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INTRODUCCIÓN El aprendizaje de la Química constituye un reto al que se enfrentan cada año los, cada vez más escasos, estudiantes de 2° de bachillerato que eligen las opciones de “Ciencias de la Naturaleza y de la Salud” y “Tecnología”. Esto también constituye un reto para los profesores que, no sólo deben ser capaces de buscar la forma más eficaz para explicar esta disciplina, sino además, inculcar el interés que nace del reconocimiento del papel que juega la Química en la vida y en el desarrollo de las sociedades humanas. En este contexto, las Olimpiadas de Química suponen una herramienta muy importante ya que ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentes centros y con distintos profesores y estilos o estrategias didácticas. Esta colección de cuestiones y problemas surgió del interés por parte de los autores de realizar una recopilación de los exámenes propuestos en diferentes pruebas de Olimpiadas de Química, con el fin de utilizarlos como material de apoyo en sus clases de Química. Una vez inmersos en esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la Comisión de Olimpiadas de Química de la Asociación de Químicos de la Comunidad Valenciana consideró que podía resultar interesante su publicación para ponerlo a disposición de todos los profesores y estudiantes de Química a los que les pudiera resultar de utilidad. De esta manera, el presente trabajo se propuso como un posible material de apoyo para la enseñanza de la Química en los cursos de bachillerato, así como en los primeros cursos de licenciaturas del área de Ciencia y Tecnología. Desgraciadamente, no ha sido posible por cuestiones que no vienen al caso la publicación del material. No obstante, la puesta en común de la colección de cuestiones y problemas resueltos puede servir de germen para el desarrollo de un proyecto más amplio, en el que el diálogo, el intercambio de ideas y la compartición de material entre profesores de Química con distinta formación, origen y metodología, pero con objetivos e intereses comunes, contribuya a impulsar el estudio de la Química. En el material original se presentan los exámenes correspondientes a las últimas Olimpiadas Nacionales de Química (19962008) así como otros exámenes correspondientes a fases locales de diferentes Comunidades Autónomas. En este último caso, se han incluido sólo las cuestiones y problemas que respondieron al mismo formato que las pruebas de la Fase Nacional. Se pretende ampliar el material con las contribuciones que realicen los profesores interesados en impulsar
este proyecto, en cuyo caso se hará mención explícita de la persona que haya realizado la aportación. Las cuestiones son de respuestas múltiples y se han clasificado por materias, de forma que al final de cada bloque de cuestiones se indican las soluciones correctas. Los problemas se presentan completamente resueltos. En la mayor parte de los casos constan de varios apartados, que en muchas ocasiones se podrían considerar como problemas independientes. Es por ello que se ha optado por presentar la resolución de los mismos planteando el enunciado de cada apartado y, a continuación, la resolución del mismo, en lugar de presentar el enunciado completo y después la resolución de todo el problema. En las cuestiones y en los problemas se ha indicado la procedencia y el año. Las cuestiones procedentes de Castilla y León han sido enviadas por José Andrés Cruz Hernández. Las cuestiones procedentes de Extremadura han sido enviadas por Pedro Márquez Gallardo. Finalmente, los autores agradecen a Humberto Bueno su ayuda en la realización de algunas de las figuras incluidas en este trabajo.
Los autores
Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 2
(S. Menargues & F. Latre)
5. TERMOQUÍMICA Y TERMODINÁMICA 5.1. ¿Cuáles de las siguientes condiciones darán lugar a una reacción espontánea a cualquier temperatura? a) ΔH 0, ΔS > 0 d) ΔH > 0, ΔS 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos |ΔH| o |TΔS| sea mayor, es decir depende de cuál sea el valor de T. A temperaturas bajas: |ΔH| > |TΔS| y entonces ΔG > 0 y la reacción es no espontánea. A temperaturas altas: |ΔH| 0 y la reacción es no espontánea a cualquier temperatura. e) Verdadero. Si ΔH 0, se cumple que |ΔH| 0. d) Las reacciones espontáneas siempre tienen ΔH° 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°| 0, de acuerdo con el criterio de espontaneidad, la reacción no tiene lugar de forma espontánea. c) Falso. La propuesta es absurda.
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Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 2
(S. Menargues & F. Latre)
d‐e) Falso. De acuerdo con la ley del equilibrio químico, la constante de equilibrio de una reacción sólo cambia con la temperatura. El hecho de que sean gases ideales quiere decir que se les puede aplicar la ecuación de estado de los gases ideales. La respuesta correcta es la b. 5.8. Para la siguiente reacción: PCl5 (g) ⎯→ PCl3 (g) + Cl2 (g) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta? a) ΔG = ΔH + TΔS b) ΔS = 0 c) ΔS > 0 d) ΔS° = 0 para Cl2 (g) e) ΔS 0
Por tanto, el proceso opuesto tendrá una variación de entalpía con signo contrario: X (g) ⎯→ X (aq)
ΔH° SoNaCl (s) , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en el sistema. c) Verdadero. El movimiento de los electrones en un átomo a temperatura constante no conduce a ningún aumento del grado de desorden y, por tanto, no conduce a ningún aumento de entropía. d) Falso. La ecuación correspondiente a la evaporación del H2O es: H2O (l) ←⎯→ H2O (g) La variación de entropía correspondiente al proceso es: ΔS°=S°H2 O (g) − S°H2 O (l) donde, SoH2 O (g) > SoH2 O (l) , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en el sistema. e) Falso. Suponiendo que la gasolina es octano, la ecuación química ajustada correspondiente a su combustión es: 2 C8H18 (l) + 25 O2 (g) ⎯→ 16 CO2 (g) + 18 H2O (g) Como existen más moles de gas en productos que en reactivos se tiene que ΔS° > 0. La respuesta correcta es la c. 5.17. Si un proceso es a la vez exotérmico y espontáneo a cualquier temperatura, se puede afirmar que: a) ΔU = 0 b) ΔG > 0 c) ΔH 0 e) ΔS 0 →
proceso no espontáneo
Si ΔH