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2a. Olimpiada de Química FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES INSTITUTO DE QUÍMICA

Examen Primera Eliminatoria Agosto 15 de 2010 

No abra el cuadernillo hasta que el docente acompañante lo autorice.

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El examen consta de 80 preguntas.

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Marque en la tarjeta de respuestas una opción por pregunta solamente.

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Marque en la tarjeta de respuestas la opción correspondiente, rellenando los círculos: a, b, c ó d.

Gases y propiedades de la materia

Datos de la mezcla

Responda las preguntas 1 a 3 con la siguiente información:

Se inyectan 2 mol de X y 1 mol de Y en un recipiente rígido de 1 litro, según la siguiente ecuación y relación estequiométrica: 2 X(g) + Y(g) ↔ W(g) + Z(g) H = - 290 kcal/mol

Componente

Temperatura de ebullición a 1 atm

% en la mezcla

M

78 ºC

80

L

100 ºC

20

En la siguiente tabla se relacionan las temperaturas de ebullición a diferentes presiones para cada uno de los componentes que intervienen en la reacción: Componente X Y W Z 1.

Temperatura de ebullición (ºC) 1 atm 10 atm 150 180 200 250 70 90 90 115

Se permite que el sistema alcance el equilibrio, con lo cual se determina que la concentración de W es 0,5 M. Si a continuación se adiciona 1 mol de X, la figura que representa la evolución de la concentración de W con respecto al tiempo es: A, B, C, D.

De acuerdo con lo anterior, es válido afirmar que a la composición inicial, la temperatura a la cual la mezcla comienza a hervir: A. B. C. D.

Es mayor de 100ºC Es menor de 78ºC Es igual a 100ºC Está entre 78 y 100ºC

5.

Los cambios de estado que tienen lugar durante una destilación, teniendo en cuenta el orden en que suceden, son: Condensación-evaporación Solidificación-fusión Evaporación-condensación Fusión-evaporación

A. B. C. D. 6.

2.

De acuerdo con la información, las condiciones de presión y temperatura más adecuadas para que se lleve a cabo la reacción son:

A. B. C. D.

1 atm y 180ºC 1 atm y 290ºC 10 atm y 180ºC 10 atm y 290ºC

3.

Si la reacción se lleva a cabo a presión constante, la figura que describe el cambio de temperatura del sistema en el tiempo es: A, B, C, D.

Teniendo en cuenta que el punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica ejercida sobre éste, se puede concluir de la figura que el punto de ebullición: A. B.

4.

El dibujo muestra el montaje utilizado para una destilación a presión constante y en la tabla se describen las características de los componentes de la mezcla que se destila:

La figura muestra una disminución en la presión de vapor del solvente, cuando se agrega soluto, en condiciones normales (25 ºC y 1 atm de presión).

C. D.

No varía en los dos casos, porque están en las mismas condiciones ambientales Es mayor en 1, porque la presión de vapor es mayor que en 2 Es mayor en 2, porque la presión de vapor es mayor que en 1 Es mayor en 2, porque la presión de vapor es menor que en 1

7.

La siguiente tabla muestra tres recipientes, cada uno con un volumen de 22,4 L y una temperatura de 0 ºC. RECIPIENTE 1 2 3

CANTIDAD DE COMPUESTO 1 mol de N2 1 mol de O2 0,5 moles de N2 + 0,5 moles de O2

La presión de la mezcla en el recipiente No. 3 es A. B. C. D.

El doble de la presión de los recipientes 1 y 2 La mitad de la presión de los recipientes 1 y 2 Igual a la presión de los recipientes 1 y 2 La suma de las presiones de los recipientes 1 y 2

8.

Según la hipótesis de Avogadro:

A.

Todos los gases medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, ocupan el mismo volumen. Muestras de gases medidas en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas El número de moléculas contenido en dos volúmenes iguales de gases es siempre el mismo. Volúmenes iguales de gases medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas

B.

C. D.

12. Un vaso cerrado conteniendo O2(g) es calentado desde 60 ºC a 600 ºC. ¿Cuál de las siguientes magnitudes no se verá afectada por este cambio? A. B. C. D.

El volumen ocupado por el gas. La presión total del recipiente. La cantidad del gas en el recipiente. Ninguna de las respuestas anteriores es cierta.

13. Obsérvense los recipientes iguales de la figura que se mantienen a la misma temperatura.

¿Qué conclusiones se pueden establecer respecto a las partículas de ambos gases y la presión que ejercen?. A. B. C.

Las moléculas de oxígeno ejercen más presión porque tienen más masa. Las moléculas de oxígeno chocan más porque son de mayor tamaño molecular. El número de moléculas de hidrógeno que se introdujeron fue la mitad de las de oxígeno. Si las moléculas de hidrógeno ejercen menos presión es porque se atraen más entre sí.

9.

Indique cual de las siguientes afirmaciones es correcta:

D.

A.

22,4 litros es el volumen que ocupa una muestra de gas en condiciones normales. Medio mol de cualquier gas a 273 K y 760 mmHg de presión ocupa 11,2 litros. 16 gramos de oxígeno en condiciones normales ocupan el mismo volumen que 16 gramos de ozono en las mismas condiciones. Un mol de aluminio ocupa 22,4 litros si lo medimos en condiciones normales.

14. Los alcoholes alifáticos de masa molar baja son solubles en agua debido a que:

B. C.

D.

10. La presión de vapor de un sólido depende de: A. B. C. D.

La temperatura a la que se establezca el equilibrio sólido-vapor La cantidad de sólido presente La superficie libre del sólido El volumen del recipiente en el cual se mide

A. B. C. D.

15. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es siempre cierta cuando una sustancia sufre un cambio físico? A. B. C. D.

La composición cambia La gravedad específica permanece constante No se forman sustancias nuevas Se funde

16. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

11. La densidad de un gas a 25 ºC a una determinada presión es 1,5 g/litro. Si se duplica la presión, manteniendo constante la temperatura y el volumen, la densidad en esas nuevas condiciones es:

A.

A. B. C. D.

D.

1,5 g/litro 3,0 g/litro 0,75 g/litro Ninguna de las anteriores

Pueden formar puentes de hidrógeno con el agua El punto de ebullición es bajo El grupo hidroxilo es apolar Presentan hidrógeno en su estructura

B. C.

Una mezcla heterogénea debe contener tres sustancias Una mezcla heterogénea no debe contener elementos Si sólo una sustancia está presente, el material siempre debe ser homogéneo Algunas sustancias puras pueden ser descompuestas en sustancias más simples

17. Es probable que se forme una solución si se mezclan

23. La concentración Na en la solución C

A. B. C. D.

A. B. C. D.

Agua y tetracloruro de carbono. Etanol y tetracloruro de carbono. Benceno y tetracloruro de carbono. Acido nítrico y tetracloruro de carbono

18. ¿Cuál de las siguientes es una propiedad intensiva? A. B. C. D.

Masa de una sustancia Volumen de una sustancia Densidad de una sustancia Calor liberado en una reacción

19. ¿Cuál de las siguientes opciones describe un cambio físico? A. B. C. D.

Quemar carbón mineral Agua hirviente Hacer que el pan suba con bicarbonato Duraznos que se pudren

20. Para la reacción endotérmica AX(g)  A(g) + X(g) el equilibrio se desplazará hacia la derecha si: A. B. C. D.

La temperatura y la presión disminuyen La temperatura y la presión aumentan La presión disminuye y la temperatura aumenta La presión aumenta y la temperatura disminuye

Preguntas de soluciones y estequiometria 21. ¿Cuántos gramos de solución de ácido sulfúrico al 70% (p/p) y al 20% (p/p) se deben tomar para preparar 100 g de una solución al 30% (p/p)? A. B. C. D.

10 y 90 70 y 30 40 y 60 20 y 80

Con la siguiente información responda las preguntas de la 22 a la 25 Un estudiante de laboratorio quiere determinar el contenido de sodio en una solución acuosa. Para tal fin toma 1,00 mL de muestra original (sln A) y la diluye en un balón volumétrico de 100,0 mL (sln B). De esta solución toma 10,0 mL y la lleva a un balón volumétrico de 100,0 mL donde completa con agua (sln C). De esta última solución tomó una alícuota de 5,00 mL y por métodos analíticos determinó que el contenido de Na es de 10 ppm (m/v) - partes por millón masa/volumen.

10 ppm 50 ppm 25 ppm 100 ppm

24. La masa de Na en la solución A A. B. C. D.

Es menor a la masa que se encuentra en la solución B Es igual a la masa que se encuentra en la solución B Es 1x10-6 gramos Es mayor que la que se encuentra en la solución B

25. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?: A.

B. C. D.

La concentración de Na en los 10,0 mL tomados de la solución B, es igual a la concentración de dicha solución La masa de sodio en los 10,0 mL de solución B es igual a la masa de sodio contenida en la solución C La concentración de 10 ppm en los 5,0 mL es la misma que en los 100,0 mL de la solución C La solución B y C tienen la misma concentración

26. En un proceso se quiere expresar el resultado de un análisis de Fe realizado en una muestra de agua de caldera en diferentes bases de cálculo. 100 ppm (m/v) de Fe equivale a: A. B. C. D.

0,1 % 100 % 0,01 % (m/v) 1x10-6 %

27. Asumiendo proporciones estequiométricas, un ácido débil puede: I. II. III. IV.

Reaccionar completamente frente a una base fuerte. Comportarse como base frente a un ácido fuerte. Disociarse totalmente. Comportarse como electrólito.

Lo correcto es: A. Sólo I B. Sólo I y II C. Sólo II y IV D. I, II y IV

22. El %(m/v) de Na en la muestra original es:

28. Las leyes que gobiernan las reacciones químicas son conocidas desde el siglo XVIII. En relación con ellas, ¿qué relaciones ponderales se cumplirán siempre en una ecuación general como: xA + yB  zC

A. B. C. D.

A. B. C. D.

1,0% 10% 0,1% 25%

x gramos de A + y gramos de B = z gramos de C. (x + y) moles > z moles. x moles + y moles = z moles. gramos de (A + B) = gramos de C.

29. Si se adiciona 0,1 mol de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2 a 1 litro de solución 0,4 molar de ácido clorhídrico, HCl. Después que la reacción se completa, la concentración molar del ion hidrógeno, [H+], de la solución resultante es: A. B. C. D.

HCl(ac) + NaOH(ac) → NaCl(ac) + H2O(l) Se consumen 10 mL de la solución estándar hasta alcanzar el punto de equivalencia empleando fenolftaleína como indicador. Por lo tanto, la concentración del ácido debe ser: 0,1 M 0,2 M 0,3 M 0,4 M

31. Si un compuesto AB se comporta como electrólito en solución acuosa, implica que: A. B. C. D.

el compuesto se disocia en especies neutras. el compuesto deja iones en libertad de movimiento. el enlace entre A y B debe ser covalente polar. el compuesto es insoluble en agua.

32. De las siguientes cantidades de plomo, ¿en cuál de ellas se tiene la mayor masa de este metal? (masa molar: Pb = 207 g/mol y densidad = 11.4 g/mL) A. B. C. D.

22.4 moles 207 gramos 1 mililitro 6.023 X 1023 átomos

33. ¿Cuál es el valor del coeficiente x al balancear la siguiente reacción? y FeCl2 + w Na3PO4 → x NaCl + z Fe3(PO4)2 A. B. C. D.

400 250 750 Ninguna de las anteriores

35. Se mezclan HCl y HClO4 de manera que las concentraciones de cada uno en la mezcla sean 10 -2 M y 10-6 M, respectivamente. El pH final de la solución es:

0,6 M 0,1 M 0,2 M 0,3 M

30. En la titulación de 5 mL de una solución acuosa de HCl, de concentración desconocida, con una solución estándar de hidróxido de sodio, NaOH 0,2 M.

A. B. C. D.

A. B. C. D.

6 2 3 1

34. Se tiene un matraz volumétrico de un litro con una disolución 0,4 M de NaOH ¿qué volumen debe retirarse para que al llevar al aforo nuevamente con agua, la disolución quede O,1 M ?

A. B. C. D.

2 4 6 8

36. ¿Qué número de cifras significativas es incorrecto? A. B. C. D.

8.1441 (cinco) 0.00050 (cinco) -15.20 (cuatro) 10.0800 (seis)

37. Determine la fórmula empírica de un compuesto que contiene 52.9% en masa de aluminio y 47.1% de oxígeno. (masas molares: Al = 27 g/mol, O = 16 g/mol) A. B. C. D.

AlO Al2O3 Al3O2 Al0,53O0,47

38. Cierto gas X (masa molar = 70 g/mol) reacciona con un gas menos electronegativo Y (40.0 g/mol) a altas presiones para generar un compuesto Z (50.0 g/mol) según la siguiente reacción: 3X (g) + 2Y (g) → 2Z (g) + P (g) Si se sabe que la eficiencia de la reacción es del 60 % y se desea producir 100.0 g del gas Z, ¿Cuántos gramos de X tienen que reaccionar? A. B. C. D.

350 g 210 g 150 g 100 g

39. En el ejercicio anterior, si reaccionan 210 g del gas X con 200 g del gas Y, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. B. C. D.

El gas Y se consume primero El gas X se consume primero Se generan 150 g de Z Se generan 200 g de P

40. El reactivo límite es la sustancia que se consume primero durante una reacción y limita la cantidad de producto final obtenido. Si se hace una analogía con la fabricación de un helado de chocolate que requiere tres porciones de vainilla, 5 mL de chocolate fundido, una cereza y dos galletas, y si cierto restaurante cuenta con 72 porciones de vainilla, 150 mL de chocolate fundido, 50 galletas y 25 cerezas, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. B. C. D.

Las cerezas se consumen completamente Sólo se gastarán 120 mL de chocolate en la fabricación de todos los helados posibles El restaurante sólo puede producir 25 helados El chocolate sería el equivalente del reactivo limitante

45. La estructura de Lewis más probable para el ácido nítrico (HNO3) es: A.

B.

C.

D.

Tabla periódica y estructura 41. Acomode los siguientes átomos en orden creciente de su energía de ionización: K, Co, S, Cl. Sus números atómicos son 19, 27, 16, 17 respectivamente.

46. Para un átomo cuya configuración electrónica es de 1s22s22p63s23p5, su ubicación en la tabla periódica es en:

A. B. C. D.

A. B. C. D.

Cl < Co < S < K K < S < Cl < Co Cl < K < S < Co K < Co < S < Cl

42. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas para cuatro átomos diferentes en estado basal, indique para cuál de ellos su primera energía de ionización es menor. A. B. C. D.

1s22s22p4 1s22s22p63s1 1s22s22p3 1s22s2

43. Si se comparan los radios atómicos e iónicos de las siguientes especies, indique ¿Cuál afirmación es falsa?: A. B. C. D.

Cl > ClNa > Na+ O2- < S2Mg2+ > Al3+

44. En 1869 el químico Ruso Dmitri Ivánovich Mendeléiev publica su primera tabla periódica, seguido un año después por el químico Alemán Lothar Meyer. La contribución más importante se basa en organizar la tabla periódica: A. B. C. D.

En grupos y periodos de acuerdo a su electronegatividad Tomando como criterio el incremento en el radio atómico de los elementos De acuerdo al incremento en la masa atómica de los elementos De acuerdo al incremento del punto de fusión de los elementos

El grupo de metales alcalinos Los elementos representativos, no metálicos Los metales de transición Los gases nobles

47. ¿Cuál de los siguientes procesos se relaciona con la afinidad electrónica? A. B. C. D.

F(g) + 1e-  F-(g) K(g)  K+(g) + 1eKCl(s)  K(g) + Cl(g) F2(g)  2F(g)

48. Si se sabe que los números atómicos para el Al, Mg, C, B, Mn, Fe, O y N son 13, 12, 6, 5, 25, 26, 8 y 7 respectivamente, ¿Cuáles de las siguientes especies son isoelectrónicas? A. B. C. D.

Al3+ y Mg2+ CyB Mn2+ y Fe2+ O2- y N-

49. En el tercer nivel energético principal, el subnivel de máxima energía es: A. B. C. D.

(s) (p) (d) (f)

50. El número de electrones, protones y neutrones para el + es: ion A. B. C. D.

12, 11, 12 1, 11, 12 10, 11, 23 10, 11, 12

51. Si el S pertenece al grupo VIA y está en el tercer periodo, se puede afirmar que: A. B. C. D.

Tiene 3 electrones de valencia Su último nivel de energía es el 6 Tiene 6 electrones en el nivel 3 Su configuración electrónica final es 3s2 2d4

Las 3 preguntas siguientes se refieren a la tabla periódica que se presenta en la figura. Los símbolos han sido asignados arbitrariamente.

Nomenclatura Elegir entre las opciones dadas el nombre correcto según las normas de la IUPAC para los compuestos: 56. A. B. C. D.

1-hidroxi-heptan-6-ona 7-hidroxi-2-heptanona 6-oxo-1-heptanol 1-hidroxi-pentil-metil éter

57.

H3C

O OH O

52. Seleccione la opción del elemento de la tabla cuyo halogenuro gaseoso se disuelve en agua y forma un ácido fuerte. A. B. C. D.

X R J L

53. Basándose en la posición de los elementos en la tabla periódica, ¿cuál de las fórmulas siguientes es incorrecta? A. B. C. D.

X2L YE2 M2J3 QD3

CH3

OH

A. B. C. D.

Ácido 1,2-dicarboxibenceno-4-propil-6-metanoico. Ácido 3-metil-5-butil-1,2 benceno dicarboxilico 4,5-dicarboxibenceno-1-butil-3-metanoico. Ácido 3-metil-5-propilbenceno-1,2-dicarboxilico

58.

NaClO

A. B. C. D.

Hipoclorito de sodio Clorito de sodio Clorato de sodio Perclorato de sodio

59. La fórmula del ácido sulfuroso es:

54. El compuesto que se forma cuando X y E reaccionan tendrá alguna de las siguientes características:

A. B. C. D.

A. B. C.

60. La fórmula de sulfato de tetraamino cobre (II) es:

D.

Será conductor eléctrico en el estado sólido Tendrá un punto de fusión menor a 100ºC Formará soluciones acuosas con alta conductividad eléctrica Será fácilmente soluble en disolventes no polares

55. ¿Cuál de los siguientes compuestos no cumple la regla del octeto de Lewis? A. B. C. D.

CCl4 CO2 PF5 NH3

A. B. C. D.

H2SO4 HSO4 H2SO3 O3SCOOH

CuSO4.4NH3 [Cu(NH3)4] SO4 Cu2SO4(NH3)4 Cu2(NH2)4SO4

61. Un químico tiene a su disposición los siguientes hidrocarburos: i. ii. iii. iv. v.

3,3-dimetil pentano n-heptano 2-metil heptano n-pentano 2-metil hexano

Sabiendo que a medida que se aumenta el número de átomos de carbono aumenta el punto de ebullición de los hidrocarburos. Además, los hidrocarburos ramificados tienen menor punto de ebullición que los hidrocarburos lineales con el mismo número de carbonos. Sin usar tablas ayude al químico a organizar los hidrocarburos de la lista en orden decreciente de punto de ebullición. ¿Cuál de las siguientes opciones presenta el orden correcto?

A. B. C. D.

III, II, V, I, IV III, II, I, V, IV II, III, I, V, IV II, III, V, IV, I

62. Se tienen los siguientes compuestos: i. ii. iii.

CH3-CH2-CH(OH)-CH3 CH3-CH(Cl)-CH3 CH3-CH2-C(OH)2-HC=O

1 2 3 4

A. B. C. D.

I. II. III. IV. V. VI.

Glucosa Bicarbonato de Sodio Perclorato de Sodio Sulfato de Calcio

NaHCO3 CaSO4 C6H12O6 NaCO3 NaClO NaClO4

1-III.; 2-IV.; 3-V.; 4-II 1-III.; 2-I.; 3-VI.; 4-II 1-III; 2-IV.; 3-VI.; 4-II 1-III.; 2-V.; 3-I; 4-VI

65. ¿Cuál es la fórmula química del ión permanganato? A. B. C. D.

MnO2MnO3MnO4MnO32-

Oxido-reducción y laboratorio 66. Considere la siguiente reacción: 4Fe

A. B. C. D.

II y IV I y IV I y III III y II

63. Seleccione de las siguientes opciones la estructura correcta de metil-6-cloro-5,8-dietil-8-yodo-3,4,4trimetil-2,6-decadienoato: A. B. C. D.

CH3-C(I)(CH2CH3)-CH2-CH(Cl)-O-C(O)CH(CH2CH3)-C(CH3)2-CH(CH3)-COO-CH3. CH3-CH2-CH2-C(I)(CH2CH3)-CH=C(Cl)CH(CH2CH3)-C(CH3)2=C(CH3)-COO-CH3 CH3-CH2-CH2-C(I)(CH2CH3)-CH(Cl)-CH2C(CH2CH3)(CH3)-C(CH3)=C(CH3)-COOCH3 CH3-CH2-C(I)(CH2CH3)-CH=C(Cl)-CH(CH2CH3)C(CH3)2-C(CH3)=CH-COOCH3

64. Seleccionar la fórmula química que corresponde a las sustancias de la primera columna.

3O2

→

4Fe3+

+ 6 O2-

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?

iv. ¿Cuáles de estos compuestos tienen isómeros ópticos?:

+

A. B. C. D.

El hierro metálico es un agente reductor El Fe3+ es un agente oxidante El hierro metálico se reduce a Fe3+ El O2- es un agente reductor

67. ¿Cuál o Cuáles de las siguientes reacciones son de óxido-reducción? 2KClO3 (s) → 2KCl(s) + 3O2 (g)

(I)

2AgNO3 (ac) + MgCl2 (ac) → Mg(NO3)2 (ac) + 2AgCl(s)

(II)

Na2CO3 (ac) + BaCl2 (ac) → BaCO3 (s) + 2NaCl(ac)

(III)

Mg (s) + CuSO4 (ac) → MgSO4 (ac) + Cu(s)

(IV)

A. B. C. D.

I y II IV únicamente IV y II I y IV

68. Del ejercicio anterior, ¿Cuál (Cuáles) de las reacciones es (son) de desproporción? A. B. C. D.

I y III IV I II

69. Dada la siguiente reacción de oxido reducción: 3I2 + 10HNO3

→

6HIO3

+ 10NO + 2H2O

Indique ¿Cuál se las siguientes afirmaciones es correcta?: A. B. C. D.

El número total de electrones transferidos es 8 El nitrógeno se oxida El número de oxidación final del oxígeno es -1 El yodo es el agente reductor

70. Si se desea medir lo más preciso posible 25.0 mL de un reactivo para realizar una dilución, ¿Qué instrumento de laboratorio sería más adecuado emplear?: A. B. C. D.

Una probeta Una pipeta graduada Una pipeta volumétrica Una bureta

moleculares. Juntos el rodio y el platino pueden eliminar alrededor del 95 % de los hidrocarburos, el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno contenidos en el gas de escape. Pero el convertidor es muy endeble. Un solo tanque de combustible lleno de gasolina, puede recubrir los catalizadores, inactivándolos y un recalentamiento puede hacer que las partículas se fusionen, reduciendo su superficie libre y su actividad. Tomada de la revista Investigación y Ciencia Nro 283 Abril del 2000. 71. De acuerdo con la lectura se puede inferir que: A. B.

C. D.

Los convertidores catalíticos no pueden trabajar por encima de 300 °C Los convertidores catalíticos son ciento por ciento eficientes en la conversión de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. Un exceso de combustible en el escape hace que el catalizador pierda su poder de conversión Las partículas de platino reconvierten los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno

Comprensión de lectura Con base en la siguiente lectura responda las preguntas de la 71 a la 74. Convertidores catalíticos Si en un automóvil el combustible se quemase a pleno rendimiento, sólo se eliminaría CO2 y agua. Pero no todas las moléculas de hidrocarburo se queman bien. A causa de un mezclado insuficiente con el aire, o por simple mala suerte, algunas moléculas no reaccionan con suficiente oxígeno y, así, salen del motor intactas o convertidas en monóxido de carbono. Para empeorar las cosas, la violencia de la combustión combina parte del nitrógeno del aire con oxígeno, produciendo nocivos óxidos de nitrógeno. Para eliminar esos contaminantes, se obliga a que el gas de escape pase por un convertidor catalítico, cuyo interior está constituido por tubos, revestido cada uno de una cerámica porosa. El revestimiento lleva incrustadas minúsculas partículas de dos metales preciosos, platino y rodio, que operan como catalizadores. Una vez que el gas de escape calienta el convertidor por encima de 300 °C, las moléculas indeseadas se fijan transitoriamente a los catalizadores y se convierten en productos químicos inocuos. Las partículas de platino completan la oxidación de los hidrocarburos y el monóxido de carbono rebajando las barreras energéticas que suelen entorpecer esas reacciones. Se necesitan sólo cinco gramos del metal precioso, pues este se halla tan finamente disperso que presenta una superficie muy alta. Para asegurar una combustión máxima, se controlan informáticamente los niveles de oxígeno y combustible logrando el equilibrio deseado. Las partículas de rodio, un gramo en total, reconvierten los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno

72. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera? A.

B.

C.

D.

Se puede inferir que el tamaño de las partículas metálicas no tiene un efecto considerable en la actividad del convertidor. Una disminución en la temperatura puede dar lugar a que las partículas se fusionen, reduciendo su superficie libre y su actividad. Un mayor tamaño de agregados metálicos daría lugar a una mayor área superficial, lo cual favorece la actividad del convertidor. Agregados más finos del metal mejoran la actividad

catalítica del convertidor 73. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? A. B.

C.

D.

Para asegurar una combustión máxima, se debe introducir un exceso de gasolina al sistema. Con un menor tamaño de agregados metálicos se obtiene una mayor área superficial, lo cual favorece la actividad del convertidor. Altas temperaturas (>300°C) pueden dar lugar a que las partículas se fusionen, reduciendo su superficie libre y su actividad. La cantidad en masa de platino con respecto a la cantidad de masa de rodio según la lectura se mantiene un una relación de 5:1 respectivamente.

74. De la frase “Las partículas de platino completan la oxidación de los hidrocarburos y el monóxido de carbono rebajando las barreras energéticas que suelen entorpecer esas reacciones” en el párrafo tres se pude inferir que:

A.

B. C. D.

El platino reduce considerablemente el tiempo requerido para convertir los hidrocarburos en gases menos contaminantes. Si no se adicionara platino en los convertidores, no se podría iniciar la conversión de hidrocarburos. Las barreras energéticas de la reacciones son mucho más bajas cuando no se emplea platino El platino puede dar lugar a la formación de monóxido de carbono

Con base en la siguiente lectura responda las preguntas de la 75 a la 78 Pegamento instantáneo Casi todos los pegamentos son polímeros plásticos, es decir, moléculas gigantes que se unen entre sí y a las superficies que tocan, a la manera de espaguetis sin salsa dejados en un cuenco toda la noche. Las moléculas plásticas de la mayoría de los pegamentos domésticos están disueltas en un líquido que se evapora al secarse el pegamento. No ocurre así con las moléculas del Super Glue (y las de otros pegamentos instantáneos – pega loca); éstas no se forman hasta que se hace salir el líquido de su tubo. Lo notable del pegamento Super Glue es que es cianoacrilato-2-etilo casi puro, una molécula simple que se polimeriza rápidamente cuando se expone a la humedad. Cada molécula contiene un enlace doble libre entre átomos de carbono muy frágil, el cual puede ser fácilmente atacable por los iones hidroxilo que se encuentran en la humedad atmosférica.

Tomada de la revista Investigación y Ciencia Nro 275 Agosto del 1999. 75. De acuerdo con la lectura se puede inferir que: A. B. C. D.

76. ¿Qué se puede afirmar de la polimerización del Super Glue? A.

B. C. D.

Los iones hidroxilo alteran las moléculas del Super Glue, convirtiendo sus enlaces dobles en enlaces simples y haciendo que se unan entre sí formando cadenas enormes. Como resultado, el pegamento líquido se transforma rápidamente en un plástico acrílico quebradizo. Puesto que la mayoría de las superficies están cubiertas de una capa fina de humedad, el pegamento Super Glue empieza a endurecerse en el momento de la aplicación. La adherencia es más fuerte cuando las superficies son polares, cuando poseen acumulaciones locales de cargas positivas y negativas. De por sí, el pegamento forma un plástico polar y las sustancias polares se atraen entre sí acercando sus zonas con cargas opuestas. Por ser polares la mayoría de las superficies, el Super Glue se adhiere ceñidamente a ellas. Pero el envase, sin embargo, se hace de polipropileno, un plástico parafínico casi por completo apolar. Sin cargas locales que los sujeten, el Super Glue a penas se pega al tubo y fluye limpiamente cada vez que se abre el tapón.

La reactividad de los dobles enlaces entre cadenas es lo que permite la polimerización para formar cadenas mucho más grandes La polaridad de las moléculas hace que se agreguen en moléculas más grandes Los grupos ciano (CN) son los responsables del enlace entre las cadenas del polímero El doble enlace en la molécula presenta una alta estabilidad a reaccionar con otras especies.

77. El pegamento es instantáneo porque: A. B.

C. cianoacrilato-2-etilo

El Super Glue es un pegamento instantáneo que usa solventes La molécula cianoacrilato-2-etilo es apolar Cuando el cianoacrilato-2-etilo se polimeriza puede interactúar fuertemente con el polietileno. Los iones hidroxilo son los iniciadores de la polimerización del cianoacrilato-2-etilo

D.

El líquido en el que viene se evapora rápidamente La mayoría de las superficies tienen cierto grado de humedad que facilita la polimerización del cianoacrilato-2-etilo Las acumulaciones locales de cargas positivas en el pegamento y la superficie permiten que interactúen fuertemente. Las superficies secas hacen que las cadenas del polímero crezcan con mayor rapidez hasta formar estructuras enormes.

78. ¿Qué podría esperarse si el pegamento Super Glue es envasado en tubos metálicos? A. B. C.

D.

Debido a la alta polaridad presente en el metal, el Super Glue podría fluir mucho más rápido No tendría ningún efecto sobre la fluidez del pegamento El pegamento probablemente se endurezca dentro del tubo debido a su alta atracción electroestática con el metal. El super glue se descompondría

Con base en la siguiente lectura responda las preguntas 79 y 80 Metales líquidos y un metal gaseoso Todos los metales por regla general son cuerpos sólidos. Sin embargo, existen excepciones a esta regla. Algunos metales son líquidos. Los granos de galio o de cesio se podrían derretir fácilmente en la palma de la mano, ya que su temperatura de fusión no excede los 30°C.

El francio, que hasta ahora no se ha obtenido en forma de metal puro, se fundiría a temperatura ambiente. Y el mercurio, tan bien conocido por todos, es un ejemplo clásico de un metal líquido. Se congela a –39 °C, razón por la cual se aplica en la fabricación de termómetros. Al respecto, el galio resulta ser un rival serio del mercurio, debido a las siguientes circunstancias: El mercurio hierve a temperatura relativamente baja, aproximadamente a 300 °C. Por consiguiente, es imposible medir altas temperaturas empleando termómetros de mercurio. En cambio, para vaporizar el galio se necesitan unos 2000 °C. No hay otro metal que pueda permanecer en estado líquido en un intervalo tan grande entre las temperaturas de fusión y ebullición. Debido a esa propiedad es un verdadero hallazgo para fabricar termómetros destinados a medir altas temperaturas. Por añadidura, hablaremos de otro rasgo, que parece fantástico. Los científicos demostraron teóricamente que si existiera el análogo pesado de mercurio (un elemento con el número atómico 112, desconocido en la Tierra), su estado natural en condiciones normales sería el gaseoso. ¡Gas que tendría propiedades químicas de un metal! ¿Llegará el tiempo en que los científicos conocerán algo tan extraordinario? El alambre de plomo se puede fundir a la llama de un fósforo. La hoja de estaño introducida en el fuego, al instante se convierte en una gota de estaño líquido. En cambio, para transformar en líquido el tungsteno, tantalio o renio es necesario elevar la temperatura por encima de 3000 °C. Estos metales son más difíciles de fundir que todos los demás. Esta es la causa del porqué los filamentos de incandescencia de las bombillas eléctricas se hacen de tungsteno y renio. Las temperaturas de ebullición de algunos metales alcanzan valores verdaderamente fantásticos. Por ejemplo, el hafnio hierve a 5400°C; ésta es casi la temperatura de la superficie del Sol. Tomada del libro Química Recreativa.

79. De acuerdo con la lectura, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? A.

B.

C.

D.

El galio es un elemento que pasa de líquido a gas por encima de 2000ºC y se usa para la fabricación de termómetros de alta temperatura. El galio es un elemento que se encuentra en estado gaseoso a 2000 K y se usa en la fabricación de termómetros de alta temperatura. El mercurio no podrá ser usado como termómetro de alta temperatura porque su punto de ebullición esta cercano a los 300ºC. El galio funde a 30ºC, por lo tanto podrá ser usado en los termómetros para determinar temperaturas por encima de este valor.

80. Según la lectura se puede afirmar que: A. B. C.

D.

Los termómetros de francio son altamente empleados para medir temperaturas superiores a 300°C Los termómetros de galio se pueden utilizar para determinar la temperatura de fusión del agua pura. El análogo pesado de mercurio se utiliza en la determinación de puntos de fusión a altas temperaturas. No existen termómetros de francio puro.

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2

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES INSTITUTO DE QUÍMICA

Examen Primera Eliminatoria Agosto 15 de 2010  No abra el cuadernillo hasta que el docente acompañante lo autorice.  El examen consta de 80 preguntas.  Marque en la tarjeta de respuestas una opción por pregunta solamente.  Marque en la tarjeta de respuestas la opción correspondiente, rellenando los círculos: a, b, c ó d.

Gases y propiedades de la materia 1.

La siguiente tabla muestra tres recipientes, cada uno con un volumen de 22,4 L y una temperatura de 0 ºC. RECIPIENTE 1 2 3

CANTIDAD DE COMPUESTO 1 mol de N2 1 mol de O2 0,5 moles de N2 + 0,5 moles de O2

La presión de la mezcla en el recipiente No. 3 es A. B. C. D.

Según la hipótesis de Avogadro:

A.

Todos los gases medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, ocupan el mismo volumen. Muestras de gases medidas en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas El número de moléculas contenido en dos volúmenes iguales de gases es siempre el mismo. Volúmenes iguales de gases medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas

C. D.

3.

Indique cual de las siguientes afirmaciones es correcta:

A.

22,4 litros es el volumen que ocupa una muestra de gas en condiciones normales. Medio mol de cualquier gas a 273 K y 760 mmHg de presión ocupa 11,2 litros. 16 gramos de oxígeno en condiciones normales ocupan el mismo volumen que 16 gramos de ozono en las mismas condiciones. Un mol de aluminio ocupa 22,4 litros si lo medimos en condiciones normales.

B. C.

D.

4.

La presión de vapor de un sólido depende de:

A.

La temperatura a la que se establezca el equilibrio sólido-vapor La cantidad de sólido presente La superficie libre del sólido El volumen del recipiente en el cual se mide

B. C. D. 5.

A. B. C. D.

Un vaso cerrado conteniendo O2(g) es calentado desde 60 ºC a 600 ºC. ¿Cuál de las siguientes magnitudes no se verá afectada por este cambio?

A. B. C. D.

El volumen ocupado por el gas. La presión total del recipiente. La cantidad del gas en el recipiente. Ninguna de las respuestas anteriores es cierta.

7.

Obsérvense los recipientes iguales de la figura que se mantienen a la misma temperatura.

El doble de la presión de los recipientes 1 y 2 La mitad de la presión de los recipientes 1 y 2 Igual a la presión de los recipientes 1 y 2 La suma de las presiones de los recipientes 1 y 2

2.

B.

6.

La densidad de un gas a 25 ºC a una determinada presión es 1,5 g/litro. Si se duplica la presión, manteniendo constante la temperatura y el volumen, la densidad en esas nuevas condiciones es: 1,5 g/litro 3,0 g/litro 0,75 g/litro Ninguna de las anteriores

¿Qué conclusiones se pueden establecer respecto a las partículas de ambos gases y la presión que ejercen?. A. B. C. D.

Las moléculas de oxígeno ejercen más presión porque tienen más masa. Las moléculas de oxígeno chocan más porque son de mayor tamaño molecular. El número de moléculas de hidrógeno que se introdujeron fue la mitad de las de oxígeno. Si las moléculas de hidrógeno ejercen menos presión es porque se atraen más entre sí.

8.

Los alcoholes alifáticos de masa molar baja son solubles en agua debido a que:

A. B. C. D.

Pueden formar puentes de hidrógeno con el agua El punto de ebullición es bajo El grupo hidroxilo es apolar Presentan hidrógeno en su estructura

9.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es siempre cierta cuando una sustancia sufre un cambio físico?

A. B. C. D.

La composición cambia La gravedad específica permanece constante No se forman sustancias nuevas Se funde

10. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. B. C. D.

11. A. B. C. D.

Una mezcla heterogénea debe contener tres sustancias Una mezcla heterogénea no debe contener elementos Si sólo una sustancia está presente, el material siempre debe ser homogéneo Algunas sustancias puras pueden ser descompuestas en sustancias más simples Es probable que se forme una solución si se mezclan Agua y tetracloruro de carbono. Etanol y tetracloruro de carbono. Benceno y tetracloruro de carbono. Acido nítrico y tetracloruro de carbono.

12. ¿Cuál de las siguientes es una propiedad intensiva? A. B. C. D.

Masa de una sustancia Volumen de una sustancia Densidad de una sustancia Calor liberado en una reacción

13. ¿Cuál de las siguientes opciones describe un cambio físico? A. B. C. D.

1 atm y 180ºC 1 atm y 290ºC 10 atm y 180ºC 10 atm y 290ºC

17. Si la reacción se lleva a cabo a presión constante, la figura que describe el cambio de temperatura del sistema en el tiempo es: A, B, C, D.

Quemar carbón mineral Agua hirviente Hacer que el pan suba con bicarbonato Duraznos que se pudren

14. Para la reacción endotérmica AX(g)  A(g) + X(g) el equilibrio se desplazará hacia la derecha si: A. B. C. D.

A. B. C. D.

La temperatura y la presión disminuyen La temperatura y la presión aumentan La presión disminuye y la temperatura aumenta La presión aumenta y la temperatura disminuye

18. El dibujo muestra el montaje utilizado para una destilación a presión constante y en la tabla se describen las características de los componentes de la mezcla que se destila: Datos de la mezcla Temperatura Componente de ebullición a 1 atm

Responda las preguntas 15 a 17 con la siguiente información:

Se inyectan 2 mol de X y 1 mol de Y en un recipiente rígido de 1 litro, según la siguiente ecuación y relación estequiométrica:

% en la mezcla

M

78 ºC

80

L

100 ºC

20

2 X(g) + Y(g) ↔ W(g) + Z(g) H = - 290 kcal/mol En la siguiente tabla se relacionan las temperaturas de ebullición a diferentes presiones para cada uno de los componentes que intervienen en la reacción: Componente X Y W Z

Temperatura de ebullición (ºC) 1 atm 10 atm 150 180 200 250 70 90 90 115

15. Se permite que el sistema alcance el equilibrio, con lo cual se determina que la concentración de W es 0,5 M. Si a continuación se adiciona 1 mol de X, la figura que representa la evolución de la concentración de W con respecto al tiempo es: A, B, C, D.

De acuerdo con lo anterior, es válido afirmar que a la composición inicial, la temperatura a la cual la mezcla comienza a hervir: A. B. C. D.

Es mayor de 100ºC Es menor de 78ºC Es igual a 100ºC Está entre 78 y 100ºC

19. Los cambios de estado que tienen lugar durante una destilación, teniendo en cuenta el orden en que suceden, son: A. B. C. D.

Condensación-evaporación Solidificación-fusión Evaporación-condensación Fusión-evaporación

20. La figura muestra una disminución en la presión de vapor del solvente, cuando se agrega soluto, en condiciones normales (25 ºC y 1 atm de presión).

16. De acuerdo con la información, las condiciones de presión y temperatura más adecuadas para que se lleve a cabo la reacción son:

Teniendo en cuenta que el punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión atmosférica ejercida sobre éste, se puede concluir de la figura que el punto de ebullición: A. B. C. D.

No varía en los dos casos, porque están en las mismas condiciones ambientales Es mayor en 1, porque la presión de vapor es mayor que en 2 Es mayor en 2, porque la presión de vapor es mayor que en 1 Es mayor en 2, porque la presión de vapor es menor que en 1

25. Si se adiciona 0,1 mol de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2 a 1 litro de solución 0,4 molar de ácido clorhídrico, HCl. Después que la reacción se completa, la concentración molar del ion hidrógeno, [H+], de la solución resultante es: A. B. C. D.

0,6 M 0,1 M 0,2 M 0,3 M

26. En la titulación de 5 mL de una solución acuosa de HCl, de concentración desconocida, con una solución estándar de hidróxido de sodio, NaOH 0,2 M.

Preguntas de soluciones y estequiometría

HCl(ac) + NaOH(ac) → NaCl(ac) + H2O(l)

21. ¿Cuántos gramos de solución de ácido sulfúrico al 70% (p/p) y al 20% (p/p) se deben tomar para preparar 100 g de una solución al 30% (p/p)? A. B. C. D.

10 y 90 70 y 30 40 y 60 20 y 80

22. En un proceso se quiere expresar el resultado de un análisis de Fe realizado en una muestra de agua de caldera en diferentes bases de cálculo. 100 ppm (m/v) de Fe equivale a: A. B. C. D.

0,1 % 100 % 0,01 % (m/v) 1x10-6 %

23. Asumiendo proporciones estequiométricas, un ácido débil puede: V. Reaccionar completamente frente a una base fuerte. VI. Comportarse como base frente a un ácido fuerte. VII. Disociarse totalmente. VIII. Comportarse como electrólito. Lo correcto es: A. Sólo I B. Sólo I y II C. Sólo II y IV D. I, II y IV 24. Las leyes que gobiernan las reacciones químicas son conocidas desde el siglo XVIII. En relación con ellas, ¿qué relaciones ponderales se cumplirán siempre en una ecuación general como: xA + yB  zC A. x gramos de A + y gramos de B = z gramos de C. B. (x + y) moles > z moles. C. x moles + y moles = z moles. D. gramos de (A + B) = gramos de C.

Se consumen 10 mL de la solución estándar hasta alcanzar el punto de equivalencia empleando fenolftaleína como indicador. Por lo tanto, la concentración del ácido debe ser: A. B. C. D.

0,1 M 0,2 M 0,3 M 0,4 M

27. Si un compuesto AB se comporta como electrólito en solución acuosa, implica que: A. B. C. D.

el compuesto se disocia en especies neutras. el compuesto deja iones en libertad de movimiento. el enlace entre A y B debe ser covalente polar. el compuesto es insoluble en agua.

28. De las siguientes cantidades de plomo, ¿en cuál de ellas se tiene la mayor masa de este metal? (masa molar: Pb = 207 g/mol y densidad = 11.4 g/mL) A. B. C. D.

22,4 moles 207 gramos 1 mililitro 6,023 X 1023 átomos

29. ¿Cuál es el valor del coeficiente x al balancear la siguiente reacción? y FeCl2 + w Na3PO4 → x NaCl + z Fe3(PO4)2 A. B. C. D.

6 2 3 1

30. Se tiene un matraz volumétrico de un litro con una disolución 0,4 M de NaOH ¿qué volumen debe retirarse para que al llevar al aforo nuevamente con agua, la disolución quede O,1 M ?

A. B. C. D.

400 250 750 Ninguna de las anteriores

31. Se mezclan HCl y HClO4 de manera que las concentraciones de cada uno en la mezcla sean 10 -2 M y 10-6 M, respectivamente. El pH final de la solución es: A. B. C. D.

2 4 6 8

producto final obtenido. Si se hace una analogía con la fabricación de un helado de chocolate que requiere tres porciones de vainilla, 5 mL de chocolate fundido, una cereza y dos galletas, y si cierto restaurante cuenta con 72 porciones de vainilla, 150 mL de chocolate fundido, 50 galletas y 25 cerezas, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. B. C. D.

Las cerezas se consumen completamente Sólo se gastarán 120 mL de chocolate en la fabricación de todos los helados posibles El restaurante sólo puede producir 25 helados El chocolate sería el equivalente del reactivo limitante

32. ¿Qué número de cifras significativas es incorrecto?

Con la siguiente información responda las preguntas de la 37 a la 40

A. B. C. D.

Un estudiante de laboratorio quiere determinar el contenido de sodio en una solución acuosa. Para tal fin toma 1,00 mL de muestra original (sln A) y la diluye en un balón volumétrico de 100,0 mL (sln B). De esta solución toma 10,0 mL y la lleva a un balón volumétrico de 100,0 mL donde completa con agua (sln C). De esta última solución tomó una alícuota de 5,00 mL y por métodos analíticos determinó que el contenido de Na es de 10 ppm (m/v) - partes por millón masa/volumen.

8,1441 (cinco) 0,00050 (cinco) -15,20 (cuatro) 10,0800 (seis)

33. Determine la fórmula empírica de un compuesto que contiene 52.9% en masa de aluminio y 47.1% de oxígeno. (masas molares: Al = 27 g/mol, O = 16 g/mol) A. B. C. D.

AlO Al2O3 Al3O2 A10,53O0,47

34. Cierto gas X (masa molar = 70 g/mol) reacciona con un gas menos electronegativo Y (40.0 g/mol) a altas presiones para generar un compuesto Z (50.0 g/mol) según la siguiente reacción: 3X (g) + 2Y (g) → 2Z (g) + P (g) Si se sabe que la eficiencia de la reacción es del 60 % y se desea producir 100.0 g del gas Z, ¿Cuántos gramos de X tienen que reaccionar? A. B. C. D.

350 g 210 g 150 g 100 g

35. En el ejercicio anterior, si reaccionan 210 g del gas X con 200 g del gas Y, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. B. C. D.

El gas Y se consume primero El gas X se consume primero Se generan 150 g de Z Se generan 200 g de P

36. El reactivo límite es la sustancia que se consume primero durante una reacción y limita la cantidad de

37. El %(m/v) de Na en la muestra original es: A. 1,0% B. 10% C. 0,1% D. 25% 38. La concentración Na en la solución C A. B. C. D.

10 ppm 50 ppm 25 ppm 100 ppm

39. La masa de Na en la solución A A. B. C. D.

Es menor a la masa que se encuentra en la solución B Es igual a la masa que se encuentra en la solución B Es 1x10-6 gramos Es mayor que la que se encuentra en la solución B

40. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?: A.

B. C. D.

La concentración de Na en los 10,0 mL tomados de la solución B, es igual a la concentración de dicha solución La masa de sodio en los 10,0 mL de solución B es igual a la masa de sodio contenida en la solución C La concentración de 10 ppm en los 5,0 mL es la misma que en los 100,0 mL de la solución C La solución B y C tienen la misma concentración

Tabla periódica y estructura 41. Para un átomo cuya configuración electrónica es de 1s22s22p63s23p5, su ubicación en la tabla periódica es en: A. B. C. D.

El grupo de metales alcalinos Los elementos representativos, no metálicos Los metales de transición Los gases nobles

42. ¿Cuál de los siguientes procesos se relaciona con la afinidad electrónica? A. B. C. D.

F(g) + 1e-  F-(g) K(g)  K+(g) + 1eKCl(s)  K(g) + Cl(g) F2(g)  2F(g)

43. Si se sabe que los números atómicos para el Al, Mg, C, B, Mn, Fe, O y N son 13, 12, 6, 5, 25, 26, 8 y 7 respectivamente, ¿Cuáles de las siguientes especies son isoelectrónicas? A. B. C. D.

Al3+ y Mg2+ CyB Mn2+ y Fe2+ O2- y N-

44. En el tercer nivel energético principal, el subnivel de máxima energía es: A. B. C. D.

(s) (p) (d) (f)

45. El número de electrones, protones y neutrones para el + es: ion A. B. C. D.

12, 11, 12 1, 11, 12 10, 11, 23 10, 11, 12

46. Si el S pertenece al grupo VIA y está en el tercer periodo, se puede afirmar que: A. B. C. D.

Tiene 3 electrones de valencia Su último nivel de energía es el 6 Tiene 6 electrones en el nivel 3 Su configuración electrónica final es 3s2 2d4

Las 3 preguntas siguientes se refieren a la tabla periódica que se presenta en la figura. Los símbolos han sido asignados arbitrariamente.

47. Seleccione la opción del elemento de la tabla cuyo halogenuro gaseoso se disuelve en agua y forma un ácido fuerte. A. B. C. D.

X R J L

48. Basándose en la posición de los elementos en la tabla periódica, ¿cuál de las fórmulas siguientes es incorrecta? A. B. C. D.

X2L YE2 M2J3 QD3

49. El compuesto que se forma cuando X y E reaccionan tendrá alguna de las siguientes características: A. Será conductor eléctrico en el estado sólido B. Tendrá un punto de fusión menor a 100ºC C. Formará soluciones acuosas con alta conductividad eléctrica D. Será fácilmente soluble en disolventes no polares 50. ¿Cuál de los siguientes compuestos no cumple la regla del octeto de Lewis? A. B. C. D.

CCl4 CO2 PF5 NH3

51. Acomode los siguientes átomos en orden creciente de su energía de ionización: K, Co, S, Cl. Sus números atómicos son 19, 27, 16, 17 respectivamente. A. B. C. D.

Cl < Co < S < K K < S < Cl < Co Cl < K < S < Co K < Co < S < Cl

52. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas para cuatro átomos diferentes en estado basal, indique para cuál de ellos su primera energía de ionización es menor. A. B. C. D.

1s22s2p4 1s22s22p63s1 1s22s22p3 1s22s2

53. Si se comparan los radios atómicos e iónicos de las siguientes especies, indique ¿Cuál afirmación es falsa?: A. B. C. D.

58. H3C

O OH

Cl > ClNa > Na+ O2- < S2Mg2+ > Al3+

54. En 1869 el químico Ruso Dmitri Ivánovich Mendeléiev publica su primera tabla periódica, seguido un año después por el químico Alemán Lothar Meyer. La contribución más importante se basa en organizar la tabla periódica: A. En grupos y periodos de acuerdo a su electronegatividad B. Tomando como criterio el incremento en el radio atómico de los elementos C. De acuerdo al incremento en la masa atómica de los elementos D. De acuerdo al incremento del punto de fusión de los elementos 55. La estructura de Lewis más probable para el ácido nítrico (HNO3) es: A.

O CH3 A. B. C. D.

OH

Ácido 1,2-dicarboxibenceno-4-propil-6-metanoico. Ácido 3-metil-5-butil-1,2 benceno dicarboxilico 4,5-dicarboxibenceno-1-butil-3-metanoico. Ácido 3-metil-5-propilbenceno-1,2-dicarboxilico

59. Seleccione de las siguientes opciones la estructura correcta de metil-6-cloro-5,8-dietil-8-yodo-3,4,4trimetil-2,6-decadienoato: A. CH3-C(I)(CH2CH3)-CH2-CH(Cl)-O-C(O)CH(CH2CH3)-C(CH3)2-CH(CH3)-COO-CH3. B. CH3-CH2-CH2-C(I)(CH2CH3)-CH=C(Cl)-CH(CH2CH3)C(CH3)2=C(CH3)-COO-CH3 C. CH3-CH2-CH2-C(I)(CH2CH3)-CH(Cl)-CH2C(CH2CH3)(CH3)-C(CH3)=C(CH3)-COOCH3 D. CH3-CH2-C(I)(CH2CH3)-CH=C(Cl)-CH(CH2CH3)C(CH3)2-C(CH3)=CH-COOCH3 60. Seleccionar la fórmula química que corresponde a las sustancias de la primera columna.

B.

1 2 3 4

C.

D.

Glucosa Bicarbonato de Sodio Perclorato de Sodio Sulfato de Calcio

I. II. III. IV. V. VI.

NaHCO3 CaSO4 C6H12O6 NaCO3 NaClO NaClO4

Nomenclatura

A. B. C. D.

Elegir entre las opciones dadas el nombre correcto según las normas de la IUPAC para los compuestos:

61. ¿Cuál es la fórmula química del ión permanganato?

56. A. B. C. D.

1-hidroxi-heptan-6-ona 7-hidroxi-2-heptanona 6-oxo-1-heptanol 1-hidroxi-pentil-metil éter

57. NaClO A. B. C. D.

Hipoclorito de sodio Clorito de sodio Clorato de sodio Perclorato de sodio

A. B. C. D.

1-III.; 2-IV.; 3-V.; 4-II 1-III.; 2-I.; 3-VI.; 4-II 1-III; 2-IV.; 3-VI.; 4-II 1-III.; 2-V.; 3-I; 4-VI

MnO2MnO3MnO4MnO32-

62. La fórmula del ácido sulfuroso es: A. B. C. D.

H2SO4 HSO4 H2SO3 O3SCOOH

63. La fórmula de sulfato de tetraamino cobre (II) es:

3I2 + 10HNO3

A. B. C. D.

Indique ¿Cuál se las siguientes afirmaciones es correcta?:

CuSO4.4NH3 [Cu(NH3)4] SO4 Cu2SO4(NH3)4 Cu2(NH2)4SO4

64. Un químico tiene a su disposición los siguientes hidrocarburos: i. ii. iii. iv. v.

3,3-dimetil pentano n-heptano 2-metil heptano n-pentano 2-metil hexano

Sabiendo que a medida que se aumenta el número de átomos de carbono aumenta el punto de ebullición de los hidrocarburos. Además, los hidrocarburos ramificados tienen menor punto de ebullición que los hidrocarburos lineales con el mismo número de carbonos. Sin usar tablas ayude al químico a organizar los hidrocarburos de la lista en orden decreciente de punto de ebullición. ¿Cuál de las siguientes opciones presenta el orden correcto? A. B. C. D.

III, II, V, I, IV III, II, I, V, IV II, III, I, V, IV II, III, V, IV, I

65. Se tienen los siguientes compuestos: i. ii. iii.

CH3-CH2-CH(OH)-CH3 CH3-CH(Cl)-CH3 CH3-CH2-C(OH)2-HC=O

A. B. C. D.

→

6HIO3

+ 10NO + 2H2O

El número total de electrones transferidos es 8 El nitrógeno se oxida El número de oxidación final del oxígeno es -1 El yodo es el agente reductor

67. Si se desea medir lo más preciso posible 25,0 mL de un reactivo para realizar una dilución, ¿Qué instrumento de laboratorio sería más adecuado emplear?: A. B. C. D.

Una probeta Una pipeta graduada Una pipeta volumétrica Una bureta

68. Considere la siguiente reacción: 4Fe

+

3O2

→

4Fe3+

+ 6 O2-

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta? A. El hierro metálico es un agente reductor B. El Fe3+ es un agente oxidante C. El hierro metálico se reduce a Fe3+ D. El O2- es un agente reductor 69. ¿Cuál o Cuáles de las siguientes reacciones son de óxido-reducción? 2KClO3 (s) → 2KCl(s) + 3O2 (g) 2AgNO3 (ac) + MgCl2 (ac) → Mg(NO3)2 (ac) + 2AgCl(s)

(I) (II)

Na2CO3 (ac) + BaCl2 (ac) → BaCO3 (s) + 2NaCl(ac)

(III)

Mg (s) + CuSO4 (ac) → MgSO4 (ac) + Cu(s)

(IV)

iv. ¿Cuáles de estos compuestos tienen isómeros ópticos?: A. B. C. D.

II y IV I y IV I y III III y II

Oxido-reducción y laboratorio 66. Dada la siguiente reacción de oxido reducción:

A. B. C. D.

I y II IV únicamente IV y II I y IV

70. Del ejercicio anterior, ¿Cuál (Cuáles) de las reacciones es (son) de desproporción? A. B. C. D.

I y III IV I II

Comprensión de lectura Con base en la siguiente lectura responda las preguntas de la 71 a la 74. Convertidores catalíticos Si en un automóvil el combustible se quemase a pleno rendimiento, sólo se eliminaría CO2 y agua. Pero no todas las moléculas de hidrocarburo se queman bien. A causa de un mezclado insuficiente con el aire, o por simple mala suerte, algunas moléculas no reaccionan con suficiente oxígeno y, así, salen del motor intactas o convertidas en monóxido de carbono. Para empeorar las cosas, la violencia de la combustión combina parte del nitrógeno del aire con oxígeno, produciendo nocivos óxidos de nitrógeno. Para eliminar esos contaminantes, se obliga a que el gas de escape pase por un convertidor catalítico, cuyo interior está constituido por tubos, revestido cada uno de una cerámica porosa. El revestimiento lleva incrustadas minúsculas partículas de dos metales preciosos, platino y rodio, que operan como catalizadores. Una vez que el gas de escape calienta el convertidor por encima de 300 °C, las moléculas indeseadas se fijan transitoriamente a los catalizadores y se convierten en productos químicos inocuos. Las partículas de platino completan la oxidación de los hidrocarburos y el monóxido de carbono rebajando las barreras energéticas que suelen entorpecer esas reacciones. Se necesitan sólo cinco gramos del metal precioso, pues este se halla tan finamente disperso que presenta una superficie muy alta. Para asegurar una combustión máxima, se controlan informáticamente los niveles de oxígeno y combustible logrando el equilibrio deseado. Las partículas de rodio, un gramo en total, reconvierten los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno moleculares. Juntos el rodio y el platino pueden eliminar alrededor del 95 % de los hidrocarburos, el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno contenidos en el gas de escape. Pero el convertidor es muy endeble. Un solo tanque de combustible lleno de gasolina, puede recubrir los catalizadores, inactivándolos y un recalentamiento puede hacer que las partículas se fusionen, reduciendo su superficie libre y su actividad. Tomada de la revista Investigación y Ciencia Nro 283 Abril del 2000. 71. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? A. B.

C.

D.

Para asegurar una combustión máxima, se debe introducir un exceso de gasolina al sistema. Con un menor tamaño de agregados metálicos se obtiene una mayor área superficial, lo cual favorece la actividad del convertidor. Altas temperaturas (>300°C) pueden dar lugar a que las partículas se fusionen, reduciendo su superficie libre y su actividad. La cantidad en masa de platino con respecto a la cantidad de masa de rodio según la lectura se mantiene un una relación de 5:1 respectivamente.

72. De la frase “Las partículas de platino completan la oxidación de los hidrocarburos y el monóxido de carbono rebajando las barreras energéticas que suelen entorpecer esas reacciones” en el párrafo tres se pude inferir que: A.

B. C. D.

El platino reduce considerablemente el tiempo requerido para convertir los hidrocarburos en gases menos contaminantes. Si no se adicionara platino en los convertidores, no se podría iniciar la conversión de hidrocarburos. Las barreras energéticas de la reacciones son mucho más bajas cuando no se emplea platino El platino puede dar lugar a la formación de monóxido de carbono

73. De acuerdo con la lectura se puede inferir que: A. B.

C. D.

Los convertidores catalíticos no pueden trabajar por encima de 300 °C Los convertidores catalíticos son ciento por ciento eficientes en la conversión de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. Un exceso de combustible en el escape hace que el catalizador pierda su poder de conversión Las partículas de platino reconvierten los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno

74. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera? A.

B.

C.

D.

Se puede inferir que el tamaño de las partículas metálicas no tiene un efecto considerable en la actividad del convertidor. Una disminución en la temperatura puede dar lugar a que las partículas se fusionen, reduciendo su superficie libre y su actividad. Un mayor tamaño de agregados metálicos daría lugar a una mayor área superficial, lo cual favorece la actividad del convertidor. Agregados más finos del metal mejoran la actividad

catalítica del convertidor Con base en la siguiente lectura responda las preguntas de la 75 a la 78 Pegamento instantáneo Casi todos los pegamentos son polímeros plásticos, es decir, moléculas gigantes que se unen entre sí y a las superficies que tocan, a la manera de espaguetis sin salsa dejados en un cuenco toda la noche. Las moléculas plásticas de la mayoría de los pegamentos domésticos están disueltas en un líquido que se evapora al secarse el pegamento. No ocurre así con las moléculas del Super Glue (y las de otros pegamentos instantáneos – pega loca); éstas no se forman hasta que se hace salir el líquido de su tubo. Lo notable del pegamento Super Glue es que es cianoacrilato-2-etilo casi puro, una molécula simple que se polimeriza rápidamente cuando se expone a la humedad. Cada molécula contiene un enlace doble libre entre átomos de carbono muy frágil, el cual puede ser

fácilmente atacable por los iones hidroxilo que se encuentran en la humedad atmosférica.

77. De acuerdo con la lectura se puede inferir que: A.

cianoacrilato-2-etilo

B. C. D.

Los iones hidroxilo alteran las moléculas del Super Glue, convirtiendo sus enlaces dobles en enlaces simples y haciendo que se unan entre sí formando cadenas enormes. Como resultado, el pegamento líquido se transforma rápidamente en un plástico acrílico quebradizo. Puesto que la mayoría de las superficies están cubiertas de una capa fina de humedad, el pegamento Super Glue empieza a endurecerse en el momento de la aplicación. La adherencia es más fuerte cuando las superficies son polares, cuando poseen acumulaciones locales de cargas positivas y negativas. De por sí, el pegamento forma un plástico polar y las sustancias polares se atraen entre sí acercando sus zonas con cargas opuestas. Por ser polares la mayoría de las superficies, el Super Glue se adhiere ceñidamente a ellas. Pero el envase, sin embargo, se hace de polipropileno, un plástico parafínico casi por completo apolar. Sin cargas locales que los sujeten, el Super Glue a penas se pega al tubo y fluye limpiamente cada vez que se abre el tapón. Tomada de la revista Investigación y Ciencia Nro 275 Agosto del 1999. 75. El pegamento es instantáneo porque: A. B.

C.

D.

El líquido en el que viene se evapora rápidamente La mayoría de las superficies tienen cierto grado de humedad que facilita la polimerización del cianoacrilato-2-etilo Las acumulaciones locales de cargas positivas en el pegamento y la superficie permiten que interactúen fuertemente. Las superficies secas hacen que las cadenas del polímero crezcan con mayor rapidez hasta formar estructuras enormes.

76. ¿Qué podría esperarse si el pegamento Super Glue es envasado en tubos metálicos? A. B. C.

D.

Debido a la alta polaridad presente en el metal, el Super Glue podría fluir mucho más rápido No tendría ningún efecto sobre la fluidez del pegamento El pegamento probablemente se endurezca dentro del tubo debido a su alta atracción electroestática con el metal. El super glue se descompondría

El Super Glue es un pegamento instantáneo que usa solventes La molécula cianoacrilato-2-etilo es apolar Cuando el cianoacrilato-2-etilo se polimeriza puede interactúar fuertemente con el polietileno. Los iones hidroxilo son los iniciadores de la polimerización del cianoacrilato-2-etilo

78. ¿Qué se puede afirmar de la polimerización del Super Glue? A.

B. C. D.

La reactividad de los dobles enlaces entre cadenas es lo que permite la polimerización para formar cadenas mucho más grandes La polaridad de las moléculas hace que se agreguen en moléculas más grandes Los grupos ciano (CN) son los responsables del enlace entre las cadenas del polímero El doble enlace en la molécula presenta una alta estabilidad a reaccionar con otras especies.

Con base en la siguiente lectura responda las preguntas 79 y 80 Metales líquidos y un metal gaseoso Todos los metales por regla general son cuerpos sólidos. Sin embargo, existen excepciones a esta regla. Algunos metales son líquidos. Los granos de galio o de cesio se podrían derretir fácilmente en la palma de la mano, ya que su temperatura de fusión no excede los 30°C. El francio, que hasta ahora no se ha obtenido en forma de metal puro, se fundiría a temperatura ambiente. Y el mercurio, tan bien conocido por todos, es un ejemplo clásico de un metal líquido. Se congela a –39 °C, razón por la cual se aplica en la fabricación de termómetros. Al respecto, el galio resulta ser un rival serio del mercurio, debido a las siguientes circunstancias: El mercurio hierve a temperatura relativamente baja, aproximadamente a 300 °C. Por consiguiente, es imposible medir altas temperaturas empleando termómetros de mercurio. En cambio, para vaporizar el galio se necesitan unos 2000 °C. No hay otro metal que pueda permanecer en estado líquido en un intervalo tan grande entre las temperaturas de fusión y ebullición. Debido a esa propiedad es un verdadero hallazgo para fabricar termómetros destinados a medir altas temperaturas. Por añadidura, hablaremos de otro rasgo, que parece fantástico. Los científicos demostraron teóricamente que si existiera el análogo pesado de mercurio (un elemento con el número atómico 112, desconocido en la Tierra), su estado natural en condiciones normales sería el gaseoso. ¡Gas que tendría propiedades químicas de un metal! ¿Llegará el tiempo en que los científicos conocerán algo tan extraordinario?

El alambre de plomo se puede fundir a la llama de un fósforo. La hoja de estaño introducida en el fuego, al instante se convierte en una gota de estaño líquido. En cambio, para transformar en líquido el tungsteno, tantalio o renio es necesario elevar la temperatura por encima de 3000 °C. Estos metales son más difíciles de fundir que todos los demás. Esta es la causa del porqué los filamentos de incandescencia de las bombillas eléctricas se hacen de tungsteno y renio. Las temperaturas de ebullición de algunos metales alcanzan valores verdaderamente fantásticos. Por ejemplo, el hafnio hierve a 5400°C; ésta es casi la temperatura de la superficie del Sol. Tomada del libro Química Recreativa. 79. Según la lectura se puede afirmar que: A. B. C.

D.

Los termómetros de francio son altamente empleados para medir temperaturas superiores a 300°C Los termómetros de galio se pueden utilizar para determinar la temperatura de fusión del agua pura. El análogo pesado de mercurio se utiliza en la determinación de puntos de fusión a altas temperaturas. No existen termómetros de francio puro.

80. De acuerdo con la lectura, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa? A. El galio es un elemento que pasa de líquido a gas por encima de 2000ºC y se usa para la fabricación de termómetros de alta temperatura. B. El galio es un elemento que se encuentra en estado gaseoso a 2000 K y se usa en la fabricación de termómetros de alta temperatura. C. El mercurio no podrá ser usado como termómetro de alta temperatura porque su punto de ebullición esta cercano a los 300ºC. D. El galio funde a 30ºC, por lo tanto podrá ser usado en los termómetros para determinar temperaturas por encima de este valor.