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QuímicaNivel medioPrueba 1

11 páginas

Miércoles 16 de mayo de 2018 (tarde)

45 minutos

M18/4/CHEMI/SPM/SPA/TZ0/XX

© International Baccalaureate Organization 20182218 – 6128

Instrucciones para los alumnos

yy No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.yy Conteste todas las preguntas.yy Seleccione la respuesta que considere más apropiada para cada pregunta e indique su

elección en la hoja de respuestas provista.yy Como referencia, se incluye la tabla periódica en la página 2 de esta prueba.yy La puntuación máxima para esta prueba de examen es [30 puntos].

88 Ra

(226

)

56 Ba

137,

33

38 Sr87

,62

20 Ca

40,0

8

12 Mg

24,3

1

4 Be

9,012

‡†

89 ‡

Ac

(227

)

57 †

La13

8,91

39 Y88

,91

21 Sc 44,9

6

90 Th23

2,04

58 Ce

140,

12

72 Hf

178,

49

40 Zr 91,2

2

22 Ti47

,87

91 Pa23

1,04

59 Pr14

0,91

73 Ta18

0,95

41 Nb

92,9

1

23 V50

,94

92 U23

8,03

60 Nd

144,

24

74 W18

3,84

42 Mo

95,9

6

24 Cr

52,0

0

55 Cs

132,

91

37 Rb

85,4

7

19 K39

,10

11 Na

22,9

9

3 Li 6,941 H 1,011 Fr87 (223

)

93 Np

(237

)

61 Pm (145

)

75 Re

186,

21

43 Tc (98)25 Mn

54,9

4

94 Pu (244

)

62 Sm15

0,36

76 Os

190,

23

44 Ru

101,

07

26 Fe 55,8

5

95 Am

(243

)

63 Eu15

1,96

77 Ir19

2,22

45 Rh

102,

91

27 Co

58,9

3

96 Cm

(247

)

64 Gd

157,

25

78 Pt19

5,08

46 Pd10

6,42

28 Ni

58,6

9

97 Bk

(247

)

65 Tb15

8,93

79 Au

196,

97

47 Ag

107,

87

29 Cu

63,5

5

Tabl

a pe

riódi

ca

Núm

ero

atóm

ico

Elem

ento

Mas

a at

ómic

a re

lativ

a

98 Cf

(251

)

66 Dy

162,

50

80 Hg

200,

59

48 Cd

112,

41

30 Zn 65,3

8

99 Es (252

)

67 Ho

164,

93

81 Tl20

4,38

49 In11

4,82

31 Ga

69,7

2

13 Al

26,9

8

5 B10

,81

13

100

Fm (257

)

68 Er16

7,26

82 Pb 207,

2

50 Sn11

8,71

32 Ge

72,6

3

14 Si28

,09

6 C12

,01

14

101

Md

(258

)

69 Tm16

8,93

83 Bi

208,

98

51 Sb12

1,76

33 As

74,9

2

15 P30

,97

7 N14

,01

15

102

No

(259

)

70 Yb17

3,05

84 Po (209

)

52 Te12

7,60

34 Se78

,96

16 S32

,07

8 O16

,00

16

103

Lr (262

)

71 Lu17

4,97

85 At

(210

)

53 I12

6,90

35 Br

79,9

0

17 Cl

35,4

5

9 F19

,00

17

86 Rn

(222

)

54 Xe13

1,29

36 Kr

83,9

0

18 Ar

39,9

5

10 Ne

20,1

8

2 He

4,0018

34

56

78

910

1112

1 2 3 4 5 6 710

4 R

f(2

67)

105

Db

(268

)

106

Sg (269

)

107

Bh

(270

)

108

Hs

(269

)

109

Mt

(278

)

110

Ds

(281

)

111

Rg

(281

)

112

Cn

(285

)

113

Unt

(286

)

114

Uug

(289

)

115

Uup

(288

)

116

Uuh

(293

)

117

Uus

(294

)

118

Uuo

(294

)

– 2 – M18/4/CHEMI/SPM/SPA/TZ0/XX

1. ¿Cuáleslasumadeloscoeficientescuandolaecuaciónseajustaconlamenorrelacióndenúmerosenteros?

__Na2S2O3 (aq) + __HCl (aq) → __S (s) + __SO2 (g) + __NaCl (aq) + __H2O (l)

A. 6

B. 7

C. 8

D. 9

2. ¿Cuáleselnúmerodeátomosdeoxígenoen2,0 moldecarbonatodesodiohidratado,Na2CO3•10H2O?ConstantedeAvogadro,L o NA:6,02 × 1023 mol-1

A. 6

B. 26

C. 3,6×1024

D. 1,6×1025

3. ¿Cuáleselvolumendelasoluciónfinal,encm3,sisediluyen100 cm3deunasoluciónquecontiene1,42 gdesulfatodesodio,Na2SO4,hastaunaconcentraciónde0,020 mol dm–3?Mr (Na2SO4) = 142

A. 50

B. 400

C. 500

D. 600

Véase al dorso


4. ¿Cuáleselrendimientoporcentualcuandoseforman2,0gdeeteno,C2H4,apartirde5,0gdeetanol,C2H5OH?Mr(eteno)= 28; Mr(etanol)= 46

A. 2,0 5,0 10028 46

× ×

B.

2,028 1005,046

×

C. 28 5,0 1002,0 46

× ×

D.

282,0 1005,046

×

5. ¿Cuáleslacomposicióndelnúcleode26Mg?

Protones Neutrones Electrones

A. 12 14 12

B. 14 12 0

C. 14 12 14

D. 12 14 0

6. ¿Quétransiciónelectrónicaemiteenergíademayorlongituddeonda?

AB

C

D

n = 5n = 4

n = 3

n = 2

n = 1


7. ¿Quéaumentaalolargodeunperiododeizquierdaaderecha?

A. Radioiónico Electronegatividad

B. Radioatómico Radioiónico

C. Energíadeprimeraionización Radioatómico

D. Energíadeprimeraionización Electronegatividad

8. ¿Quéelementoestáenelbloquep?

A. Pb

B. Pm

C. Pt

D. Pu

9. ¿Cuáleslafórmuladelnitrurodemagnesio?

A. MgN

B. Mg2N3

C. Mg3N

D. Mg3N2

10. ¿Quéespecietienemayorlongituddeenlacecarbonooxígeno?

A. CO

B. CH3OH

C. CH3CO2-

D. H2CO

Véase al dorso


11. ¿Cuálessonlasgeometríasdedominioelectrónicoalrededordelátomodecarbonoydeambosátomosdenitrógenoenlaurea,(NH2)2CO,aplicandolaTRPEV?

Átomo de carbono Átomos de nitrógeno

A. Planatrigonal Pirámidetrigonal

B. Planatrigonal Tetraédrica

C. Tetraédrica Tetraédrica

D. Pirámidetrigonal Planatrigonal

12. Loscompuestosquesemuestranacontinuacióntienenmasasmolecularesrelativassimilares.¿Cuáleselordencrecientecorrectorespectodelospuntosdeebullición?

A. CH3COOH < (CH3)2CO < (CH3)2CHOH

B. CH3COOH < (CH3)2CHOH < (CH3)2CO

C. (CH3)2CO < CH3COOH < (CH3)2CHOH

D. (CH3)2CO < (CH3)2CHOH < CH3COOH

13. ¿Quéenunciadodescribelareacciónquemuestraelsiguienteperfildeenergíapotencial?

reactivos

productos

Enta

lpía

Coordenada de reacción

A. Lareacciónesendotérmicaylaentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.

B. Lareacciónesendotérmicaylaentalpíadelosreactivosesmayorqueladelosproductos.

C. Lareacciónesexotérmicaylaentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.

D. Lareacciónesexotérmicaylaentalpíadelosreactivosesmayorqueladelosproductos.


14. ¿Cuáleslavariacióndeentalpíadecombustióndelaurea,(NH2)2CO,inkJmol-1?

2(NH2)2CO (s) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 2N2 (g) + 4H2O (l)

∆Hf / kJ mol-1

(NH2)2CO (s) -333CO2 (g) -394H2O (l) -286

A. 2 × (-333) - 2 × (-394) - 4 × (-286)

B. 12

[2 × (-394) + 4 × (-286) - 2 × (-333)]

C. 2 × (-394) + 4 × (-286) - 2 × (-333)

D. 12

[2 × (-333) - 2 × (-394) - 4 × (-286)]

15. Dossolucionesacuosasde100cm3,unacontiene0,010 moldeNaOHylaotra0,010moldeHCl,estánalamismatemperatura.

Cuandolasdossolucionessemezclan,seproduceunaelevacióndetemperaturadey °C. Supongaqueladensidaddelasoluciónfinalesde1,00g cm–3.Capacidadcaloríficaespecíficadelagua=4,18Jg–1 K–1

¿CuáleslavariacióndeentalpíadeneutralizaciónenkJmol–1?

A. 200 4,181000 0,020

× ××

y

B. 200 4,181000 0,010

× ××

y

C. 100 4,181000 0,010

× ××

y

D. ( )200 4,18

1000 0,010273× ×

×+y

Véase al dorso


16. Elperfildeenergíapotencialparalareacciónreversible,X+ Y �Zsemuestraacontinuación.

X+ Y

Coordenadadereacción

Entalpía

Z

A

D

BC

¿Quéflecharepresentalaenergíadeactivacióndelareaccióninversa,Z→X+Y,enpresenciadeuncatalizador?

17. ¿Quéfactorespuedenafectarlavelocidaddereacción?

I. TamañodepartículasdelreactivosólidoII. ConcentracióndelasoluciónreaccionanteIII. Presióndelgasreaccionante

A. SoloIyII

B. SoloIyIII

C. SoloIIyIII

D. I,IIyIII

18. ¿Quéfactornoafectalaposicióndeequilibrioenestareacción?

2NO2 (g) � N2O4 (g) ∆H = -58kJmol-1

A. Variacióndevolumendelrecipiente

B. Variacióndetemperatura

C. Adicióndeuncatalizador

D. Variacióndepresión


19. Seriedeactividadesdeelementosseleccionados:

K,Ca,Al,Fe,H,Cu,Ag,Aumenoractividadmayoractividad

¿Cuálesreaccionanconácidosulfúricodiluido?

I. CuII. CuOIII. CuCO3

A. SoloIyII

B. SoloIyIII

C. SoloIIyIII

D. I,IIyIII

20. ¿Quéenunciadoescorrecto?

A. Unácidofuerteesunbuendonantedeprotonesysubaseconjugadaesfuerte.

B. Unácidodébilesunpobrereceptordeprotonesysubaseconjugadaesfuerte.

C. Unácidofuerteesunbuendonantedeprotonesysubaseconjugadaesdébil.

D. Unabasefuerteesunabuenadonantedeprotonesysuácidoconjugadoesdébil.

21. ¿Quéelementotieneelmismonúmerodeoxidaciónenambasespecies?

A. C en C2H4yCO2

B. H en H2OyNaH

C. S en SO42-ySO3

D. O en H2O2yH2O

22. ¿Quédescribelaoxidación?

A. Pérdidadehidrógeno

B. Disminucióndelnúmerodeoxidación

C. Gananciadeelectrones

D. Pérdidadeoxígeno

Véase al dorso


23. ¿Cuálessonlosproductosdelaelectrólisisdelbromurodecincfundido?

Electrodo negativo (cátodo) Electrodo positivo (ánodo)

A. Cinc Bromo

B. Hidrógeno Bromo

C. Bromo Cinc

D. Bromo Hidrógeno

24. ¿Quécompuestospertenecenalamismaseriehomóloga?

A. CHCCH2CH3,CHCCH2CH2CH3

B. CH3CH2CH2CH2OH,CH3CH2OCH2CH3

C. CH2CHCH3,CH3CH2CH2CH3

D. CH3COCH3,CH3CH2OCH3

25. ¿CuáleselnombredeestecompuestodeacuerdoconlasnormasdelaIUPAC?

C

CH3

CH3

CH C

O

OH

H

H

A. Ácido1,1-dimetilpropanoico

B. Ácido3,3-dimetilpropanoico

C. Ácido2-metilbutanoico

D. Ácido3-metilbutanoico

26. ¿Cuáleselmecanismodelareaccióndelpropenoconyodoenlaoscuridad?

A. adiciónelectrófila

B. sustituciónelectrófila

C. sustituciónporradicaleslibres

D. sustituciónnucleófila

–10– M18/4/CHEMI/SPM/SPA/TZ0/XX

27. ¿Cuálessonisómerosestructurales?

I. CH3CH2OHyCH3OCH3II. HOCH2CH3yCH3CH2OHIII. CH3COOHyHCOOCH3

A. SoloIyII

B. SoloIyIII

C. SoloIIyIII

D. I,IIyIII

28. ¿Quécaracterísticadeunamoléculasedetectamediantelaespectroscopíaenelinfrarrojo?

A. Masamolecular

B. Enlacespresentes

C. Númerototaldeprotones

D. Númerototaldeambientesdeprotones

29. ¿Cómosonlasincertidumbresdedoscantidadescombinadascuandolascantidadessemultiplicanentresí?

A. Lasincertidumbressesuman.

B. Los%delasincertidumbressemultiplican.

C. Lasincertidumbressemultiplican.

D. Los%delasincertidumbressesuman.

30. Seestudialavelocidaddeunareacciónadiferentestemperaturas.

¿Cuáleslamejorformadegraficarlosdatos?

Eje x Tipo de variable en el eje x

A. Velocidad Dependiente

B. Velocidad Independiente

C. Temperatura Independiente

D. Temperatura Dependiente


16EP01


yy Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.yy No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.yy Conteste todas las preguntas.yy Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.yy En esta prueba es necesario usar una calculadora.yy Se necesita una copia sin anotaciones del cuadernillo de datos de química para esta prueba.yy La puntuación máxima para esta prueba de examen es [50 puntos].

Número de convocatoria del alumno


13 páginas

Miércoles 16 de mayo de 2018 (tarde)

1 hora 15 minutos

© International Baccalaureate Organization 2018

M18/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

2218 – 6129

Conteste todas las preguntas. Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.

1. Un estudiante determinó el porcentaje del ingrediente activo hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, en un comprimido de antiácido de 1,24 g.

Se añadió el comprimido de antiácido a 50,00 cm3 de ácido sulfúrico 0,100 mol dm−3, el que estaba en exceso.

(a) Calcule la cantidad, en mol, de H2SO4. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Formule la ecuación para la reacción del H2SO4 con Mg(OH)2. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) El exceso de ácido sulfúrico necesitó para su neutralización 20,80 cm3 de NaOH 0,1133 mol dm−3.

Calcule la cantidad de exceso de ácido presente. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) Calcule la cantidad de H2SO4 que reaccionó con el Mg(OH)2. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(Esta pregunta continúa en la página siguiente)

16EP02

– 2 – M18/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 1: continuación)

(e) Determine la masa de Mg(OH)2 en el comprimido de antiácido. [2]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(f) Calcule el porcentaje en masa de hidróxido de magnesio en el comprimido de antiácido de 1,24 g, con tres cifras significativas. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2. La construcción de gráficas es una herramienta importante en el estudio de la velocidad de las reacciones químicas.

(a) Dibuje aproximadamente una curva de distribución de Maxwell–Boltzmann para una reacción química en la que muestre las energías de activación con y sin catalizador. [3]


16EP03

Véase al dorso



(b) Se añade un exceso de ácido clorhídrico a trozos de carbonato de calcio. La gráfica muestra el volumen de dióxido de carbono gaseoso que se produce en función del tiempo.

Volu

men

de

CO

2

Tiempo

(i) Dibuje aproximadamente en la gráfica una curva para mostrar el volumen de gas que se produce en función del tiempo, si la misma masa de carbonato de calcio se tritura en lugar de usarla en forma de trozos. Todas las demás condiciones permanecen constantes. [1]

(ii) Indique y explique qué efecto tendría sobre la velocidad de reacción el uso de ácido etanoico de la misma concentración en lugar de ácido clorhídrico. [2]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Resuma por qué el pH se usa más ampliamente que la [H+] para medir la acidez relativa. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


16EP04



(d) Resuma por qué H3PO4/HPO42−, no es un par ácido-base conjugado. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. El espectro de emisión de un elemento se puede usar para identificarlo.

(a) (i) Dibuje en el eje los cuatro primeros niveles energéticos de un átomo de hidrógeno. Rotúlelos como n = 1, 2, 3 y 4. [1]

(ii) Dibuje en su diagrama las líneas que representan las transiciones electrónicas al n = 2 en el espectro de emisión. [1]

(b) Los elementos presentan tendencias en sus propiedades físicas a lo largo de la tabla periódica.

(i) Resuma por qué el radio atómico disminuye a lo largo del período 3, del sodio al cloro. [1]

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Ener

gía

16EP05

Véase al dorso



(ii) Resuma por qué el radio iónico del K+ es menor que el del Cl−. [2]

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(c) (i) El cobre se usa ampliamente como conductor eléctrico.

Dibuje flechas en las cajas para representar la configuración electrónica del cobre en los orbitales 4s y 3d. [1]

4s 3d

(ii) El cobre impuro se puede purificar por electrólisis. En la celda electrolítica, el cobre impuro es el ánodo (electrodo positivo), el cobre puro es el cátodo (electrodo negativo) y el electrolito es una solución de sulfato de cobre(II).

Formule la semiecuación en cada electrodo. [2]

Ánodo (electrodo positivo):

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Cátodo (electrodo negativo):

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(iii) Resuma dónde y en qué dirección fluyen los electrones durante la electrólisis. [1]

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16EP06


4. Las variaciones de entalpía dependen del número y tipo de enlaces rotos y formados.

(a) El hidrógeno gaseoso se puede obtener industrialmente por reacción del gas natural con vapor de agua.

CH4 (g) + H2O (g) → 3H2 (g) + CO (g)

Determine la variación de entalpía, ∆H, para la reacción, en kJ, usando la sección 11 del cuadernillo de datos.

Entalpía del enlace C≡O: 1077 kJ mol−1 [3]

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(b) La tabla de abajo enumera las entalpías de formación estándar, ∆H Öf , para algunas especies de la reacción anterior.

CH4 (g) H2O (g) CO (g) H2 (g)

∆H Öf / kJ mol−1 −74,0 −242 −111

(i) Resuma por qué no se indica ningún valor para el H2 (g). [1]

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(ii) Determine el valor de ∆H Ö, en kJ, para la reacción usando los valores de la tabla. [1]

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16EP07

Véase al dorso



(iii) Resuma por qué el valor de entalpía de reacción calculado a partir de entalpías de enlace es menos exacto. [1]

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5. Una mezcla de 1,00 mol de SO2 (g), 2,00 mol de O2 (g) y 1,00 mol de SO3 (g) se coloca en un recipiente de 1,00 dm3 hasta alcanzar el equilibrio.

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)

(a) Distinga entre los términos cociente de reacción, Q, y constante de equilibrio, Kc. [1]

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(b) La constante de equilibrio, Kc, es 0,282 a la temperatura T.

Deduzca la dirección de la reacción inicial, mostrando su trabajo. [2]

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16EP08


6. Algunas propiedades físicas de sustancias moleculares son consecuencia de diferentes tipos de fuerzas entre sus moléculas.

(a) (i) Explique por qué los hidruros de los elementos del grupo 16 (H2O, H2S, H2Se y H2Te) son moléculas polares. [2]

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(ii) La gráfica muestra los puntos de ebullición de los hidruros de los elementos del grupo 16.

Punt

o de

ebu

llició

n

Periodo

1 2 3 4 5

H2O

H2SH2Se

H2Te

Explique el aumento del punto de ebullición desde el H2S al H2Te. [2]

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16EP09

Véase al dorso



(b) Las estructuras de Lewis muestran dominios electrónicos y se usan para predecir la geometría molecular.

Deduzca la geometría de dominio electrónico y la geometría molecular del ion NH2–. [2]

Geometría de dominio electrónico:

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Geometría molecular:

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7. La estructura de una molécula orgánica puede ayudar a predecir el tipo de reacción que puede sufrir.

(a) La estructura de Kekulé del benceno sugiere que podría sufrir fácilmente reacciones de adición.

H

H C HC C

C CH C H

H

Discuta dos evidencias, una física y una química, que sugieran que esta no es la estructura del benceno. [2]

Evidencia física:

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Evidencia química:

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16EP10



(b) (i) Formule la ecuación iónica para la oxidación del 1-propanol al correspondiente aldehído por los iones dicromato(VI) en medio ácido. Use la sección 24 del cuadernillo de datos. [2]

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(ii) El aldehído puede sufrir mayor oxidación a ácido carboxílico.

Resuma cómo se diferencian los procedimientos experimentales para la síntesis del aldehído y del ácido carboxílico. [2]

Aldehído:

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Ácido carboxílico:

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(c) La mejora de los instrumentos ha hecho que la identificación de compuestos orgánicos sea rutinaria.

Se determinó que la fórmula empírica de un compuesto desconocido que contiene un grupo fenilo es C4H4O. El pico ion molecular de su espectro de masas aparece a m/z = 136.

(i) Deduzca la fórmula molecular del compuesto. [1]

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16EP11

Véase al dorso



(ii) Identifique los enlaces que causan los picos A y B en el espectro IR del compuesto desconocido, usando la sección 26 del cuadernillo de datos. [1]

Número de onda / cm−1

Tran

smita

ncia

%

80

60

40

20

3500 3000 2500 2000 1500 1000

A

B

[Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y la Alimentación (FAO), http://www.fao.org/ fileadmin/user_upload/jecfa/img/851.gif. Reproducido con autorización.]

A:

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B:

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(iii) Deduzca las fórmulas estructurales completas de dos posibles isómeros del compuesto desconocido, teniendo en cuenta que ambos son ésteres. [2]


16EP12



(iv) Deduzca la fórmula del compuesto desconocido, basándose en su espectro de RMN de 1H, usando la sección 27 del cuadernillo de datos. [1]

Desplazamiento químico / ppm

11 8910 7 6 5 4 3 2 1 0

[Fuente: SDBS, National lnstitute of Advanced lndustrial Science and Technology.]

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16EP14

No escriba en esta página.

Las respuestas que se escriban en esta página no serán corregidas.

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16EP16



24EP01

Número de convocatoria del alumno


23 páginas

Jueves 17 de mayo de 2018 (mañana)

1 hora


yy Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.yy No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.yy Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.yy En esta prueba es necesario usar una calculadora.yy Se necesita una copia sin anotaciones del cuadernillo de datos de química para esta prueba.yy La puntuación máxima para esta prueba de examen es [35 puntos].

Sección A PreguntasConteste todas las preguntas. 1 – 2

Sección B PreguntasConteste todas las preguntas de una de las opciones.

Opción A — Materiales 3 – 5

Opción B — Bioquímica 6 – 9

Opción C — Energía 10 – 14

Opción D — Química medicinal 15 – 20

© International Baccalaureate Organization 2018

M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

2218 – 6130

Sección A

Conteste todas las preguntas. Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.

1. Latablaresumealgunaspropiedadesdelgrafitoyelgrafeno.

Propiedad Grafito GrafenoDeslocalización (hibridación) Sí (sp2) Sí (sp2)Movilidad electrónica / cm2 V−1 s−1 1800 15000−200000Longitud media de enlace / nm 0,142 0,142Distancia entre capas / nm 0,335 No aplicable (N/A)Resistencia a la tensión / Pascal 4,8−76 ×106 1,3×1011

Densidad / g cm−3 1,80−2,23 (N/A)Puntodefusióna1×106 kPa / K 4300 4510Áreasuperficialespecífica/m2 g−1 90 2630

[Fuente: © Graphenea. Utilizado con autorización]

(a) (i) Elgrafenoesunmaterialbidimensional,enlugardetridimensional. Justifiqueestousandolaestructuradelgrafenoylainformacióndelatabla. [2]

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(ii) Muestrequeelgrafenoesmásde1600vecesmásfuertequeelgrafito. [1]

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24EP02



(iii) Identifiqueunvalordelatablaquesepuedausarpararespaldarlainformaciónsobreelgrafenoquesedaacontinuación. [1]

Loselectronesenunsólidoseencuentranrestringidosaciertosrangos,obandas,deenergía(ejevertical).Enunaislanteosemiconductor,unelectrónunidoaunátomopuedeliberarsesolosiobtienesuficienteenergíacalóricaoalpasodeunfotónparasaltarel“huecoentrebandas”,peroenelgrafeno,elhuecoesinfinitamentepequeño.

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(b) Eldiamante,elgrafenoyelgrafitosontodosredessólidas. Sugiera,dandounarazón,lamovilidadelectrónicaeneldiamantecomparadaconladel grafeno. [2]

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Eliminado por motivos relacionados con los derechos de autor

24EP03

Véase al dorso



(c) Elpuntodefusióndeldiamantea1×106kPaesde4200K(enausenciadeoxígeno).

Sugiera,basándoseenlaestructuramolecular,porquéelgrafenotienemayorpuntode fusión en esas condiciones. [2]

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2. Lasmoléculasorgánicassepuedenvisualizarusandomodelostridimensionalescomoelkitdelafiguradeabajo.

[Fuente:©OrganizacióndelBachilleratoInternacional,2018]

(a) Describa dosdiferencias,distintasdelnúmerodeátomos,entrelosmodelosdeletanoyeletenoconstruidosconelkitdelafigura. [2]

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24EP04

–4– M 18 / 4 /CHEMI/S P 3/ SPA /TZ 0 / XX


[Fuente:©OrganizacióndelBachilleratoInternacional,2018]

(b) (i) Elmodelodebarrasyesferasdearribaesunamoléculadepiridinasustituida(formadaporátomosdecarbono,hidrógeno,nitrógeno,bromoycloro).Todoslosátomosestánrepresentadosdeacuerdoconsustamañosatómicosrelativos.

Rotulecadaesferadeldiagramacomocarbono,C,nitrógeno,N,bromo,Br, ocloro,Cl.Excluyalosátomosdehidrógeno. [3]

(ii) Sugiera unaventajadelusodemodelosmolecularesgeneradosporcomputador,encomparaciónconelmodelo3Ddebarrasyesferas. [1]

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(iii) Lapiridina,comoelbenceno,esuncompuestoaromático. Resumaquéseentiendeporcompuestoaromático. [1]

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24EP05

Véase al dorso

–5– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Sección B

Conteste todas las preguntas de una de las opciones. Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.

Opción A — Materiales

3. La espectroscopía con fuente de plasma de acoplamiento inductivo (ICP) usada conjuntamenteconlaespectrometríademasas(MS)olaespectroscopíadeemisiónóptica(OES)sepuedenusarparaidentificarycuantificarelementosdeunamuestra.

(a) SepuedeusarICP-OES/MSparaanalizaraleacionesycomposites.Distingaentrealeacionesycomposites. [2]

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(La opción A continúa en la página siguiente)

24EP06


(Continuación: opción A, pregunta 3)

(b) Paraelanálisis,ICP-MSesunmododereferencia.SeobtuvieronlassiguientesgráficasdecorrelaciónentreICP-OESeICP-MSproducidasparaitrioyníquel.

Con

cent

raci

ón c

alcu

lada

por

ICP-

OES

Concentración calculada por ICP-MS

Con

cent

raci

ón c

alcu

lada

por

ICP-

OES

Concentración calculada por ICP-MS

Itrio Níquel

500

50

0500

50

0

[Fuente:http://www.emse.fr/~moutte/kola/report/cmp_icpms.htm©JacquesMoutte]

CadaejeymuestralasconcentracionescalculadasporICP-OES;cadaejex muestra las concentraciones para la misma muestra por ICP-MS.

Lalíneaencadagráficaesy = x.

DiscutalaefectividaddelaICP-OESparaelitrioyelníquel. [2]

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24EP07

Véase al dorso



(c) LassiguientesgráficasrepresentandatosobtenidosporICP-OESenladeteccióndetrazas de vanadio en aceite.

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Inte

nsid

ad

Longitud de onda / nm

Gráfica 1:Gráficadecalibraciónyseñalpara10μgkg−1 de vanadio en aceite

292,372 292,432

Gráfica 2: Calibración de vanadio en μg kg−1

5000

10000

15000

20000

25000

00 10 20 30 40 50

[V]/μg kg−1

Intensidaddeseñal

y =392,19x +147,62

[Fuente:©AgilentTechnologies,Inc.1998.Reproducidoconautorización,cortesíadeAgilentTechnologies,Inc.]


24EP08



(i) Identifiqueelpropósitodecadagráfica. [2]

Gráfica1:

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Gráfica 2:

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(ii) Calculelaconcentracióndevanadioenaceite,enμg kg−1,alaintensidaddeseñalde14 950,acuatrocifrassignificativas. [1]

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(iii) Elóxidodevanadio(V)seusacomocatalizadorenlaconversióndedióxidodeazufreentrióxidodeazufre. SO2 (g) + V2O5 (s) → SO3 (g) + 2VO2 (s) 12

O2 (g) + 2VO2 (s) → V2O5 (s)

Resumacómoelóxidodevanadio(V)actúacomocatalizador. [2]

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24EP09

Véase al dorso


(Opción A: continuación:)

4. El propeno puede polimerizarse para formar polipropeno.

Propeno monómero: H CH3

C C

H H

(a) Dibujeaproximadamentecuatrounidadesqueserepitendelpolímeropolipropenoatáctico e isotáctico. [2]

Atáctico:

Isotáctico:

(b) (i) Indiquelarazónquímicaporlacuallosplásticosnosedegradanfácilmente. [1]

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(ii) Compare dosmanerasenqueelreciclajesediferenciadelareutilizacióndeplásticos. [2]

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24EP10



(c) Lascivilizacionesgeneralmentesecaracterizanporlosmaterialesqueusan. SugieraunaventajaquetienenlospolímerossobrelosmaterialesdelaEdad de Hierro. [1]

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5. Ladeposiciónquímicaenfasevapor(CVD)producenanotubosdecarbonodeparedmúltiple(MWCNT)detamañomásapropiadoparaserusadosencristaleslíquidosquelosproducidos por descarga de arco. (a) IndiquelafuentedecarbonoparalosMWCNTproducidospordescargadearcoy

por CVD. [2]

Descarga de arco:

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CVD:

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(b) Discuta trespropiedadesquedebetenerunasustanciaparaseradecuadaparaelusoenpantallasdecristallíquido. [3]

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Fin de la opción A

24EP11

Véase al dorso


Opción B — Bioquímica

6. Loslípidosproporcionanenergíayconstituyenunaparteimportantedeunadietaequilibrada.

(a) Identifiqueeltipodereacciónquímicaqueseproduceentreácidosgrasosyglicerinaparaformarlípidosyelsubproductodelareacción. [2]

Tipo de reacción:

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Subproducto:

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(b) Elácidoaraquidónicoesunácidograsopoliinsaturadoomega-6queseencuentraenel aceite de cacahuete. Determineelnúmerodedoblesenlacescarbono–carbonopresentessielnúmerodeyododelcompuestoes334.(ÁcidoaraquidónicoMr =304,5) [2]

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(c) Deduzcalaestructuradellípidoformadoporreacciónentreácidoláuricoyglicerina(1,2,3-propanotriol),usandolasección34delcuadernillodedatos. [2]

(La opción B continúa en la página siguiente)

24EP12


(Continuación: opción B, pregunta 6)

(d) Resuma unimpactoquehatenidoeletiquetadosobreelconsumodealimentosquecontienen diferentes tipos de lípidos. [1]

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(e) Determine,conelnúmerocorrectodecifrassignificativas,laenergíaproducidaporlarespiraciónde29,9gdeC5H10O5.

∆Hc (C5H10O5) =205,9kJmol−1 [2]

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(f) Expliqueporquéloslípidosproducenmásenergíaqueloscarbohidratosylasproteínas. [2]

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24EP13

Véase al dorso


(Opción B: continuación)

7. Losaminoácidossonlosladrillosqueformanlasproteínas.

(a) DibujeeldipéptidorepresentadoporlafórmulaAla-Gly,usandolasección33delcuadernillo de datos. [2]

(b) DeduzcaelnúmerodeseñalesenlaRMNde1H producidas por la forma zwitterión de la alanina. [1]

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(c) Resumaporquéelpuntodefusióndelosaminoácidoseselevado. [2]

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(Opción B: continuación)

8. Laquímicaecológicareducelaproduccióndematerialespeligrososyresiduosquímicos. Resuma dosejemplosespecíficosoprocesostecnológicosquemuestrencómolaquímicaecológica ha conseguido reducir este impacto ambiental. [2]

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9. ExpliquelasolubilidaddelasvitaminasAyC,usandolasección35delcuadernillodedatos. [2]

Vitamina A:

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Vitamina C:

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Fin de la opción B

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Véase al dorso


Opción C — Energía

10. Elpetróleocrudoesunafuentedeenergíaútil.

(a) Resuma dosrazonesporlasqueelpetróleoesunadelasfuentesdeenergíamundiales más importantes. [2]

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(b) (i) FormulelaecuaciónparaelcraqueodeC16H34 en dos productos de ocho átomos de carbono cada uno. [1]

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(ii) Identifique,dandounarazón,cuálproductode(b)(i)sepodríausarenlagasolina. [1]

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(c) (i) Resumacómoloscombustiblesconmayornúmerodeoctanoayudanaeliminarel“golpeteo”enlosmotores. [1]

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(La opción C continúa en la página siguiente)

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(Continuación: opción C, pregunta 10)

(ii) Elrendimientodeloshidrocarburoscomocombustiblessepuedemejorarpormedio de reformado catalítico. Resumacómoelreformadocatalíticoaumentaelnúmerodeoctanodelcombustible. [1]

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11. Eldióxidodecarbonoesunproductodelacombustióndelagasolina.

(a) Expliqueelmecanismomolecularpormediodelcualeldióxidodecarbonoactúacomogasquecausaefectoinvernadero. [3]

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(b) Discuta la importancia de dosgasesdeefectoinvernadero,diferentesdeldióxidodecarbono,quecausencalentamientoglobalocambioclimático. [2]

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Véase al dorso


(Opción C: continuación)

12. Elprocesodeconvertircalorenelectricidadestálimitadoporsueficienciatérmica(Carnot).

( ) ( )( )

temp. del vapor en la fuente K – temp. del disipador térmico K Eficiencia térmica

temp. del vapor en la fuente K100= ×

(a) Calculelaeficienciatérmicadeunaturbinadevaporalimentadaconvapora540°Cyqueusaunríoa23 °Ccomodisipadortérmico. [1]

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(b) Las plantas generadoras de electricidad por combustión de carbón para hervir agua operanaproximadamentea35%deeficiencia. Indiquequésignificaestoysugieraporquéesmenorquelaeficienciatérmica. [2]

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13. La energía nuclear es otra fuente de energía.

(a) Compareycontrastelosprocesosdefusiónnuclearyfisiónnuclear. [3]

Unasemejanza:

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Dos diferencias:

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(b) Elperíododesemirreaccióndeldubnio-261esde27segundosyelrutherfordio-261tieneunperíododesemirreacciónde81segundos.

Estimelafraccióndelisótopodubnio-261remanenteenelmismotiempoquese

desintegra la 34 partedelrutherfordio-261. [1]

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Véase al dorso



14. Unmétododeproduccióndebiodieseleselprocesodetransesterificación.

(a) Deduzcalaecuaciónparalareaccióndetransesterificacióndeloctanoatodepentilo,C7H15COOC5H11,conmetanol. [1]

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(b) Resumaporquéeléster,productodeestareacción,esmejorcombustibledieselqueel octanoato de pentilo. [1]

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Fin de la opción C

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Opción D — Química medicinal

15. Elcontroldedrogasesnecesarioparadeterminardosissegurasyefectivas.

Distinga entre dosis letal (DL50)ydosistóxica(DT50). [2]

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16. (a) Laspenicilinasylaaspirinasonmedicamentosimportantes.

(i) Describa cómo la penicilina combate las infecciones bacterianas. [2]

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(ii) Indiquecómomodificarlaspenicilinasparaaumentarsuefectividad. [1]

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(b) Indiqueeltipodereacciónusadaparasintetizaraspirinaapartirdeácidosalicílico. [1]

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(c) Expliqueporquélaaspirinanosealmacenaensitioshúmedosycalientes. [2]

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(La opción D continúa en la página siguiente)

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Véase al dorso


(Opción D: continuación)

17. Lamorfinayladiamorfina(heroína)sonopiáceos. Expliqueporquéladiamorfinaesmáspotentequelamorfina,usandolasección37delcuadernillo de datos. [2]

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18. Confrecuencia,elexcesodeácidoenelestómagosetrataconcarbonatodecalcio.

(a) Formuleunaecuaciónquímicaparalaneutralizacióndelácidoestomacalconcarbonato de calcio. [1]

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(b) Calculelacantidad,enmol,deácidoestomacalqueneutralizauncomprimidodeantiácidoquecontiene0,750gdecarbonatodecalcio. [1]

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(c) Expliquecómoelomeprazol(Prilosec)regulaelpHdelestómago. [2]

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(Opción D: continuación)

19. Los medicamentos antivirales como el zanamivir (Relenza) están frecuentemente disponibles para el uso del consumidor.

(a) Identifiquelosnombresdedosgruposfuncionalespresentesenelzanamivir,usandola sección 37 del cuadernillo de datos. [2]

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(b) Distingaentrevirusybacterias. [2]

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20. Lasíntesisdedrogasconfrecuenciaincluyedisolventes. Identifiqueundisolventepeligrosofrecuenteyundisolventeecológicoquepodríareemplazarlo. [2]

Disolvente peligroso:

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Disolvente ecológico:

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Fin de la opción D

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Lasrespuestasqueseescribanenesta página no serán corregidas.

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