XXX OLIMPIADA GALLEGA DE QUÍMICA
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- María Isabel Espinoza Blanco
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1 XXX OLIMPIADA GALLEGA DE QUÍMICA 15 de marzo de 2013 PRUEBA A INSTRUCCIONES: Conteste en la hoja de respuestas. Solo hay una respuesta correcta para cada cuestión. Cada respuesta correcta se valorará con 1 punto y las incorrectas con 0,25 negativo. No se permite el uso de calculadoras programables. DATOS: N A = 6, mol 1 R = 0,082 atm L / mol K = 8,314 J/K mol h = 6, J s c = 2, m s 1 1 atm = Pa 1. Se queman completamente 2,175 g de un aminoácido que contiene C, H, O y N, produciendo 3,94 g de CO 2 y 1,89 g de H 2 O. En otra reacción 1,873 g de dicho aminoácido producen 0,436 g de NH 3. Sabiendo que la masa molecular del aminoácido es 150. Cuál es su formula molecular? a) C 6 H 14 N 2 O 2 b) C 6 H 12 N 2 O 2 c) C 6 H 12 N 4 O 2 d) C 8 H 12 N 2 O 2 2. La radiación de longitud de onda 242,4 nm es la más larga que produce la fotodisociación del O 2. Cuál es la energía de un fotón de esta radiación? a) 8, J b) 8, J c) 9, J d) 8, J 3. Señala la opción correcta para el orden creciente del radio de los iones: a) Be 2+ <Li + < Na + < K + b) Be 2+ < Na + < Li + < K + c) Li + < Na + < K + < Be 2+ d) Na + < K + < Be 2+ < Li + 4. Cuál es la configuración electrónica correcta del estado fundamental del Cr +2? a) [Ar]3d 3 4s 1 b) [Ar]3d 2 4s 2 c) [Ar]3d 4 d) [Kr]3d 2 4s 2 5. Dados los siguientes grupos de valores de números cuánticos, indicar cuál es la correcta a) (3,2, 2,0) b) (4,0,1,+1/2) c) (2,1, 1, 1/2) d) (2, 1,0, 1/2) 6. En cuál de las siguientes moléculas hay orbitales híbridos sp 2? a) CH 4 b) CH 3 CHOH CH 3 c) CH 3 CH 2 NH 2 d) CH 2 =CH C CH 7. El ión AuCl 4 se obtiene en laboratorio disolviendo oro en agua regia (mezcla de tres volúmenes de HCl 12M y un volumen de HNO 3 16M), de acuerdo con la siguiente reacción: Au(s) + NO 3 (aq) + 4Cl (aq) + 4H + (aq) AuCl 4 (aq) + NO(g) + H 2 O(l) Cuantos mililitros de agua regia se necesitan para disolver 10 g de oro a) 29,1 ml b) 22,6 ml c) 26,2 ml d) 19,3 ml 8. La peste del estaño consiste en un cambio de cristalización por el que el estaño blanco se transforma en estaño gris. [Sn(blanco) Sn(gris)] Las entalpias y entropías son independientes de la temperatura. Calcular a que temperatura se produce este cambio a) 15 ºC b) 9 ºC c) 6 ºC d) 22 ºC H 0 f (Sn blanco )= 0,0 KJ/mol S 0 (Sn blanco )= 51,55 J/mol.K H 0 f (Sn gris )= 2,09 KJ/mol S 0 (Sn gris )= 44,14 J/mol.K 9. Cuando se disuelve AgNO 3 en las siguientes disoluciones (1M), en qué caso se disolverá mayor cantidad de sal? a) H 2 SO 4 (aq) b) Ba(OH) 2 (aq) c) HCl (aq) d) NH3 (aq)
2 10. La reacción: N 2 (g) + O 2 (g) 2NO se encuentra en equilibrio a unas determinadas condiciones de presión y temperatura. Al añadir nitrógeno a la mezcla, sucede: a) Nada, no se puede alterar el equilibrio b) Se desplaza el equilibrio a la izquierda, para que también aumente la concentración de N2 c) Disminuye el valor de la constante de equilibrio d) Se desplaza el equilibrio a la derecha, con el fin de compensar el efecto del aumento de la concentración de N Cuál de las siguientes moléculas es plana? a) PF 5 b) PH 3 c) SF 4 d) XeF Cuál de las siguientes sustancias tiene el punto de ebullición más bajo? a) H 2 O b) C 2 H 6 c) Cl 2 d) CH A continuación se mencionan afirmaciones relativas a las propiedades de diversas sustancias. Indica la afirmación que no es correcta: a) El PH 3 tiene menor punto de ebullición que el NH 3 b) La sacarosa no es conductora de la electricidad cuando se encuentra disuelta en água c) El C (grafito) es conductor de la electricidad d) El CaO es más soluble en agua que el CsI 14. Qué volumen de una disolución concentrada 8 M de HCl hay que utilizar para preparar 3 L de una disolución 2M de HCl? a) 750 ml b) 1333,3 ml c) 2250 ml d) 1666,6 ml 15. Cuál es el ph de la disolución reguladora formada por piridina 0,065 M (C 5 H 5 N) y cloruro de piridinio 0,200 M (C 5 H 5 NH + Cl )? [K b (C 5 H 5 N)=1,7x10 9 ] a) 4,60 b) 4,74 c) 5,10 d) 4, El producto de solubilidad del Mn(OH) 2 medido a 25 ºC es 4x Cuál es el ph de la disolución saturada? a) 8,5 b) 9,0 c) 9,6 d) 7,9 17. De un frasco de agua oxigenada (diluida en agua) se toma una muestra de 1,00 g acidificándose con ácido sulfúrico y luego se valora con una disolución 0,20 M de KMnO 4, precisándose 17,6 ml de la misma. (El H 2 O 2 se oxida a O 2 y el MnO 4 se reduce a Mn +2 ). Cuál es el porcentaje en masa del agua oxigenada contenida en el frasco? a) 30% b) 20% c) 40% d) 45% 18. Para la siguiente reacción: 2Cu + (aq) Cu(s) +Cu +2 (aq) el potencial estándar es 0,19 V a 25 C. Sabiendo que F = C, el valor de ΔG será: a) +25,38 kj b) +16,73 kj c) 32,76 kj d) 18,33 kj 19. Cuál de los siguientes compuestos es ópticamente activo? a) 2 Cloropropano b) Clorofluorometano c) 3 metilhexano d) Acido 3 butenoico 20. Al valorar ácido fluorhídrico 0,1 M (Ka= 6, ) con NaOH 0,1 M, el ph en el punto de equivalencia de la mezcla es: a) 12,10 b) 3,20 c) 7,00 d) Depende del indicador utilizado
3 XXX OLIMPIADA GALLEGA DE QUÍMICA 15 de marzo de 2013 PRUEBA B_1 Nombre Apellidos DNI: Fecha de nacimiento / / PROBLEMA 1 Una quesería de A Coruña quiere aprovechar energéticamente los sueros sobrantes de la producción de sus quesos. Se realiza una fermentación de compuestos orgánicos en un reactor aeróbico, del cual resulta un flujo de gas de 100 mol/h compuesto por 10% propano, un 40% n butano, un 50% de n pentano. El gas se conduce a un motor de combustión interna, cuyo rendimiento es del 85%, para la generación de energía calorífica. Suponiendo que en el motor de combustión interna se realice la combustión a presión constate, conteste los siguientes: a) Escribe las reacciones que tienen lugar b) Cantidad de energía que se libera en el proceso de combustión por hora 1/6
4 c) Volumen de gas que se necesita para calentar el aljibe de abastecimiento, que contiene 135 m 3 de agua, desde una temperatura de 5 ºC hasta 20 ºC d) Variación de energía interna del sistema, considerando que se encuentra a una temperatura de 20 C e) Estudiar la espontaneidad de la reacción si se realiza a T=10 C y P=3 atm 2/6
5 DATOS H f 0 (KJ.mol 1 ) Propano (g) Butano (g) Pentano (g) CO 2 (g) Oxigeno (g) Agua (l) 103,8 125,6 146,4 393,3 285,8 S 0 (J mol 1 ºK 1 ) 171,0 310,2 347,8 213,2 205,0 69,8 Ce (kj.kg 1.ºK 1 ) 4,18 3/6
6 PROBLEMA 2 Casi un 90% de la producción mundial de cobre se realiza a partir de procesos pirometalúrgicos sobre metales que contienen sulfuros de cobre. Estos procesos pirometalúrgicos consisten en la obtención de cobre, al tratar los sulfuros con una corriente de aire, rica en oxígeno a altas temperaturas. El cobre está presente en la corteza terrestre principalmente en forma de minerales sulfurados como la Calcopirita (CuFeS 2 ), Bornita (Cu 5 FeS 4 ) y Calcosina (Cu 2 S). Una multinacional minera está estudiando la posibilidad de explotar un yacimiento a cielo abierto de calcopirita en Australia, o un yacimiento a cielo abierto de Calcosina en Canadá. Al laboratorio central de la compañía minera han sido enviadas muestras de ambas localizaciones, por un lado se han recibido 190 kg de roca que contiene mineral de Calcopirita y por el otro se han recibido 180 kg de roca que contiene mineral de Calcosina. Tras el proceso de tostación realizado en el horno piloto del laboratorio se han obtenido que la calcopirita posee una pureza en cobre del 0,05%, sin embrago se han perdido los resultados de la calcosina. Teniendo en cuenta que del horno se recuperaron 36 g de cobre puro a partir de los 100 kg de Calcosina, contesta a las siguientes cuestiones: a) Escribe la ecuación química del proceso de tostación de la Calcosina b) Ajusta la ecuación química del proceso de tostación de la calcosina c) Calcula la pureza expresada en porcentaje en peso de cobre de la muestra de calcosina, introducida en el horno. 4/6
7 d) Qué cantidad de aire, enriquecido en oxígeno, en C.N. y composición (25% O 2 y75% N 2 ) es necesario para llevar a cabo la tostación de 100 kg de Calcosina? e) Qué cantidad de ácido sulfurico 3 M se puede producir a partir del proceso de tostación de 100 kg de Calcosina? 5/6
8 f) Cuál de las dos muestras de roca contiene mayor porcentaje en peso de mineral? g) Qué yacimiento interesa explotar a la compañía desde el punto de vista de la cantidad de cobre por tonelada de material? 6/6
9 XXX OLIMPIADA GALLEGA DE QUÍMICA 15 de marzo de 2013 PRUEBA B_2 Nombre Apellidos DNI: Fecha de nacimiento / / SUPUESTO PRÁCTICO DE LABORATORIO Se desconoce la capacidad de cada uno de los siguientes recipientes, utilizados frecuentemente en el laboratorio: a) Matraz redondo b) Matraz Erlenmeyer c) Matraz aforado d) Bureta e) Probeta pero se sabe que hay uno de 25 cm 3, otro de 50 cm 3, otro de 100 cm 3, otro de 250 cm 3 y un último de 500 cm 3. Cada uno de ellos contiene uno de los siguientes elementos: 1) plata 2) mercurio 3) cloro 4) nitrógeno 5) azufre Se desea conocer, de acuerdo a la información que a continuación se proporciona, el elemento que contiene cada recipiente y su capacidad. i) El elemento que se emplea en los termómetros está en la bureta. ii) El gas presente en la atmósfera se encuentra en un recipiente de mayor volumen que el que contiene al elemento empleado en fotografía. iii) El matraz redondo está lleno de, aproximadamente 0,73 g de un elemento gaseoso. iv) El elemento que se encuentra en el recipiente empleado para la preparación de disoluciones de concentración conocida lo usan algunas bacterias que se encuentran en las raíces de las plantas. v) El elemento que cuando se encuentra como impureza en los combustibles provoca lluvia ácida, está en la probeta que no es el recipiente más pequeño ni el más grande. vi) En el recipiente más pequeño está un líquido que forma una amalgama con el elemento que está en el recipiente de 50 cm 3. Completa el siguiente cuadro con tus respuestas: RECIPIENTE ELEMENTO VOLUMEN 1/2
Masas atómicas (g/mol): O = 16; S = 32; Zn = 65,4. Sol: a) 847 L; b) 710,9 g; c) 1,01 atm.
1) Dada la siguiente reacción química: 2 AgNO3 + Cl2 N2O5 + 2 AgCl + ½ O2. a) Calcule los moles de N2O5 que se obtienen a partir de 20 g de AgNO3. b) Calcule el volumen de O2 obtenido, medido a 20 ºC y
QUÍMICA. ii. Justifique si la reacción del apartado i) será, o no será, espontánea. (1,0 punto)
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