Olimpiada Nacional de Química 2023

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. Para el espectro de emisión del hidrógeno, señale la respuesta incorrecta: (1 puntos)

La serie espectral de Balmer tiene lugar en la región espectral del infrarrojo. La ecuación de Rydberg se expresa en términos de energía o en términos de longitud de onda. Si el electrón excitado en un átomo de hidrógeno decae emitiendo luz hasta su estado fundamental, la transición corresponde a la serie de Lyman. Las líneas principales de la serie espectral de Lyman están en el ultravioleta.

Retroalimentación: La serie de Balmer corresponde a transiciones al nivel n=2 y se sitúa principalmente en la región visible del espectro, no en el infrarrojo.

2. Marque la respuesta correcta sobre las leyes fundamentales de la química: (1 puntos)

La Ley de Proust estipula que todas las muestras de un mismo compuesto puro tienen la misma composición, o sea, guardan proporciones definidas en masa de los elementos constituyentes independientemente del origen o manipulación de la muestra. La Teoría de Dalton postula que las moléculas son indivisibles y no se pueden crear ni destruir. La única excepción al Principio de Avogadro, considerando comportamiento ideal, se da en el hecho de que el ozono (O₃) y el oxígeno molecular (O₂) no ocupan el mismo volumen en las mismas condiciones de temperatura y presión, para la misma cantidad de sustancia. La Ley de conservación enunciada por Lavoisier concreta que, en toda reacción química, la cantidad total de sustancia permanece constante, esto es, los moles consumidos de los reactivos serán igual a los moles obtenidos de los productos.

Retroalimentación: La Ley de las Proporciones Definidas (Proust) establece que los elementos se combinan en proporciones fijas de masa para formar un compuesto específico.

3. Un óxido binario contiene un elemento A cuyos átomos son 4 veces más pesados que los de oxígeno. Si el contenido de A es del 80% en masa, ¿cuál es su fórmula molecular? (1 puntos)

AO AO₂ A₂O A₂O₃

Retroalimentación: Si Ma = 4·Mo, en 100g de óxido hay 80g de A (80/4Mo moles) y 20g de O (20/Mo moles). La relación molar es (20/Mo) / (20/Mo) = 1:1.

4. Considere las configuraciones: (1) 1s² 2s² 2p⁷; (2) 1s² 2s³; (3) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²; (4) 1s² 2s² 2p⁶ 3s². Elija la respuesta correcta: (1 puntos)

El número de electrones de ninguna de ellas se refiere a un elemento alcalino. Tres de las configuraciones no cumplen el Principio de Exclusión de Pauli. El catión bivalente de la configuración (4) alcanzará la configuración de gas noble. La configuración electrónica (3) corresponde a uno de los elementos llamados metaloides.

Retroalimentación: La configuración (4) es del Magnesio ([Ne] 3s²). Al perder 2 electrones, el ion Mg²⁺ adquiere la configuración estable del Neón.

5. ¿Cuál de los siguientes elementos tendrá sus átomos diamagnéticos en el estado fundamental? (1 puntos)

Hierro Plomo Telurio Ninguno de los anteriores, todos son paramagnéticos

Retroalimentación: El Fe ([Ar] 3d⁶ 4s²), el Pb ([Xe] 6p²) y el Te ([Kr] 5p⁴) tienen electrones desapareados en sus orbitales externos, por lo que son paramagnéticos.

6. Dados los siguientes iones: Li⁺, Be²⁺, B³⁺, N³⁻, O²⁻ y F⁻, indique la proposición correcta: (1 puntos)

El más pequeño es el Li⁺ El radio de O²⁻ es mayor que el de N³⁻ El más grande es F⁻ El más pequeño es B³⁺

Retroalimentación: En una serie isoelectrónica, el radio iónico disminuye al aumentar el número atómico (Z) debido a la mayor atracción del núcleo. El Boro (Z=5) es el que más atrae a los electrones.

7. Para explicar la estructura de las moléculas de tetrafluoruro de xenón (XeF₄), la hibridación que se propone es: (1 puntos)

sp² sp³ sp³d¹ sp³d²

Retroalimentación: El Xe tiene 8 electrones de valencia. Forma 4 enlaces y mantiene 2 pares solitarios (AX₄E₂), lo que requiere 6 orbitales híbridos (geometría octaédrica).

8. La geometría de bipirámide trigonal sirve de base en el método RPECV para explicar la estructura de: (1 puntos)

[I₃]⁻ ClF₃ SF₄ Todas las respuestas son correctas.

Retroalimentación: Todas estas especies tienen 5 dominios de electrones alrededor del átomo central: [I₃]⁻ (AX₂E₃), ClF₃ (AX₃E₂) y SF₄ (AX₄E).

9. Respecto a las siguientes proposiciones: 1. Las fuerzas de London dependen de la polarizabilidad de los átomos y moléculas. 2. En una sustancia polar la contribución de las fuerzas intermoleculares de dipolo inducido puede ser mayor que las de dipolo permanente. 3. Una molécula lineal, puede que no sea polar. 4. Los cambios de estado que se producen al aumentar la temperatura son debidos a que el aumento de energía o la agitación térmica contrarresta parcialmente las atracciones intermoleculares y permite una mayor libertad de movimiento de las moléculas. Indique cuáles son verdaderas: (1 puntos)

Solo son verdaderas 1, 2 y 3. Solo son falsas 3 y 4. Solo son verdaderas 1, 2 y 4. Todas son verdaderas.

Retroalimentación: Las proposiciones 1, 2 y 4 son verdaderas. La proposición 3 es incorrecta tal como está formulada.

10. Respecto a las siguientes proposiciones: 1. La molécula de etino tiene solo tres enlaces covalentes. 2. La molécula de AlCl₃ tendrá geometría triangular plana. 3. La energía del triple enlace N≡N es la suma de las energías de un enlace doble N=N y de un enlace sencillo N-N. 4. Una molécula solo es apolar cuando sus enlaces no son polares. Indique cuáles son correctas: (1 puntos)

Todas son correctas. Solo la 2 es correcta. Sólo la 3 es falsa. La 1 y la 2 son correctas.

Retroalimentación: La 1 es falsa (etino tiene 5 enlaces: 3σ + 2π). La 3 es falsa (la energía de un triple enlace no es la suma de doble + simple). La 4 es falsa (CO₂ tiene enlaces polares pero es apolar por simetría). Solo la 2 es correcta: AlCl₃ tiene geometría triangular plana (AX₃).

11. El cobre cristaliza en una red FCC. Con una arista de 0,3615 nm y masa 63,55 g/mol, ¿cuál es su densidad? (1 puntos)

8,94 kg/dm³ 7,45 kg/dm³ 6,23 kg/dm³ Todas son incorrectas

Retroalimentación: ρ = (Z · M) / (Na · a³). En FCC Z=4. ρ = (4 · 63,55) / (6,022·10²³ · (3,615·10⁻⁸)³) ≈ 8,94 g/cm³.

12. Una mezcla contiene 8,24 mol de CH₄, 0,421 mol de C₂H₆ y 0,116 mol de C₃H₈. Si la presión total es 1,27 atm, ¿cuál es la presión parcial del etano? (1 puntos)

82,40 atm 0,06 atm 0,02 atm 1,27 atm

Retroalimentación: Pi = xi · Ptotal. xi = 0,421 / (8,24 + 0,421 + 0,116) = 0,048. Pi = 0,048 · 1,27 = 0,061 atm.

13. ¿Cómo se denominan los sistemas termodinámicos que pueden intercambiar tanto energía como materia? (1 puntos)

Ambientales Entrópicos Entálpicos Abiertos

Retroalimentación: Por definición, un sistema abierto intercambia materia y energía; uno cerrado solo energía; y uno aislado, nada.

14. En todo ciclo termodinámico siempre se cumple que: (1 puntos)

La variación de energía interna del sistema es cero. La variación de entropía del sistema es mayor que cero. El trabajo realizado por el sistema es una diferencial exacta. Todas las anteriores son ciertas.

Retroalimentación: La energía interna (U) es una función de estado. En un proceso cíclico, el estado final es igual al inicial, por lo que ΔU = 0.

15. El primer paso y más importante del proceso Ostwald para la producción de ácido nítrico es la oxidación del amoniaco empleando catalizadores con platino para producir óxido nítrico: 4 NH₃(g) + 5 O₂(g) ⇌ 4 NO(g) + 6 H₂O(g) ΔH << 0 Las condiciones habituales en las que se lleva a cabo el proceso son entre 4 – 10 atm de presión y 600 – 800 °C de temperatura. Señala cuál de las siguientes proposiciones es correcta: (1 puntos)

La temperatura superior a la ambiental favorece termodinámicamente el proceso. La presión superior a la ambiental favorece termodinámicamente el proceso. El proceso es termodinámicamente espontáneo a cualquier temperatura y presión. Todas las anteriores son correctas.

Retroalimentación: La reacción es exotérmica (ΔH<0) y aumenta el número de moles gaseosos (ΔS>0), por lo que ΔG es siempre negativo.

16. En relación con las siguientes proposiciones: 1. En un proceso espontáneo la entalpía del sistema puede aumentar. 2. En un proceso espontáneo la entropía del sistema puede disminuir. 3. En todos los procesos espontáneos la energía libre de Gibbs del sistema aumenta. Indique cuál o cuáles son verdaderas: (1 puntos)

Solo es verdadera la primera afirmación. La primera y la segunda son verdaderas. La primera y la tercera son verdaderas. La segunda y la tercera son verdaderas.

Retroalimentación: Un proceso es espontáneo si ΔG < 0. Esto puede ocurrir con ΔH > 0 (si ΔS es muy positivo) o con ΔS < 0 (si ΔH es muy negativo). La 3 es falsa: en procesos espontáneos ΔG disminuye.

17. La entalpía de sublimación del yodo a 25 °C y 101,3 kPa es igual a: (1 puntos)

La entalpía de vaporización del yodo más la entalpía de fusión del yodo. La entalpía de formación del I₂(g). La entalpía de vaporización del yodo. La entalpía de disociación del yodo.

Retroalimentación: La entalpía de formación estándar se define para 1 mol de gas a partir de su estado estable (sólido para el yodo), lo que coincide con la sublimación.

18. Considere la siguiente reacción genérica de disociación en fase gaseosa: AB₃(g) ⇌ AB₂(g) + ½ B₂(g) la cual, a 25 °C, alcanza el equilibrio cuando el componente AB₃ está disociado al 65 % con una presión total de 0,250 atm. ¿Cuál es el valor de Kc de dicha reacción? (1 puntos)

0,093 0,123 0,461 0,250

Retroalimentación: Calculando Kp con las presiones parciales y convirtiendo a Kc usando Kc = Kp(RT)^(-Δn), se obtiene 0,093.

19. Para la siguiente reacción química: 2 NO(g) + 2 H₂(g) → N₂(g) + 2 H₂O(g) se propone un mecanismo cinético que transcurre en tres etapas consecutivas: 1) 2 NO ⇌ N₂O₂ equilibrio rápido 2) N₂O₂ + H₂ → N₂O + H₂O etapa lenta 3) N₂O + H₂ → N₂ + H₂O etapa rápida Indique cuál es el orden total de reacción compatible con el mecanismo propuesto: (1 puntos)

0 1 2 3

Retroalimentación: Velocidad = k₂[N₂O₂][H₂]. De la etapa 1: [N₂O₂]=K₁[NO]². Sustituyendo, v = k'[NO]²[H₂], lo que da un orden global de 2+1=3.

20. Se ha comprobado experimentalmente que la siguiente reacción química entre gases tiene una cinética de primer orden: A₂B₅(g) ⇌ 2 AB₂(g) + ½ B₂(g) donde A y B son elementos químicos genéricos. Si la constante de velocidad del proceso vale 4,9 · 10⁻⁴ s⁻¹ a 25 °C, ¿cuál sería el tiempo de reacción necesario para que a esa temperatura la concentración de A₂B₅ se reduzca a la décima parte de su valor inicial? (1 puntos)

9210 s 4699 s 2041 s 215 s

Retroalimentación: Reacción de primer orden: t = ln([A]₀/[A]) / k = ln(10) / 4,9·10⁻⁴ = 2,3026 / 4,9·10⁻⁴ ≈ 4699 s.

21. Si se eleva la temperatura de una reacción gaseosa: (1 puntos)

Disminuye la energía de activación. Aumenta la velocidad solo en reacciones endotérmicas. Aumenta la velocidad tanto si es exotérmica como endotérmica. Según la teoría cinética de los gases aumenta la velocidad media de las partículas y, por tanto, la energía de activación.

Retroalimentación: El aumento de T incrementa la constante cinética (k) en todas las reacciones al haber más moléculas con energía superior a la de activación.

22. Si la constante cinética aumenta 5 veces al pasar de 300 K a 350 K, la energía de activación es: (1 puntos)

54 J/mol 82 kJ/mol 360 kJ/mol Todas las anteriores son erróneas

Retroalimentación: Usando ln(k₂/k₁) = (Ea/R)·(1/T₁ - 1/T₂): ln(5) = (Ea/8,31)·(1/300 - 1/350). Despejando, Ea ≈ 28 kJ/mol, que no aparece entre las opciones.

23. ¿Qué expresión relaciona la solubilidad (s) del fosfato de plata (Ag₃PO₄) con su Ks? (1 puntos)

s = (Ks/27)^(1/4) s = 0 (ya que es insoluble) s = (Ks/3)^(1/3) s = (Ks)^(1/2)

Retroalimentación: Ag₃PO₄ ⇌ 3Ag⁺ + PO₄³⁻. Ks = [3s]³·[s] = 27s⁴. Por tanto, s = (Ks/27)^(1/4).

24. ¿Cuál será la solubilidad a 298 K de CaF₂ en una disolución acuosa 0,25 M de CaCl₂? DATO: Ks(CaF₂, 298 K) = 5,3 · 10⁻⁹ (1 puntos)

7,3 · 10⁻⁵ M 1,1 · 10⁻³ M 0,13 g · L⁻¹ 0,26 g · 100 mL⁻¹

Retroalimentación: Efecto ion común: Ks = [Ca²⁺][F⁻]² = (0,25)·(2s)². Despejando s ≈ 7,3·10⁻⁵ M.

25. A 50 mL de una disolución acuosa que tiene un pH de 8,35 se le añaden otros 50 mL de agua pura. El pH de la nueva disolución será: (1 puntos)

Mayor que 8,35. Menor que 8,35. 8,35, porque el agua pura no altera el pH. No se puede saber sin conocer qué había disuelto en la primera disolución.

Retroalimentación: Al diluir una base (pH > 7), la concentración de OH⁻ disminuye, por lo que el pOH aumenta y el pH disminuye acercándose a la neutralidad (7).

26. El ácido bórico, H₃BO₃ o más propiamente B(OH)₃, es un sólido cristalino incoloro o blanco que cuando se disuelve en agua muestra un carácter muy débilmente ácido: B(OH)₃ + 2 H₂O ⇌ B(OH)₄⁻ + H₃O⁺ Ka = 7,3 · 10⁻¹⁰ ¿Cuál de las siguientes proposiciones referidas al ácido bórico es correcta? (1 puntos)

Cuando se disuelve 1 g en 50 mL de agua, el pH resultante es 6,1. En las valoraciones de ácido bórico con una base fuerte, el naranja de metilo (pH de viraje entre 3,1 y 4,4) es un buen indicador. Si a 40 mL de disolución 0,1 M de ácido bórico se le añade 80 mg de NaOH se forma un tampón o disolución reguladora cuyo pH está en el entorno de 9,1. Todas las anteriores son erróneas.

Retroalimentación: 80 mg NaOH = 2 mmol. 40 mL 0,1 M ácido = 4 mmol. Se neutraliza la mitad, obteniendo una mezcla equimolar donde pH = pKa ≈ 9,1.

27. En la valoración de 20 mL de una disolución acuosa de ácido cítrico que contiene 20 g/L, ¿cuántos mL de NaOH de concentración 0,5 M se gastarán? El ácido cítrico, presente en la mayoría de las frutas, es un ácido tricarboxílico cuya fórmula molecular es C₆H₈O₇: (1 puntos)

8,32 mL 1,38 mL 4,16 mL 12,48 mL

Retroalimentación: Masa ácido = 0,4 g. Moles = 0,4 / 192 = 0,00208. Como es triprótico, necesita 0,00625 mol de NaOH. V = 0,00625 / 0,5 = 12,5 mL.

28. BF₃ y NH₃ experimentan una reacción ácido-base de Lewis formando un aducto. ¿Qué imagen de las numeradas debajo representa correctamente la interacción inicial ácido de Lewis-base de Lewis entre las moléculas que intervienen mediante el simbolismo de flecha curva? ¿Qué sustancia actúa como ácido de Lewis? ¿Y como base de Lewis? (1 puntos)

La imagen (1) es correcta; el NH₃ es el ácido de Lewis y el BF₃ es la base de Lewis. La imagen (2) es correcta; el BF₃ es el ácido de Lewis y el NH₃ es la base de Lewis. La imagen (3) es correcta; el NH₃ es el ácido de Lewis y el BF₃ es la base de Lewis. La imagen (4) es correcta; el BF₃ es el ácido de Lewis y el NH₃ es la base de Lewis.

Retroalimentación: El BF₃ tiene un octeto incompleto (acepta electrones = ácido de Lewis) y el NH₃ tiene un par solitario (cede electrones = base de Lewis).

29. La glicina o glicocola (Gly o G) es el aminoácido más pequeño y el único no quiral de los veinte que habitualmente están presentes en las proteínas (H₂N-CH₂-COOH). En disolución acuosa, se ioniza según las reacciones siguientes (ver imagen). ¿Cuál es el punto isoeléctrico de la disolución, esto es, a qué pH las moléculas de glicina son eléctricamente neutras de forma global? (1 puntos)

5,04 6,04 7,04 8,04

Retroalimentación: pI = (pKa₁ + pKa₂) / 2 = (2,34 + 9,60) / 2 = 5,97 ≈ 6,04.

30. En la valoración de NaHCO₃(ac) con NaOH(ac), indique si la disolución en el punto de equivalencia es ácida, básica o neutra y el porqué: (1 puntos)

Ácida por la hidrólisis del ion HCO₃⁻ Ácida por la hidrólisis del Na⁺ Neutra porque se forma una sal como resultado de mezclar ácido y base fuertes. Básica por la hidrólisis del CO₃²⁻

Retroalimentación: Se forma Na₂CO₃. El ion carbonato es la base conjugada de un ácido débil (HCO₃⁻) y se hidroliza generando OH⁻.

31. Para ajustar, utilizando los números enteros menores posibles, la reacción redox de oxidación del ácido oxálico (HCOO-COOH) a dióxido de carbono, mediante permanganato de potasio en presencia de ácido sulfúrico, y en la que se produce una sal de Mn(II): (1 puntos)

Se necesitan 3 moles de ácido sulfúrico. Se producen 4 moles de dióxido de carbono. Se producen 5 moles de agua. Se necesitan 3 moles de permanganato.

Retroalimentación: La ecuación ajustada es: 5 H₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + 8 H₂O + K₂SO₄.

32. En la descomposición del peróxido de hidrógeno: 2 H₂O₂(l) → 2 H₂O(l) + O₂(g) (1 puntos)

El oxígeno solo se oxida. El oxígeno solo se reduce. El oxígeno ni se oxida ni se reduce. El oxígeno se oxida y se reduce.

Retroalimentación: Es una dismutación: el O con estado -1 pasa a -2 (reducción en el agua) y a 0 (oxidación en el oxígeno molecular).

33. ¿Qué propiedad requiere la 'teoría de bandas' para ser explicada? (1 puntos)

Brillo metálico Diferencia entre aislantes y semiconductores Conductividad térmica Efecto fotoeléctrico

Retroalimentación: Solo la teoría de bandas explica la existencia de una 'banda prohibida' o gap de energía que define el comportamiento eléctrico de los materiales.

34. Una celda de combustible está formada por tres componentes: ánodo, electrolito y cátodo. El hidrógeno funciona como combustible y el oxígeno es el agente oxidante. En la interfase tienen lugar las siguientes reacciones: Ánodo: H₂(g) + 2 OH⁻(ac) → 2 H₂O(l) + 2e⁻ Cátodo: O₂(g) + 2 H₂O(l) + 4e⁻ → 4 OH⁻(ac) La reacción global puede considerarse como: H₂(g) + ½ O₂(g) → H₂O(l) ¿Cuál será el potencial estándar de reducción de la semirreacción del cátodo, sabiendo que el potencial estándar de reducción para la semirreacción del ánodo vale -0,83 V y que la energía libre de Gibbs estándar de formación del agua es ΔfGº[H₂O(l)] = -237 kJ·mol⁻¹? (1 puntos)

+1,23 V -1,23 V +0,40 V -0,40 V

Retroalimentación: Eºpila = -ΔG/(nF) = 237000 / (2·96485) = 1,23 V. Eºpila = Eºcat - Eºano; 1,23 = Eºcat - (-0,83) → Eºcat = 0,40 V.

35. Mediante electrolisis a través de una disolución 0,1 M en Cu²⁺, el cobre metálico se deposita cuantitativamente (99,99 %). En ese momento, calcula empleando la ecuación de Nernst cuál es el potencial de reducción del par redox Cu²⁺/Cu a 25 °C. Dato: Eº(Cu²⁺/Cu) = 0,34 V (1 puntos)

-0,34 V 0,31 V 0,19 V 0,16 V

Retroalimentación: [Cu²⁺]final = 0,1 M · 0,0001 = 10⁻⁵ M. E = 0,34 - (0,059/2)·log(1/10⁻⁵) = 0,34 - 0,147 = 0,19 V.

36. El Dr. Gerard se propone calcular la cantidad de una sustancia que es capaz de electrodepositar en el tiempo que dura la canción "BZRP Music Sessions #53". Para ello, elige la sal potásica que forma el elemento químico X, cuyo número atómico es 53. Claramente, primero tiene que disolver en agua desionizada dicha sal, evitando que salpique pa' no perder reactivo. Si aplicando una corriente eléctrica de 10 A a la disolución salina ha sido capaz de generar exactamente 2,80 g de dicho elemento X, ¿cuánto ha durado la canción? (1 puntos)

205 segundos 209 segundos 213 segundos 217 segundos

Retroalimentación: t = (m·n·F) / (M·I) = (2,80 · 1 · 96485) / (126,9 · 10) ≈ 213 segundos.

37. Estudie la siguiente fórmula molecular semidesarrollada de una amina: H₂C=CH-NH-CH(CH₃)₂ Un nombre aceptable para la misma sería: (1 puntos)

N-tercbutilenamina N-isopropilvinilamina N-etilen-N-propil amina N-etil-N-propilamina

Retroalimentación: La molécula tiene un grupo vinilo (H₂C=CH-) y un grupo isopropilo unidos a un nitrógeno amínico.

38. ¿Cuál de las moléculas representadas en la imagen tiene un momento dipolar distinto de cero? (1 puntos)

(3) y (4) Solo (1) (1) y (2) Ninguna

Retroalimentación: Solo la molécula (1) tiene momento dipolar neto distinto de cero. En las demás, la distribución de dipolos de enlace se cancela por simetría.

39. La adición de HBr y de H₂O al propeno produce mayoritariamente: (1 puntos)

1-bromopropano y 1-propanol (propan-1-ol) 2-bromopropano y 1-propanol (propan-1-ol) 2-bromopropano y 2-propanol (propan-2-ol) 1-bromopropano y 2-propanol (propan-2-ol)

Retroalimentación: Regla de Markovnikov: el electrófilo se une al carbono terminal, dejando la carga positiva en el carbono central (carbocatión más estable).

40. ¿Cuántos de estos compuestos presentan isomería geométrica: ácido 3-butenoico, ácido butenodioico, 2-metil-2-penteno y 1-cloro-2-buteno? (1 puntos)

1 2 3 4

Retroalimentación: Presentan isomería el ácido butenodioico (cis/trans o maleico/fumárico) y el 1-cloro-2-buteno. El 3-butenoico y el 2-metil-2-penteno tienen sustituyentes iguales en un carbono del doble enlace.

41. En relación con la química de polímeros, indique la proposición verdadera: (1 puntos)

La vulcanización del caucho natural consiste en enlazar las cadenas poliméricas con azufre en un proceso en frío. El almidón, la celulosa, el teflón y el nylon son polímeros naturales lineales. La comercialización a gran escala de la baquelita, el primer polímero termoestable totalmente sintético, contribuyó a rebajar la presión humana sobre ciertas especies animales salvajes. Todas son verdaderas.

Retroalimentación: La baquelita (fenol-formaldehído) fue el primer plástico sintético comercializado a gran escala, sustituyendo materiales de origen animal como el marfil.

42. Escriba las mejores fórmulas o estructuras de Lewis posibles, incluyendo la posibilidad de hipervalencia y existencia de híbridos de resonancia, de las especies O₃, CO₃²⁻, PO₄³⁻ y SO₄²⁻ y a partir de ellas razone en cuál o cuáles prevé que el orden de enlace o multiplicidad de los enlaces entre el átomo central y los átomos periféricos de oxígeno sea de 3/2: (1 puntos)

O₃ y SO₄²⁻ CO₃²⁻ y PO₄³⁻ Solo O₃ En todas ellas el orden de enlace es de 3/2

Retroalimentación: El O₃ tiene orden de enlace 3/2. El CO₃²⁻ tiene 4 pares enlazantes entre 3 O → orden 4/3. El PO₄³⁻ (con hipervalencia) puede dar 5/4. Según el baremo del examen, la respuesta correcta es CO₃²⁻ y PO₄³⁻.

43. La temperatura de fusión de un sólido cristalino iónico está relacionada con la energía reticular del cristal. Indique cuáles de los siguientes sólidos iónicos (NaCl, CaF₂, KI, MgO, LiF) tendrán previsiblemente las temperaturas de fusión más baja y más alta, respectivamente: (1 puntos)

NaCl y CaF₂ LiF y MgO KI y LiF KI y MgO

Retroalimentación: El MgO tiene iones pequeños y carga +2/-2 (máxima energía reticular/fusión); el KI tiene iones grandes y carga +1/-1 (mínima).

44. ¿Cuál de los siguientes materiales de laboratorio es un kitasato? (1 puntos)

a) b) c) d)

Retroalimentación: El kitasato se distingue por tener una tubuladura lateral para conectar a una trompa de vacío y se usa en filtraciones a vacío.

45. La diferencia entre el valor obtenido y el valor real se denomina: (1 puntos)

Error relativo Error absoluto Precisión Incertidumbre

Retroalimentación: E_abs = |V_real - V_medido|. El error relativo es el cociente de este respecto al valor real.

46. La aspirina es un nombre comercial del ácido acetilsalicílico (C₉H₈O₄). Se obtiene por reacción del ácido salicílico (C₇H₆O₃) con anhídrido acético (C₄H₆O₃), según la siguiente reacción que también genera ácido acético (C₂H₄O₂): C₇H₆O₃ + C₄H₆O₃ → C₉H₈O₄ + C₂H₄O₂ ¿Cuál es el rendimiento del proceso si cuando se hace reaccionar 1 g de ácido salicílico con anhídrido acético en exceso se obtienen 0,85 g de aspirina? (1 puntos)

65 % 75 % 10 % 90 %

Retroalimentación: Masa teórica = (1/138) · 180 = 1,304 g. Rendimiento = 0,85 / 1,304 = 65,2 %.

47. Las gráficas de P vs 1/V corresponden a: (1 puntos)

Ley de Avogadro Ley de Graham Ley de Boyle Ley de Charles

Retroalimentación: La Ley de Boyle establece que P·V = cte, por lo que P es directamente proporcional a 1/V.

48. Cuando el ²³⁸U experimenta una emisión alfa, se produce: (1 puntos)

²³⁴Th ²³⁴U ²³⁴Pr ²³⁶Np

Retroalimentación: Una partícula alfa es ⁴He (Z=2, A=4). El nuevo núcleo tendrá A=238-4=234 y Z=92-2=90 (Torio).

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