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Aciertos(1)

NIVEL: Aciertos(2)

14ª Olimpiada Estatal de Química

14a OLIMPIADA VERACRUZANA DE QUÍMICA2004

Anota tu código y el nivel en que participas en la parte arriba indicada.

Tienes 4.5 hrs para contestar este examen.

No puedes utilizar mas que tu calculadora científica, y la tabla anexa.

Todo debe ser contestado a lapicero, ya sea tinta negra o azul.

Espera las indicaciones de los profesores.

TABLA DE PESOS Y NUMEROS ATOMICOS

# = Numero atómico S = Símbolo P = Peso atómico

14ª Olimpiada Estatal de Química - 1 -

# S P

Código:

Nivel:


Sección I

Subraya la respuesta correcta; solo puedes subrayar una respuesta en cada pregunta.

1.-Cuando se tiene una solución de iones Mg2+ y es tamponada con fosfato amonico, se obtiene “fosfato de amonio magnesio”. El peso molecular del compuesto obtenido es:

a).- 161g/mol b).-121g/mol

c). 137g/mol d).- 72g/mol

2.- Cual partícula es la que determina las propiedades de los elementos.

a) electrón b) protón

c) neutròn d) núcleo

3.-Tomando las siguientes dos afirmaciones:I).-Si un compuesto forma cristales a T amb., es iónicoII).-Si un compuesto es iónico, forma sólidos a T amb.Cual seria cierta(C) y cual seria falsa(F).

a).- FF b).-CC c).-CF d).-FC

4.-Un compuesto químico esta constituido solo de oxigeno y hidrógeno; tiene un porcentaje de oxigeno igual a 94.12%, Cual de las siguientes formulas seria la correspondiente a este compuesto.

a).-OH- b).-H2O

c).-H2O2 d).-H3O+

6.-Considerando la molécula de tetraclorometano (CCl4); cual afirmación es cierta sobre sus enlaces y el carácter de la molécula: Molécula Enlaces

a) Polar no polares

b) No polar polares

c) Polar polares

d) No polar no polares

7.-En el planeta Χuανιθuμ se ha tomado como referencia para una escala de temperatura al etanol en vez del agua. El punto de fusión en la tierra del etanol es –115ºC y el de ebullición es de 78.3ºC. En el planeta Χuανιθuμ el cero corresponde al punto de fusión del etanol y el 100º corresponde al punto de ebullición. Designaremos la escala de esta planeta como en grados X; así el punto de ebullición del etanol serán 100ºX.A que temperatura en grados X se solidificara el agua.

a).- 25ºX b).- 59.49ºX

c).- 36.7ºX d).- 19.33ºX

8.-Se tiene las siguientes conjuntos de números cuanticos para elementos neutros: X: ( 4, 0, 0, -1/2 ) y Y: ( 2, 1, 0, +1/2)Cual de las siguientes afirmaciones seria correcta

a).-Formaran un compuesto liquidob).-Formaran un compuesto de PM= 55 c).-El punto de fusión de X > Yd).-X es mas electronegativo que Y

La siguiente información te ayudara a contestar las preguntas 9 y 10.

La relación mol es el cociente del numero de moles de un componente i de una mezcla entre el numero de moles de los otros componentes de la mezcla.Se tiene un tanque que contiene N2, O2 y 400 grs de un gas X a una presión de 10atm y 298.15K. La relación mol de N2 es de 0.3125 y la del O2 es de 0.4. La cantidad de moles totales es de 21.

9.-Calcula la presión de O2 en el tanque.

a).- 2.86 b).- 4 c).- 14.67 d).- 7.125

10.-Cual seria el gas X.

a).- H2 b).- BeO2 c).-Ar d).-CO2

11.-El amoniaco grado reactivo es una solución de amoniaco al 28%. Cual seria el peso porcentual expresado en términos de hidróxido de amonio.

a).- 56.6% b).- 28% c).- 76.6% c).- 41.3%



12.-El boro puede formar compuesto con muchos elementos; algunos son:

I.-HII.-F

III.-ClCon cual elemento o elementos anteriores el compuesto tendría geometría trigonal plana:

a).-Solo I b).- Solo II y III

c).-Solo I y II d).- Con I, II y III

13.-Cual de las siguientes afirmaciones será cierta sobre una solución de NH3 1M.( Kb= 1.8 x 10-5)

a).-solución de base fuerteb).-solución de base concentrada débilmentec).-solución de base débil concentrada d).-solución de base fuerte concentrada.

14.-Se tiene tres hidróxidos hipotéticos y su Kps: SoOH 5 x 10-10

No(OH)2 5 x 10-10

Ra(OH)3 5 x 10-10

Supóngase que se tiene una solución con los cationes So+, No+2, Ra+3, si se le agrega hidróxido de potasio. Cual cation precipitara primero:

a) So+ b) No+2 c) Ra+3

d).-todos lo harán al mismo tiempo, ya que la constante es igual.

15.-La síntesis industrial del ácido ascórbico a partir de la glucosa se realiza de el siguiente modo:

Las formulas de C, D y E, son algo complejas; en cada reacción la estequiometria es 1:1. Cada paso tiene un rendimiento superior a 90%. Tomando que el rendimiento es de 93% para cada paso. Determina el rendimiento para la producción industrial de ácido ascórbico a partir de glucosa.

a).- 70% b).-93% c).-90% d).-18.6%

Sección II.- En esta parte tendrás que escribir el símbolo del elemento que corresponda según cada inciso.

16.-Un elemento X presenta un oxido de la forma X2O, el cual es un gas, este oxido a 298K y 1atm de presión tiene una densidad de 1.8g/L. El elemento X es:

17.-Un elemento X tiene un compuesto de formula NH4XO3, el cual por calentamiento produce la siguiente reacción:aNH4XO3 → bX2O5 + cNH3 + H2OSi 5grs del compuesto dan 0.3846 grs de H2O. En este caso el elemento X es:

18.-Un elemento X tiene una sal del siguiente tipo: XSO4• 7H2O. Si esta sal hepta-hidratada contiene 71.54% de O. Que elemento es X.

19.-Un elemento X tiene un compuesto de formula H6X2O2. Este compuesto no se disocia en agua, pero si se disuelve. Cuando se mezclan 133.3grs de este compuesto con 1L de agua la disolución resultante se a -4ºC. Que elemento es X.

20.-Un elemento de transición X puede perder uno de sus electrones y su configuración electrónica seria: (Ar) 4d10 . Que elemento es X.

21.-Un elemento X presenta 3 isótopos, del cual uno es radioactivo, este isótopo radioactivo por descomposición da un átomo de 3

2He mas un electrón. Que elemento es X.

22.-La reacción redox siguiente es para un elemento X y su cation:X+ + e- = X(s) Eº= -0.178VUna solución de 1L de X+ preparada con 96.846grs de su cloruro ; demostró tener un potencial de –0.1892 V.Que elemento es X.



23.-La hidrogenación catalítica de la piridina a 25ºC y 3atm. De presión produce piperidina, esto es:

Piridina(C5H5N) Piperidina(C5H11N)

Kb= 2.3 x 10-9 Kb= 2 x 10-3

Tanto la piridina como la piperidina son completamente miscibles en agua.Si tenemos 1L de solución 1M de piridina y se reduce completamente por hidrogenación catalítica. Determina el cambio de pH de la solución si la presión final es de 1 atm.

a).- ΔpH = 5.94 b).- ΔpH = 2.7 c).- ΔpH = 6.00 d).- ΔpH = 2.97

24.-La interacción del NF3, en una atmósfera de F2 y un ácido de Lewis fuerte, a bajas temperaturas(-10ºC), bajo descargas luminosas en un aparato de zafiro, produce sales de el ion NF4

+; por ejemplo:

NF3 + F2 + BF3 → NF4+BF4

-

24.1.-Cual de los compuestos anteriores tendría geometría molecular piramidal:

a)NF3 b)F2

c) BF3 d) NF4+BF4

-

24.2.-Dibuja en el recuadro el ion NF4

+

con su geometría correspondiente mostrando la distribución de los elementos y los pares de electrones libres(en caso de que haya).

24.3.-Cual seria el nombre de la especie: NF4

+BF4-

a).-Tetrafluoruro de tetrafluoroamonio y boro

b).-Tetrafluoruro de tetrafluoruro de amonio y boro

c).-Tetrafluoroborato de tetrafluoroamonio

d).-Tetrafluoroborato de tetrafluoruro de amonio

25.-Para el siguiente proceso Hº es igual a 134 veces Gº.: X2 = 2X . Si el proceso a 298 K tiene una K = 22.5. Determina el valor para Sº en Kj/mol.

a) 3.44 b). 7.714 c). 5 d). 22.5

26.- En las opciones se enlistan especies y su entalpía de formación en Kj/mol. Cual seria la mas endotérmica.

a).-NH3 -46.3 b).-AsH3 171.5

c).- SeO2 -225.35 c).- O3 142.2

27.-Para el sistema A + A2 = A3 el ΔHº es 100 Kj/mol; para el sistema A3 + A = 2A2

ΔHº= -160 Kj/mol. Cual seria el ΔHº para la reacción A2 = 2A

a). 60 Kj/mol b). 30 Kj/mol

c). 130 Kj/mol d).No es posible saberlo

28..-La entalpía de fusión para el hielo es de 6.01Kj/mol; la capacidad calorífica del agua es 4.184 J/K g. Si se tiene 18grs de hielo a 0ºC y se deja a temperatura ambiente, hasta alcanzar 25ºC. Que cantidad de energía es nec esaria para llegar a los 25ºC.

a). 152.1 Kj b). 175.1 Kj

c). 7.9 kj d). 10.2 Kj

29.-Que modelo representa una reacción catalizada:


a).- A + B = C + B b).- A + A = B

c).- A + B = C + D d).- A = B + C

Sección III.- Subraya la respuesta correcta


30.-Tums® (del Laboratorio GlaxoSmithKline) es el nombre comercial de unas tabletas usadas como complemento de calcio y a su vez como antiácido. Las tabletas contiene solo carbonato de sodio y carbonato de calcio. Un estudiante tomo una de estas pastillas que tienen un peso de 500mg; la trituro en un mortero y la calentó hasta 900ºC, después del calentamiento el peso del residuo fue de 280.124mg(esto por perdida de CO2). Con los datos anteriores calcula el porcentaje de cada carbonato en la tableta.

31.-En el siguiente diagrama se tiene en el recipiente A 5moles de Ne y 10 de He a una presión total de 10atm y a 25°C; en el recipiente B se tiene 5moles de Ar a 25°C. Se abre la llave. Determina la presión final.

Recipiente A Recipiente B X Litros 15Litros

Toma en cuenta que los volúmenes pueden ser diferentes.

32.-Una de las practicas mas comunes en un laboratorio de Química es la titulación de HCl con NaOH usando fenolftaleina como indicador.Un estudiante de esta escuela ha estado trabajando en el laboratorio; el llevo a cabo la practica anterior; utilizo 23.4mls de NaOH 0.1M (o por lo menos eso decía el frasco del que toma el NaOH, para estar seguros hay que estandarizarlo con KHB)para titular una muestra de HCl que se preparo de la siguiente forma: Se tiene 100mls de una solución de HCl de concentración desconocida; tomo una alícuota de 5mls y la aforo a 20mls.

Nota.- Sobre el KHB; es un reactivo sólido, de alta pureza, su nombre es Ftalato ácido de potasio o biftalato de potasio: su formula condensada es: KHC8H4O4 su formula desarrollada es:

32.1.-Si tenia 100mls de solución NaOH ; se tomaron 4.2 mls y se estandarizo con 0.08512 grs de KHB(Pesados en una balanza analítica). Determina la concentración real de la solución de NaOH

32.2.-Cuantos gramos de NaOH al 95% de pureza de NaOH utilizo para preparar esta solución.

32.3.-Escribe la reacción de la estandarización con KHB.

Reacción de estandarización:

32.4.-Cual es la concentración de la solución de HCl.


Carbonato de calcio %

Carbonato de sodio %

La concentración real es: M

Utilizo: gramos de NaOH 95%

La concentración del HCl es: M

P final = atm.

Sección IV.- Preguntas Abiertas


Ahora supongamos que nuestro alumno tiene en vez de HCl tiene 100mls de una solución de ácido acético (Ka=1.85 x 10-5); suponiendo que es de la misma concentración que la de HCl:

32.5.-Determina cuantos mililitros de NaOH se requieren para neutralizar una alícuota de 5mls de esta solución(Nota= Si no pudiste determinar la concentración del HCl; realiza este calculo con una solución de ácido acético de concentración 0.1M)Marca en la tabla en base a que concentración harás tus cálculos(No tiene puntaje)

Mis cálculos fueron hechos: En base a la misma concentración que la de HCl En base a la concentración de ácido acético 0.1M

32.6.-Cual es el pH de la alícuota después de la titulación del HCl

32.7.-Cual es el pH de la alícuota después de la titulación de ácido acético

32.8.-Escribe la reaccion que rige el pH al finalizar la titulación del HCl

32.9.-Escribe la reaccion que rige el pH al finalizar la titulación del ácido acético.

32.10.-Cual seria el porcentaje de cada especie en el KHB

33.-Los aldehídos y cetonas reaccionan con agua para producir 1,1-dioles. Un ejemplo de esto es la siguiente reacción:

Si la K para esta reacción es de 999; calcula el porcentaje de cada especie en una solución acuosa de formaldehído.


Mls de NaOH utilizados:

C = % H = % O = % K= %

% de formaldehído % de hidrato de formaldehído

34.-Balancea la siguiente reacción por el método que desee:

KMnO4 + HCl + H2C2O4 → MnCl2 + CO2 + H2O + KCl


35.-Tomando el siguiente diagrama de reacción, contesta las preguntas :

35.1.-Que tipo de reacción correspondería a este diagrama:

(a).-Sustitución (b).-Eliminación

(c).- Adición (d).-Doble desplazamiento

35.2.-Cual seria la energía de activación para esta reacción:

(a).-Ey (b).-Ex (c).-Ez (d).-Ey + Ez

35.3.-Que especie podría ser X

(a).-A-B-C complejo activado

(b).-A-B-C intermediario de reacción

(c).-AB----C complejo activado

(d).-AB----C intermediario de reacción

35.4.-El ∆Hº de esta reacción estaría dado por:

(a).-Ey+Ez (b).-Ez (c).-Ex (d).-Ex + Ey

36.-Partículas subatómicas: Positrón

El positrón es la antipartícula del electrón: tiene la misma masa , su carga eléctrica es igual pero de signo contrario.

36.1. Se sabe que los positrones se pueden emitir por decaimiento de un protón, lo que nos da aparte del positrón, un neutrino(partícula sin carga y con una masa

despreciable) y otra partícula, la reacción nuclear que representa esto es:

Cuando un positrón es emitido, pierde energía en el medio y forma un sistema parecido al átomo de hidrógeno, denominado positronio; después el positronio se aniquila y se convierte en dos fotones con energías de 511 KeV cada uno.

36.2. Calcula la longitud de onda (en nanómetros)del foton emitido; la velocidad del foton es 3 x 108m/s(1eV = 1.6 x 10-19 J)

a).- 2.43x 0-3 b).- 4.8x10-2 c).- 243 d).- 2.5

36.3. Calcula la masa (en kilogramos) de la partícula emitidas en el proceso anterior

a) 9.1x10-31 b)4.6x10-32 c)9.1x10-36 d) 0.243

37.-La espectroscopia de masa es una técnica que nos sirve para reconocer una sustancia a través de fragmentaciones de su estructura. Un ejemplo de esto es la acetona (PM= 58g/mol) esta compuesto al ser simétrico se observarían 3 señales; una intensa para toda la molécula(que seria de 58); una por la perdida de metil(de 15) y una mas para el fragmento (CH3-C=O)+ (de 43).Tomando en cuenta la información anterior, que sustancia podría ser la mostrada en el siguiente espectro:


A B

C D

1+1p + 0

0ν +

Sección V


38.-La industria petroquímica es una de las mas importantes en esta región. Los combustibles obtenidos a través de diversos procesos han ayudado al hombre, pero por otro lado lo han perjudicado; algunos combustibles presentan cierto contenido de azufre; para determinarlo se hace el siguiente procedimiento:1).- se quema el combustible con exceso de oxigeno, lo que da , además de los productos de oxidación de los hidrocarburos(CO2 y un liquido de PM=18g/mol), SO2 y SO3; ;2).- estos últimos se hacen pasar por una solución diluida de H2O2, para convertir todos los gases en SO3

y estos en H2SO4(ac), 3).-este ultimo se titula con NaOH de molaridad conocida.

38.1.-.-Tomando el hidrocarburo C4H10; escribe la reacción balanceada de combustión.

38.2.-Escribe las reacciones involucradas en el paso 2.

38.3.-Si una muestra de 5grs de un combustible fue llevada a combustión y después del realizar el procedimiento descrito se necesitaron 15.32mls de NaOH 0.100M para la neutralización completa del H2SO4. Cual es el porcentaje de azufre.

Fin del Examen para Nivel B.

Sección VII Solo Nivel A

1A.-Tomando como base la siguiente reacción de saponificación:

R-COOCH3 +NaOH = R-COONa + CH3-OH

Si para saponificar completamente 5grs de el ester se necesitaron 35.56mls de NaOH 1.0M Cual de las siguientes estructura es mas probablemente la del ester.

2A.- Cuantos isomeros pueden existir de la molécula C4H8O. Si esta molécula no dio positivo al Tollens y no contiene dobles ni triples enlaces C-C, ni ciclos.

a).- 1 b).-2 c).- 4 d).-8

3A.-Un compuesto A decolora al bromo, aun en la oscuridad; si A sufre una hidrogenación catalítica se convierte en un hidrocarburo saturado. Si a A se le somete a una hidrólisis en HgSO4/ H2SO4, se obtiene un compuesto que da positiva a la prueba de la fenilhidrazina, pero no al Tollens. Con cobre A da un precipitado de color rojo. Por las características de las reacciones, el compuesto era:

a).-Alqueno b).-Un dieno

c).-Alquino terminal d).-Alquino interno

4A.-Una compuesto orgánico A tiene como formula condensada(C4H8O2). Este compuesto es llevado a hidrólisis ácida y nos da dos productos: B y C. B al tratarlo con dicromato no produce ningún cambio; mientras que C al tratarlo con dicromato reacciona para dar otro compuesto; al juntar B con el producto de la reacción “C mas dicromato” nos da un anhídrido simétrico(D) de formula C4H6O3. Dibuja las estructuras para A y D


La molécula es:

1)

2)

%

Compuesto A

Sección VI

Solo Nivel B


5A.- En el mecanismo de reacción para el proceso de la pregunta 34, si el proceso es catalizado po0r acido , el primer paso es:

a).-Adición de un H+ al O del carbonilo

b).-Adición de un OH- al C carbonilico

c).-Adición de una molécula de H2O al C

d).-Adición de un H+ al C carbonilico

6A.-Cual de los siguientes compuesto tendrá un carbono asimétrico( carbono quiral, centro estereogenico, etc).

a).-Acetona

b).-3 metil, hexano

c).-2, 6 dimetil, 4 heptanona

d).-4 cloro tolueno

7A.-Un dipéptido es el compuesto resultante de la unión de dos aminoácidos. El enlace por el que se unen los dos aminoácidos es llamado enlace peptídico, pero también se le llama:

a).- Carbonilico b).- Amidico

c).- Enlace en alfa d).-Glucosidico

8A.- La industria petroquímica es una de las mas importantes en esta región. Los combustibles obtenidos a través de diversos procesos han ayudado al hombre, pero por otro lado lo han perjudicado.El petróleo puede ser sometido a pirolisis, esto es rompimiento de moléculas grandes en moléculas mas pequeñas. Una de las moléculas obtenidas fue A. A puede sufrir reacciones, según el siguiente esquema.

F G NaCN 2D

B O3/Zn, H2O C

PBr3 Mg, eter H2O HBr E A B H3O+ Una molécula de D y una de C reaccionan para formar el alcohol mostrado. La formula condensada de F es C3H5N. G torno rojo una tira de papel tornasol.8A.1.- Dibuja las estructuras de A a G.

La gasolina que se utiliza como combustible es una mezcla de octanos. Con una combustión completa se obtiene solo dos productos.8A.2.-Escribe la reacción de combustión completa balanceada del octano.

Algunos combustibles presentan cierto contenido de azufre; para determinarlo se hace el siguiente procedimiento:1).- se quema el combustible con exceso de oxigeno, lo que da , además de los productos de oxidación de los hidrocarburos, SO2 y SO3; ; 2).-estos últimos se hacen pasar por una solución diluida de H2O2, para convertir todos los gases en SO3 y este a H2SO4(ac), 3).-este ultimo se titula con NaOH de molaridad conocida.8A.3.-Escribe las reacciones involucradas en el paso 2 .

8A.4.-Si una muestra de 5grs de un combustible fue llevada a combustión y después del realizar el procedimiento


Compuesto D

1)

2)

A B C

D E F

G

H3O+ KMnO4


descrito se necesitaron 15.32mls de NaOH 0.100M para la neutralización completa del H2SO4. Cual es el porcentaje de azufre.


%

TABLA DE CONSTANTES Y EQUIVALENCIASFin del Examen, mucho ÉXITO!!!!

1 F 96500 C / mol

NA 6.022 x 1023

h 6.626 x 10-34

c 2.998 x 108 m/s 3 x 108 m/s

Kw 1 x 10-14

Cte. Crioscopica del agua 1.86

1 e.V. 1.61 X 10-19 C

1 caloría 4.184 J

1 atm. 760 torr

1 atm. 101325 Pascales

Numero de moles n

Atmósferas atm.

Numero de Avogrado NA

Temperatura en grados Celsius ºC

Temperatura en Kelvin K

Coulumb C

Fuerza electromotriz E

Constante de Planck h

Velocidad de la luz c

Peso molecular PM

Gramos grs.

Constante de Equilibrio K

Molaridad M

Voltaje V

ABREVIACIONES Y SIMBOLOS


CALCULOS:


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