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PREGUNTAS Y RESPUESTASPREGUNTAS Y RESPUESTAS UNIUNI

Examen de admisión 2019-2

Física y Química

1

Física

PREGUNTA N.º 1

Cuando se conectan 2 resistencias R1 y R2 en serie a una fuente V0=24 V, por las resistencias circula una corriente I1= 0,6 A. Si las resistencias se conectan en paralelo con la misma fuente V0, la corriente total es I2= 3,2 A. Determine el valor de cada resistencia (en W).

A) 20 y 20 B) 10 y 30 C) 40 y 10D) 20 y 35 E) 10 y 35

En el circuito V= IReq

24 3 2 1 2

1 2

=+

,R R

R R

De (I)

243 2

403001 2

1 2= → =, R R

R R (II)

Entonces, de (I) y (II) R1=10 W ; R2=30 W

Respuesta: 10 y 30RESOLUCIÓN

Tema: Circuitos eléctricosCaso 1

0,6 A

R1 R2

24 V

Para el circuito V= IReq

24=0,6(R1+R2)

→ R1+R2=40 (I)

Caso 2

R1

R2

24 V

3,2 A

PREGUNTA N.º 2

Determine la diferencia de potencial (en V) entre los terminales a y d, del arreglo de condensadores mostrado en la figura, si la diferencia de potencial entre los puntos b y c es de 10 V.C1=6 mF; C2=7 mF; C3=5 mF y C4=2 mF

C2

C3

C1 C4a b c d

A) 30 B) 60 C) 90D) 120 E) 150

2

Lumbreras EditoresAcademia CÉSAR VALLEJO

RESOLUCIÓN

Tema: Capacitores

a b c d

7 mF

5 mF

6 mF 2 mF

Realizamos el equivalente de C2 y C3.

6 mF 12 mF 2 mF

a bq q q

c d

Como están en serie, almacenan la misma cantidad de carga.

Dato

Vbc=10 V

→ q

q12

10 120µ

µ= → = C

Realizamos el equivalente entre a y d.

a d

Ceq= mF4

3

Del dato

Q=CeqVad

→ 1204

3 µ µ= Vad

∴ Vad=90 V

Respuesta: 90

PREGUNTA N.º 3

Una masa de hielo de 600 g a 0 °C se coloca sobre una estufa, que le suministra calor a razón de 200 J cada segundo, determine aproximadamente el tiem-po (en minutos) que demora el hielo en derretirse completamente. Asuma que todo el calor suminis-trado es absorbido por el hielo.Calor latente de fusión del agua L=3,33×105 J/kg

A) 15,2 B) 16,6 C) 17,8D) 20,2 E) 21,5

RESOLUCIÓN

Tema: Fenómenos térmicos

De Pt

=θ

→ Pt

= mL

2200 6 3 33 105

=× ×, ,

t

→ t=999 s

∴ t=16,6 min

Respuesta: 16,6

PREGUNTA N.º 4

Un matraz de vidrio que se llena completamente de mercurio a 20 °C, se calienta hasta 100 °C y se de-rrama 6 cm3 de mercurio. Calcule aproximadamente la capacidad del matraz (en cm3) que tenia al inicio. El coeficiente de dilatación lineal de vidrio del matraz es 0,4×10–5 °C–1 y del mercurio es 6×10–5 °C–1.

A) 143 B) 196 C) 223D) 311 E) 446

UNI 2018-1Solucionario de

3

Física y QuímicaUNI 2019-2

RESOLUCIÓN

Tema: Fenómenos térmicos

VB

20 °C

100 °C

DVVDVHg

VD

Hg

DVV : Incremento del volumen del matraz

VD: Volumen que se derrama

DVHg: Incremento de volumen del Hg

Del gráfico: DVV+VD=DVHg

V0gVDT+VD= V0gHgDT

V0(3×0,4×10 – 5)80+6=V0(3×6×10 – 5)80

∴ V0=446 cm3

Respuesta: 446

PREGUNTA N.º 5

Un tubo en forma de “U” contiene mercurio. Calcule la altura (en cm) de agua que se debe verter en una rama del tubo para que el mercurio se eleve 15 mm de su nivel inicial. Densidad del mercurio: 13,6 g/cm3.

A) 13,6 B) 27,2 C) 40,8D) 54,4 E) 81,6

Considerando las ramas iguales.Si una de ellas sube 15 mm, en la otra su nivel desciende 15 mm respecto del nivel inicial.

Del gráfico

ρ ρA B

agua Hg =

ρ ρH O H O Hg Hg2 2g h g h⋅ = ⋅ ⋅

103 × h = 13 600 × 30 × 10– 3

∴ h=0,408 m

< > 40,8 cm

Respuesta: 40,8 cm

PREGUNTA N.º 6

Calcule aproximadamente la frecuencia umbral (en 1015 Hz) del silicio, si su función de trabajo es 4,8 eV.

(1 eV=1,602×10–19 J; h=6,626×10–34 J · s)

A) 1,16 B) 2,16 C) 3,16D) 4,16 E) 5,16

RESOLUCIÓN

Tema: Presión hidrostática Se pide la altura de la columna de agua para que el mercurio se desplace 15 mm de su nivel inicial.

15 mm15 mm

AA BB

Nivelinicial

agua

h

mercurio

isóbara

RESOLUCIÓN

Tema: Efecto fotoeléctricoPiden hallar en forma aproximada la frecuencia umbral (f0) para el silicio.

Se sabe que esta se obtiene cuando la EC de los fotoelectrones es cero.

De la ecuación del efecto fotoeléctrico

E ECfotón máx��

= + ( )φ0

hf0 =f

→ fh

0

19

34

4 8 1 602 10

6 626 10= =

×( )×

−

−

φ , ,

,

f0=1,16×1015 Hz

∴ f0=1,16

Respuesta: 1,16

4


PREGUNTA N.º 7

Un objeto de 3 cm de alto está situado a 10 cm de-lante de un espejo convexo, cuyo radio de curvatura es 6 cm. Determine aproximadamente el tamaño (en cm) de la imagen formada.

A) 0,25 B) 0,69 C) 1,28D) 2,61 E) 3,15

RESOLUCIÓN

Tema: Espejos esféricosGraficamos

q=10 cm

f=– 3 cm

iF

ZR(+) ZV(–)

R

hi

hθ

Se verifica que

h

h

ih

ihi

iθ

θθ θ

= → = (I)

Cálculo de i de la EC de Descartes

1 1 1f i= +

θ

− = + → =−1

3

1 1

10

30

13ii cm

Finalmente en (I)

hi =

⋅

30

13

103

∴ hi=0,69 cm

Respuesta: 0,69

PREGUNTA N.º 8

Un alambre homogéneo de 50 g de masa y 1 m de longitud conduce una corriente de 2 A en la dirección positiva del eje X. Determine el campo magnético (en T) mínimo necesario para levantar verticalmente este alambre. g=9,81 m/s2.

g

1 m

I

X

Y

A) −0 122, k B) −0 245, k C) 0 245, k

D) 0 490, j E) −0 490, î

RESOLUCIÓN

Tema: Fuerza magnética sobre conductorNos piden el mínimo valor del campo magnético (inducción magnética), para levantar el alambre.

gB

Fmag

X

Z

Y

Fg

1 m

I

La Fmag debe compensar la fuerza de gravedad

del alambre. Aplicando la regla de la palma de la mano izquierda, se deduce que el vector inducción magnética debe estar orientado según el eje – Z.

Del equilibrio Fmag.=Fg

BIL=mg

B(2)(1)=50×10–3×9,8

→ B=0,245T

∴ B=0,245k

Respuesta: −0 245, k


5


RESOLUCIÓN

Tema: Óptica geométrica - RefracciónEn el gráfico nA=1

60°

30°

np=1,5

30°x y

ba

De la ley de Snell (aire - prisma) nAsenx=npsen30 (I)

De la ley de Snell (prisma - aire) npsen30=nAseny (II)

PREGUNTA N.º 9

Un rayo de luz incide sobre la cara de un prisma, cuya sección transversal es un triángulo equilátero ABC, tal como se indica en la figura; su índice de refracción es n = 1,5. Si se observa que la trayectoria del rayo de luz en el interior del prisma es paralela al segmento AC, entonces se cumple

B

E

A

D

C

ba

60°

A) sena = 2senb B) sena =1,5senb C) 1,5sena= senbD) sena = senbE) sena=cosb

De (I) y (II)

x = y → a = b

∴ sena = senb

Respuesta: sena= senb

PREGUNTA N.º 10

Una carga de 1 mC y 0,1 mg de masa se mueve por una trayectoria circular en el plano XY, debido a la acción de un campo magnético de 1 T en la dirección del eje Z. Determine el radio de la órbita circular, en m, si la rapidez de la partícula es de 100 m/s.

A) 5 B) 10 C) 15D) 20 E) 25

RESOLUCIÓN

Tema: Electromagnetismo - Fuerza magnética

q=10–6 C

m=0,1×10–6 kg

Y

X

××

××

RF

M v=10 m/s

B=1 T

A partir de la dinámica circunferencial

F

mv

Rc =

2

qvB

mv

R=

2

R

mv

qB=

R=

× ×

×

−

−

0 1 10 10

10 1

6 2

6

,

∴ R=10 m

Respuesta: 10

6


PREGUNTA N.º 11

Un bloque de 4 kg de masa se encuentra apoyado sobre un plano inclinado que forma 37° con la horizontal, los coeficientes de rozamiento estático y cinético son 0,8 y 0,5 respectivamente. Una fuerza F que varía con el tiempo, de la forma F=4t+10 (F en N y t en s) actúa sobre el bloque tal como se indica en la figura. Determine aproximadamente la aceleración (en m/s2) con la cual empezará a subir por el plano inclinado. g = 9,81 m/s2

A) 1,23 B) 2,35 F

37°

C) 3,64D) 4,82 E) 5,17

RESOLUCIÓN

Tema: Dinámica rectilínea m=4 kg

fN

F

fmg sen37°

37°

37°

mgcos37°

mg

m 0,50,8

Cuando el bloque se encuentra a punto de deslizar F= fS(máx)+mg sen37° F=mS mg cos37°+ mg sen37° (I)

Un instante después se inicia el deslizamiento de FR=m . a F –fK – mg sen37=m . a F – mK mg cos 37°– mg sen 37°=m . a (II)

(I) en (II) mS mg cos37° – mK mg cos 37°=m . a a= (mS – mK) g cos 37°

Reemplazamos valores. a(0,8 – 0,5)(9,81)cos37°

a=2,35 km/s2

Respuesta: 2,35

PREGUNTA N.º 12

Un cuerpo de 5 kg de masa se mueve a lo largo del

eje X. Su posición está dada por X(t)=At+Bt2, donde los valores de las constantes A y B son 2 m/s y 4 m/s2 respectivamente. Indique la gráfica que representa la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo en función del tiempo.

A)

10

F(N)

t(s)

B)

20

F(N)

t(s)

C)

20

F(N)

t(s)

40

D)

10

F(N)

t(s)

E) F(N)

t(s)

40


7


RESOLUCIÓN

Tema: Dinámica rectilínea

m=5 kg

A=2 m/s B=4 m/s2

x

aF

Del dato x(t)=2t+4t2

En general

x x v t a tt( ) = + +0 0

21

2

Comparamos. v0= +2 m/s a=+8 m/s2

De la 2a Ley de Newton FR=ma

F=5(8) F=40 N

La fuerza es de módulo constante.

Respuesta:

F(N)

t(s)

40

PREGUNTA N.º 13

Una partícula se mueve por una trayectoria circular de radio 8 m, con una rapidez que varía según v=2+21, donde t está en s y v en m/s. Determine el ángulo entre el vector de la aceleración total con su componente normal después de 1 s de iniciado el movimiento.

A) 30° B) 60° C) 45°D) 53° E) 90°

RESOLUCIÓN

Tema: MCUVPiden el ángulo q entre la aceleración resultante a

y su componente normal u

(también llamado aceleración centrípeta).

Con

v = 2 + 2t

Rapidez

inicial

Aceleración

tangencial: at

Se tiene: at=2 m/s2

Luego de 1 s, se determina la rapidez.

Reemplazamos t=1 s → v=2+2(1)=4 m/s

Con esta rapidez se determina la aceleración centrípeta:

a

v

rm scp = = =

2 224

82 /

Graficamos

acp=2 m/s2

aq

at=2 m/s2

t=1 s

Notar que a

forma q=45° con su componente normal.

Respuesta: 45°

8


PREGUNTA N.º 14

Un cuerpo se lanza hacia arriba desde una altura de 5 m. El tiempo que demora en llegar al suelo desde la altura máxima es de 3 s. Calcule aproximadamente el tiempo (en s) que demoró en alcanzar su altura máxima, g = 9,81 m/ s2

A) 2,5 B) 2,6 C) 2,7D) 2,8 E) 2,9

RESOLUCIÓN

Tema: MVCL

Piden el tiempo t que le lleva alcanzar su altura máxima luego de ser lanzado.

Grafiquemos

v=0

v0

t

3 s

5 m

t d

H

Con t=3 s y v0=0

Determinamos H.

H v t= + × ×021

29 81 3,

H=44,145 m

Luego de la gráfica, calculamos

d=H – 5=44,145 – 5

d= 39,145 m

PREGUNTA N.º 15

Dada la ecuación dimensionalmente correcta E=xFv, determine la dimensión de x si E es energía, F es fuerza y v es velocidad.

A) M B) L C) T

D) ML E) LT

RESOLUCIÓN

Tema: Análisis dimensionalPiden [x]

Se tiene: E=xFv

[E]= [x][F][v] (I)

Donde

E F d F d[ ]= [ ]=

= ×[ ]= [ ][ ]energía

Trabajo

mecánico

v

d

t

d

t[ ]=

=[ ]

[ ]

Reemplazamos en (I).

F d x F

d

t[ ][ ]= [ ][ ]

[ ]

[ ]

Simplificamos. [x]= [t]=T

Respuesta: T

Finalmente, en el tramo en que desciende d se determina t.

d gt= +01

2

2

39 1459 81

2

2,,

= t

t=2,82 s

Respuesta: 2,8


9


RESOLUCIÓN

Tema: Intensidad sonoraPiden potencia de la fuerza: P

Se sabe

B

I

I=

100

log

Con I0=10−12 w/m2

→ 100 1010 12

=

−

logI

Resolvemos.

I=10–2 W/m2

Además, recuerde que

I

P

A= = Potencia

Área

Con: A=4p r2; r=2 m

10

4 2

2

2

−=

( )

P

π

→ P=16p ×10–2 W

Respuesta: 16p×10–2

PREGUNTA N.º 17

Un péndulo simple tiene un periodo T cuando oscila en la Tierra. Cuando se pone a oscilar en un planeta B, el periodo resulta ser T/2. Calcule el cociente de la gravedad de la Tierra entre la gravedad del planeta B si la longitud del péndulo es .

A) 1

4 B)

1

2 C) 1

D) 2 E) 4

RESOLUCIÓN

Tema: Péndulo simpleEl periodo para un péndulo simple viene dado por

TL

g= 2π

En el planeta Tierra

TgTT

= 2π

(I)

En el planeta B

TT

gBB

= =2

2π

(II)

Piden gT / gB.

Dividimos (II) y (I).

T

T

g

g

22

2

=

π

π

B

T

1

2=

g

gT

B

∴ g

gT

B

=1

4

Respuesta: 1

4

PREGUNTA N.º 16

El nivel de sonido a 2 m de una fuente sonora que emite ondas acústicas homogéneamente en todas las direcciones es 100 dB. La potencia de la fuente (en W) es

A) 1

1610 2

π× − B)

16

310 2π

× − C) 8

310 2π

× −

D) 8p×10–2 E) 16p×10–2

10


PREGUNTA N.º 18

Sobre una recta se colocan consecutivamente 10 partículas puntuales e idénticas, separadas una distancia de 1 m una de la otra. Sobre la recta se acerca otra partícula idéntica a las anteriores con una rapidez de 10 m/s. Calcule el tiempo (en s) que transcurre desde que se produce el primer choque hasta el último si todos los choques son completamente inelásticos.

A) 5 B) 5,1 C) 5,2D) 5,3 E) 5,4

RESOLUCIÓN

Tema: ChoquesSegún el problema

...

v=10 m/s

primera

esfera

décima

esfera

1 m 1 m 1 m

Durante el primer choque

v

v1

P P a.ch. d.ch.=

mv=2mv1

v=2v1

→ vv

12

=

Luego, del MRU d=vt

1=v1t1

12

1=vt

→ tv

1

2=

Durante el segundo choque

v2

v1

P P a.ch. d.ch.=

2mv1=3mv2

→ vv

23

=

Luego, del MRU d=vt

13

2=vt

→ tv

2

3=

Por lo que el tiempo para el último choque será t= t1+ t2+ t3+...+ t9

tv v v v

= + + + +2 3 4 10

...

tv

= =54 54

10

∴ t=5,4 s

Respuesta: 5,4


11


RESOLUCIÓN

Tema: Conservación de la energía

Fg

g

v=0

v=3 m/s

hmáx

Según el dato del problema

WFg= – 0,9 J

Fgh= – 0,9

mgh=0,9

Por otro lado EM(I)=EM(F)

EC=EPG

1

2

2mv mgh=

1

23 0 9

2m( ) = ,

∴ m=0,2 kg

Respuesta: 0,2

PREGUNTA N.º 20

El peso de un cuerpo en la superficie de la Tierra es de 625 N. Calcule aproximadamente a qué altura (en km) su peso es de 576 N. Considere el radio de la Tierra 6370 km. (g=9,81 m/s2).

A) 65 B) 165 C) 265D) 365 E) 465

RESOLUCIÓN

Tema: Gravitación universalPiden A

P

MRT h

gP

En la superficie de la Tierra

FGM

Rg

T

= =2

625 N (1)

En el punto P, a una altura h

FGM

R hgP

=+

=( )T

N2

576 (2)

Dividimos (1)÷ (2).

GM

R

GM

R hT

T2

2

625

576

( )+

=

1625

576

2

+

=h

RT

1

6370

625

576

2

+

=

h

∴ h=265 km

Respuesta: 265

PREGUNTA N.º 19

Un cuerpo se lanza hacia arriba con una rapidez de 3 m/s. Calcule la masa del cuerpo (en kg) si el trabajo que realiza la fuerza gravitatoria desde que se lanzó el cuerpo hasta que llega a su altura máxima es – 0,9 J.(g=9,81 m/s2)

A) 0,1 B) 0,2 C) 0,3D) 0,4 E) 0,5

12


QUíMica

PREGUNTA N.º 21

A 100 mL de una solución de HCl(ac) 1,0 M se le adicionan 100 mL de solución de NaOH 0,5 M. ¿Cuál es el pH de la mezcla resultante?

A) log2 B) log3 C) log4D) log5 E) log6

Inicial50

mmol (R.L.)

100 mmol (R.E.)

Cambio neto

50 mmol

50 mmol

→ 50 mmol

50 mmol

Final 050

mmol(exceso)

50 mmol

50 mmol

1 NaOH+1HCl → 1NaCl+1H2O

En Molaridad mmol

mLα = =

5 0

20 0

1

4M

El HCl es ácido fuerte, se ioniza completamente.

1HCl(ac) → 1H1+(ac)+1Cl1–

(ac)

1

4

1

4

1

4

GeneráM M M →

Luego el pH

pH=logH

1 1

1

4

41+[ ]

= = =log log

Respuesta: log4

RESOLUCIÓN

Tema: Teoría Ácido - BaseNos piden el pH de la mezcla resultante.

Esquematizamos los datos de las soluciones.

100 mL HClNaclH2O

100 mL 200 mL

HCl1,0M

NaOH0,5M

RESULTA

(exceso)

Vsol

nHClMolaridad= (a)

Antes de mezclar calculamos el nsto.=MVsol.

mmol mL

nHCl mol

L m L=100 mmol= ×

1100

nNaOHmol

L m L=50 mmol= ×0 5 100,

En la reacción de neutralización, determinamos R.L. y R.E.

PREGUNTA N.º 22

En un reactor químico de 5 L se tiene una mezcla en equilibrio formada por 3,22 g de NOBr; 3,08 g de NO y 4,19 de Br2. Calcule el valor de Kp para el sistema en equilibrio a 100,4 °C: 2NOBr(g) 2NO(g)+Br2(g)Masas molares (g/mol):NOBr=109,9; NO=30; Br2=159,8 R=0,082 atm·L / mol ·K

A) 2 B) 3 C) 4D) 5 E) 6


13


RESOLUCIÓN

Tema: Equilibrio químicoNos piden el valor Kp

Entonces usaremos Kp=Kc(RT)Dn (a)

Para calcular Kc se necesita la concentración molar

[ ]( )= =n

v

n

5 L

mol

ambosson datos

g

g/moln

m

m=

Analizamos el equilibrio químico.

2NOBr(g) 2NO(g)+Br2(g) → Dn= (2+1)–2=1

m 3,22 g 3,08 g 4,19 g

n 0,0,29 mol 0,103 mol 0,026 mol

[ ] 0,029/5 M 0,103/5 M 0,026/5 M

La expresión de Kc

Kc

NO Br

NOBr=[ ] [ ][ ]

22

2

Reemplazamos valores numéricos.

Kc =

=

0 103

5

0 026

5

0 029

5

0 066

2

2

, ,

,,

Además

∆ =

= + =

n

T

1

100 4 273 373 4, , K

En (a)

Kp= (0,066)(0,082×373,4)1=2

Respuesta: 2

PREGUNTA N.º 23

En un recipiente de 5 L se introduce una mezcla de 2 moles de N2(g) y 6 moles de H2(g), llevándose a cabo la siguiente reacción química a una determinada temperatura: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

Si al llegar al equilibrio se determina que hay 0,46 moles de NH3(g), determine el valor de Kc a la misma temperatura.

A) 1,2×10– 4 B) 1,2×10–3 C) 2,0×10–3

D) 2,0×10–2 E) 2,0×10–1

RESOLUCIÓN

Tema: Equilibrio químicoNos piden Kc.

Esquematizando los datos, tenemos

N2

H2

N2

H2

NH3

2 moles

6 moles

V=5 L

(inicial)

V=5 L

(equilibrio químico)

0,46 moles

se calcula por

estequiometría?

?

ninicial 2moles

6moles 0

ncambio neto

0,23

moles

0,39

moles→ 0,46

moles

nequilibrio 1,77moles

5,31moles

0,46moles

1N2(g)+2H2(g) 2NH3(g)

1 77

5

5 31

5

0 46

5

, , ,M M M

Tenemos la expresión de Kc

Kc

NH

N H=

[ ][ ][ ]

32

2 23

14


Reemplazando obtenemos

Kc =

0 46

5

1 77

5

5 31

5

2

3

,

, ,

Kc=2×10 – 2

Respuesta: 2×10 – 2

PREGUNTA N.º 24

En el siguiente gráfico se muestra la solubilidad de tres sales en agua en función de la temperatura.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90

A

B

C

Temperatura (°C)

So

lubili

dad

(g d

e s

al en

10

0 g

de H

2O

)

Al respecto, ¿cuáles de las siguientes proposiciones son correctas?I. A 30 °C, la sal B es más soluble que C.II. Con un aumento de temperatura, aumenta la

solubilidad de las sales B y C.III. La disolución de 45 g de la sal A en 100 g de

agua a 30 °C forma una solución insaturada.

A) solo I B) solo II C) solo IIID) I y II E) I, II y III

RESOLUCIÓN

Tema: SolucionesNos piden determinar las proposiciones correctas con los datos que figuran en el gráfico.

0

10

20

30

40

10 20 30 40

A Curvas de

solubilidad

de tres sales

(A, B, C)B

C

Temperatura (°C)

So

lubili

dad

(g d

e s

al en

10

0 g

de H

2O

)La curva de solubilidad corresponde a soluciones saturadas de cada soluto (A, B, C).Entonces analizando cada proposición:I. Incorrecta

A T=30° C solubilidad de C > solubilidad de B

II. Correcta

Del gráfico para las tres sales

solubilidad (s) temperaturarelación directa

→

III. Incorrecta: Analizamos la información.

45 g

A

Inicial Final

100 g100 mL

se agota A(ac)

5g de A(s)cristalizado

soluciónsaturada

conprecipitado

40 g de A100 g de H2O

SA30 °C=

Respuesta: solo II


15


PREGUNTA N.º 25

El ácido acético puro, CH3COOH, es un líqui-do que tiene una densidad de 1,049 g/mL a 25 °C. Calcule la concentración molar de una solu-ción que resulta al mezclar 10 mL de ácido acético con suficiente cantidad de agua para obtener 125 mL de solución.Masa molar de CH3 COOH=60 g/mol

A) 0,40 B) 0,70 C) 0,85D) 1,40 E) 2,40

RESOLUCIÓN

Tema: SolucionesNos piden la concentración molar de la solución.

Esquematizamos el proceso.

Vsol=125 mL

0,125 L

V=10 mL

(CH3COOH)

Datos:• DCH3COOH=1,049 g/mL

• MCH3COOH=60 g/mol

Por el concepto de molaridad

Mn

v

m

M V= =

×

sto

sol

sto

sto sol

(*)

Calculamos la masa de soluto a partir de la densidad.

Dm

Vm D V= → = × = ×sto

g

mL mL1 049 10,

=10,49 g

PREGUNTA N.º 26

La corrosión es el deterioro electroquímico de un material debido a la interacción de este con su entorno. Con respecto a este fenómeno, determine la secuencia correcta después de determinar si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F).I. El zinc se corroe en presencia de una solución

de Cu(ll).II. La barra de plomo no se corroe cuando se coloca

en una solución de Fe(II).III. La barra de cobre se corroe cuando se coloca

en una solución de Fe(II).Potenciales estándar de reducción (en voltios).

E°(Zn2+ / Zn)= – 0,76

E° (Cu2+ / Cu)= +0,34

E°(Fe2+ / Fe)= – 0,44

E°(Pb2+ / Pb)= – 0,13

A) VVV B) VFV C) VVFD) FFF E) FVF

RESOLUCIÓN

Tema: Celda galvánicaLa corrosión es definida como el deterioro de un material como consecuencia de un ataque que puede ser electroquímico para el caso de los metales.

Ordenando los potenciales estándar de reducción obtenemos

aumenta

fuerza

oxidante

Cu2+/Cu

Pb2+/Pb

Fe2+/Fe

Zn2+/Zn

En presencia de los demás iones

metálicos, el Zn se oxida por su

baja E° reducción

–0,76

E° (V)

+0,34

–0,13

–0,44

Reemplazamos en (*).

M =×

=10 49

60 0 1251 4

,

,, mol/L

Respuesta: 1,40

16


PREGUNTA N.º 27

Respecto a la lluvia ácida, indique la secuencia correcta después de determinar si las proposiciones dadas son verdaderas (V) o falsas (F):I. Los óxidos de azufre y los de nitrógeno originan

las lluvias ácidas.II. Todos los gases expulsados por las industrias

al estar en contacto con el agua de lluvia se transforman en lluvia ácida.

III. La lluvia ácida es corrosiva tanto para metales como materiales de construcción calcáreos.

A) VVV B) VVF C) VFVD) FFV E) FVF

RESOLUCIÓN

Tema: Contaminación ambientalLa acidez de algunas precipitaciones se debe a la presencia de los ácidos sulfúricos y nítricos, que se forman por la combinación de óxidos de azufre y nitrógeno, los cuales son liberados en la atmósfera por las industrias y el parque automotor, entre otros.

Analizamos las proposiciones.I. Verdadero

Las actividades antropogénicas principalmente liberan como subproductos de sus procesos al óxido de azufre y nitrógeno, los cuáles al estar en contacto con la humedad del aire generan la lluvia ácida.

SOx+H2O → H2SO4

NOx+H2O → HNO3

II. Falso

Todos los gases al combinarse con el agua no generan ácidos fuertes, esta propiedad solo la presentan los óxidos del azufre y nitrógeno.

III. Verdadero

Entre las consecuencias de la lluvia ácida tenemos las siguientes:• Muerte de grandes extensiones de bosques.• Acidificación de suelos, lagos, etc.

(Disminución del pH).• Deterioro de materiales calcáreos (mármol),

corrosión del hierro, etc.

Respuesta: VFV

Recordamos

A mayor potencial

de reducción

Mayor facilidad

para reducirs→

ee

Analizamos las proposiciones.

I. Correcta

Por su mayor potencial de reducción, el Cu2+ oxida al Zn metálico.

Cu2+

Zn2+

Zn

II. Correcta

El plomo presenta mayor potencial de reducción, por lo tanto, el hierro no corroe al plomo.

III. Incorrecta

Debido a su mayor potencial de reducción, el cobre no se corroe cuando se coloca en una solución de Fe(II).

Respuesta: VVF

PREGUNTA N.º 28

Los compuestos orgánicos presentan isomería. Al respecto, indique la secuencia correcta después de determinar si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F):I. Los alcanos presentan isomería de cadena.II. El 1,2 - dimetilciclobutano y el 1,3 - dimetilciclo-

butano son isómeros geométricos.III. El etanol y el éter metílico son isómeros de

función.

A) FFV B) VFF C) FVFD) VVV E) VFV


17


RESOLUCIÓN

Tema: Química orgánicaLos isómeros son compuestos diferentes con la misma fórmula molecular. En los compuestos orgánicos, hay varias formas de isomería.

I. Correcta

Los isómeros de cadena son isómeros que difieren en la secuencia de enlaces, es decir, la forma como están conectados sus átomos, por ejemplo, analicemos 2 alcanos.

CH3

CH3

n-butano isobutano

CH2 CH2 CH3CH3 CH CH3

Fórmula: C4H10 C4H10 molecular

Ambos presentan la misma fórmula molecular, pero diferentes estructuras, por lo tanto, son isómeros.

II. Incorrecta

Los isómeros geométricos son aquellos que solo se diferencian en la orientación espacial de sus átomos, pero sus átomos se encuentran enlazados en el mismo orden.

Para las estructuras mencionadas tenemos

1,3-dimetilciclobutano

CH3

CH3

1,2-dimetilciclobutano

CH3 CH3

PREGUNTA N.º 29

Una de las semireacciones de la electrólisis del agua es2H2O() → O2(g)+4H+

(ac)+4e–

Si se recogen 0,076 L de O2 a 25 °C y 755 mmHg, ¿qué carga eléctrica (Faraday) tuvo que pasar a través de la solución?R=0,082 atm·L/mol ·KF=96 500 Coulomb/mol e–

A) 0,0035 B) 0,0062 C) 0,0123D) 0,0242 E) 0,0361

Los compuestos cíclicos, debido a su rigidez, presentan isomería geométrica. En este caso no existe debido a que los sustituyentes no se encuentran en carbonos consecutivos.

III. Correcta

Los isómeros de función presentan grupos funcionales diferentes, pero poseen la misma fórmula molecular.

CH3 – CH2 – OH CH3 – O – CH3 etanol éter metílico Fórmula : C2H6O C2H6O molecular

Función : Alcohol Éter Química

Ambas estructuras presentan isómeros de función.

Respuesta: VFV

18


RESOLUCIÓN

Tema: ElectrólisisA partir de la electrólisis del agua se obtiene gas oxígeno (O2) en el ánodo que se recogen en un recipiente.

O2O2V=0,076 L

T=25 °C=298 K

P=755 mmHg

R=×

×0 082,

atm L

mol K

R=×

×62 4,

mmHg L

mol K

Calculamos las moles del gas oxígeno.

nPV

RT= =

×

×=

755 0 076

62 4 2980 00308

,

,, mol

En la semirreacción de la electrólisis del agua tenemos

2 1 4 42 2H O O H eg ac( ) ( ) ( )+ −

→ + +��

�

1 mol 4 F 0,00308 mol q

∴ q=0,0123 F

Respuesta: 0,0123

Potenciales estándar de reducción (en voltios)Eº (Cl2/Cr–)= +1,359

Eº (I2/I–)=+0,536

Eº (Ni2+/Ni)= – 0,280

Eº (Ce4+/Ce3+)= +1,610Son correctas

A) solo I B) solo II C) solo IIID) II y III E) I, II y III

RESOLUCIÓN

Tema: Celda galvánicaA partir de las reacciones globales y los potenciales estándar tenemos

Celda (A)

Cl2(g)+2I –(ac) → 2Cl –(ac)+ I2(s)

Cl2+2e – → 2Cl – E°red =1,359 V

E°OX =0,536 V

E°celda= +0,823 V

2I– → I2+2e–

Celda (B)

Ni(s)+2Ce4+(ac) → Ni2+(ac)+2Ce3+

(ac)

Ce4++1e – → Ce3+ E°red =1,61 V

E°OX =0,28 V

E°celda= +1,89 V

Ni → Ni2++2e–

Analizamos las alternativas.I. Incorrecto

El voltaje de la celda A es menor que el de la de celda B.

II. Correcto

Como E°celda (A)>0, la reacción redox (reducción y oxidación) será espontánea.

III. Correcto

Según el diagrama de la celda (B)

Ni Ni ||Ce Ce Ptánodo

(ac)2+ 4+

cátodo| , |3+

el Pt es un electrodo inerte.

Respuesta: II y III

PREGUNTA N.º 30

Se tiene las siguientes reacciones globales en las celdas galvánicas A y B, respectivamente:Cl2(g)+2I –(ac) → 2Cl –(ac)+ I2(s) (celda A)

Ni(s)+2Ce4+(ac) → Ni2+(ac)+2Ce3+

(ac) (celda B)

A continuación se presentan las siguientes propo-siciones:I. El voltaje de la celda A es mayor que la de B.II. En la celda A la reacción de oxidación de los

iones yoduro es espontánea.III. El cátodo de la celda B es inerte.


19


PREGUNTA N.º 31

Indique el estado de oxidación de cada uno de los elementos subrayados en las siguientes especies químicas:BaO; K2Cr207; H3PO4Números atómicos:H=1; P=15; O=16; K=19; Cr=24; Ba=56

A) +1, +6, +5B) +2, +6, – 5C) +1, – 6, +5D) +2, +3, +5E) +2, +6, +5

RESOLUCIÓN

Tema: Nomenclatura inorgánicaEl estado o número de oxidación (EO) es la carga re-lativa de un átomo en un compuesto. En compuestos iónicos es carga real y en compuestos moleculares es carga aparente.

En general tenemos queEO(H)=+1 EO(O)= – 2

Además, EOmetal

IAvalor único

= + ( )1

En un compuesto se cumple que

EO=0∑

En las especies químicas tenemos

I. BaO–2+2

II. K2Cr2O7

+6 –2+1

III. H3PO4

+5 –2+1

Por lo tanto, el estado de oxidación de los elementos subrayados son +2, +6, +5.

Respuesta: +2, +6, +5

PREGUNTA N.º 32

Si A representa a un átomo central con dos pares de electrones no compartidos y B representa a un átomo unido por un enlace simple al átomo A, ¿cuál es la geometría molecular de la especie AB2?

A) linealB) angularC) plana trigonalD) pirámide trigonalE) tetraédrica

RESOLUCIÓN

Tema: Geometría molecularLa geometría molecular indica la disposición espacial de los átomos de una molécula alrededor de un átomo central donde los pares libres de electrones influyen debido a la repulsión eléctrica.

La fuerza de repulsión de

Par e–

libre>

Par e–

enlazante

En la especie química AB2, el átomo central es A, tiene 2 pares de electrones libres y se enlaza con B formando enlace simple.

A

B B

Debido a la repulsión de los e– libres forma una geometría molecular angular.

Respuesta: angular

20


PREGUNTA N.º 33

Se tiene un elemento X, que al reaccionar con el oxígeno forma el compuesto XO y al reaccionar con el ácido clorhídrico forma el compuesto XCl2. Asimismo, la configuración electrónica de X en ambos compuestos es igual a la del neón.Al respecto, indique la alternativa correcta, después de determinar si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F):I. El elemento X se encuentra en el tercer período

de la Tabla Periódica Moderna.II. El átomo del elemento X presenta 8 electrones

de valencia.III. El elemento X es más electronegativo que el

cloro.Números atómicos: Ne=10; Ce=17

A) VFV B) VFF C) VVFD) FVF E) FVV

II. Falso

12X0: 1s2 2s2 2p6 3s2

nivel devalencia

∴ N.° de electrones de valencia=2

III. Falso

12X0: 1s22s22p63s2 → Pertenece al 3.er periodo,

IIA. Es un metal alcalino térreo.

17Cl0: [10Ne] 3s2 3p5 → Pertenece al 3.er periodo;

VIIA. Es un halógeno.

Por lo tanto, la electronegatividad

Halógeno > metal alcalino térreo

Cl X� ��

Respuesta: VFFRESOLUCIÓN

Tema: Tabla periódica moderna• El elemento X, al combinarse por separado con

oxígeno y el soluto de ácido clorhídrico

X + O2 → X O

óxido

+ −2 2��

X + HCl → X Clsal

+−

2

21

• Indican: X+2 tiene la misma configuración del

10Ne

10Ne: 1s22s22p6 < > 7X+2

#e Z−

= −10

2

Z=12

I. Verdadero

12X0: 1s22s22p63s2

∴ N.° periodo=último nivel de energía=3

PREGUNTA N.º 34

El cloruro de magnesio, MgCl2, es un compuesto que se utiliza como desecante de solventes orgánicos. En el laboratorio, se obtiene a partir de la siguiente reacción química: Mg(s)+2HCl(ac) → MgCl2(ac)+H2(g)

Respecto a las siguientes proposiciones:I. El magnesio en el MgCl2 es isoelectrónico al neón.II. El cloro en el MgCl2 presenta una configuración

electrónica [Ne]3s23p6

III. El magnesio atómico presenta una configuración electrónica [Ne]3s23p5

Números atómicos: Ne=10; Mg=12; Cl=17Son correctas

A) solo I B) solo II C) I y IIID) I y II E) I, II y III


21


RESOLUCIÓN

Tema: Configuración electrónicaEn la reacción química Mg(s)+2HCl(ac) → MgCl2(ac)+H2(g)

El MgCl2 es un compuesto iónico, constituido por

Mg+2 y Cl–1

I. Verdadero

La configuración electrónica del ion magnesio es

12Mg+2: 1s2 2s2 2p6

La configuración electrónica del neón es

10Ne: 1s2 2s2 2p6

Por tener la misma configuración electrónica y el mismo número de electrones, el Mg+2 y el Ne son isoelectrónicos.

II. Verdadero

La configuración electrónica del ion magnesio es

17Cl–1: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 < > [10Ne] 3s2 3p6

III. Falso

La configuración electrónica del magnesio neutro es

12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2 < > [10Ne] 3s2

Por lo tanto, son correctas I y II.

Respuesta: I y II

PREGUNTA N.º 35

¿Cuáles de los siguientes fenómenos presentados son físicos?I. metabolismo de los alimentos.II. volatilidad del éter metílico.III. oxidación del metano por acción del oxígeno

molecular.

A) solo I B) solo II C) solo IIID) I y III E) I, II y III

RESOLUCIÓN

Tema: MateriaEl fenómeno físico es el cambio que experimenta la materia sin alterar su composición química. Se caracteriza por ser un proceso reversible.

Ejemplo

• Los cambios de estado de la materia como vaporización (volatilidad), condensación y su-blimación.

• disolución• molienda

El fenómeno químico es el cambio que experimenta la materia alterando su composición química. Se caracteriza por ser un proceso irreversible.

Ejemplo

• combustión• corrosión (oxidación)• digestión de los alimentos (metabolismo)• fermentación

Por lo tanto, un fenómeno físico es solo II.

Respuesta: solo II

PREGUNTA N.º 36

En un laboratorio se desarrolla el análisis químico para determinar la masa contenida de KClO3 en cierto mineral. Para ello se calienta el mineral y se produce la siguiente reacción:

2KClO3(s) → 2KCl(s)+3O2(g)

El O2(g) generado se mide y ocupa un volumen de 0,67 L a 20 °C y 756 mmHg. Calcule la masa (g) de KClO3 contenidos en la muestra mineral.

Masas molares (g/mol):

O2=32; KClO3=122,5

R=2,4 mmHg · L/mol · K

A) 1,23 B) 1,85 C) 2,26D) 2,77 E) 2,92

22


RESOLUCIÓN

Tema: Estequiometría

En la reacción química

2KClO3(s) → 2KCl(s)+3O2(g)

Piden

mKClO3

Para el O2

P=756 mmHg

V=0,76 L

T=20 °C < > 293 K

nPV

RTO2

=

=×

×

756 0 76

62 4 293

,

,

=0,0277 mol O2

Según la ley de Proust

2 33 2 mol KClO mol O� ��

→

2×122,5 g

mKClO3 0,0277 mol O2

∴ mKClO3=× ×2 122 5 0 0277

3

, , g

=2,26 g

Respuesta: 2,26

RESOLUCIÓN

Tema: Estado sólidoDe acuerdo al ordenamiento de las partículas, los sólidos son los siguientes:

Sólidos cristalinos Sólidos amorfos

• Presentan un orden regular de sus partí-culas en el espacio.

• Poseen punto de fusión definido.

• Son anisotrópicos.

• No presentan un orden regular de sus partículas en el espacio.

• No poseen punto de fusión definido.

• Son isotrópicos.

Los tipos de sólidos cristalinos son los siguientes:

SólidoPartículas

de cristal

Tipo de

enlaceEjemplos

iónicocationes y anio-nes

iónico NaCL, CaCO3

covalente atómico

átomos neutros

covalentediamante (C), grafito (C), SiO2

covalente molecular

moléculasintermole-culares

H2O(s), CO2(s)

metálicocationes metá-licos rodeados por un mar de e–

metálicos Na, Ca, Fe

Por lo tanto, las proposiciones I, II y III son verdaderas (VVV).

Respuesta: VVV

PREGUNTA N.º 37

Respecto a los sólidos, indique la secuencia correcta después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F).I. Considerando el ordenamiento de las partículas,

los sólidos se clasifican en cristalinos y amorfos.II. En un sólido amorfo las partículas no presentan

un ordenamiento geométrico.III. En función a las fuerzas de enlace, los sólidos

cristalinos pueden ser iónicos, metálicos, covalentes atómicos y covalentes moleculares.

A) VFV B) VVF C) FVVD) VVV E) FFV


23


PREGUNTA N.º 38

En la figura se muestra el diagrama de fases de una sustancia.

A

X Y

pre

sió

n (

atm

)

temperatura (°C)

Respecto a las siguientes proposiciones:I. En el punto A, las 3 fases se encuentran en

equilibrio.II. En el punto X, la sustancia se encuentra en el

estado sólido.III. El cambio en el cual la sustancia pasa del estado

X al estado Y se denomina congelación.son correctas

A) solo I B) solo II C) solo IIID) I y II E) I, II y III

RESOLUCIÓN

Tema: Diagrama de fases

P(atm)

T(°C)

líquido

gas

x y

Asólido

I. Correcto

El punto A corresponde al punto triple, en ella las tres fases (sólido, líquido y gaseoso) están en equilibrio.

II. Correcto

En el punto x, la sustancia se encuentra en el estado sólido; mientras que en el punto y, la sustancia se encuentra en el estado líquido.

PREGUNTA N.º 39

Para analizar el poder calorífico de una mezcla formada por 60 moles de propano y 40 moles de butano, se llevan a cabo las siguientes reacciones de combustión (sin balancear), en un reactor de volumen constante: C3H8(g)+O2(g) → CO2(g)+H2O(g)

C4H10(g)+O2(g) →CO2(g)+H2O(g)

Para asegurar la combustión completa, el reactor contiene 20 % en exceso de oxígeno. Si al finalizar la reacción el número de moles en el reactor aumentó en 5 %, y considerando el mismo rendimiento para ambas reacciones, calcule el rendimiento (%) de las reacciones.Masa atómica: H=1; C=12; O=6

A) 32,1 B) 43,9 C) 65,4D) 89,5 E) 99,9

RESOLUCIÓN

Tema: Estequiometría

C3H8

O2

C4H10

CO2

H2O

O2(exceso)

ntotal=n+5%n

ntotal=1,05n

ntotal=n

60 mol

40 mol

Con 20%

en exceso

INICIO FINAL

Sean las reacciones de combustión

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O %R

1 mol 5 mol 3 mol 4 mol

60 mol 300 mol 180 mol 240 mol

nCO2+nH2O=420 mol (teórico)

nCO2+nH2O=420 R (real)

III. Incorrecto

El cambio de estado x al estado y (sólido a líquido) se denomina fusión.

Respuesta: I y II

24


PREGUNTA N.º 40

Una pastilla de aspirina contiene 0,5 gramos de ácido acetilsalicílico (C9H8O4). Teniendo en cuenta la siguiente reacción química balanceada:

C6H4OHCOOH(s)+CH3COOH()+C9H8O4(s)+H2O()¿cuántas pastillas se obtendrán con 69 gramos de ácido salicílico (C6H4OHCOOH) y 69 gramos de ácido acético (CH3COOH)?Masas atómicas: H=1; C=12; O=6

A) 138 B) 180 C) 317D) 414 E) 497

RESOLUCIÓN

Tema: Estequiometría1 pastilla de aspirina contiene 0,5 g de ácido acetilsalicílico (C9H8O4).

Tenemos N.º de pastillas de aspirina=x=?

ácido salicílico → m=69 g (C6H4OHCOOH)

ácido acético → m=69 g (CH3COOH)

Calculamos la masa total de ácido acetilsalicílico (C9H8O4) mT

C H OHCOOH CH COOH C H O +H Os s6 4

138

3

60

9 8 4

180

2

M M M=

( )

=

( ) ( )

=

( )+ → 1

138

mol

g69 g

1

60

mol

g69 g

1

180

mol

gmT

Como hay datos de masa de los 2 reactantes, se determina primero el reactivo limitante (RL).

En forma práctica, se calcula r para cada reactante.

r =cantidad dato

cantidad estequiométrica

C6H4OHCOOH → r = = ( )69

1380 5

g

gmenor,

CH3COOH → r = = ( )69

601 15

g

gmayor,

El (RL) es el C6H4OHCOOH ya que posee el r más bajo y con su dato se calcula la masa del producto (mT).

mT =( )( )

=69 180

13890

g g

g g

Finalmente, tenemos

N.º de pastillas

de aspirina= = = =x

mT

0 5

90

0 5180

, ,

Respuesta: 180

C4H10 + 13/2 O2 → 4CO2 + 5H2O %R

1 mol 6,5 mol 4 mol 5 mol40 mol 260 mol 160 mol 200 mol

nCO2+nH2O=420 mol (teórico)

nCO2+nH2O=420R (real)

Para el O2

n n nO O

necesario

O

exceso(

2 2 2300 260 20 560

560 112

= + = +( )+ ( )� ��

%

eexceso)

mol� ��

= 672

Luego ntotal inicio=n=60+40+672=772 mol

ntotal final=1,05n=1,05(772)=810,6 mol

Finalmente:

n n n ntotal final CO

real

H O

real

O

exceso

= + + =2 2 2

810 6,

=420R+360R+112=810,6

780R=698,6

R=0,8956

∴ %R=0,8956×100%=89,56%

Respuesta: 89,5

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