Examen Resuelto PCE Química Modelo Junio 2017

¡Por supuesto! Aquí están las respuestas a las preguntas del examen, elaboradas para demostrar el conocimiento y razonamiento de un estudiante de alto rendimiento:

Examen de Junio 2017 - MODELO 05

Bloque 1

1.

a. Ajuste de la reacción por el método del ion-electrón:

La reacción global es:

$2KMnO_4 + 5H_2O_2 + 3H_2SO_4 \\longrightarrow 2MnSO_4 + 5O_2 + 8H_2O + K_2SO_4$

Semirreacciones:

• Reducción: $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \\longrightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$ (x2)
• Oxidación: $H_2O_2 \\longrightarrow O_2 + 2H^+ + 2e^-$ (x5)

Reacción iónica ajustada:

$2MnO_4^- + 16H^+ + 10e^- + 5H_2O_2 \\longrightarrow 2Mn^{2+} + 8H_2O + 5O_2 + 10H^+ + 10e^-$

Simplificando:

$2MnO_4^- + 6H^+ + 5H_2O_2 \\longrightarrow 2Mn^{2+} + 8H_2O + 5O_2$

Ajuste a la reacción molecular: Se añaden los iones espectadores ($K^+$ y $SO_4^{2-}$) para completar la reacción molecular.

b. Cálculo del volumen de $O_2$:

1. Moles de $KMnO_4$:

$n_{KMnO_4} = \\frac{masa}{Masa \\ molar} = \\frac{100 \\ g}{158 \\ g/mol} = 0.633 \\ mol$

2. Relación estequiométrica:

Según la ecuación ajustada, 2 moles de $KMnO_4$ producen 5 moles de $O_2$.

$n_{O_2} = 0.633 \\ mol \\ KMnO_4 \\times \\frac{5 \\ mol \\ O_2}{2 \\ mol \\ KMnO_4} = 1.582 \\ mol \\ O_2$

3. Conversión de la presión:

$P = 1520 \\ mmHg \\times \\frac{1 \\ atm}{760 \\ mmHg} = 2 \\ atm$

4. Conversión de la temperatura:

T = 125^\\circ C + 273.15 = 398.15 \\ K

5. Ecuación de los gases ideales:

$PV = nRT$ $V = \\frac{nRT}{P} = \\frac{1.582 \\ mol \\times 0.082 \\frac{atm \\cdot L}{mol \\cdot K} \\times 398.15 \\ K}{2 \\ atm} = 25.8 \\ L$

Por lo tanto, el volumen de $O_2$ obtenido es 25.8 L.

2.

a. Fórmulas desarrolladas e isomería:

• Etilmetiléter: $CH_3-CH_2-O-CH_3$
• 1-Propanol: $CH_3-CH_2-CH_2-OH$

Estos compuestos presentan isomería de función. Tienen la misma fórmula molecular ($C_3H_8O$), pero diferentes grupos funcionales (éter y alcohol, respectivamente).

b. Isomería óptica del compuesto halogenado:

El compuesto $CH_3-CHBr-CH_2-CHOH-CH_2-CH_3$ sí presenta isomería óptica.

• Razonamiento: La isomería óptica se presenta cuando una molécula tiene al menos un carbono asimétrico (quiral), es decir, un carbono unido a cuatro sustituyentes diferentes. En este compuesto, el segundo carbono (unido al Br) y el cuarto carbono (unido al grupo OH) son carbonos asimétricos.

Bloque 2

1.

c. 0,161 mol de oxígeno y 0,97 · 10²³ átomos de O. Moles de sacarosa $Moles = \\frac{5g}{342 g/mol}= 0.0146 moles$ Moles de oxigeno $0. 0146moles \\cdot 11 = 0,161$ Atomos de oxigeno $0. 161 \\cdot 6,022 \\cdot 10^{23} = 0,97 \\cdot 10^{23}$

2. a. $BaCO_3 \\longrightarrow BaO + CO_2$

3.

b. 15,80 L de $CO_2$.

4.

b. $K_c = \\frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]}$

5.

c. 0,017 mol·L^-1 de I₂, 0,267 mol·L^-1 de H₂ y 0,466 mol·L^-1 de HI.

6. a. $K_c= 47,84$ 7. c. El reductor cede electrones y se reduce en el proceso.

8. c. P_H2 = 0,08 atm y P_O2= 0,02 atm

9. a. La energía de ionización o potencial de ionización se define como la energía mínima que hay que aportar a un átomo, en estado gaseoso y fundamental, para arrancar un electrón.

10.

b. Se forma cuando se combinan átomos de electronegatividades muy distintas y elevadas.

Examen de Septiembre 2017 - MODELO 12

Bloque 1

1.

a. Cálculo de la cantidad de caliza:

Reacción ajustada:

$CaCO_3 + 2HCl \\longrightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O$ Para obtener 1.5kg de cloruro de calcio, primero calculamos los moles: $Moles = \\frac{1500g}{111g/mol}= 13.514 moles$ Debido a la estequiometría de la reacción, los moles de carbonato cálcico son los mismos. Aplicando la riqueza: $Gramos = 13.514 \\cdot 100 \\cdot \\frac{100}{90} = 1501.54g$ b. La cantidad de moles de carbonato cálcico es la misma que la de dióxido de carbono, que es de 13.514 $PV=nRT; V = \\frac{13.514 \\cdot 0.082 \\cdot 310}{790} \\cdot 760 =330.117 litros$ 2.

a. $CH_3CH_2CH_3$ No es soluble en agua. Es un hidrocarburo (alcano), y los hidrocarburos son apolares, mientras que el agua es polar. "Semejante disuelve a semejante", por lo que los compuestos apolares no se disuelven bien en disolventes polares como el agua.

b. $CH_3OH$ Sí es soluble en agua. Aunque tiene una parte de hidrocarburo (apolar), el grupo -OH (hidroxilo) es muy polar y puede formar puentes de hidrógeno con el agua, lo que permite su solubilidad.

c. $CH_2=CHCH_3$ Presenta reacciones de adición. Los alquenos (como este) tienen un doble enlace carbono-carbono, que es reactivo. En las reacciones de adición, este doble enlace se rompe y se añaden átomos o grupos de átomos a los carbonos que formaban el doble enlace.

Bloque 2

1.

c. Ser sólidos a temperatura ambiente y solubles en disolventes polares.

2. a. 2,32 % 3. a. 371 g $HCl \\cdot L^{-1}$

4. a El número de oxidación del iodo en I₂ es -1

5. b. La reducción supone una disminución del número de oxidación del átomo 6. b. $\\frac{1}{2}I_2 + \\frac{1}{2}H_2 \\rightleftharpoons HI$

7.

a. $K_c= 47,84$ 8. c. Un ácido fuerte tiene una base conjugada débil.

9.

a. Función.

10.

c. Son moléculas que incluyen un grupo amino y un grupo éster.