XVI OLIMPIADA NACIONAL DE QUIMICA PRIMER EXAMEN MATUTINO LUNES 19 DE FEBRERO DE 2007 A Y BTotal: 30 preguntas Tiempo asignado: 75 minutos

Para complementar su alimentación muchas personas ingieren pastillas que contienen vitaminas y minerales . En un producto comercial encontramos la siguiente información: Cada tableta con una masa de 0.80 g contiene las siguientes substancias:

Fosfato de calcio 160mg Sulfato ferroso 50,9mgYoduro de Potasio 0,20mg Sulfato de cobre(II) pentahidratado 2,5mgSulfato de Magnesio 3,10mg Oxido de Zinc(ZnO) 15mgOxido de Magnesio 100,0mg Vitamina B2 5mgVitamina B6 5mg Vitamina C(ácido absorbico) 90mgVitamina E(d- alfa- tocofero) 30 U.I Selenato de sodio 0,05mgEl resto es sustancia inerte

U.I significa “unidad internacional” pero no pertenece al sistema internacional de unidades. El termino U.I esta asociada a una actividad biológica mas que a una masa determinada. Por esta razón, el significado de U.I es diferente para cada sustancia, por ejemplo, una U.I de vitamina C equivale a 0,05 mg de ácido ascórbico y una U.I de vitamina E corresponde a 0,667 mg de d-alfa-tocoferol.

1) La formula química de la vitamina E es C29H50O2, ¿cuántas tabletas se deberían tomar para ingerir 0.001 moles de sustancia?

A Menos de 15 tabletas B Entre 16 y 18 tabletasC Entre 20 y 22 tabletas D Mas de 24 tabletas

2) La masa molar del sulfato de cobre(II)

A Menos de 240 B Entre 240 y 260C Entre 261 y 280 D Mas de 280

3) Si una persona ingiere dos de estas tabletas¿ cuantas U.I de vitamina C habra ingerido?

A Menos de 3000 B Entre 3100 y 3400C Entre 3500 y 3700 D Mas de 3800

C

B

C

4) El sulfato ferrico o sulfato de hierro (III), Fe2(SO4)3, es un compuesto cuya masa molar es, aproximadamente:

A

A 400 g mol-1 B 200 g mol-1

C 800 g mol-1 D 112 g mol-1

5) En una mezcla de mismo numero de gramos de FeSO4 y de Fe2(SO4)3, la fracción mol del sulfato terroso o sulfato de hierro(II) es :

A Menos de 0.5 B 0.5C Entre 0.55 y 0.7 D Mayor a 0.7

6) Una de estas tabletas se disuelve totalmente en agua hasta tener 100mL de disolución, la concentración molar del selenato de sodio (Na2SeO4) será en mol L-1

A Menor a 3 x 10-6 B 2.6 x 10-5

C 2.6 x 10-2 D Mayor a 3 x 10-2

7) Un análisis demostró que el compuesto de calcio contenido en las tabletas es realmente CaHPO4 . El % en masa de Ca en este producto es:

A Menor al 25% B Entre 26 y 35%C Entre 36 y 45% D Mayor al 45%

8) El sulfato de zinc se puede obtener haciendo reaccionar zinc metálico con ácido sulfúrico. Otro de los productos de la esta reacción es:

B

A) Oxigeno B) Hidrógeno C)Azufre D)Agua

9) Para producir el oxido de zinc se hace reaccionar este metal con oxigeno gaseoso ¿Cuántos moles se requieres, aproximadamente, para producir 16 mg de este compuesto?

B

A) 3.1 x 10-3 B) 9.83 x 10-5 C)4.9 x 10-5 D)1.55 x 10-3

10) ¿Cuál de estos elementos tiene la mayor electronegatividad?

A)Fluor B) Oxigeno C) Neon D)Litio

D

A

B

A

11) De acuerdo a la ley de los gases ideales, 16 gramos de oxigeno gaseoso a una temperatura de 10C y presión de 0.5 atm, ocuparían un volumen de :

(R=0.082 L- atm / mol K )

A Menos de 12L B Entre 12 y 16 LC Entre 17 y 22.8 L D Mas de 22.8L

12) El ácido nítrico es un liquido cuya densidad es 1.574 g/ cm3. Por lo tanto la masa

contenida en medio litro de ácido nítrico es:

A) 15.74g B) 787.0 g C) 7.87g D)78.7g

13) El ácido nítrico (HNO3) concentrado tiene un 90% en masa del ácido y el resto es agua, al calcular la molalidad (mol Kg.-1) del ácido suponiendo al agua como el disolvente, obtenemos un valor igual a :

B

A) 14.28 m B)142.8m C) 90m D) 9.0m

14) Un matraz aforado de 100.0 mL se pesa vació y la lectura es 25.83 g. Este matraz se llena hasta el aforo con un liquido “X” y se pesa nuevamente. Ahora la lectura es 108.93g. La densidad del liquido “X” es, en g/ cm3 :

C

A) 0.00831 B) 0.0831 C) 0.831 D) 83.1

15) En la cifra 0.000421, el numero de cifras significativas es:A) seis B) cinco C) cuatro D) tres

16) Si se mezclo medio litro de solución acuosa 0.2 molar (mol L-1) de cloruro de sodio con 250.0 mL de una solución 0.5 molar del mismo compuesto, la concentración molar del cloruro de sodio en la solución obtenida es:

C

A) 0.7 M B) O.5M C) 0.3 M D) 0.255 M

17) Al balancear la ecuación :FeCr2O4 + K2CO3 + O2 2Fe2O3 + K2CrO4 + CO2

El coeficiente estequiometrico para el oxigeno es:

A)12 B) 7 C)6 D)14

Para contestar las preguntas 18 a 23, considera los datos que aparecen en la siguiente tabla:

D

B

D

B

Nombre de la sustancia

Formula Punto de fusion Punto normal de ebullición (1 atm)

Metanol CH3OH -98C 65CEtanol C2H5OH -130C 78CBenceno C6H5 5.5C 80CAgua H2O 0C 100C1atm= 1.01325 x 105 Pa =760 mmHg

18) Si tomamos una muestra de 100.0 g de cada una de estas sustancias ¿ en cual de las muestras tendríamos un menor numero de moles?

C

A) Metanol B) Etanol C) Benceno D)Agua

19) Si preparamos una solución con la misma cantidad de gramos de agua y de etanol, la fracción mol del etanol en esta solución es:

A) 0.5 B) mayor a 0.5 C) menor a 0.5 D) No se puede calcular sin conocer la masa total de las disolución

20) A una temperatura de 348 K y P = 760 mmHg, ¿Cuántas de estas sustancias se encuentran en estado liquido?

A)Todas B) Tres C) Una D)Ninguna

21) ¿Cuál de estas sustancias tienen una densidad mayor en estado solido que en estado liquido?

D

A)Metanol B)Etanol C)Benceno D)Agua

22) ¿Cuál de estas sustancias tiene una molécula en forma de ciclo?A)Metanol B) Etanol C) Benceno D) Agua

23) Si tenemos una muestra de etanol y nos encontramos a una altura de 3000 metros sobre el nivel del mar, ¿cuál podría ser la temperatura de ebullición de esta sustancia?

A) 68C B)78C C)88C D)93C

24) ¿Cuál de los siguientes óxidos al reaccionar con agua produce un ácido fuerte?A

A) SO3 B)K2O C) CO2 D) Na2O

C

B

C

A

25)Al reaccionar 100.0 mg de sodio con 100mL de agua, se produce hidróxido de sodio e hidrógeno. El volumen de hidrógeno desprendido (medido a 1atm y a 273.15K) es, en mL:

CA) 22400 B) 224 C) 49 D) 98

26)La concentración de la disolución de hidróxido de sodio formada en la reacción indicada en la pregunta anterior es:

A) 4.35 x 10-3M B)4.35 x 10-2M C) 4.35 x 10-1 M D)4.35 x 10-2M

27) Si disolvemos 1 x 10-3 moles de NaOH en 100mL de agua, el pH de esta solución será:

DA) 2 B) 3 C) 11 D) 12

28) De acuerdo con el modelo de Lewis identifique el grupo de especies químicas con carácter básico:

A) NaOH, HCl, Na2SO4 B) NaOH, NH3, PCl3

C) Al(OH)3 , H2SO4 D)CO, Cl-, NO2-

29) En la siguiente reacción, las letras griegas “”, “”, “” representan elementos químicos 43 22 + 42 + 2

Elemento es de mucha importancia para la vida y en estado gaseoso su molécula es diatomica. La masa molecular de compuesto 3 es 68.94 g/mol y este compuesto contiene nitrógeno. El elemento es: A) H B) Li C)Be D) Na

30) El carbonato del elemento (mismo de la pregunta anterior) se descompone calentándolo a 800C. Los productos obtenidos son óxidos del elemento y CO2. Por cada mol del carbonato que se descompone, se obtienen de CO2:A) 0.5moles B) 1 mol C) 2 moles D) 3 moles

B

SEGUNDO EXAMEN 12:30- 14:00 hrs. LUNES 19 DE FEBRERO NIVEL: ATotal: 12 preguntas Tiempo asignado: 90 minutos Total : 226 puntosFisicoquímica: 10 puntos Orgánica: 200 puntos Química inorgánica: 16 puntos

1- Un carro tanque de ferrocarril de 30m3 de capacidad transporta gas L.P (gas licuado de petróleo). El gas se transporta a presión en forma liquida, pero al descargar el tanque a temperatura ambiente de 25C, solo queda la mezcla gaseosa con una composición de 30% en masa de propano (C3H8) y el resto de butano (C4H10) a una presión ambiental de 650 mmHg. Al terminar la descarga se inicia un incendio que pone en peligro el tanque para lo cual se rocía con agua. Sin embargo, se estima que

B/D

B/D

B

la temperatura del tanque puede ascender hasta 90C. A esta temperatura los empaques de las válvulas del tanque resisten una presión máxima de 3 atm.

R= 8.314 J/mol K = 8.314 Pa m3 / mol K = 0.082 atm L/ mol K1 atm =760 mmHg = 101325 Pa

Considerando comportamiento ideal de los gases, contesta lo siguiente:a) El numero de moles de propano en el tanque al finalizar la descargaSuponer 100g: 30g de C3H2 y 70g de C4H10 Y4= 1.2069/ 1.8887 = 0.63901M3= 30/44 = 0.6818M= 70/58 = 1.2069/ 1.8887 Y3 = 0.6818 / 1.88887 = 0.36099

MT =PtVt/ Vt = (650 / 700) atm x 101325 Pa/ atm x 30 cm3 / 8.314 Pa cm3/ mol K x 298.15 KMT= 1048.8 molesMin 377.84Max 379.36M3= Y3MTM3= 0.36099( 1048.8 mol) = Npropano = 378.6 mol

b) El numero de moles de butano en el tanque al finalizar la descarga

Minimo 668,86 Real 670.2 Maximo 671.54 Nbutano = 670.2 mol

c) La fraccion mol de propano en el tanque Minimo = 0.36027 Fraccion = 0.36099 Maximo = 0.36171

d) La masa de propano (en Kg) , en el tanqueMinimo = 16.62508 Masa del propano = 16.6584 Kg Maximo = 16.69172

e) La masa del butano (en Kg) , en el tanque Minimo =38.974 Masa del butano=38.8716Kg Maximo= 38.949

f) La presión total en pascales (Pa), en el tanque a 90CMinimo = 10, 5340.9 P = 10,5552 Pa Máximo = 10.5763.1

g) La presión parcial del butano en pascales, en el tanque a 90CMínimo = 67314.1 P = 67449 Pa Maximo = 67589. 0

h) La densidad de la mezcla (en Kg/m3) en el tanque a la temperatura de 25C

Minimo = 1.8473 densidad a 90C = 1.851 Kg/m3 Maximo = 1.8547

i) La densidad de la mezcla (en Kg/m3) en el tanque a la temperatura de 25CMinimo = 1.8473 densidad a 90C = 1.851 Kg/m3 Maximo = 1.8547

j) ¿Resistirán los empaques de las válvulas? Marca con una X y justifica tu respuesta Resisten SI X NO:

P = 10,5552 Pa

2- Indica cuantos isomeros estructurales, incluyendo estéreoisómeros existen como la formula C4H8

a) 3 b) 4c) 5d) 6

3- ¿Cómo se conoce a la orientación en el espacio de los átomos en una molécula?

a) constituciónb) configuraciónc) conformaciónd) composición

4- Indica como se podrian llevar acabo las siguientes transformaciones

X

X

5- Escribe la estructura del producto principal de cada una de las siguientes reacciones

6-La fracción molar de dióxido de azufre (SO2) disuelto en una mezcla de gases que contiene 120 g de SO2 en cada 1500g de dióxido de carbono es:

Cálculos 120/64 = 1.875 1500 / 44 = 34.091F(x)SO2 = 0.876/ (34.09 + 1,875) = 0.052 fracción molar de SO2 = 0.052

7-Cuando un estudiante disolvió 0.1 mol de un ácido HA en un litro de disolución, obtuvo un valor de pH= 2.4. Esta observación le permitió indicar que el valor del pKa de este ácido es:Ka =H+ A- / HA = 10-4.8 / (1-0.004) Valor de pKa = 3.78

8- Los electrodos de un acumulador de plomo están constituidos, respectivamente, por laminas de plomo recubiertas por plomo esponjoso y por PbO2, ambos sumergidos en H2SO4 4.1 mol/L

a) Las reacciones balanceadas que ocurren sobre cada uno de los electrodos en el proceso de descarga del acumulador y la polarizad de cada electrodo en el proceso

Catodo PbO2 + H2SO4 + 2e- PbSO4 + 2OH-

Anodo Pb + H2SO4 + 2e- PbSO4 + 2H+

b) Si dicho acumulador suministra curante su descarga 10 A/h calcula la cantidad de PbO2 transformado a Pb2+ luego de una hora de descarga

Q= 10 x 60 x 60 As = 36,000 As =NfmM= 36000/ 2.96484 mol Cantidad de PbO2 = 0.18656 mol o 44.62 g multiplicar por su masa molar

Datos: valor del Faraday 96484 Cb

9- El envenenamiento por cadmio produce problemas pulmonares, óseos, etc. Debido a que interfiere en el metabolismo de algunos oligoelementos (tales como Zn, Cu, Fe y Ca). El Cd2+ se vierte en descargas de diferentes tipos de industrias (baterías, pigmentos, semiconductores, estabilizadotes de PVC, etc). Una de estas industrias vierte un contenido de Cd2+ igual a 0.003 moles por cada litros de agua, el técnico responsable afirma que si se alcaliniza el agua hasta un pH = 8, el cadmio quedara insolubilizado en forma de sulfato y/o hidróxido y que por lo tanto mediante filtros podría ser eliminado de las aguas de descarga.

Calcula la composición de la disolución para demostrar si en esas condiciones es cierto lo que el técnico asegura (sin considerar las concentraciones de otras posibles especies en solución ni los equilibrios de acidez del ion SO4

2-)

Datos: pKS (CdSO4) = 1.59; pKS (Cd(OH)2) = 13.8H+ = 10-8 mol/L OH-= 10-6 mol/L Cd2+ = 0.003 mol/L SO4

2-= 0.003 mol/L No precipita ni como OH- ni como SO4

2- Con 1x 10-5 lo congruente es que precipite y secarse dará u precipitado por congruencia:Por lo que_______X________ _____________________________ Queda disuelto precipita como sulfato o hidróxido

10- De los siguientes ácidos del cloro : HClO, HClO2, HClO3 y HClO4 , el mas fuerte es:a) El HClO b)HClO2, c) HClO3 d) HClO4 e)No hay diferencia en la fuerza ácido-base Respuesta___D___

11- La fuerza de estos ácidos:a) Es mayor cuanto mayor sea el numero de oxidación del elemento central b) Es mayor cuanto menor sea el numero de oxidación del elemento centralc) No depende del numero de oxidación del elemento centrald) Es la misma cuando se trata del elemento centrale) Es menor cuando aumenta el numero de átomos de oxigeno Respuesta____A___

12-Completar y balancear la siguiente reacción iónica en medio básico___Mn2+ + _4_ MnO4

- + _8 OH-_ _5_ MnO42- + _4H2O_

SEGUNDO EXAMEN 12:30- 14:00 hrs. LUNES 19 DE FEBRERO NIVEL: BTotal: 12 preguntas Tiempo asignado: 90 minutos Total : 226 puntosFisicoquímica: 10 puntos Orgánica: 200 puntos Química inorgánica: 16 puntos

6- Un carro tanque de ferrocarril de 30m3 de capacidad transporta gas L.P (gas licuado de petróleo). El gas se transporta a presión en forma liquida, pero al descargar el

tanque a temperatura ambiente de 25C, solo queda la mezcla gaseosa con una composición de 30% en masa de propano (C3H8) y el resto de butano (C4H10) a una presión ambiental de 650 mmHg. Al terminar la descarga se inicia un incendio que pone en peligro el tanque para lo cual se rocía con agua. Sin embargo, se estima que la temperatura del tanque puede ascender hasta 90C. A esta temperatura los empaques de las válvulas del tanque resisten una presión máxima de 3 atm.

R= 8.314 J/mol K = 8.314 Pa m3 / mol K = 0.082 atm L/ mol K1 atm =760 mmHg = 101325 Pa

Considerando comportamiento ideal de los gases, contesta lo siguiente:k) El numero de moles de propano en el tanque al finalizar la descargaSuponer 100g: 30g de C3H2 y 70g de C4H10 Y4= 1.2069/ 1.8887 = 0.63901M3= 30/44 = 0.6818M= 70/58 = 1.2069/ 1.8887 Y3 = 0.6818 / 1.88887 = 0.36099

MT =PtVt/ Vt = (650 / 700) atm x 101325 Pa/ atm x 30 cm3 / 8.314 Pa cm3/ mol K x 298.15 KMT= 1048.8 molesMin 377.84Max 379.36M3= Y3MTM3= 0.36099( 1048.8 mol) = Npropano = 378.6 mol

l) El numero de moles de butano en el tanque al finalizar la descarga

Minimo 668,86 Real 670.2 Maximo 671.54 Nbutano = 670.2 mol

m) La fraccion mol de propano en el tanque Minimo = 0.36027 Fraccion = 0.36099 Maximo = 0.36171

n) La masa de propano (en Kg) , en el tanqueMinimo = 16.62508 Masa del propano = 16.6584 Kg Maximo = 16.69172

o) La masa del butano (en Kg) , en el tanque Minimo =38.974 Masa del butano=38.8716Kg Maximo= 38.949

p) La presión total en pascales (Pa), en el tanque a 90CMinimo = 10, 5340.9 P = 10,5552 Pa Máximo = 10.5763.1

q) La presión parcial del butano en pascales, en el tanque a 90C

Mínimo = 67314.1 P = 67449 Pa Maximo = 67589. 0

r) La densidad de la mezcla (en Kg/m3) en el tanque a la temperatura de 25CMinimo = 1.8473 densidad a 90C = 1.851 Kg/m3 Maximo = 1.8547

s) La densidad de la mezcla (en Kg/m3) en el tanque a la temperatura de 25CMinimo = 1.8473 densidad a 90C = 1.851 Kg/m3 Maximo = 1.8547

t) ¿Resistirán los empaques de las válvulas? Marca con una X y justifica tu respuesta Resisten SI X NO:

P = 10,5552 Pa

2-La fracción molar de dióxido de azufre (SO2) disuelto en una mezcla de gases que contiene 120 g de SO2 en cada 1500g de dióxido de carbono es:

Cálculos 120/64 = 1.875 1500 / 44 = 34.091F(x)SO2 = 0.876/ (34.09 + 1,875) = 0.052 fracción molar de SO2 = 0.052

3-Cuando un estudiante disolvió 0.1 mol de un ácido HA en un litro de disolución, obtuvo un valor de pH= 2.4. Esta observación le permitió indicar que el valor del pKa de este ácido es:Ka =H+ A- / HA = 10-4.8 / (1-0.004) Valor de pKa = 3.78

4- Los electrodos de un acumulador de plomo están constituidos, respectivamente, por laminas de plomo recubiertas por plomo esponjoso y por PbO2, ambos sumergidos en H2SO4 4.1 mol/L

c) Las reacciones balanceadas que ocurren sobre cada uno de los electrodos en el proceso de descarga del acumulador y la polarizad de cada electrodo en el proceso

Catodo PbO2 + H2SO4 + 2e- PbSO4 + 2OH-

Anodo Pb + H2SO4 + 2e- PbSO4 + 2H+

5- El envenenamiento por cadmio produce problemas pulmonares, óseos, etc. Debido a que interfiere en el metabolismo de algunos oligoelementos (tales como Zn, Cu, Fe y Ca). El Cd2+ se vierte en descargas de diferentes tipos de industrias (baterías, pigmentos, semiconductores, estabilizadotes de PVC, etc). Una de estas industrias vierte un contenido de Cd2+ igual a 0.003 moles por cada litros de agua, el técnico responsable afirma que si se

alcaliniza el agua hasta un pH = 8, el cadmio quedara insolubilizado en forma de sulfato y/o hidróxido y que por lo tanto mediante filtros podría ser eliminado de las aguas de descarga.Calcula la composición de la disolución para demostrar si en esas condiciones es cierto lo que el técnico asegura (sin considerar las concentraciones de otras posibles especies en solución ni los equilibrios de acidez del ion SO4

2-)

Datos: pKS (CdSO4) = 1.59; pKS (Cd(OH)2) = 13.8H+ = 10-8 mol/L OH-= 10-6 mol/L Cd2+ = 0.003 mol/L SO4

2-= 0.003 mol/L No precipita ni como OH- ni como SO4

2- Con 1x 10-5 lo congruente es que precipite y secarse dará u precipitado por congruencia:Por lo que_______X________ _____________________________ Queda disuelto precipita como sulfato o hidróxido

6- De los siguientes ácidos del cloro : HClO, HClO2, HClO3 y HClO4 , el mas fuerte es:a) El HClO b)HClO2, c) HClO3 d) HClO4 e)No hay diferencia en la fuerza ácido-base Respuesta___D___

b) La fuerza de estos ácidos:f) Es mayor cuanto mayor sea el numero de oxidación del elemento central g) Es mayor cuanto menor sea el numero de oxidación del elemento centralh) No depende del numero de oxidación del elemento centrali) Es la misma cuando se trata del elemento centralj) Es menor cuando aumenta el numero de átomos de oxigeno Respuesta____A___

7-Completar y balancear la siguiente reacción iónica en medio básico___Mn2+ + _4_ MnO4

- + _8 OH-_ _5_ MnO42- + _4H2O_

TERCER EXAMEN LUNES 19 DE FEBRERO 16:30 – 19:30 NIVEL: ATotal: 11 preguntas tiempo asignado: 180 minutos

1- Se disolvieron 1.0mL de acido clorhidrico concentrado (37% p/p, p = 1.19g mL-1) en un matraz de 500.0mL y se diluyo con agua destilada hasta nivel de aforo. De la disolcion asi preparada se tomaron 20.0 mL, se vertieron en un erlenmeyer de 250mL al cual se

agregaron 25mL de agua. ¿Qué volumen de NaOH(ac) 0.100 M se necesita para neutralizar el acido contenido en erlenmeyer y cual es su concentración( expresada en M) de la disolucion concentrada inicial?Calculos(1.19 x 0.37 x 1000) /36.5 = 12.06 M de HCl(12.06 x 20) / 1000 x 500 = 4.84 x 10-4

(4.84 x 10-4 x 1000) / 0.1 = 4.82mLVolumen 4.82 mLConcentración inicial 12.06M mol L-1

2-Cuando dos placas de un mismo metal M, con igual masa y superficie se sumergieron una en una disolución de AgNO3 y otra en una de Cu(NO3)2 se observo el deposito de Ag y Cu en cada una de las respectivas placas. Por otra parte, en ambas disoluciones se demostro la presencia de iones M2+ . Una vez terminado el deposito, las 2 placas metalicas se secaron y pesaron; se observo una disminución del 5.51% del pero en la placa que habia estado sumergida en la solucion de nitrato de cobre y un aumento del 9.70% en la sumergida en la del nitrato de plata. Indica:2-a) Las reacciones balanceadas que ocurren en cada una de las placas son: Cu2+ + M M2+ + Cu0

2Ag+ + M M2+ + 2Ag0

2-b)El elemento del cual están constituidas las placas son:109.70 = 107.9 (2x) – (masa M)x94.49 = 63.5 (x) – (masa M) xMasa molar = 118.7 El metal es: Estaño (Sn)

2-c)Esta información te permite deducir que el valor de potencial estándar del sistema M2+/ M es (Mayor o menor)____Menor_____ que el sistema Cu2+/ Cu y que el del sistema Ag+/Ages (mayor o menor) __mayor_____ que el del sistema M2+/ M

3-Se añade lentamente nitrato de plata solido a una solucion acuosa que es 0.0010 M en NaCl y en NaBr. Datos (a 298,15 K): Ks(AgBr) = 3,3 x 10-13 , Ks (AgCl) = 1,8 x 10-10

3-a) Cal cula la [Ag] requerida para iniciar la precitación de cada uno de los halaros [Ag+] para que precipite el bromuro3,3 x 10-13 / 1 x 10-3 = 3,3 x 10-10

[Ag+] para que precipite el cloruro1,8 x 10-10/ 1 x 10-3 = 1.8 x 10-7

3-b) Calcula el porcentaje de AgBr precipitado antes de que precipite el AgCl3.3 x 10-13 / 1.8 x 10-7 = 1.83 x 10-6 Br- libre(0.01 – 1.83 x 10-6) / (0.001 x 100) = 99.82 % casi todo libre

FISICOQUIMICA

4- Los calore producidos por la combustión completa de muchos compuestos orgánicos se determinan quemando la sustancia en una bomba de combustión a volumen constante. Los calores de combustión se emplean para calcular los calores de formación de compuestos orgánicos.Si el compuesto solo contiene carbono e hidrógeno, los productos de la combustión son agua liquida y bióxido de carbono gaseoso y a partir de entalpías de formación de estos compuestos y junto con el calor de combustión es posible determinar la entalpia de formación del compuesto.

Tabla 1: Entalpias estandar a 25CSustancia Entalpia de combustión

Benceno C6H6 (l) DHcomb = -780 980 cal/mol

Benceno C6H6 (g) DHcomb = -787 200 cal/mol

Sustancia Entalpia de combustiónH2O (l) DHf = -68320 cal/mol

H2O (g) DHf = -57800 cal/mol

CO2 (g) DHf = -94054 cal/mol

A partir de las entalpias de la tabla anterior calcula:a) la entalpia de formación del benceno liquido

C6H6 (l) + 15/2 O2(g) 6CO2(g) + 3H2O(l)

DHcomb = [6DHCO2(g) + 3 DHH20(l) ] – [DHbenceno(l) + 15/2 O2(g)]DHC6H6 = 6DHCO2(g) + 3 DHH20(l) – DHcomb

DHC6H6 =6(-94050) + 3(-68,320) – (-780980) = DHf =11,720cal/mol

b) La entalpia de formacion del benceno gaseosoDHC6H6 =6(-94050) + 3(-68,320) – (-787200) = DHf =17, 940cal/mol

c)la entalpía de vaporización del benceno DHvap = DH(g) - DH(l) = 17,940 cal/mol – 11720cal/mol = 6220 cal/mol

d) la entalpia de vaporizacion del agua DHvap = DH(g) - DH(l) = -57800 cal/mol – (-68320 cal/mol) = 10,520 cal/mol

e) El calor liberado en en la combustión de un gramo de benceno liquidoBenceno= 78 g/molQ= 1g/ 78 g/mol x (-780989 cal/mol) = -9,998.7 cal/g

f) La cantidad de agua en gramos producida en la combustión de un gramo de benceno

Por cada mol de benceno se forman 3 moles de aguaPor cada 78 g de benceno se forman 54g de aguaMH2O = 1g(54/78) = 0.6923g de agua producida

ORGANICA5- Escribe las ecuaciones para la reaccion del sulfato p- nitrobencendiazonio con cada una de las siguientes sustancias:a) m-Fenilendiamina(1-3 – diaminobenceno)b) p-Cresol (p-metilfenol)c) KId) HBF4 , calor

Repuesta a

Respuesta b

Respuesta c

Respuesta d

6-La novocaina es un anestesico local. Su formula molecular es C13H20N2O2 . Es insoluble en agua y en una solucion acuosa de NaOH, pero si es soluble en HCl diluido. Forma un solido color intenso cuando se trata con NaNO2 y HCl y después con - naftol. Al calentar la novocaina con una solucion acuosa de NaOH se observa la disolución lenta del compuesto . De las solucion anterior se hace una extracción liquido-liquido con eter para aislar uno de los compuestos organicos de la mezcla de

reaccion. La fase acuosa se acidula y se obtiene un precipitado(compuesto A) el cual se aisla por medio de filtración al vacio. Cuando el compuesto A se trata con mas HCl, este se vuelve a disolver. El compuesto A tiene la formula molecular C7H7NO2.

Cuando se elimina el disolvente de la fase eterea por destilación se obtiene un liquido (compuesto B), el cual tiene como formula molecular C6H15NO. El compuesto B se disuelve en agua, dando una solucion que tiñe de color azul a papel tornasol. Cuando se trata el compuesto B con anhídrido acetico, se obtiene el compuesto C es insoluble en agua y en una solucion acuosa de NaOH, pero si es soluble en una solucion de HCl diluido. Se encontro que el compuesto B es identico al compuesto que se obtiene cuando se hacen reaccionar la dietilamina con oxido de etileno.¿Cuál es la estructura de la Novocaina? Escriba la estructura de los compuestos A al C.

Compuesto A Compuesto B

Compuesto C Novocaina

7- ¿Qué alcohol reacciona en cada caso, con oxicloruro de fosforo y piridina para dar los correspondientes alquenos?

8- Escribe la estructura de los compuestos intermediariosde las siguiente secuencia sintetica:

9- Para el ion tiosulfato indica:a) la estructura de lewis

S

O

O O

O

b)El estado de oxidación y la carga formal de cada ino de los atomos de azufre es:

c)La hibridación propuesta para el atomo central es Sp3 o sp3d2

10 – Se tienen cinco jeringas etiquetadas del 1 al 5, cada una contiene uno de los siguientes gases: He, Cl2, N2, O2, H2.

Apartir de la información siguiente identifica el gas contenido en cada jeringaa) Los gases en las jeringas 1,2,3 y 5 no representan propiedades acido-base en

disolución acuosa. El con tenido de la jeringa 4 se comporta como acido en disolución acuosa.

b) Cuatro de los gases son incoloros. El que es colorido reacciona con una disolución de yoduro de potasio.

c) Al hacer pasar los gases a través de un tubo caliente que contiene oxido de cobre, este cambia de color solo con el gas de la jeringa numero 2.

d) Al pasar los gases a través de un tubo caliente que contiene cobre metalico, este se cubre de un polvo negro con el gas contenido en la numero 3

e) Al burbujear los gases en disolución jabonosa y acercar un cerillo, dos de ellos presentan una reacción positiva.

f) El gas contenido en las burbujas es atraído por un imáng) Para discriminar entre os dos gases que son inertes, se cuentan con los dato de la

masa de cada jeringa llena y vacía. El gas numero 1 es el menos denso.

Jeringa 1 2 3 4 5Gas He H2 O2 Cl2 N2

11- Los gases que se mencionan se burbujean en agua ionizada. Considere los datos de la siguiente tabla y contesta las preguntas que se plantean a continuación. En todos los casos justifica tu repuesta.

Gas N2 O2 CO2 NH3 HClSolubilidad g/Kg (1 atm)

0.018 0.039 1.45 470 695

Densidad (Kg/L)

0.089 1.2

Masa molar (g/mol)

28 32 44 17 36.5

a) ¿Cuál(es) de la(s) soluciones obtenidas conducen la corriente electrica?CO2, NH3 , HCl

b) Escribe todas las ecuaciones que representan la reaccion quimica que se lleva a cabo entre cada uno de los gases y el agua.

CO2 + H2O H2CO3

NH3 + H2O NH4+ + OH-

HCl + H2O H3O+ + Cl-

c) Indica las disoluciones que tienen un comportamiento acidoCO2 + H2O H2CO3 o acido carbonicoHCl + H2O H3O+ + Cl- o acido clorhidrico

d) Indica las soluciones que tienen comportamiento basico NH3 + H2O NH4

+ + OH-

e) Al preparar una disolución saturada de gas ¿Cuál seria la concentración molar de cada una de las especies presentes en cada una de ellas?

N2 6.34 x 10-4 M NH3 24.6 MO2 1.22 x 10-3 M HCl 22.85 M CO2 3.29 x 10-2 M

EXAMEN INTERNACIONAL Total de problemas: 8 Tiempo asignado: 4 horas

Problema 1

Fritz Haber (1868 –1934) nacio en Breslau Alemania. En 1905 reporto la producción de pequeñas cantidades de amoniaco apartir de N2 y H2 a uan temperatura de 1000C , utilizando hierro como catalizador. Posteriormente habiendo realizado muchas pruebas con otros catalizadores logro la síntesis del amoniaco a un a temperatura de 500C y a presiones entre 150-200 atm . Las modificaciones al proceso de Haber permitieron la fabricación de sulfato de amonio que se utiliza como fertilizante. Haber fue galardonado con el premio Nobel de Quimica en 1918.

½ N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g)

Transcurrido el tiempo suficiente la reacción alcanza la condición de equilibrio y se aprecia que las presiones de cada reactante ya no cambian. La relacion entre las presiones de productos y reactivos permite calcular la constante de equilibrio. Por ejemplo, para la reacción : aA +bB yY + zZ

Kp = PYy PZ

z / PAa PB

b

Y esta a su ves se realciona con el cambio de energia libre de Gibbs:DGr = -RT Ln Kp y tambien DGr= DHr - TDSr

La constante de equilibrio cambia con la temperatura y se puede calcula a partir del DH de la reacción y de un a constante de equilibrio conocida :

Ln (K2 / K1) = - DHr / R ( 1/ T2 – 1/T1)Las propiedades termodinamicas de las especies reactantes a 25C son:

Sustancia DHf / kJ mol-1 S / J K-1 mol-1

NH3(g) -45.94 192.670H2(g) 0 130.570N2(g) 0 191.502

En un reactor de laboratorio de 20L de capacidad se llevo a cabo la reaccion de Haber a 25C introduciendo 140 g de N2 y 30g de H2. Si la reaccion se lleva a cabo y alcanza un equilibrio calcula:1a) El cambio de entalpia de la reaccion a 25C en kJ/mol

DH25C = (-45.94- 0) kJ/mol DHr = -45.94 kJ/mol

1b) El cambio de entropía de la reaccion a 25C en J/mol K DS25C = 192.67 – ½( 191.502) – 3/2(130.57)DS25C = - 98.936 J/mol K

1c) El cambio de energia libre de Gibbs dse la reaccion a 25C en J/mol

DG25C = DH25C - TDS25C = -45940 J/mol – 298.15 K (-98.936 J/molK)DG25C = - 16442.23 J/mol

1d) La constante de equilibrio Kp a 25CLn Kp = - DG/ RT = - -16442.23 J/mol / (8.314 J/mol K) (298.15 K)Ln Kp = 6.633Kp = 759.8 a 25 C

1e) La constante de equilibrio a 75 CKp a 75 C = 348.15 KK2 = K1 e -DH/R ( 1/T2 –1/T1)K2 =759.8 e - - 45940 J/mol / 8.314 J/mol K ( 1/348.15 K –1/298.15 K)K2 =53.06

Al modificar la temperatura se encontro que al llegar al equilibrio han reaccionado 4.911 moles de nitrogeno (de las que habia originalmente) alcanzandose una presion total de equilibrio de 13.485 atm calcula:

1f) La temperatura absoluta a la que ocurre el equilibrioTemperatura absoluta = 323.15 K

1g) La constante de equilibrio en estas ultimas condicionesKp a 323.15 K PN2 = nRT/V = (0.089 mol) (0.082 atm L / mol K) (323.15 K) / 20 L = 0.11792 atmPH2 = 3 PN2 = 0.35375 atmPNH3 = 9.822 mol (0.082 atm L / mol K) (323.15 K) / 20 L = 13.0133 atm Kp = 13.0133 atm / (0.11792)0.5 (0.35375)1.5 Kp = 180.1 a 323.15 K

Problema 2. DETERMINACION DE HIERRO EN UN FARMACO

La deficiencia de hierro en el organismo provoca la enfermedad denominada anemia que usualmente se combate con tratamientos de compuestos que contienen este elemento (especialmente en forma de Fe(II) por tener mayor efecto terapeutico que el Fe(III)) . Cabe mencionar que el Fe(II) es un agente reductor que puede ser fácilmente oxidable a Fe(III)Para analizar el contenido de Fe(II) y Fe(III) en un fármaco que contiene fumarato de hierro (enforma de Fe(II)), se siguió el siguiente procedimiento:

Se pesaron 1.876g de una muestra homogenea del fármaco y se disolvieron en 100.0mL de agua destilada.

Se tomo una alícuota de 50mL de la disolución anterior y se le añadio un oxidante adecuado para transformar todo el hierro a Fe(III)

2a) En el cuadro marca con una x cuales de los siguientes compuestos permitirian oxidar cuantitativamente el hierro hasta Fe(III)

Forma oxidada Forma reducida E, V/ENH

Fe3+ Fe2+ +0.77H2O2 H2O +1.77I2 I- +0.54CO2 H2Cr2O4 -0.43

2b) Escribe la reacción que se produce y calcule su constante

2c) Calcula cual seria el pH de una disolución FeCl3 0.1 M. Considera que el Fe3+ es un cation acido con una constante de disociación igual a Ka = 6.3 * 10-3

Después de oxidar el hierro presente en la alícuota de 50.0mL hasta Fe(III+) se precipito este en forma de hidroxido ferrico y se calcino a 1000C. La msa obtenida de Fe2O3 fue igual a 428.9 mg

2d) Calcula que pH seria necesiario para iniciar la precipitación del hidroxido ferrico en la disolución anterior (FeCl3 0.1 M). El producto de solubilidad del Fe(OH)3 es Kps = 6.3 * 10-38

pH=

2e) ¿En que valor de pH seria cuantitativa la precipitación del Fe(OH)3 aoartir de los 100.0mL de FeCl3 0.1 M? .Considere la precipitación cuantitativa si no quedan mas de 0.1mg de Fe3+ en la disolución

2f) Calcula las moles de Fe(III) totales precipitados de la alícuota de 50.0mL que dieron una masa de 428.9 mg de oxido ferrico y los existentes en la muestra inicialmente pesada. Moles en la alícuota Y _________ en la muestra inicial

El Fe(II) puede ser determinado en presencia de Fe(III) por titulacion con KMnO4

en medio ácido. Las disoluciones de KMnO4 se descomponen con el tiempo, razón por la cual la disolución titulante fue preparada y valorada el mismo día. Esta titulacion se realiza con un estándar primario(sustancia pura de composición definida). En este caso se utilizo oxálico (H2C2O4) del cual se tomo una masa exacta que se disolvió en agua se adiciono sulfúrico 1:1 y se titulo en caliente con la del permanganato previamente preparada(de concentración aproximada 0.02 M)

2g) Escribe la reacción que ocurre entre el ácido oxálico y el permanganato (en medio ácido)

Para titular una masa de 0.04960g de ácido oxálico disuelto en agua y con adición de ácido sulfúrico 1:1 se gastaron 10.4mL de la disolución de KMnO4 para observar la aparición de una ligera coloración violeta

2h) Calcula la concentración exacta de la disolución del KMnO4

Calculos

La concentración de la disolución de KMnO4 es igual a mol/L

Para determinar el contenido de Fe(II) se tomaron alícuotas de 10.0mL de la disolución inicialmente preparada (1.876 g de la muestra en 100.0mL de agua) y, cuando se observo la aparicion de la ligera coloracion violeta, se habian añadido 9.60 mL de la disolución de KMnO4 valorada anteriormente.

2i) Calcular las moles de Fe(II) contenidas en la alícuota de 10.00mL y en lasa del fármaco totalCalculos

Moles de Fe(II) en los 10.0mL de disolución =_______________y moles en los 100mL de disolución =________________

2j) Calcula la fracción en moles de Fe(II) y de Fe(III) contenida en la muestra del fármaco

_________ de Fe(II) y _________ de Fe(III)

2k) El porcentaje de Fe total en la muestra del fármaco es igual a:

PROBLEMA 3. Responde el cuestionario que se presenta a continuación, referente al siguiente procedimiento experimental.Se hace reaccionar mediante calentamiento una lamina de cobre que se encuentra dentro de un erlenmeyer cerrado que contiene yodo sublimado.La lamina con la película que se le forma encima se lava con tíosulfato de sodio para eliminar el producto formado. Se obtienen los siguientes datos:

Peso de la lamina original en gramos 1.1424Peso de la lamina después de la reaccion en gramos 1.3028Peso de la lamina después de lavarla con tíosulfato en gramos 1.0622

a) ¿Cuál es la masa de yodo en gramos que reacciono?1.3028 – 1.1424 = 0.1604 CuI o 0.032 de CuI2

b) ¿Cuál es la masa de cobre en gramos de reacciono?1.1424- 1.0622 = 0.0802

c) Determine la formula mínima del compuesto obtenido por la reacción entre el cobre y el yodo

CuI

d) Escribe la ecuación de la reaccion que se llevo acabo 2Cu + I2 2CuI

En vez del proceso descrito anteriormente, se obtiene el mismo producto al hacer reaccionar 10mL de Cu(NO3)2 0.1M con 12mL de KI 0.2M. Contesta las siguientes preguntas.

e) ¿Cuántos gramos del producto se obtienen si la reaccion es completa?( 1 x 10-3 mol CuI) (190.5g/mol) = 0.1905g CuI o 0.317g de CuI2

f) Escriba la ecuación de la reaccion que se llevo acabo 2CuNO3 + HKI 2CuI + I2 + 4KNO3

2Cu2+ + HI- 2Cu2+ + I20

Durante el proceso el color de la disolución cambia a café rojizo

¿A que especie se debe esta coloración? ¿Con que reactivo seria posible valorar esta especie? ¿Que indicador se utilizaría?

Especie: I2

Reactivo: Na2S2O3

Indicador: Almidon

PROBLEMA 4En el siguiente esquema se muestran escondidos cuatro compuestos (A, B, C y D) que intervienen en 8 procesos quimicos

1- Escribe la formula de los compuestos A, B, C, D que identifiques y asigna las letras de la (a) a la (h) indicadas en el esquemas a los procesos que correspondan

A B C DCompuesto Fe2O3

FeOFeSO4

Fe2(SO4)3

FeCl3

FeCl2

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Letra que corresponde Procesog Calentar al aire a elevadas temperaturasa Calentar la sustancia a elevada temperaturas

en un flujo de hidrogenod Calentar la sustancia a elevadas

temperaturas con un flujo de cloroc Reaccion con acido sulfurico duluidoh Reaccion con acido clorhidrico diluidof Reaccion con una solucion acuosa de

hidroxido de sodioe Reaccion con peroxido de hidrogeno en

solucion acida seguida por una reaccion con una solucion acuosa de hidroxido de sodio

b Reaccion en solucion acuosa con Mg polvo

Escriba las reacciones balanceadsa de las reacciones (a)-(h)A 2Fe2O3 + 6H2 4Fe + 6H2OB FeSO4 + Mg MgSO4 + FeC Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 D 2Fe + 3Cl2 2FeCl3

E 2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + 2H2O Fe2(SO4)3 + 6NaOH 2Fe(OH)3 + 3 Na2SO4

F FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl

G 2Fe(OH)3 + calor Fe2O3 +H2OH Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O

PROBLEMA 5¿Cuáles de las siguientes formulas de Fischer representa un par de enantiomeros?

a) I y II b) III y IVc) I y IVd) II y III

PROBLEMA 6Para determinar las estructuras de la lactosa se utilizaron los siguientes datos experimentales. Utiliza esta información para establecer su estructura y escribe las ecuaciones de las reacciones de (a), (c) y (d).a) La hidrólisis de la lactosa mediante la enzima emulsina (una β-glicosidasa) produce

cantidades equivalentes de D-glucosa y D-galactosa.b) La lactosa es un azucar reductor.c) La metilacion de la lactosa con yoduro de metilo y oxido de plata, seguida de una

hidrólisis, conduce a ala 2,3,6-tri-O-metil-Dglucosa y a la 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galactosa

d) La oxidacion suave de la lactosa con agua de bromo, seguida de una metilacion e hidrólisis conduce al acido 2,3,6-tri-O-metilgluconico y a la 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galactosa

PROBLEMA 7Uno de los constituyentes del aceite de turpentina (aguarras) es el (α-pineno), que tiene la formula molecular C10H16 . En el siguiente esquema se ilustran varias reacciones del α-pineno. Determina la estructura del α-pineno y la de los productos de reaccion A al E

Compuesto A Compuesto B Compuesto C

Compuesto D Compuesto E α-pineno

PROBLEMA 8Escribe la estructura de los componentes intermediarios de la siguiente secuencia sintetica:

Compuesto A Compuesto B Compuesto C

Compuesto D Compuesto E Compuesto F

Compuesto G