15ovq3

CODIGO:

NIVEL:

15ª Olimpiada Estatal de Química

Código: No escribas en esta sección Califico:

Aciertos(1)

Nivel: Aciertos(2)

15ª

OLIMPIADA VERACRUZANA DE QUÍMICA2005

INSTRUCCIONES:

Anota el código que se te otorgo al momento de tu registro y el nivelen que participas en la parte indicada .

Tienes 5 hr. para contestar este examen.

No puedes utilizar mas que tu calculadora científica, y la tabla anexa. Todo debe ser contestado a lapicer o , ya sea tinta negra o azul.

TABLA DE PESOS Y NUMEROS ATOMICOS

# S P

# = Numero atómico S = Símbolo P = Peso atómico

15ª Olimpiada Estatal de Química 1 de 1

6

4

5

3


1.-Ácidos superiores de fósforo

1.1.-Dos moles de ácido fosfòrico dan por calentamiento una mol de ácido pirofosfóricoy una mol de agua. Cual es el peso molecular del ácido pirofosfórico.

a).- 98 g/mol b).-196 g/mol

c).- 178 g/mol d).- 146 g/mol

1.2.-Dibuja, con su geometría molecular, una molécula de ácido pirofosfórico:

4.-El fosgeno tiene como formula Cl2XO; siel porcentaje en peso del elemento X en elfosgeno es 12.12%, Cual es el elemento X.

a).- C b).-P c).-S d).- As

5.-La plata metálica existe como un sólido en un empaquetamiento cúbico centrado en las caras. Cuantos átomos están presentes en una celda unitaria de plata?

a).- 1 b).-2 c).-3 d).-4

6.-Se tiene un gramo de cada una las sustancias enlistadas en las opciones en condiciones estándar

de temperatura y presión ( todas gaseosas). Cual ocupara mayor volumen?

1.3.-El ácido fosfórico recién fundido tiene una conductividad apreciable; lo que sugiere la autoprotolisis. Escribe la reacción de autoprotolisis del ácido fosfòrico:

1.4.-El fosfato puede estar presentes en

a).-H2 b).-Cl2

c).-CO2 d).- CO

7.-El oxido fèrrico puede reaccionar con hidrógeno para dar hierro y agua. Cuantas moles de hierro se obtiene al poner a reaccionar una mol de oxido fèrrico y una mol de hidrógeno?

complejos como el: K2[Pt(NH3)2(PO4)Br] a).-2 b).- 2/3 c).- 3 d).- 1/3Cual es el número de oxidación del fósforoen el complejo anterior? 8.- Un compuesto iónico contiene 29.08% de

sodio, 40.56% de azufre y 30.36% oxigeno. Cual es la formula del aniòn de este

2.-Cual o cuales de las siguientes reacciones son posibles:

I.-2NH3 =N2H6

II.-2NO2=N2O4

III.-NH3 + NO2 = N2H3O2

compuesto?

a).- S2O -2

b).-S2O -2

b).-S2O -2

d).-S2O -2

a).-Solo I b).-Solo II 9.-Cual es el orden correcto en los puntos deebullición de los haluros de hidrógeno?

c).-Solo III c).-Solo I y II

3.-Se tiene una sustancia de composición desconocida. Unos cuantos gramos de esta sustancia se disolvieron en 25 ml de agua, después de hacerle ensayos a la llama se dedujo que la sustancia contenía plata. Cual de los siguientes compuestos puede ser:

a).- HF < HCl < HBr < HI

b).- HI < HBr < HCl < HF

c).- HCl < HF < HBr < HI

d).- HCl < HBr < HI < HF

a).-Ag2S b).-AgNO3 c).-AgCl d).-AgI 10.-Cuantos electrones de valencia presentael ácido sulfúrico?

a).- 32 b).- 42 c).- 44 d).- 22


X-


11.-En forma comercial el nitrato de cobalto(II) se vende en forma de hexahidrato; esto es, cada molécula del compuesto contiene seis moléculas de agua de hidratación. Si 10g del compuesto comercial valen $400, elcosto de un mol es:

a).-$11640 b).-$7270 c).-$73200 d).-$7320

12.-Si se tienen 50 g de cada uno de los siguientes disolventes; cual de ellos NO cabe en un recipiente cúbico de 4 cm de lado?

a).-Etanol (ρ= 0.785 g/ml)b).-Acetona (ρ= 0.681 g/ml)c).-Cloroformo (ρ= 1.47 g/ml)d).-Agua (ρ= 1.00 g/ml)

13.-30 ml de Ba(OH)2 0.1 M se hacen reaccionar con 30 ml de H2SO4 0.1 M dando cierto ∆T1; en otro experimento se hacen reaccionar 90 ml de cada solución y se obtiene ∆T2; cual es la relación entre los ∆T?

II.-Se obtiene como un precipitado blancocuando se hace burbujear CO2 en soluciones alcalinas de uno de sus aniones.III.-Puede formar cloruros de la forma MClX, planos, pero que se dimerizan fácilmente.IV.-La interacción de un mol del dimero anterior con dos moles de FeCl3 origina el compuesto FeMCl2X de peso molecular de296 g/mol .

Con los datos anteriores determina:

16.1.-Cual seria el elemento M:

a) Al b).-B c).-Mg d).- Fe

16.2.- Cual seria el modelo que representaría la reacción del hidróxido en medio básico:

a).- M(OH)X + OH-

= M(OH)X+1-1

b).- M(OH)X + OH-

= no hay reacción

a).-∆T2=∆T1 b).-∆T2=3∆T1 c).-∆T2=(1/3)∆T1

c).- M(OH)X + OH-

= M(OH)-1 +H

++ H2O

14.-De los siguientes compuestos:d).- M(OH)X + OH

- = M(OX-1)HX + H2O

I.-BH3 16.3.-El número de oxidación de M en elII.-NF3

III.-PCl3compuesto FeMCl2X

Cual es un ácido de Lewis? a)+1 b)+2 c)+3 d)+4

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

d).-Ninguno, los ácidos de Lewis son especies con carga positiva

15.- En base al diagrama de fases mostrado, Cual proceso corresponde a la sublimación?

16.4.-Cual es la hibridación de M en MClX?

a).-sp b).-sp2

c).-sp3

d).-sp3d

2

17.-El EDTA ( ácido etilendiamino tetracetico) es un reactivo muy utilizado en Química Analítica como agente complejante; forma complejos con estequiometria 1:1. La formula desarrollada del EDTA es:

B HOOC H2C

A N H2C CH2 N

CH2 COOH

HOOC H2C

C

CH2 COOH

Para simplificar podemos representar esteácido como H4Y.

a).-A→B b).-B→C c).-A→C d).-A→B→C 17.1.-Calcula la molaridad de una solución que se preparó disolviendo 5 g de EDTA en

16.-Tomando en cuenta el siguientehidróxido: M(OH)X, y sus siguientes

55 ml de agua y aforando luego a 250 ml.

características: a).-0.020 M b).-0.068 MI.-Es un hidróxido anfótero.

c).-0.056 M d).-0.311 M


17.2.-El Cu+2

se puede acomplejar con elEDTA por medio de la siguiente reacción:

Cu+2

+ Y-4

= CuY-2

K = 3.98 x 1018

Cual es la concentración de Cu+2

que queda en la solución si a una solución 0.1 M deCu

+2 se le adicionó solución 0.2 M de EDTA

18.1.-Cual sería otro de los isótopos del carbono.

a).-Diamante b).-Grafito

c).- Ambos d).-Ninguno de los anteriores

a).- 0 b).- 1 x 10-14

M El 14

C reacciona con el oxigeno para dar CO2 quees absorbido por las plantas durante la

c).- 2.51 x 10-19

M d).- 3.98 x 1018

M

El EDTA también puede acomplejar al Mg+2

+2

fotosíntesis. Los animales consumen las plantas y en sus cuerpos quedan fijados átomos de

14C en

cantidad similar para cada ser viviente. Cuando elorganismo muere deja de consumir 14C y este

y al Ca , Una muestra de agua que contenía pierde radiactividad a una tasa de 50% cada 5570esto dos cationes se titulo con EDTA 0.01 M,primero se titularon 5 ml utilizando como indicador negro de eriocromo T(este indicador muestra Ca

+2 y Mg

+2), en

estatitulación se gastaron 25.5 ml de EDTA 0.01M; después se utilizo como indicador murexida ( este indicador muestra solo la presencia de Ca

+2 y no de Mg

+2), para titular

otra muestra de 5 ml en la que se gastaronsolo 15.8 ml de EDTA 0.01 M.

17.3.- Que nombre recibe el agua en el que están presente los cationes Ca

+2 y Mg

+2?

a).- Agua pesada b).-Agua dura

c).-Agua mineralizada d).-Agua regia

17.4.-Cual es la concentración de ionesMg

+2 en la muestra?

a).- 0.0194 M b).- 0.0316 M

c).- 0.051 M d).- 0.005 M

años.

18.2.-Si todas las reacciones de desintegración radioactivas se producen por una cinética de primer orden. Cual es laconstante de decaimiento del

14C.

(segundos)-1

Para medir la cantidad de 14

C restante en un fósil, los científicos incineran un fragmento pequeño. Se utilizan contadores de radiación para detectar loselectrones emitidos por el decaimiento de

14C

en nitrógeno. La cantidad de 14

C se compara con lade carbono 12 para determinar la cantidad de radiocarbono que se ha desintegrado y así datarel fósil.

18.3.-Haciendo excavaciones se ha encontrado una momia ; a un pequeño trozo de la momia se le ha realizado el procedimiento anterior; si el contador indica que se tienen 57% de la cantidad original de14

C. Cual es la edad de la momia:

17.5.-Cual es la concentración de ionesCa

+2 en la muestra?

a).- 0.0194 M b).- 0.0316 M

c).- 0.051 M d).- 0.005 M

17.6.- Cual es la base conjugada de el ionH2Y

-2?

años

A los contadores de radiación se les denomina contadores Geiger; se sabe que un contador Geiger detecta actividad de el ordende 10

-4 µc ( micro curie ). Un c (1 curie)

corresponde a 3.7 x 1010

desintegraciones por cada segundo ( Nota.- 1 µc = 10

-6 c).

14

a).- H4Y b).-H3Y-

c).-HY-3

d).-Y-4

18.4.-Calcula la cantidad mínima depuede ser detectada por el contador.

C que

g

18.-El carbono 14 (14C) es uno de los

Ayuda.- A = λN; donde A son las desintegraciones por segundo, λ es una

isótopos del carbono. Los arqueólogos14 constante propia del sistema y N es el

emplean una técnica basada en el

señalar la

edad de un objeto antiguo.

C para numer o de núcleos.


M


19.-Se tiene la siguiente reacción:A(g) + B(g) = C(g)

La constante Kc para esta reacción es de16.50. Suponiendo que se tienen al equilibrio5 moles de A, 2 moles de B y una cantidad no conocida de C, esto a 25ºC en un recipiente de vidrio y que la presión alequilibrio entre estos tres gases es de 10atm.

19.1.-Cual es el volumen del recipiente de

21.-A 20ºC un litro de solución saturada deNaCl tiene 317.1 g de NaCl . La densidad de esta solución es de 1.1999 g/ml.

21.1.-Cual es el porcentaje en peso del NaCl en una solución saturada de NaCl a 20ºC.

%

21.2.-Cual es la molaridad de una solución saturada de NaCl a 20ºC.

vidrio.L

19.2.-Cual es el numero de moles de C al equilibrio

Por electrolisis de disoluciones saturadas deNaCl se obtiene Cl2, además se obtiene H2.

moles 21.3.-Escribe la media reacción balanceada que ocurre en el ánodo y en el cátodo

19.3.-Cual es la concentración de C alequilibrio.

M

durante la electrolisis de una disolución deNaCl.

Reacción en el cátodo:

20.-Se tienen 100 ml de una solución 0.092M de un ácido tipo HX cuya constante deacidez es 9.3 x 10

-5Reacción en el ánodo:

20.1.-Cuantos mililitros de NaOH 0.065 M se deben agregar para tener un buffer depH=6. 22.-En un laboratorio se demostrara la

formación de agua a partir de H2 y O2. ParaMl de NaOH 0.065 M :

20.2.-La sal sòdica de este ácido (NaX) se disuelve en agua. Se toma cierta cantidad de agua y se le agrega NaX hasta que ya no se puede disolver mas la sal ( hasta que queda NaX sólido); la solución se filtra y nos da una solución de volumen igual a 26.5 ml; a esta solución se le mide el pH, este es de 9.32. Determina el Kps de la sal NaX.

ello se tiene que producir H2; la manera de hacerlo es poniendo a reaccionar una mezcla de Zn y Mg con un exceso de HCl concentrado. Se toman 5 g de mezcla Mg + Zn ( mezcla A), y con ácido dan 2.9 L de H2; esta cantidad de H2 se mezcla con 2 L de O2

( mezcla B). Con esta información determina:

22.1.-Los gramos de Zn en la mezcla A.

g

Kps22.2.-El porcentaje de Mg en la mezcla A.

%

20.3.-El ion X-

puede protonarse. Calcula losmililitros de HCl 1.00 M que deben agregarse a la solución de la pregunta 20.2 para poder protonar el 10% de los iones X

-.

22.3.-La masa molar de la mezcla B

g/mol

Ml de HCl 1.00 M : 23.-Se sabe que el Ni(s) reduce una soluciónde Sn

+2 y que una solucion de Sn

+2

puede oxidar al Co(s) dando Co+2

, el Co+2

no puede oxidar al Ni(s). Asocie cada sistema con su

SISTEMA POTENCIALNi

+2/Ni

Sn+2

/SnCo

+2/Co

∆H kJ/mol

∆S J/mol K

∆G kJ/mol

TABLA DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS A 298 K

∆Hºf (kJ/mol) Sº (J/ mol K)C2H2 226.73 200.94H2 ? 130.684

C2H6 -84.68 229.60


potencial, los tres potenciales de reducciónson: -0.277 V, -0.250 V y –0.216 V.

25.1.-A partir de los datos de la tabla anterior,calcula las propiedades termodinámicas indicadas abajo para la conversión de un mol de acetileno a etano a 298 K. Atención conlas unidades!!!

24.-Los espectros de absorción en elinfrarrojo son útiles ya que nos indican que grupos contiene una molécula. El espectro de absorción en el

infrarrojomuestra lasvibraciones de los distintos enlacespresentes en una molécula, estas vibraciones se presentan como picos de distintas longitudes y ancho. A continuación se presentan los espectros de absorción en el infrarrojo de el decano, triclorometano y tetraclorometano.

25.2.-La reacción es exotérmica o endotérmica? Es endergonica o exergonica?

a).-Exotérmica y endergonica

b).-Exotérmica y exergonica

c).-Endotérmica y endergonica

d).-Endotérmica y exergonica

25.3.-La reacción anterior puede presentarse como un equilibrio. Como influye en el equilibrio y en la cinética de la reacción un aumento en la presión.

Desplazamiento del equilibrio

Velocidad de reacción

a).- A la derecha Mayor

b).- A la derecha Menor

c).- A la derecha No se modifica

En base a los espectros anteriores indicada a que longitud de onda podemos observar el enlace:

X 10-6

C – Cl

25.-El acetileno (C2H2) reacciona con el H2 para dar etano (C2H6); a 298 K estas tres especies son gases.

d).- A la izquierda No se modifica

25.4.-Cuales son los mejores condiciones para esta reacción:

a).-Alta presión y temperatura baja

b).-Alta presión y temperatura alta

c).-Baja presión y temperatura alta

c).-Baja presión y temperatura baja

25.5.-Calcula la Kc de esta reacción:

Kc =



26.- Uno de los problemas que aparecieron en la Olimpiada Coreana de Química de este año fueel siguiente:

En base a el texto podemos afirmar lo siguiente:

-Cp se refiere a un ion llamado ciclopentadienil.-El hidrógeno que aparece en cada formula esta unido a el metal.-Todos los compuestos que contienen un metal son compuestos de coordinación ( o complejos)

En base a todo lo anterior contesta lo siguiente:

26.1.-Cual enlace metal-hidrogeno es el mas fuerte en el inciso a) del texto en coreano.

Otro de los problemas que aparecieron es el siguiente:

No hemos puestos los incisos de correspondientes a esta pregunta, pero en base a la informaciónanterior hemos propuestos las siguientes preguntas:

26.2.-Cual es el peso atómico del cloro ( escribe tu respuesta con 4 decimales).

Los espectros de masas reportan la masa molecular de determinado compuesto, pero en ocasiones se observan varios, debido a los isótopos y las diferentes combinaciones para ellos. Por ejemplo, para el metano CH4, se pueden observar picos desde 16 hasta 21, dependiendo de las combinaciones entre los isótopos( tomando solamente carbono 12 y carbono 13, protio y deuterio).

26.3.-En base a toda la información anterior, cuantas líneas o picos se observarían para el cloruro de bromo: BrCl.


Cierto FalsoNo es posible decidirlo

1B.-La anilina esmas soluble en agua a pH=1 que a pH=11

ٱ ٱ ٱ

2B.-El ácidoconjugado es menos soluble en agua que la base

ٱ ٱ ٱ


Solo Nivel B 2A.- El conjunto de sustancias que contieneun èster, una cetona, , una amina y un com--

Las aminas son derivados orgánicos del NH3; una amina muy representativa es la anilina; esta es una amina aromática. Las aminas son muy importantes pues se utilizan en la síntesis industrial de colorantes y agentes farmacéuticos. Para la obtención de un fármaco se debe preparar p-nitro anilina a partir de anilina:

NH2

puesto aromático es:

a).-anilina, butano, metanol, xileno y acetato de etilob).-tolueno, etanol, propanona, etilendiamina y acetilenoc).-butirato de metilo, butilamina, 2-butanona, benceno y antracenod).-anisol, benzofenona, anilina, etino yglicina

anilina 3A.- Se tienen cuatro tubos que contiene sustancias diferentes, lo único malo es que las etiquetas que indicaban cual era lasustancia contenida se han desprendido; así

Indica (con una √ ) si las afirmaciones sobrela anilina son ciertas, falsas o no es posible decidirlo solo conociendo su estructura.

solo se sabe que cada tubo contiene una de las siguientes sustancias:

3-pentanona; 2-pentanona; pentanal; 2pentanol.

Para poder identificarlas se rotularon lostubos con las letras A, B, C y D y se hicieron las pruebas del yodoformo, Tollens y 2, 4 dinitro fenil hidracina, los resultados fueronlos siguientes:

I.-A, C y D dieron positivo a la prueba con 2,4 dinitro fenil hidracina.

Fin del Examen para Nivel B. II.-Solo A dio positivo al Tollens.

Solo nivel A III.-D y B dieron positivo a la prueba del yodoformo.

1A.-De la formula condensada C4H6 podemos tener varios compuestos. Lee los enunciadosy dibuja en el recuadro un compuesto con la formula C4H6 que aplique según sea el caso.

1A.1.-Es un compuesto que solo posee átomos de carbono con hibridación sp

2.

Cual compuesto corresponde a A, B, C y D. Dibuja las estructuras.

A B

C D

1A.2.- Es un compuesto que posee átomosde carbono con hibridación sp, sp

2 y sp

3.

4A.-Dibuja en el recuadro el producto (o unode los productos) de la siguiente reacción(en caso de que se pueda realizar; si no se puede llevar a cabo escribe NO SE REALIZA).


Cierto FalsoNo es posible decidirlo

La p-nitro anilina esmas soluble en agua a pH=1 que a pH=11

ٱ ٱ ٱ

El ácido conjugadoes menos soluble en agua que la base

ٱ ٱ ٱ


OH

+

Compuesto A

H2SO4A

II.-Como no se logro sintetizar la p-nitroanilina se planeo otra ruta sintética iniciando con cloruro de etanoìlo y AlCl3. Se trato la anilina con cloruro de etanoìlo y AlCl3 lo que da el compuesto D; con el compuesto D no se puede seguir trabajando pues no llevaría a la formación de la p-nitro anilina.

5A.2.-Dibuja la estructura del compuesto D.

D

5A.-Las aminas son derivados orgánicos delNH3; una amina muy representativa es la anilina; esta es una amina aromática. Las aminas son muy importantes pues se utilizan en la síntesis industrial de colorantes y agentes farmacéuticos.

Las aminas aromáticaspueden prepararse por la

nitración de un anillo bencénico y posterior reducción del grupo nitro.

Para la obtención de un fármaco se debe preparar p-nitro anilina a partir de anilina.

NH2

III.-Como ninguno de los intentos conduce a la obtención de la p-nitro anilina, han tenido que hacerse consideraciones respecto al carácter básico del grupo amino; así se planteo eliminar el AlCl3 y partir solo de cloruro de etanoìlo; esto favoreció la reaccióny se obtuvo el compuesto E; el compuesto E se trato con HNO3/H2SO4 y se producen dos compuestos: F y G ( los cuales son isomeros); se logro separar F y G por destilación fraccionada; el compuesto F se trato con ácido acuoso y calor lo que llevo a la formación de la p-nitro anilina.

p-nitro anilina 5A.3.-Dibuja las estructuras de E, F y G.

O2N E F G

Para ellos se han sugerido distintas rutassintéticas:

I.-Se trata la anilina con exceso HNO3/H2SO4

lo que nos da dos productos: A (C6H8N2O3) yB (C6H9NSO4); en condiciones vigorosas selogra la nitración de A y de B; un tratamientoposterior de los productos de nitración de Ay B con NaOH produce solo el compuesto C que tiene la misma formula condensada que la p-nitro anilina.

5A.1.-Dibuja las estructuras de A, B y C.

5A.4.-Indica (con una √ ) si las afirmaciones sobre la p-nitro anilina son ciertas, falsas o no es posible decidirlo solo conociendo su estructura.

A B C


+


6A.-Otro de los problemas de la Olimpiada Coreana es el siguiente:

A B

C D

El problema pedía un diagrama energético de reacción; nosotros lo hemos modificado. Tomandola información del problema anterior contesta lo siguiente:

6A.1- Cual es el compuesto ( C o D) mayoritario en la reacción del inciso b).

6A.2.-En la inciso a); cual es el porcentaje de compuesto A en la mezcla de productos. %

6A.3.-Dar el ( o los) producto(s) final(es) de la siguiente reacción:O

PhMgBr Producto(s)

6A.4.- Completa la siguiente síntesis.O

HBr EH

1).-Mg / éter Fanhidro

2).-H3O

15ª Olimpiada Estatal de Química 10 de10

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