Química Nivel medio Prueba 3 PAST PAPERS...• Se necesita una copia sin anotaciones del...

M16/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Número de convocatoria del alumno

QuímicaNivel medioPrueba 3

© International Baccalaureate Organization 201626 páginas

1 hora

Viernes 13 de mayo de 2016 (mañana)

2216 – 6130

Instrucciones para los alumnos

• Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• Sección A: conteste todas las preguntas.• Sección B: conteste todas las preguntas de una de las opciones.• Escriba sus respuestas en las casillas provistas.• En esta prueba es necesario usar una calculadora.• Se necesita una copia sin anotaciones del cuadernillo de datos de química para esta prueba.• La puntuación máxima para esta prueba de examen es [35 puntos].

Opción Preguntas

Opción A — Materiales 3 – 7

Opción B — Bioquímica 8 – 10

Opción C — Energía 11 – 15

Opción D — Química medicinal 16 – 19

28EP01

– 2 –

No escriba en esta página.

Las respuestas que se escriban en esta página no serán corregidas.


28EP02

– 3 –

Véase al dorso

Sección A

Conteste todas las preguntas.

1. La absorción de la radiación infrarroja (IR) por las moléculas de la atmósfera afecta las temperaturas globales.

Gráfica de absorbancias en el IR para las moléculas de oxígeno y ozono

Abs

orci

ón /

%

O2

O3

Visible

IRUV

100

50

00 0,1 0,3 0,5 0,7 1 5 10 15 20

Wavelength / m 106

Abso

rptio

n / %

Longitud de onda / 10-6 m

[Fuente: adaptado de 2007 Thomson Higher Education, www.acs.org]

(a) Usandolainformacióndelagráfica,indique,dandosusrazones,sieloxígenoyelozonosononosongasesquecausanelefectoinvernadero. [2]

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(Esta pregunta continúa en la página siguiente)


28EP03

– 4 –

(Pregunta 1: continuación)

(b) Se han compilado los siguientes datos para un conjunto de moléculas que se pueden encontrar en la atmósfera.

MoléculaIntensidad IR

integrada* / km mol-1

Momento dipolar molecular / Debye

Potencial de calentamiento global GWP** en 100 años

CO2 25,7 0 1

CCl4 443,7 0 1 400

CCl3F 705,2 0,45 4 750

CCl2F2 970,1 0,51 10 900

CClF3 1199 0,50 14 400

CF4

[Fuentes:“IdentifyingtheMolecularOriginofGlobalWarming”,ParthaPBera,JosephSFranciscoy TimothyJLee.PublicadoenJ.Phys.Chem.A,Vol.113,No.45,2009yaccesodewww.r744.com]

*Intensidad IR integrada es una medida de la magnitud en que la molécula absorbe la radiacióninfrarrojaqueatraviesalaatmósfera.

**GWP:Sigladelinglés“GlobalWarmingPotential”.Esunamedidarelativadelacontribución total del compuesto al calentamiento global durante un periodo de tiempo especificado.SecomparaconlamismamasadeCO2,quetieneunGWPde1.

(i) UselosdatosdelaintensidadIRintegradadelatablaparaestimarelvalorparael CF4. [1]

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(ii) Expliqueelaumentodemomentodipolarmolecularcuandosereemplazaunátomo de cloro del CCl4porflúorparaproducirCCl3F. [2]

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28EP04

– 5 –

Véase al dorso


(iii) Resumalarelaciónentreelpotencialdecalentamientoglobal(GWP)en 100añosylaintensidadIRintegradaparaelCCl4, el CCl3F, el CCl2F2yelCClF3. [1]

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(iv) ExaminesiexisteunarelacióngeneralentrelaintensidadIRintegradayelmomento dipolar molecular. [1]

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(v) ElCCl2F2yelCClF3 fueron desarrollados para su uso como refrigerantes, pero ahoraselosestáreemplazandoporotroscompuestosquímicos.Comentesobresuusohaciendoreferenciaalosvaloresdelatablayotraspreocupacionesambientales. [2]

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28EP05

– 6 –

2. Unestudiantedeseabadeterminarlaconcentracióndeunasolucióndehidróxidodesodiotitulándolaconsoluciónacuosadeácidoclorhídrico0,100moldm-3.

Usó4,00gdegránulosdehidróxidodesodioparapreparar1,00dm3 de solución acuosa.

Tituló muestras de 20,0 cm3desolucióndehidróxidodesodioconazuldebromotimolcomoindicador.

(a) Resuma,dandosusrazones,cómoprepararíacuidadosamente1,00dm3 de soluciónacuosaapartirdelos4,00gdegránulosdehidróxidodesodio. [2]

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(b) (i) Indiqueelcambiodecolordelindicadorqueelestudianteobservaríadurantesutitulación usando la sección 22 del cuadernillo de datos. [1]

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(ii) Elestudianteañadióelácidodemasiadorápido.Resuma,dandosurazón,cómo esto pudo haber afectado la concentración calculada. [2]

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28EP06

– 7 –

Véase al dorso


(c) Sugieraporqué,apesardeprepararlasoluciónyrealizarlastitulacionesconmuchocuidado,obtuvoresultadosextremadamentediferentes. [1]

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28EP07

– 8 –

Sección B

Conteste todas las preguntas de una de las opciones.

Opción A — Materiales

3. ElhierrosepuedeextraerdeunmineralquecontieneFe2O3 en un alto horno por reacción concoque,piedracalizayaire.Elaluminioseobtieneporelectrólisisdeunmineralquecontiene Al2O3.

(a) IndiquelaecuaciónrédoxtotalcuandoelmonóxidodecarbonoreduceelFe2O3 a Fe. [1]

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(b) Prediga,dandosusrazones,laspropiedadesmagnéticasdelFe2O3ydelAl2O3 en función de la estructura electrónica del ion metálico. [2]

Fe2O3:

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Al2O3:

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(La opción A continúa en la página siguiente)


28EP08

– 9 –

Véase al dorso

(Continuación: opción A, pregunta 3)

(c) Seelectrolizóalúminafundida,Al2O3 (l), haciendo pasar 2,00 × 106Catravésdelacelda.Calculelamasadealuminioproducida,usandolassecciones2y6delcuadernillo de datos. [2]

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4. Losnanocatalizadorestienenunagranáreasuperficialporunidaddemasa.

(a) Identifiqueunapreocupaciónderivadadelusodecatalizadoresananoescala. [1]

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(b) Expliquelaaccióndelaszeolitascomocatalizadoresselectivos. [2]

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28EP09

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(c) Losnanotubosdecarbono,quesepuedenobtenerporelprocesoHIPCO,tienengranpotencialcomonanocatalizadores.IdentifiqueelcatalizadorylascondicionesusadasenelprocesoHIPCO. [2]

Catalizador:

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Condiciones:

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5. Describa cómo se diferencia la estructura de las cerámicas de la de los metales. [2]

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28EP10

– 11 –

Véase al dorso

(Opción A: continuación)

6. Los bifenilnitrilos, como la molécula que se muestra a continuación, fueron las primeras moléculasdecristaleslíquidostermotrópicossintetizadas.

C5H11 CN

(a) Sugieracómoelcambiodeltamañoolaformadelacadenahidrocarbonadaafectaríaelcomportamientodelamoléculacomocristallíquido. [1]

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(b) Expliqueporquéelgruponitrilopermitequeestasmoléculasseusenenlaspantallasdecristallíquido(LCD). [2]

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7. Elcloroetenosufrepolimerizaciónconuniniciadorderadicaleslibresparaproducirlaformaatácticadelpolicloroeteno(PVC).

(a) Dibuje la forma atáctica del policloroeteno, mostrando cuatro unidades. [1]



28EP11

– 12 –


(b) (i) Explique,entérminosmoleculares,porquéelPVCsevuelvemásflexibleyblandocuandoseleañadeunplastificante. [2]

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(ii) Indique untipodecompuestoquesepuedausarcomoplastificante. [1]

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(c) SugieraunasuntoambientalasociadoconelusodePVC. [1]

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Fin de la opción A


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Véase al dorso

Opción B — Bioquímica

8. La dehidroepiandrosterona (DHEA) es una sustancia prohibida de acuerdo con el Código MundialAntidopaje.

(a) El abuso de esteroides acarrea ciertos riesgos para la salud, algunos generales, algunosespecíficosparaloshombresyalgunosespecíficosparalasmujeres.Identifiqueun riesgo para la salud en cadacategoría. [3]

Riesgo general:

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Riesgo para el hombre:

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Riesgo para la mujer:

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(b) (i) Indique el nombre del grupo funcional señalado con un óvaloenlamoléculadeDHEA que se muestra a continuación.

OCH3

HCH3

H H

HO

[1]

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(La opción B continúa en la página siguiente)


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(Continuación: opción B, pregunta 8)

(ii) Identifiquelacaracterísticadeestaestructuraquepermitesuclasificacióncomoesteroide. [1]

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(c) Laproduccióndeesteroidesprohibidostieneimplicacioneséticas.Sugieraunarazónporlacualsedeberíaapoyarlainvestigaciónsobreesteroides. [1]

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9. Los aminoácidos, que se muestran en la sección 33 del cuadernillo de datos, se pueden combinarparaformarpolipéptidosyproteínas.

(a) Deduzcalasestructurasdelasformasmásabundantesdeglicinaentressolucionestampón (buffer)depH1,0;6,0y11,0.

pH 1,0 pH 6,0 pH 11,0

[3]



28EP14

– 15 –

Véase al dorso


(b) Sehidrolizauntripéptido,X,quecontieneleucina(Leu),lisina(Lys)yácidoglutámico(Glu)yseseparapormediodeelectroforesisengelenunasolucióntampóndepH6,0.

(i) Predigaelresultadodelaelectroforesisrotulandolastresmanchasdeabajoconlos nombres de los aminoácidos. [2]

+ –

. . . . . . . . . . . .

(ii) Deduzcaelnúmerodetripéptidosquesepodríanformarusandolostresaminoácidos del tripéptido X. [1]

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(Opción B: continuación)

10. La glucosa, C6H12O6, es un monosacárido que nuestro organismo puede usar como fuente de energía.

(a) Deduzcalaecuaciónparalarespiracióncelulardelaglucosa. [1]

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(b) Calculelaenergía,enkJ,producidaapartirde15,0gdeglucosasisuentalpíadecombustión es - 2803kJ mol-1. [2]

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(c) La glucosa es la unidad fundamental del almidón que se puede usar para fabricar bioplásticos. Resuma dosventajasydosdesventajasdelosplásticosbiodegradables. [4]

Dosventajas:

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Dosdesventajas:

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Véase al dorso


(d) Losbioplásticossedescomponenpormediodereaccionescatalizadasporenzimas.Dibujeaproximadamenteunagráficaparailustrarcómovaríalavelocidaddeestareacción con el pH. [1]

Velocidaddereacción

pH

Fin de la opción B


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Opción C — Energía

11. Elhexano,C6H14, no es un combustible adecuado para motores de combustión interna porquetienetendenciaaarderespontáneamente,unacausadel“golpeteo”.

(a) (i) Elhexanosepuedeconvertirendiferentesproductosorgánicosenelprocesodereformado.Identifiqueuno de estos productos. [1]

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(ii) Sugieraporquéelproductoidentificadoen(a)(i)tienemenortendenciaaarderespontáneamentequeelhexano. [1]

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(b) (i) El octano, C8H18, puede sufrir combustión completa en condiciones adecuadas.Calculelaenergíaespecíficadeloctano,enkJg-1,usandolassecciones1,6y13 del cuadernillo de datos. [1]

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(La opción C continúa en la página siguiente)


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Véase al dorso

(Continuación: opción C, pregunta 11)

(ii) Laenergíaespecíficadeletanoles29,7kJg-1.Evalúelaadicióndeetanolaloctano(osusisómeros)parasuusocomocombustibleenvehículosconmotor,indicando unaventajayunadesventaja. [2]

Ventaja:

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Desventaja:

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(c) Elcarbónsepuedecalentarconvapordeaguaparaproducirgasnaturalsintético.Formule una ecuación para mostrar la formación de metano, CH4 (g), a partir de carbón,C(s),yvapordeagua,H2O (g). [1]

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12. Losaceitesvegetalesyloscombustiblesdieseltienenuncontenidoenergéticosimilar, perolosaceitesvegetalesgeneralmentenoseusancomocombustiblesenlosmotoresdecombustión interna.

(a) Lasreaccionesdetransesterificaciónpermitenconvertirlosresiduosdelosaceitesdecocinaenbiocombustibles.Identifiqueunreactivoyuncatalizadorrequeridoparaestaconversión. [2]

Reactivo:

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Catalizador:

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(b) Deduzcalaecuaciónparalareacciónquetienelugarasumiendoqueelaceitevegetaltiene la fórmula dibujada a continuación. [2]

H2C

HC

H2C

O C R

O C R'

O C R''

O

O

O

(c) Loscientíficosdetodoelmundoinvestiganalternativasaloscombustiblesfósiles.Sugiera por qué la colaboración es importante. [1]

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13. Lasreaccionesdefusiónyfisiónsonreaccionesnuclearesimportantes.

(a) El curio, 240Cm,sesintetizóbombardeandonúcleosdetorio,232Th,connúcleosdecarbono-12. Indique una ecuación ajustada para esta reacción. [1]

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– 21 –

Véase al dorso


(b) El período de semirreacción del uranio-235 es de 7,038 × 108 años.

(i) Determine el tiempo necesario para que la masa de 235U presente en una muestra que contiene originalmente 1,000 g de 235Udisminuyahasta0,125g. [1]

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(ii) Resumaporquélosproductosdelafisióndeluranio-235sedebendesecharconcuidado. [1]

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(c) Resumaporquéunelementocomoeltorio,Th,generalmentesufrefisiónnuclear,mientras que el helio, He, sufre fusión nuclear. [1]

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14. Eldióxidodecarbonoatmosféricoyeldióxidodecarbonoacuosopresenteenlosocéanosforman un equilibrio heterogéneo.

ExpliqueelefectodeaumentarlaconcentracióndedióxidodecarbonoatmosféricosobreelpHdelosocéanos,incluyendounaecuaciónensurespuesta. [3]

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28EP21

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(Opción C: continuación)

15. Eldióxidodecarbono,CO2,esungasquecausaefectoinvernadero.Resuma,entérminosmoleculares,cómolasmoléculasdedióxidodecarbonoabsorbenradiacióninfrarroja. [2]

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Fin de la opción C


28EP22

– 23 –

Véase al dorso

Opción D — Química medicinal

16. Lapenicilinafueunodelosprimerosantibióticosaisladoseidentificadosporsuhabilidadpara tratar infecciones bacterianas.

(a) Expliquelaimportanciadelanillobetalactámicoenlaactividadantibióticadelapenicilina. [3]

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(b) Identifiquedosriesgosdelusoexcesivodelosantibióticos. [1]

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17. Losopiáceossehanusadodurantemilesdeañosparaaliviareldolor.Lasestructurasdelos opiáceos se encuentran en la sección 37 del cuadernillo de datos.

(a) Ladiamorfina(heroína)sepuedesintetizarapartirdelamorfina.Identifiqueelreactivonecesarioparaestareacciónyelsubproductodeestareacción.

Reactivo Subproducto

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(La opción D continúa en la página siguiente)


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(Continuación: opción D, pregunta 17)

(b) Lareacciónsepuedemonitorizarporespectroscopíainfrarroja.Usandolasección26delcuadernillodedatos,identifiquedosrangosdeabsorbanciaIRqueayudaríanadiferenciar los dos compuestos. [2]

Presenteenlamorfinaperonoenladiamorfina:

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Presenteenladiamorfinaperonoenlamorfina:

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(c) Discutadequémaneralasdiferenciasestructuralesentrelamorfinayladiamorfinaafectan su absorción en el organismo. [3]

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Véase al dorso

(Opción D: continuación)

18. Elhidróxidodemagnesioeselingredienteactivodeunantiácidohabitual.

(a) Formulelaecuacióndeneutralizacióndelácidodelestómagoconhidróxidodemagnesio. [1]

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(b) Determine la masa de HCl,eng,quesepuedeneutralizarconunadosisestándarparaadultode1,00gdehidróxidodemagnesio. [2]

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(c) Compareycontrasteelusodeomeprazol(Prilosec)ehidróxidodemagnesio. [3]

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(Opción D: continuación)

19. Losisótoposradiactivosseusanenunavariedaddeprocedimientosmédicosqueincluyenlasimágenesmédicasylaradioterapia.

(a) Identifiqueejemplosdedostiposderesiduosmédicosradiactivosycómosedebetratar cada uno para su correcta eliminación.

Ejemplo Tratamiento

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(b) Resuma una implicación ética del uso de tratamientos nucleares en medicina. [1]

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Fin de la opción D


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