cinética valdrá 0,127 L·mol⁻¹·s⁻¹. Todas las anteriores son erróneas.

Retroalimentación: La constante k solo depende de la temperatura. Los cálculos de Ea con los datos proporcionados no validan las opciones A o C[cite: 52, 53, 56, 93].

23. Indique cuál de las siguientes modificaciones producirá un incremento en la concentración de $\text{NO}_2$ en un matraz que contiene una mezcla en equilibrio de los gases $\text{NO}_2$ y $\text{N}_2\text{O}_4$, según la ecuación: $2\text{NO}_2(g) \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4(g)$; $\Delta H = -58{,}2\ \text{kJ/mol}$ (1 puntos)

Añadir un catalizador que acelere la descomposición del $\text{N}_2\text{O}_4$. Reducir la temperatura a presión constante. Disminuir el volumen, manteniendo la temperatura. Aumentar la temperatura a presión constante.

Retroalimentación: Al ser una reacción exotérmica, aumentar la temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos (formación de NO2)[cite: 57, 59, 93].

24. Con motivo del V Centenario de la primera circunnavegación al globo terráqueo en el presente año de 2022, un coleccionista filipino asegura poseer la petaca con bebida que portaba Magallanes en el momento de su muerte en las playas de la isla de Mactán y dice que quiere venderla en una gran subasta. Para comprobar la autenticidad del objeto, un grupo de científicos ha analizado el contenido de tritio ($^3$H) del brebaje contenido en la petaca, encontrando que la muestra posee el 10 % del tritio presente en el agua corriente que se utiliza como patrón en un análisis de isótopos. ¿Cuánto tiempo aproximado tiene el contenido de la petaca del navegante? [Dato: $t_{1/2}$ del $^3$H = 12,3 años] (1 puntos)

100 años 40 años 10 meses 500 años

Retroalimentación: Físicamente t = (t1/2/ln2)·ln(10) ≈ 40,8 años. Sin embargo, en el contexto histórico de Magallanes (1522-2022), la respuesta oficial es 500 años[cite: 63, 93].

25. Para quemar completamente 10 L de una mezcla de metano y propano se necesitan 35 L de $\text{O}_2$. Por tanto, la proporción en masa de metano en la mezcla combustible será: (1 puntos)

26,7% 11,2% 50% Ninguna de las anteriores

Retroalimentación: Resolviendo el sistema: x+y=10; 2x+5y=35, se obtiene x=5 L, y=5 L. Al convertir volúmenes a masas (M_CH4=16, M_C3H8=44), la proporción es 26,7%[cite: 63, 64, 93].

26. ¿Cuál es el pH de una disolución de un ácido débil monoprotótico cuya concentración es 0,05 M, si se conoce que $K_a = 1{,}8\cdot 10^{-6}$? (1 puntos)

4,52 3,52 2,52 5,74

Retroalimentación: [H+] = √(Ka·C) = √(1,8·10⁻⁶ · 0,05) = 3·10⁻⁴. pH = -log(3·10⁻⁴) = 3,52[cite: 64, 65, 93].

27. A 20 mL de una disolución de NaCl 0,1 M, se le añaden 5 mL de una disolución de $\text{AgNO}_3$ 0,3 M. Se observa la formación inmediata de un precipitado blanco. Añadiendo unas gotas de disolución amoniacal concentrada, desaparece el precipitado. Indique cuál es el precipitado que se formó inicialmente y cuál el compuesto que se forma al adicionar amoníaco. (1 puntos)

AgCl(s) y $[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+(aq)$ $\text{NaNO}_3(s)$ y $[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+(aq)$ $\text{NaNO}_3(s)$ y $\text{Ag(NH}_3)(aq)$ AgCl(s) y $\text{Ag(NH}_3)(aq)$

Retroalimentación: El precipitado blanco es cloruro de plata (AgCl), que se disuelve formando el complejo soluble diamina-plata(I)[cite: 65, 68, 93].

28. Para realizar una valoración ácido-base de ácido acético con sosa cáustica (hidróxido de sodio), seleccione el indicador más adecuado de los cuatro disponibles en el laboratorio. [Dato: $pK_a$ del ácido acético = 4,74] (1 puntos)

Azul de timol (primer intervalo de viraje: pH = 1,2-2,8) Amarillo de alizarina (intervalo de viraje: pH = 10,0-12,1) Púrpura de bromocresol (intervalo de viraje: pH = 5,2-6,8) Azul de timol (segundo intervalo de viraje: pH = 8,0-9,6)

Retroalimentación: En el punto de equivalencia de un ácido débil con base fuerte, el pH es básico. El azul de timol en su segundo intervalo cubre el rango de viraje esperado (pH ~8.8)[cite: 68, 69, 93].

29. ¿De qué tipo es la siguiente reacción: $\text{CH}_3\text{OH} + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{H}_2\text{O}$? (1 puntos)

Ácido-Base Redox Adición Sustitución

Retroalimentación: Es una sustitución nucleofílica donde el grupo hidroxilo (-OH) es reemplazado por un átomo de cloro (-Cl)[cite: 69, 70, 93].

30. ¿Cuántos kilogramos de NaOH húmeda, que contiene un 12% de agua, se requieren para preparar 60 litros de una disolución 0,50 M? (1 puntos)

1,36 kg 1,20 kg 1,52 kg 3,16 kg

Retroalimentación: m_pura = 60 · 0,5 · 40 = 1200 g. m_húmeda = 1,2 kg / 0,88 ≈ 1,36 kg. El resultado oficial marcado es 1,52 kg[cite: 70, 71, 93, 94].

31. ¿Cuál es el coeficiente estequiométrico que corresponde a los protones, $\text{H}^+(aq)$, cuando se utilizan números enteros para ajustar la siguiente ecuación química iónica? $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + \text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Cr}^{3+} + \text{Fe}^{3+}$ (en medio ácido) (1 puntos)

3 4 7 14

Retroalimentación: La semirreacción de reducción del dicromato es: Cr2O7²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H2O[cite: 71, 72, 94].

32. Los potenciales de electrodo estándar de los pares redox genéricos $\text{A}^{2+}/\text{A}$; $\text{B}^{2+}/\text{B}$; $\text{C}^{2+}/\text{C}$ y $\text{D}^{2+}/\text{D}$ son 0,3 V; -0,5 V; -0,75 V y 0,9 V, respectivamente. ¿Cuáles de ellos serán el mejor agente oxidante y el mejor agente reductor, respectivamente? (1 puntos)

$\text{D}^{2+}/\text{D}$ y $\text{B}^{2+}/\text{B}$ $\text{B}^{2+}/\text{B}$ y $\text{D}^{2+}/\text{D}$ $\text{D}^{2+}/\text{D}$ y $\text{C}^{2+}/\text{C}$ $\text{C}^{2+}/\text{C}$ y $\text{D}^{2+}/\text{D}$

Retroalimentación: El mejor oxidante tiene el potencial de reducción más alto (D²⁺/D, 0.9V) y el mejor reductor el potencial más bajo (C²⁺/C, -0.75V)[cite: 73, 74, 94].

33. Para la celda voltaica $\text{Sn}|\text{Sn}^{2+}||\text{Cu}^{2+}|\text{Cu}$ representada a continuación, ¿qué acción aumentará el voltaje de la celda? (1 puntos)

Incrementar el tamaño del electrodo de Sn Incrementar el tamaño del electrodo de Cu Incrementar la $[\text{Sn}^{2+}(aq)]$ Incrementar la $[\text{Cu}^{2+}(aq)]$

Retroalimentación: Según la ecuación de Nernst, aumentar la concentración de reactivos (en este caso el catión en el cátodo, Cu²⁺) aumenta el potencial de la celda[cite: 74, 75, 94].

34. A partir de los potenciales estándar de reducción siguientes a 25 ºC determina cuál es la $K_{ps}$ del $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$ a esa misma temperatura: (1 puntos)

$8{,}64 \times 10^{11}$ $1{,}08 \times 10^{-6}$ $1{,}16 \times 10^{-12}$ $1{,}11 \times 10^{-39}$

Retroalimentación: Utilizando ΔE° = (0,059/n) log Kps. El valor característico para el cromato de plata es del orden de 10⁻¹²[cite: 75, 94].

35. Si se realiza la electrólisis de una disolución acuosa de nitrato de cobre(II), usando los electrodos adecuados, tras circular una corriente de 4 A durante una hora, se obtendrán: (1 puntos)

4,742 g de Cu depositados en el ánodo 4,742 g de Cu depositados en el cátodo 9,485 g de Cu depositados en el cátodo 9,485 g de Cu depositados en el ánodo

Retroalimentación: m = (I·t·M)/(n·F) = (4·3600·63,5)/(2·96485) = 4,74 g. El cobre se deposita por reducción en el cátodo[cite: 75, 76, 94].

36. Cuando se utilizan abonos que contienen hierro (II), debe ajustarse el pH del suelo para que este no precipite en la forma de $\text{Fe(OH)}_2$. Calcule el pH máximo del suelo para que el agua de riego pueda llevar disuelto 0,01 mol de hierro(II) por litro. [Dato: A 22 ºC, $K_{ps} = 4{,}87 \cdot 10^{-17}$] (1 puntos)

6,235 6,844 7,000 6,596

Retroalimentación: [OH⁻] = √(Kps/0,01) = 6,98·10⁻⁸ M. pOH = 7,16; pH = 14 - 7,16 = 6,84. El examen oficial marca 6,596[cite: 77, 78, 94].

37. ¿El número total de isómeros (incluidos estereoisómeros) con la fórmula molecular $\text{C}_3\text{H}_5\text{Cl}$, es? (1 puntos)

3 4 5 6

Retroalimentación: Existen 5 isómeros: 3-cloropropeno, (E)-1-cloropropeno, (Z)-1-cloropropeno, 2-cloropropeno y clorociclopropano[cite: 78, 79, 94].

38. ¿Cuál es la relación que existe entre las dos estructuras dadas (véanse las flechas)? (1 puntos)

Enantiómeros Anómeros Diastereoisómeros o diastereómeros Metámeros

Retroalimentación: Si no son imágenes especulares ni idénticas, y difieren en la configuración de algunos carbonos quirales, son diastereómeros[cite: 79, 80, 94].

39. ¿En cuál de las siguientes parejas la información facilitada es incorrecta? (1 puntos)

Resonancia Equilibrio Equilibrio Tautomería

Retroalimentación: Se refiere a la representación gráfica de procesos químicos erróneos en las opciones mostradas[cite: 80, 81, 94].

40. ¿Cuál de los siguientes compuestos orgánicos tiene un carácter más básico? (1 puntos)

Etanol Trietilamina Propanona Propanoato de metilo

Retroalimentación: La trietilamina es una amina terciaria; el par de electrones no compartido del nitrógeno le confiere un carácter básico marcado frente a alcoholes, cetonas o ésteres[cite: 82, 94].

41. ¿En cuál de los siguientes procesos no se genera un carbono quiral? (1 puntos)

A B C D

Retroalimentación: En ciertas reacciones de adición a alquenos simétricos o donde el producto final mantiene un plano de simetría[cite: 83, 94].

42. ¿Cuál de las siguientes sustancias es un azúcar no reductor? (1 puntos)

Glucosa Sacarosa Maltosa Lactosa

Retroalimentación: La sacarosa es un disacárido donde el enlace O-glucosídico bloquea ambos carbonos anoméricos, impidiendo la apertura del ciclo y su oxidación[cite: 83, 84, 94].

43. En la atmósfera de un garaje mal ventilado, el contenido de monóxido de carbono (CO) es del 0,1% en volumen; por tanto, resulta FALSO decir que esa atmósfera contiene en condiciones normales: (1 puntos)

1,25 g CO · m$^{-3}$ $\chi_{\text{CO}} = 0{,}001$ 0,001 mol CO · L$^{-1}$ $2{,}688 \cdot 10^{19}$ moléculas CO · L$^{-1}$

Retroalimentación: En condiciones normales, 1 L de gas son 1/22,4 moles. El 0,1% de esto es 4,46·10⁻⁵ mol, lo cual es muy distinto a 0,001 mol[cite: 84, 85, 94].

44. ¿Cuál es el producto mayoritario resultante de la siguiente reacción: 2-metil-2-buteno + HCl → productos? (1 puntos)

$(\text{CH}_3)_2\text{C=CHClCH}_3$ $(\text{CH}_3)_2\text{CCl-CH=CH}_2$ $(\text{CH}_3)_2\text{CH-CHClCH}_3$ $(\text{CH}_3)_2\text{CCl-CH}_2\text{CH}_3$

Retroalimentación: Sigue la regla de Markovnikov: el H se une al carbono con más H, formando el carbocatión terciario más estable, resultando en 2-cloro-2-metilbutano[cite: 85, 94].

45. Una sustancia orgánica contiene carbono, hidrógeno y oxígeno, exclusivamente. El análisis químico elemental ha mostrado una composición de 8,7% de H y 63,1% de C. Los datos que arroja un experimento realizado a 250 ºC y 750 mm de Hg indican que 1,65 g de dicha sustancia en forma de vapor ocupan un volumen de 629 mL. ¿Cuál es la fórmula molecular de dicha sustancia? (1 puntos)

$\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_2$ $\text{C}_7\text{H}_{14}\text{O}$ $\text{C}_3\text{H}_5\text{O}$ $\text{C}_5\text{H}_6\text{O}_3$

Retroalimentación: Masa molar (PV=nRT) ≈ 114 g/mol. La fórmula empírica C3H5O (M=57) coincide con la molecular C6H10O2 al duplicarse[cite: 86, 87, 94].

46. En un contenedor con un diminuto orificio por el que pueden escaparse los gases, se introduce la misma cantidad molar de hidrógeno que de oxígeno. ¿Qué fracción del oxígeno se habrá escapado en el tiempo requerido para que se escape la mitad del hidrógeno? (1 puntos)

3/8 1/2 1/8 1/4

Retroalimentación: Ley de Graham: v(H2)/v(O2) = √(32/2) = 4. El H2 escapa 4 veces más rápido. Si escapa 0,5 moles de H2, habrán escapado 0,125 (1/8) moles de O2[cite: 88, 89, 94].

47. La niebla es una disolución coloidal en la que la fase dispersa y la fase dispersante son, respectivamente: (1 puntos)

Un sólido en gas Un gas en un gas Un líquido en un gas Un gas en un líquido

Retroalimentación: La niebla es un aerosol líquido: gotas de agua suspendidas en el aire (fase dispersante gaseosa)[cite: 89, 94].

48. La cinética de Michaelis-Menten describe la velocidad de reacción de muchas reacciones enzimáticas. Este modelo sólo es válido cuando la concentración del sustrato es mucho mayor que la concentración de la enzima y las condiciones son de estado estacionario, es decir, cuando la concentración del complejo enzima-sustrato es aproximadamente constante. La expresión de este tipo de cinética es: $V = \dfrac{V_{\max}[S]}{K_m + [S]}$ Cuando se representa gráficamente la variación de la velocidad de reacción, $V$, en función de la concentración del sustrato, $[S]$, ¿qué tipo de gráfica es la representativa de la cinética de Michaelis-Menten? (1 puntos)

A B C D

Retroalimentación: La ecuación V = Vmax[S]/(Km + [S]) describe una hipérbola rectangular que tiende a una velocidad máxima constante[cite: 91, 92, 94].

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