XXI OLIMPIADA DE QUÍMICA (FASE LOCAL

XXI OLIMPIADA DE QUÍMICA
(FASE LOCAL-DISTRITO UNIVERSITARIO DE CÓRDOBA)
21 de Febrero de 2008
Instrucciones:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Duración:3 horas
No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número.
Se podrá responder a las preguntas en el orden que se desee.
Puntuación: Formulación y Nomenclatura hasta 1,5 puntos. Cuestiones teóricas (nº 1, 2, 3 y
4) hasta 1 punto. Problemas (nº 1, 2 y 3) hasta 1.5 puntos.
Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción en las respuestas
y la capacidad de síntesis.
Se podrán utilizar calculadoras que no sean programables.
A. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA.
1. Nombre o formule, según sea el caso, los siguientes compuestos: 1) Ortosilicato de manganeso (IV). 2)
Fluoruro de plata. 3) Etanodiamida. 4) Metanoato de propilo. 5) HIO. 6) CrBr3. 7) CH2=CHCH(CH3)2.
8) CH3CHOHCOOH.
B. CUESTIONES TEÓRICAS
1.
a. Si 2,07·1022 átomos de un determinado elemento pesan 2,48 g, ¿cuál es su masa molar?
b. Razone si es cierta o falsa la siguiente proposición: Al reaccionar 1 mol de Mg o de Al con HCl se
obtiene el mismo volumen de hidrógeno, a la misma P y T.
c. ¿Cuántos iones se encuentran presentes en 2,0 L de una disolución de sulfato potásico, K2SO4, que
tiene una concentración de 0,855 mol·L-1.
d. Un vinagre tiene 5,05% en masa de ácido acético, CH3COOH, y su densidad es 1,05 g/mL. ¿Cuántos gramos de acético hay en una botella de vinagre de 1L?
2.
a.
b.
c.
d.
Los números atómicos de Cr y del Co son 24 y 27 respectivamente. Indique la configuración
electrónica de sus iones Cr (III) y Co (III). ¿Cuál tiene mayor volumen atómico? Razone la respuesta.
Indique el número total de electrones que pueden ocupar todos los orbitales atómicos correspondientes al número cuántico n=4. ¿Cuáles son los valores posibles de los números cuánticos para un
electrón situado en el nivel 4f?
El Cs se utiliza en fotocélulas y en cámaras de televisión porque tiene una energía de ionización
muy baja. ¿Cuál es la energía cinética de un fotoelectrón desprendido del Cs con luz de 5000 Å?
(λumbral del Cs=6600 Å). Dato: c=2,9979·108 m·s-1. h=6,626·10-34 J·s.
Determine la longitud de onda, en nm, de luz absorbida en una transición electrónica de n=2 a n=5
en un átomo de hidrógeno de Bohr. Dato. La constante de Rydberg para el átomo de hidrógeno es:
RH=109677,6 cm-1.
3.
a.
b.
c.
d.
Para las siguientes moléculas: SiH4, PH3, SH2, indique el tipo de hibridación del átomo central y
compare los ángulos de enlace H-Si-H, H-P-H y H-S-H.
Indique, razonadamente, si los enlaces de hidrógeno aparecen en moléculas como H2O, NH3 y CH4.
Indique, razonadamente, cuál de las siguientes especies no tiene estructura tetraédrica: CH4, NH4+,
AlCl4-,SF4.
Teniendo en cuenta los diagramas de orbitales moleculares para moléculas diatómicas y la multiplicidad de los enlaces, ordene la energía de disociación de las siguientes moléculas o iones: H2,
O2, He2+ y N2.
4.
a.
b.
c.
d.
¿Qué masa de MgCl2, expresada en gramos, debe añadirse a 250 mL de una disolución de MgCl2
0,25M para obtener una nueva disolución 0,40M? Datos. Masas atómicas: Mg=24,3; Cl=35,5.
Sabiendo que las energías medias de los enlaces C-H; C-C; y H-H son 99; 83; y 104 kcal·mol-1,
calcule el valor de ΔHº de la reacción: 3CH4 → C3H8 + 2 H2.
Para la siguiente reacción: CaCO3 (s) ' Ca2+ (aq) + CO32- (aq); K=2,8·10-9 a 25ºC. Calcule ΔGº a
esta temperatura. Dato: R=8,31 J·K-1·mol-1.
A partir de la siguiente información:
C (s) + 2 H2 (g) → CH4 (g)
ΔHº = x
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
ΔHº = y
ΔHº = z
H2 (g) + ½ O2 (g) →H2O (g)
¿Cuál es el ΔHº de la siguiente reacción: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
C. PROBLEMAS.
1.
Se dispone de 1200 litros de agua (densidad=1 g/mL) y de 1000 kg de carburo de aluminio (Al4C3) de
una pureza del 91,3%.
a. Determine el reactivo limitante en la reacción de obtención de metano:
Al4C3 + 12 H2O → 3 CH4 + 4 Al(OH)3 .
b. Calcule el volumen de metano que se puede obtener a una temperatura de 16ºC y 736 mm Hg, suponiendo una pérdida del 1,8% del gas producido.
c. Calcule el volumen de aire necesario para la combustión del metano en las condiciones mencionadas.
Datos. (Masas moleculares en g/mol): Al4C3 = 143,91; H2O = 18; CH4 = 16; % de oxígeno en el aire =
21%).
2.
.- La combustión de 12,40 g de metano, llevada a cabo a presión constante, desprende 689,5 KJ, referidos a la temperatura de 25ºC. Teniendo en cuenta que a esta temperatura el agua producida está en estado líquido, determine:
a. La entalpía estándar de combustión del metano.
b. La energía de Gibbs correspondiente a la combustión del metano a 25ºC.
c. La entalpía de formación del metano a 25ºC.
Datos: Masas atómicas: C=12; H=1.
CH4 (g) O2 (g) CO2 (g) H2O (l)
-393,5
-285,8
ΔH 0 (KJ/mol)
f
Sº (J/mol·K)
186,3
205,1
213,7
69,91
3. A 25 ºC el equilibrio 2 ICl (s)
I2 (s)+ Cl2 (g)
posee un valor de la constante Kp= 0,24.
Si se colocan 2 moles de cloro y un exceso de yodo en un recipiente de 1 L, calcule:
a. La presión de cloro y su concentración en el equilibrio.
b. El valor de la constante de equilibrio Kc.
c. La cantidad de ICl formado.
Datos. Masas moleculares: ICl=162,4 g/mol; I2= 253,8 g/mol; Cl2= 71,0 g/mol. R= 0,082 atmLK-1mol-1.