química nivel superior prueba 3 - ibrepository.com past papers - year/2010 may/group 4... ·...
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2210-6127 31 páginas
M10/4/CHEMI/HP3/SPA/TZ0/XX
Jueves 13 de mayo de 2010 (mañana)
químicaNiVEL SuPERiORPRuEBa 3
InSTruCCIonES PArA loS AluMnoS
• Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• no abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• Conteste todas las preguntas de dos de las opciones en los espacios provistos. Puede continuar
con sus respuestas en hojas de respuestas. Escriba su número de convocatoria en cada una de las hojas de respuestas, y adjúntelas a este cuestionario de examen y a su portada empleando los cordeles provistos.
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1 hora 15 minutos
número de convocatoria del alumno
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© International Baccalaureate organization 2010
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Opción A — Química analítica moderna
A1. Indiquedosrazonesdelusodetécnicasanalíticasenlasociedadactual.
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A2. Un estudiante analiza la cantidad de Cu2+ en una muestra de agua usando espectroscopíade absorción atómica. El siguiente es un diagrama simplificado del espectrofotómetro deabsorciónatómica.
Llama / Atomizador Monocromador Detector de luzFuente de luz
Muestra
(a) Indiquelacaracterísticaesencialdelalámparaqueproporcionalafuentedeluz.
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(b) DescribaquélessucedealosionesCu2+(aq)cuandoselosintroduceenelatomizador.
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(Pregunta A2: continuación)
(c) Explique cómo puede el estudiante determinar la concentración de iones Cu2+(aq)enlamuestradeaguausandounespectrofotómetrodeabsorciónatómicayunasolucióndeCuSO40,10moldm
–3.
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A3. (a) Expliqueporquélamoléculadenitrógeno,N2,noabsorberadiacióninfrarroja.
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(b) Describadosvibracionesenlamoléculadeaguaqueabsorbanradiacióninfrarroja.
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A4. (a) Seanalizóunamezcladedosalcoholesusandocromatografíalíquidadealtaresolución,HPLC,obteniéndoseelcromatograma1deabajo.Enelespacioprovistoenelcromatograma2,esquematiceelcromatogramaqueseobtendríasielempaquetamientodelacolumnadelcromatógrafofueramenorysemantuvieranconstanteslasdemásvariables. [2]
Cromatograma 1 Cromatograma 2
Alcohol1
Alcohol2
0 10 20 minutos 0 10 20 minutos
(b) IdentifiqueunaposiblefasemóvilyunafaseestacionariaparalaHPLCylacromatografíagas-líquido,GLC. [4]
Técnica cromatográfica Fase estacionaria Fase móvil
HPLC
GLC
(c) Deduzcaquétécnica,HPLCoGLC,sepuedeusarenelanálisisdeunamuestradeorinadeunatletaenlaquesedeterminaelesteroideanabolizante,tetrahidrogestrinona,THG.
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(d) Resuma cómo se puede llevar a cabo la técnica seleccionada en el apartado (c) paraconfirmarlapresenciadelesteroideTHGenlamuestradeorina.
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A5. El β-caroteno interviene en la formaciónde vitaminaA. Entre sus fuentes se pueden citarlaszanahorias,elbrócoliylosvegetalesdehojasverdeoscuro.Suestructurasepuedeveracontinuación.
CH3H3CCH
CH3
CHC
CH3
CHCH
CHC
CH3
CHCH
CHCH
C
CH3
CHCH
CHC
CH3
CHCH
H3C CH3
H3C
Expliquesielβ-carotenoabsorberadiaciónultravioletaovisible.
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Opción B — Bioquímica humana
B1. Elvalorenergéticodeunalimentosepuededeterminarusandouncalorímetroparaalimentos.
Lacombustiónde2,00gdepansecoenuncalorímetrodealimentosprodujounaelevacióndelatemperaturade600cm3deaguadesde 20 5, °C a 29 0, °C .CalculeelcontenidoenergéticodelpanenkJporcada100g.Lacapacidadcaloríficadelaguaes= − −4 18, J g K1 1 .
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B2. Lasproteínassonpolímerosnaturales.
(a) Enumerecuatrofuncionesprincipalesdelasproteínasenelcuerpohumano.
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(Pregunta B2: continuación)
(b) Deduzcalasestructurasdedostripéptidosdiferentesquesepuedanformarcuandolostresaminoácidosquesedanacontinuaciónreaccionanjuntos. [2]
H2N CH
CH3
COOH H2N CH
CH2
COOH
SHH2N CH2 COOH
(c) Indiqueeltipodeenlaceresponsabledelaestabilizacióndelasestructurasprimariasysecundariasdelasproteínas.
Primaria:
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Secundaria:
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(d) Describayexpliquelaestructuraterciariadelasproteínas.Incluyaensurespuestatodoslosenlaceseinteraccionesresponsablesdelaestructuraterciaria.
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B3. (a) Indiqueelsignificadodeltérminofibra alimentaria.
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(b) Describa la importancia de una dieta con elevado contenido de fibra y enumeredosproblemasdesaludrelacionadosconunadietabajaenfibras.
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B4. Calculeelnúmerodedoblesenlacescarbono-carbonopresentesenelácidolinolénico,C18H30O2,sabiendoque7,7gdeyodo,I2,reaccionancon2,8gdeácidolinolénico.
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B5. En el cuerpo, la glucosa se puede usar de forma aeróbica o durante el ejercicio enérgico,deformaanaeróbica.Comparelarespiraciónaeróbicaylaanaeróbicadelaglucosaencuantoalosprocesosdeoxidación/reducciónyalaenergíaliberada. Escribalaecuacióntotalquerepresentalarespiraciónaeróbica.
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B6. Los ácidos nucleicos,ARN yADN, son polímeros que se forman a partir de nucleótidos.DistingaentrelasestructurasdelARNyelADN.
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Opción C — Química en la industria y la tecnología
C1. Lananotecnologíacreayusaestructurasqueposeenpropiedadesnovedosasdebidoasutamaño.
(a) Indiqueelrangodetamañodelasestructurasinvolucradasenlananotecnología.
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(b) Distinga entre técnicas físicas y químicas de manipulación de átomos para formarmoléculas.
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(c) Discutadosimplicacionesdelananotecnología.
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C2. Lospolímerosdeadiciónseusanampliamenteenlasociedad.Laspropiedadesdelospolímerosdeadiciónsepuedenmodificarintroduciendociertassustancias.
(a) Describayexpliqueunaformaqueseuseparamodificarlaspropiedadesdedospolímerosdeadicióndiferentes.
Polímerouno:
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Polímerodos:
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(b) Discutadosventajasydosdesventajasdelusodelpoli(eteno).
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C3. Losdetergentesconstituyenunejemplodecristaleslíquidosliotrópicos.
(a) Indiqueunejemplodiferentedecristallíquidoliotrópicoydescribaladiferenciaentreloscristaleslíquidosliotrópicosylostermotrópicos.
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(b) Nombreuncristallíquidotermotrópico.
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(c) Explique, a nivel molecular, el comportamiento de cristal líquido del cristal líquidotermotrópiconombradoenelapartado(b).
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C4. Elcloro,elhidrógenoyelhidróxidodesodiosepuedenproducirporelectrólisisdesoluciónconcentradadeclorurodesodiousandolaceldademembrana.
(a) Expliqueelpropósitodelamembranaenlaceldademembrana.
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(b) Indiquedosdiferenciasprincipalesentrelaceldademembranaylaceldadediafragma.
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(c) Discutaporquélaceldademembranahareemplazadoalaceldademercurioyalaceldadediafragmaenlaproduccióndecloro,hidrógenoehidróxidodesodio.
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Opción D — Medicinas y drogas
D1. Las drogas se pueden prescribir para el tratamiento de varias enfermedades y para ayudaren la curación del cuerpo humano, sin embargo, toda droga supone riesgos potenciales.Acontinuaciónseresumenlaspropiedadesdetresdrogas.
Droga Efecto fisiológico Efectos secundarios Margen terapéutico
A elevado graves medio
B moderado moderados estrecho
C bajo mínimos amplio
Sugieraquédroga(A,BoC)sepodría
(a) considerarlosuficientementeseguracomoparaquelospacienteslatomensinsupervisión.
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(b) administrarsoloporpersonalcualificado.
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(c) usarsoloenunaemergenciamédica.
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D2. Las drogas antivirales se usan para el tratamiento del VIH y otras infecciones víricas.
Describadosformasdeaccióndelosmedicamentosantivíricos.
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D3. Los analgésicos suaves como la aspirina, y los analgésicos fuertes como los opiáceos,nosolosediferencianensupotenciasino tambiénen las formasdeactuarsobreelsistemanerviosocentral.
(a) Describacomocalmaneldolorlosanalgésicossuavesyfuertes.
Analgésicossuaves:
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Analgésicosfuertes:
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(b) Discutados ventajas ydos desventajas de usarmorfina y otros opiáceos para calmareldolor.
Ventajas:
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Desventajas:
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(c) Expliqueporquélaheroínaesunadrogamáspotentequelamorfina.
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D4. Elclorhidratodefluoxetina(Prozac®)esundepresorhabitual.Losdepresorestienenmuchosusosterapéuticos.
(a) Indiqueotrostresdepresorescomunes.
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(b) Describa un efecto de administrar dosis moderadas de depresores a los pacientes,diferentedelaliviodeladepresión.
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D5. Lasquimiotecasseusanampliamenteenlaindustriafarmacéuticaparaeldesarrollodenuevasdrogas.Talesquimiotecassepuedencrearrápidamenteporsíntesiscombinatoriayenparalelo.
(a) Expliquecómoseusalasíntesiscombinatoriayenparaleloparaconstruirquimiotecas.
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(b) Resumaelroldeloscomputadoreseneldiseñodemedicamentos.
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D6. Loscomplejosplanosdefórmula[Pt(NH3)2Cl2]existenenformadedos isómeros. Unodeestos isómeros,cisplatín, esunmedicamento anticancerígenodeusohabitual cuya fórmulaestructuraleslasiguiente.
PtNH3
NH3
Cl
Cl
Dibujelafórmulaestructuraldelsegundoisómeroeindiqueeltipodeisomeríaquerepresentanestosdoscomplejos. [2]
Tipodeisomería: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Opción E — Química ambiental
E1. Elefectoinvernaderomantienelatemperaturamediadelatierraaunniveldehabitabilidad.Loscomponentesdelaatmósferaterrestreresponsablesdeesteefectosellamangasesdeefectoinvernadero.
(a) Losprincipalesgasesdeefectoinvernaderosonelvapordeaguayeldióxidodecarbono.Indiqueotrosdosgasesdeefectoinvernadero.
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(b) Describacómolosgasesdeefectoinvernaderoprovocanelefectoinvernadero.
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(c) Discuta tres posibles consecuencias del calentamiento global sobre la producciónmundialdealimentos.
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E2. Laevacuacióndelosresiduosradiactivosconstituyeunapreocupaciónecológicaimportante.
(a) Indiqueunafuentederesiduosradiactivosdebajaintensidadyunafuentederesiduosradiactivosdealtaintensidad.
Residuodebajaintensidad:
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Residuodealtaintensidad:
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(b) Considerelossiguientestiposderesiduosradiactivos.
Tipo Residuo Isótopos Período de semidesintegración Emisiones
Ajeringuillasyotromaterial
desechableusadoenradioterapia
90Y 64horas β–
B solucionesacuosasdiluidasdecomplejosdecobalto-60
60Co 5,3años β–,γ
C
materialessólidosparcialmenteprocesadosprovenientesdereactores
nucleares
U,Pu,Amyotrosactínidos 103–109años α,γ
IdentifiquequémétodosepuedeusarparalaevacuacióndelosresiduosradiactivosA,ByC.
(i) Vitrificaciónseguidadealmacenajealargoplazoendepósitossubterráneos:
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(ii) Almacenajeenunrecipientenoprotegidodurantedosmesesseguidodeevacuacióncomoresiduonormal(noradiactivo):
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(iii) Intercambio iónico y adsorción sobre hidróxido de hierro(II), almacenaje en unrecipienteprotegidodurante50años,luegomezclaconconcretoysepulturaapocaprofundidad:
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E3. Los clorofluorocarbonos (CFC) y otros agentes que descomponen el ozono reducen laconcentración de ozono en la estratosfera terrestre y aumentan la exposición de los sereshumanosyotrosorganismosvivosaradiaciónUVpeligrosa.
(a) IndiquedosalternativasalosCFC.
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(b) IndiquedosdesventajasdelusodealternativasalosCFC.
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(c) Describa, usando ecuaciones, unmecanismo en dos etapas de la descomposición delozonocatalizadapormonóxidodenitrógeno.
Etapa1:
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Etapa2:
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(d) ExpliqueporquélaradiaciónUVdeλ = −300 330 nmcontribuyealadescomposiciónfotoquímicadelozonoperonoalaformacióndeozonoapartirdeoxígeno.
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E4. (a) Describa las condiciones atmosféricas y geográficas que favorecen la formación delsmogfotoquímico.
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(b) Los peroxiacetilnitratos (PAN) son contaminantes secundarios frecuentes en el smogfotoquímico.EscribaunaecuaciónquímicaquerepresentelaformacióndeunPAN.
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Opción F — Química de los alimentos
F1. Laconservacióndelosalimentosesimportanteentodoelmundo.
(a) Expliqueelsignificadodeltérminotiempo de conservación.
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(b) Discutadosfactoresquepuedanafectareltiempodeconservacióndeunalimento.
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F2. (a) DescribalasdiferenciasenlaestructuraentreelácidograsosaturadoC16H32O2yelácidograsonosaturadoC16H26O2.
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(b) DescribacómoconvertirelC16H26O2enC16H32O2.
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(c) Losácidosgrasossoncomponentesdelasgrasasyaceites.Describaunaventajadelosproductosformadosporhidrogenacióndegrasasyaceites.
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F3. (a) Definaeltérminoantioxidanteeindiquesuuso.
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(b) Discutaunadesventajadelusodeantioxidantesnaturalesysintéticos.
Antioxidantesnaturales:
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Antioxidantessintéticos:
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(c) Dos tipos de antioxidantes son agentes reductores y agentes quelantes. Explique enquésediferenciansusmodosdeacción.Nombreunafuentenaturalparacadatipodeantioxidante.
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F4. EnlaTabla22delCuadernillodeDatosencontrarálasestructurasdealgunasantocianinasycarotenoides.Deduzcayexpliquesilasantocianinasyloscarotenoidessonhidrosolublesoliposolubles.
Antocianinas:
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Carotenoides:
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Opción G — Química orgánica avanzada
G1. La adición de haluros de hidrógeno a los alquenos asimétricos produce una mezcla dehalógenoalcanos.LosúltimossepuedenconvertirenreactivosdeGrignardporreacciónconmagnesiometálicoyluegosepuedenusarparalapreparacióndevariasmoléculasorgánicasdemayornúmerodeátomosdecarbono.
(a) Indiqueenloscuadrosdeabajo,lasfórmulasdelassustanciasorgánicasnecesariasparacompletarlassiguientesrutasdereacción. [4]
HBr(producto secundario)(producto principal)
MgMg
CH3CH2CH2CHOH2O/H
+
H2O/H+
CH2=CH–CH3
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Véase al dorso
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(Pregunta G1: continuación)
(b) Describa,usandoecuacionesyflechascurvaspararepresentarelmovimientodelospareselectrónicos,elmecanismodelareacciónentreelpropenoyelbromurodehidrógeno.Comparelaestabilidadrelativadelosdoscarbocationesintermediariosqueconducenalaformacióndelosproductosprincipalysecundario. [4]
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G2. Laacidezde losácidoscarboxílicosdependede la longitudde lacadenacarbonadayde lanaturalezade los sustituyentes en susmoléculas. En laTabla 15delCuadernillo deDatoshallaráalgunosejemplos.
(a) Indiqueyexpliquecómoseafectalaacidezdelosácidoscarboxílicosporlapresenciadeátomosdehalógenoenlacadenahidrocarbonada.
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(b) Indique cómo se compara la acidez del ácido 3-cloropropanoico con la del ácidopropanoicoyelácidocloroetanoico.
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(c) SugieraelvalordelpKaparaelácido3-cloropropanoico.
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Véase al dorso
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G3. Laalquilacióndelbencenoesunprocesoindustrialhabitualquepermiteintroducirsustituyentesenelanilloaromático.
(a) IndiqueunaecuaciónparamostrarlareaccióndelbencenoconclorometanoenpresenciadeunácidodeLewis. [1]
(b) Describa,usandoecuacionesyflechascurvaspararepresentarelmovimientodelospareselectrónicos,elmecanismodelareaccióndearriba. [4]
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G4. Enlaalquilacióndelbenceno,esposibleintroducirmásdeunsustituyenteenelanilloaromático.En contraposición, la acilación del metilbenceno generalmente origina un único productoorgánico.
(a) Indique una ecuación, usando fórmulas estructurales, para mostrar la reacción delmetilbencenoconclorurodeetanoíloenpresenciadeunácidodeLewis. [2]
(b) Dédosrazonesporlasquenoseformanotrosproductosorgánicosenestareacción.
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G5. Indique las fórmulas estructurales de losdos productos orgánicos formados en la siguientereaccióneindiqueeltipodereacción. [3]
COOH
OH H3C C
O
O C
O
CH3+
Tipodereacción: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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