XII-OPQ Nº 0«Nº»-2007

Olimpiada Peruana de Química
NIVEL INTERMEDIO
2010
Nombre del Alumno:
Código:
Escribe tu nombre y código de alumno solamente en la parte de identificación desglosable de la hoja
de respuestas y en la parte superior de esta carátula.
LA PRUEBA CONSTA DE 40 PREGUNTAS.
DURACIÓN DE LA PRUEBA: 3 horas.
CÓMO RENDIR LA PRUEBA:

Junto con el cuadernillo de preguntas has recibido una hoja de respuestas. La hoja de
respuestas tiene cuatro espacios para cada pregunta marcados con las letras A, B, C y D. Los
cuatro espacios con sus letras corresponden a las cuatro opciones de respuestas.

Una vez elegida tu respuesta, rellena con lápiz negro el espacio de la letra correspondiente, sin
sobrepasarlo. La marca debe ser suficientemente oscura. Usa lápiz blando.

Evita marcar en otros lugares o manchar con lápiz fuera de los lugares indicados. Cuando
cometas un error al marcar, debes borrar perfectamente la marca mal hecha. Para no manchar
limpia primero el borrador.

No pierdas tiempo. Si algunas preguntas te parecen muy difíciles, no te angusties. Pasa a la
siguiente y contesta las que encuentre fáciles.

No adivines. Si no puedes resolver alguna pregunta, pásala por alto, pues las respuestas
incorrectas tienen un valor negativo (-1). Las respuestas correctas tienen un valor de cuatro (4)
puntos y las respuestas en blanco no te restan puntos.

No marques por ningún motivo dos o más opciones, pues ello será considerado como
respuesta equivocada.

Está permitido el uso de calculadora.

No está permitido el uso de tabla periódica.

Debes entregar al terminar la Prueba
1
a) el cuadernillo de preguntas y
b) la hoja de respuestas.
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1
Ninguna parte de este material de evaluación, incluido el diseño de la cubierta, puede ser reproducida, almacenada o transmitida de ninguna
forma, ni por ningún medio, sea este electrónico, químico, mecánico, electro-óptico, grabación o fotocopia o cualquier otro, sin la previa
autorización por parte del COMITÉ PERMANENTE DE ORGANIZACIÓN.
Olimpiada Peruana de Química
Nivel Intermedio – Fase 2
El proceso de selección está en su fase final. Analiza con mucha atención cada uno de los ejercicios,
controla el tiempo, realiza los cálculos con sumo cuidado…… ¡Buena suerte!
o
1. Estime la fracción molar de CO2 disuelto en agua expuesto al aire a 20 C, si en este medio y
-1
-1
temperatura su constante de la ley de Henry es de 1,75 mol L atm . Asuma que:
- la presión atmosférica es 1 atm,
- el contenido promedio de CO2 es 0,04 % molar en la atmósfera,
- el contenido de agua es mucho mayor que los demás componentes en solución juntos,
- la densidad de la solución es similar a la del agua pura: 1 g/mL.
a.
b.
c.
d.
-3
1,26 x10
-5
1,26 x 10
-4
7,0 x 10
-2
7,0 x 10
2. Al disolver 25 g de un compuesto no volátil en 800 g de acetona (CH 3COCH3), la presión de vapor
de este componente disminuye de 191,56 Torr a 186,24 Torr. Determine el valor de la masa
molar (g/mol) del soluto, asumiendo condiciones de soluciones ideales.
a.
b.
c.
d.
58
13,8
39,4
63,4
-13
-1
3. Si la conductividad específica de una solución saturada de PbSO4 es 1,02 x 10
S cm ,
determine el producto de solubilidad (Kps) de esta sal a 25°C. Asuma que el valor de su
conductividad iónica molar es muy cercano al de dilución infinita.
2+
o (S cm mol )
2
a.
b.
c.
d.
-1
Pb
69,5
2-
SO4
80
-10
6,82x10
-13
1,02x10
-25
4,65 x 10
-13
6,82x10
o
4. Al iniciar la siguiente reacción con 1 atm de cada uno de los gases reactantes a 25 C, se llega al
equilibrio con 0,144 torr de CO(g): CO2 (g) + H2 (g)  CO (g) + H2O (l) .
o
Con el resultado anterior, determine el valor del potencial estándar a 25 C de la siguiente
+
o
reducción:
CO2 (g) + 2 H (ac) + 2e  CO (g) + H2O (l) E = ?
a. -0,11 V
b. 0,11 V
c. 21,24 V
d. -21,24 V
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5. Determine el potencial estándar de reducción a 25 C para: Fe (ac) + 3e  Fe(s).
o
Par REDOX
o
E (reducción)
a.
b.
c.
d.
3+
Fe | Fe
0,77 V
3+
2+
2+
Fe | Fe
- 0,44 V
0,11 V
- 0,037 V
- 0,11 V
0,037 V
6. Al disolver 4,05 g de un compuesto con fórmula PtH12N4Cl4 en 10 kg de agua, el punto de
-3 o
congelación de la mezcla disminuye en 5,6 x 10 C. Si la constante crioscópica o de fusión para
-1
el agua es de 1,86 K kg mol , determine el factor de van´t Hoff para este soluto, y analice cuál
fórmula concuerda mejor para este compuesto de Pt(IV).
a.
b.
c.
d.
4+
-
i = 3,0 para [Pt(NH3)4] [Cl] 4
3+
i = 0,003 para [Pt(NH3)4Cl] [Cl] 3
3+
i = 3000 para [Pt(NH3)4Cl] [Cl] 3
2+
i = 3,0 para [Pt(NH3)4Cl2] [Cl] 2
7. Al disolver 0,10 mol de benceno en 1 kg del solvente A, el punto de ebullición de la mezcla
o
o
aumenta en 0,25 C. Determine en cuántos C cambia el punto de ebullición de la solución que
resulta de mezclar 0,02 mol de Na2SO4 en 100 de este solvente A. Para ello, asuma que el
benceno no se disocia en iones, y que Na2SO4 lo hace totalmente.
a.
b.
c.
d.
Aumenta en 1,5 °C
o
Disminuye en 1,5 C
o
Aumenta en 0,5 C
o
Disminuye en 0,5 C
8. Es muy común observar que los insectos flotan en el agua mientras que los seres humanos nos
hundimos. ¿Qué afirmación de las siguientes es compatible con el efecto observado?
a. Los insectos no se hunden porque son muy livianos y apolares, y son repelidos por los
dipolos del agua.
b. El agua presenta fuerzas de dispersión tipo London que permiten formar puentes de
hidrógeno entre sus moléculas. Como el insecto es liviano, se posa encima de esos puentes
sin hundirse.
c.
Las fuerzas tipo puente de hidrógeno mantienen atraídas las moléculas de H 2O de la
superficie hacia el interior del líquido, creando una tensión superficial que sujeta al insecto.
d. El agua y el insecto presentan interacciones equilibradas tipo ion-dipolo en la superficie. Ese
equilibrio de fuerzas intermoleculares es el origen de la tensión superficial que impide que el
insecto se hunda.
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9. ¿Por qué en muchos laboratorios, después de lavar los utensilios de vidrio con agua, se suelen
rociar con un alcohol como etanol (CH3CH2OH) con objeto de que se sequen más rápido?
a. Porque el etanol tiene fuerzas intermoleculares (como los puentes de hidrógeno) menos
intensas que las del agua y, por lo tanto, se evapora más rápido.
b. Porque así se desinfecta rápidamente el material y no se contamina con virus, como el tipo
A1H1.
c.
Porque el etanol tiene puentes de hidrógeno muy fuertes que repelen el agua. Esto hace que
no se mezclen y se seca más rápido.
d. Porque las fuerzas intermoleculares en el agua son más pequeñas que en el etanol y así el
agua tiene un punto de ebullición menor, se evapora antes y se seca más rápido.
10. El elemento desconocido M es uno de los átomos más grandes del 4° periodo y es diamagnético.
Los números cuánticos del electrón diferenciador del elemento L son: número cuántico principal =
3, número cuántico azimutal = 1, número cuántico magnético = 0 y spin = -½ , ¿Cuál de las
siguientes afirmaciones es correcta?
a. El elemento L tiene baja energía de ionización.
b. El elemento M tiene mayor carga nuclear efectiva que L
c. Se puede obtener un compuesto iónico de fórmula ML 2.
d. Se puede obtener un compuesto covalente de fórmula ML2.
11. Los sólidos pueden dividirse en amorfos y en cristalinos. Los últimos se caracterizan por tener
sus átomos (o moléculas) situados en posiciones bien definidas en el espacio. Estas posiciones
pueden definirse de forma sencilla por medio de un paralelepípedo llamado celda unidad. Si
decimos que un sólido tiene una celda unidad cúbica primitiva, decimos que:
a. su estructura es muy antigua.
b. sus átomos (o moléculas) se sitúan exclusivamente en los vértices de un cubo.
c. sus átomos (o moléculas) se sitúan en los vértices de un cubo y también en las caras del cubo.
d. sus átomos (o moléculas) se sitúan en los vértices de un cubo y también hay un átomo (o
molécula) en el interior del cubo.
12. Tomando la información de la tabla mostrada debajo, indique qué afirmación es la correcta.
Elemento
# de
electrones
# de
neutrones
# de protones
A
6
D
20
E
7
J
34
G
19
H
36
8
20
7
44
21
46
6
20
7
34
19
36
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a.
b.
c.
d.
0
El elemento E se puede obtener por medio de la reacción nuclear A + –1β  E.
0
El elemento D se puede conseguir mediante la reacción nuclear G  D + +1β.
4
El elemento H se puede transformar en elemento J por emisión de una partícula alfa ( 2α ).
44
El elemento J puede representarse de la manera 34J.
13. Dado el siguiente compuesto de coordinación [Co(NH3)4Cl2]Cl , indique cuál será la afirmación
correcta.
a. El cobalto se encuentra con un estado de oxidación +6.
b. El compuesto presenta dos tipos de isómeros geométricos (cis y trans).
c. El compuesto presenta dos tipos de isómeros ópticos (fac y mer).
3+
–
d. En disolución acuosa el compuesto se disocia en [Co(NH3)4] y 3Cl .
14. A partir de la constante del producto de solubilidad, calcule la solubilidad del Ag 4Fe(CN)6 (→ 4
+
−4
−45
Ag + Fe(CN)6 ) en agua, expresada en moles por litro. El Kps del Ag4Fe(CN)6 es 8,5 x 10 .
a.
b.
c.
d.
−10
5,1 x 10 M
−9
1,2 x 10 M
−9
1,5 x 10 M
−23
4,6 x 10 M
15. Determine el pH de una solución acuosa de ácido sulfúrico 1,0 x 10
disocia completamente en bajas concentraciones).
a.
b.
c.
d.
−8
M (el ácido sulfúrico se
7,7
7,04
8
6,96
16. Determine el pH y la fracción de disociación (α) de una solución del ácido débil HA 0,1 M, si su
−5
constante de acidez es Ka = 1,0 x 10 .
a.
b.
c.
d.
1,0; 0,95 %
3,0; 0,995 %
2,5; 0,01 %
2,5; 0,09 %
+
17. Calcule las concentraciones de (CH3)3N y (CH3)3NH en una solución 0,06 M de cloruro de
+
−10
trimetilamonio. Ka del (CH3)3NH es 1,58 x 10 .
a.
b.
c.
d.
−5
1,3 x 10 M; 0,060 M
−12
9,5 x 10 M; 0,030 M
−5
5,1 x 10 M; 0,120 M
−6
3,1 x 10 M; 0,060 M
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18. Se prepara una solución amortiguadora (buffer) disolviendo 0,10 moles de un ácido débil HA (Ka =
−5
+ −
1,0 x 10 ) con 0,050 moles de su base conjugada Na A en 1,0 L. Calcule el pH de la solución.
a.
b.
c.
d.
5,0
4,7
4,3
3,2
19. Un compuesto de peso molecular 292,16 fue disuelto en agua y llevado a un volumen de 5 mL
en una fiola. Se colocó 1 mL de esta solución en una fiola de 10 mL y se enrasó con agua
destilada. Esta solución final da una asorbancia de 0,427 en una cubeta de 1,0 cm con una luz de
−1
−1
340 nm. La absortividad molar del compuesto es de 340 = 6130 M cm . Calcule la
concentración del compuesto en la cubeta y los miligramos del compuesto que se disolvieron
para preparar los 5 mL de la solución original.
a.
b.
c.
d.
−5
1,3 x 10 M; 10,5 mg
−4
9,5 x 10 M; 0,78 mg
−5
5,1 x 10 M; 5,0 mg
−5
6,97 x 10 M; 1,02 mg
3+
20. 50 mL de una muestra de La fue tratada con oxalato de sodio para precipitar La2 (C2O4)3. El
sólido fue lavado y luego disuelto en ácido para ser titulado con 18,04 mL de una solución
3+
0,006363 M de KMnO4. Calcular la molaridad de La en la muestra original.
2 KMnO4 + 6 HCl + 5 H2C2O4
a.
b.
c.
d.
2 MnCl2 + 4 KCl + 10 CO2 + 8 H2O
−2
8,266 x 10 M
−3
3,826 x 10 M
−3
1,844 x 10 M
−4
9,855 x 10 M
21. En el siguiente compuesto, la hibridación de cada uno de los carbonos es
O
2
3
4
N
1
a.
b.
c.
d.
2
2
2
2
sp , sp , sp , sp
2
2
3
2
sp , sp , sp , sp
2
3
2
2
sp , sp , sp , sp
2
3
3
2
sp , sp , sp , sp
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22. De los compuestos que se muestran a continuación, el de mayor punto de ebullición es
a.
b.
c.
d.
(CH3)3COH
CH3CH2OCH2CH3
CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH3CH2CH3
23. El ibuprofeno tiene la siguiente estructura:
OH
O
Este compuesto es
(i)
soluble en agua y es
( ii )
soluble en agua que en etanol.
La sal que se obtiene de la reacción del ibuprofeno con el NaOH es
( iii )
soluble en agua
que el ibuprofeno mismo.
a.
b.
c.
d.
i: muy, ii: menos, iii: más
i: poco, ii: más, iii: menos
i: muy, ii: menos, iii: menos
i: poco, ii: menos, iii: más
24. Si la estructura del poliisopreno es la que se muestra a continuación, indique cuál será el
monómero que da lugar a este polímero.
CH 2
H3C
CH 2
H
n
a.
b.
c.
d.
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25. ¿Cuál de las siguientes moléculas reacciona con OH
exclusivamente mediante el mecanismo SN1?
–
en una sustitución nucleofílica
a. (CH3)3CCl
b. CH3CH2CH2CH2Cl
c. (CH3)2CH2CH2Cl
d. CH3CHClCH2CH3
26. La mayoría de las enzimas son
funcionar como catalizadores.
(i)
. Sin embargo, algunos
( ii )
también pueden
a. i: proteínas, ii: lípidos
b. i: azúcares, ii: lípidos
c. i: proteínas, ii: ácidos nucleicos
d. i: azúcares, ii: ácidos nucleicos
27. El siguiente compuesto:
a.
b.
c.
d.
es aromático
no presenta carbonos cuaternarios
es nucleofílico
no presenta actividad óptica
28. El 2R-bromo-3S-metilpentano reacciona con metilamina (CH3NH2). La reacción que ocurre es:
a. Eliminación
b. Hidrólisis
c. Sustitución nucleofílica
d. Adición
29. Si se analiza la estereoquímica de la reacción anterior, podemos decir que:
a. El producto obtenido será una mezcla racémica
b. Se obtienen dos diastereoisómeros
c. Se obtiene un único producto
d. No presentará actividad óptica
30. El producto de la reacción anterior es:
a. 2S-amino-3S-metilpentano
b. 2R-amino-3S-metilpentano
c. 2S-amino-3R-metilpentano
d. 2R-amino-2R-metilpentano
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31. Para el siguiente compuesto:
OH
el número de estereoisómeros que puede presentar es:
a. 1
b. 2
c. 4
d. 8
32. Dados los siguientes compuestos: (i) CH3CH2CH2OH, (ii) CH3CH2OCH2CH3, (iii) CH3CH2OH, al
ordenar de forma creciente los puntos de ebullición de tales sustancias se obtiene:
a. i, iii, ii
b. iii, i, ii
c. ii, i, iii
d. ii, iii, i
33. Para que reaccione ¾ partes de la concentración inicial del reactante A, el tiempo (t ¾) de dicha
reacción con una cinética de primer orden es _______.
3 [ A]o
4 k
ln 4
b. t¾=
k
3
c. t¾=
[ A]o k
4 [ A]o
d. t¾=
3 k
a. t¾=
34. Para la siguiente reacción de equilibrio, (NH4)2CO3(s) + calor
se produce más amoníaco ____:
a.
b.
c.
d.
2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)
Al disminuir la temperatura.
Al aumentar la presión.
Al aumentar el volumen del recipiente.
Al agregar CO2.
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35. Una celda galvánica conformada por los electrodos :
+2
0
(ac) /Cu(s) ( red.
Cu
-
= + 0,34v) y Pt(s) /Cl2(g) / Cl (ac) (
0
red.
= + 1,36 V)
se representa abreviadamente por:
-
a. Pt(s) / Cl (ac) /Cl2(g) // Cu
b.
+2
Cu(s)/ Cu (ac) //
c.
+2
Cu (ac) /
Cu(s)
-
Cl2(g) / Cl (ac) / Pt(s)
-
Cu(s) // Pt(s) / Cl (ac) /Cl2(g)
-
+2
(ac))
d. Cl2(g) / Cl (ac) // Cu
36. Si
a.
b.
c.
d.
+2
(ac) /
/ Cu(s)
una reacción exotérmica ocurre con aumento de entropía:
Es espontánea a bajas temperaturas
Es espontánea a cualquier temperatura
Es espontánea a altas temperaturas
Nunca es espontánea
37. Considerando los siguientes procesos:
I. Cu(l)  Cu (s)
II. combustión de metano
III. H2O(g)  2 H(g) + O(g)
IV. sublimación de yodo
es (son) exotérmico(s):
a.
b.
c.
d.
Sólo I
Sólo II
I y II
I, II y III
38. Se propone sustituir la gasolina por metano CH4 como combustible (entalpía molar de combustión
de metano = -890,5 kJ). El volumen de metano (medido a 25°C y 30 atm) que proporciona la
misma energía (entalpía) que la combustión de 1 litro de gasolina (entalpía de combustión de un
3
6
m de gasolina = -32,64 x10 kJ) es:
a. 298,7 L
4
b. 2,987 x10 L
c. 29,87 L
d. 2,987 L
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39. Para la reacción X +Y  P, se tiene que si la concentración de X es 0,2 M y la de Y 0,8 M, la
-1
velocidad de reacción es de de 5,6 Ms . Si la reacción es de primer orden respecto a cada
reactante, el valor de la constante k es:
a.
b.
c.
d.
-1 -1
0,028 M s
3
-1
-1
2,1 x 10 M min
3
-1 -1
2,1 x 10 M h
3
-1 -1
2,1 x 10 M s
40. Para la reacción:
4 NH3 (g) + 5 O2(g)  4 NO (g) + 6 H2O(g) a 25°C,
se sabe que G° = - 957,4 kJ/mol. Cuando las presiones parciales son 0,1 atm para NH 3, 10 atm
para O2, 2 atm para NO y 1 atm para H2O, dicha reacción ____:
a. será más espontánea que a condiciones estándar
b. será más exotérmica que a condiciones estándar
c. será menos espontánea que a condiciones estándar
d. será más exotérmica que a condiciones estándar
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FÓRMULAS Y CONVERSIONES
c2 = k2 P2
P1 = P1* x1
Kf = ( R Tf M1 ) / H fusión
Keb = ( R Teb M1 ) / H vaporización
2
-1
-1
R = 0,082 L atm mol K
2
-1
-1
= 8,314 J mol K
 = (i – 1) / ( – 1)
Tf = Kf m i
Teb = Keb m i
-1
-1
F = 96 500 coulomb / mol = 96 500 J V mol
G = - n F E
o
o
=  / C
G = - n F E = G + R T Ln Q
o
1 atm = 760 torr = 760 mmHg
ln
A0
A
 kt
1
1

 kt
A A0
A  A0  kt
E = h·
 1 
E n  2,18 1018  2  J
n 
c = ·  c = 3 x 108 m/s
NA = 6,022 x 1023
h = 6,626 x 10–34 Js
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Lima, 13 de noviembre de 2010