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8810-6129 14 páginas N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX Jueves 11 de noviembre de 2010 (tarde) QUÍMICA NIVEL MEDIO PRUEBA 2 INSTRUCCIONES PARA LOS ALUMNOS Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba. No abra esta prueba hasta que se lo autoricen. Sección A: conteste toda la sección A en los espacios provistos. Sección B: conteste una pregunta de la sección B. Escriba sus respuestas en las 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. Cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de su examen los números de las preguntas que ha contestado y la cantidad de hojas que ha utilizado. 1 hora 15 minutos Número de convocatoria del alumno 0 0 © International Baccalaureate Organization 2010 88106129 0114

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8810-6129 14 páginas

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

Jueves 11 de noviembre de 2010 (tarde)

QUÍMICANIVEL MEDIOPRUEBA 2

INSTRUCCIONES PARA LOS ALUMNOS

• Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• Sección A: conteste toda la sección A en los espacios provistos.• Sección B: conteste una pregunta de la sección B. Escriba sus respuestas en las 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.

• Cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de su examen los números de las preguntas que ha contestado y la cantidad de hojas que ha utilizado.

1 hora 15 minutos

Número de convocatoria del alumno

0 0

© International Baccalaureate Organization 2010

88106129

0114

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–2– N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

SECCIÓN A

Conteste todas las preguntas en los espacios provistos.

1. Los siguientes datos provienen de un experimento para medir la variación de entalpía delareacciónentreelsulfatodecobre(II)acuoso,CuSO4(aq)yzinc,Zn(s).

Cu aq Zn (s Cu (s Zn aq2 2+ ++ → +( ) ) ) ( )

Se colocaron 50,0cm3 de solución de sulfato de cobre(II) 1,00moldm–3 en un vaso depoliestireno y se añadió zinc en polvo después de 100 segundos. Se registraron datos detemperatura-tiempopormediodeunprogramaderegistrodedatos.Latablamuestralas23lecturasiniciales.

A B C D E F G H1 tiempo / s Temperatura / °C2 0,0 24,83 1,0 24,84 2,0 24,85 3,0 24,86 4,0 24,87 5,0 24,88 6,0 24,89 7,0 24,810 8,0 24,811 9,0 24,812 10,0 24,813 11,0 24,814 12,0 24,815 13,0 24,816 14,0 24,817 15,0 24,818 16,0 24,819 17,0 24,820 18,0 24,821 19,0 24,822 20,0 24,823 21,0 24,824 22,0 24,8

Ajuste lineal para los datos seleccionados.T = – 0,050t + 78,0T Temperaturat tiempo

0 100 200 300 40020

40

60

80

tiempo / s

Tem

pera

tura

/ °C

Sehadibujadounalínearectaatravésdealgunosdelospuntosobtenidos.Laecuacióndeestalíneadadaporelprogramaderegistrodedatoses

T t=− +0 0 0 0, 5 78,

dondeTeslaTemperaturaeneltiempot.

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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–3–

Véase al dorso

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 1: continuación)

(a) Elcalorproducidoporlareacciónsepuedecalcularapartirdelavariacióndetemperatura,DT ,usandolasiguienteexpresión.

Variacióndecalor=VolumendeCuSO4(aq)́ CalorespecíficodelH O2 ×∆T

Describadossuposicioneshechascuandoseusaestaexpresiónparacalcularvariacionesdecalor.

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

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[2]

(b) (i) Use los datos presentados por el programa de registro de datos para deducirlavariacióndetemperatura,DT ,quesehubieraproducidosilareacciónhubieratenidolugarinstantáneamentesinpérdidadecalor.

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

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[2]

(ii) Indiquelasuposiciónrealizadaenelapartado(b)(i).

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

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[1]

(iii) Calculeelcalor,enkJ,producidodurantelareacciónusandolaexpresióndadaenelapartado(a).

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

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[1]

(c) Elcolordelasolucióncambiódeazulaincolora.Deduzcalacantidad,enmoles,dezincquereaccionóenelvasodepoliestireno.

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

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[1]

(d) Calculelavariacióndeentalpía,enkJmol–1,deestareacción.

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

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[1]

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–4– N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 1: continuación)

(e) Se diseñó un experimento para investigar cómo se relaciona la variación de entalpíadeuna reaccióndedesplazamiento con las reactividadesde losmetales involucrados.Sedispusodelossiguientesmetalesenordendecrecientedereactividad.

Magnesio más reactivo

Uranio

Zinc

Hierro

Cobre

Plata menos reactivo

Seañadieroncantidadesenexcesodecadametalaunasolucióndesulfatodecobre(II)1,00moldm–3.Semidiólavariacióndetemperaturaysecalculólavariacióndeentalpía.

(i) Sugiera una hipótesis posible para la relación entre la variación de entalpía delareacciónylareactividaddelmetal.

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

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[1]

(ii) Esquematiceunagráficaenelsiguientediagramaparailustrarsuhipótesis. [1]

Variacióndeentalpíapara

M(s

Cu

aqC

u(s

Maq

)(

))

()

+→

++

+2

2

+

0

Mg U Zn Fe Cu Ag

Metal

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Véase al dorso

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

Páginaenblanco

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–6– N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

2. Losalquenossonunejemplodeunaseriehomóloga.

(a) Indiqueelnombredelalquenoquesemuestra. [1]

Clave:

Átomodecarbono

Átomodehidrógeno

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

(b) Elaguadebromo,Br2(aq),sepuedeusarparadiferenciarentrealcanosyalquenos.

(i) Describaelcambiodecolorqueseobservacuandoelalquenoquesemuestraenelapartado(a)seañadealaguadebromo.

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

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[1]

(ii) Dibujelafórmulaestructuraleindiqueelnombredelproductoformado.

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

[2]

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–7–

Véase al dorso

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 2: continuación)

(c) La polimerización de los alquenos es una de las reacciones más significativas delsigloveinte.

(i) Resumadosrazonesquejustifiquenlaimportanciaeconómicadelospolímerosdelosalquenos.

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

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[2]

(ii) Indique el tipo de reacción de polimerización que presenta el alqueno delapartado(a).

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[1]

(iii) Deduzca la estructura del polímero resultante mostrando tres unidades queserepitan. [1]

(iv) Explique por qué con frecuencia losmonómeros son gases o líquidos volátiles,perolospolímerossonsólidos.

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

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[2]

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3. Elhierrotienetresisótoposnaturalesprincipalesquesepuedeninvestigarconunespectrómetrodemasas.

(a) Laprimeraetapaenelfuncionamientodelespectrómetrodemasaseslavaporización.Entonces,elhierroseioniza.

(i) Expliqueporquéelhierroseioniza.

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

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[2]

(ii) Explique por qué dentro del espectrómetro de masas se mantiene una presiónmuybaja.

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

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[1]

(b) Unamuestradehierrotienelasiguientecomposiciónisotópicaenmasa.

Isótopo 54Fe 56Fe 57Fe

Abundancia relativa / % 5,95 91,88 2,17

Calculelamasaatómicarelativadelhierrobasándoseenestosdatos,dandosurespuestacondos cifras decimales.

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[2]

(c) Calculeelnúmerodeelectronesenelion56Fe2+.

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[1]

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Véase al dorso

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 3: continuación)

(d) Describaelenlaceenelhierroyexpliquelaconductividadeléctricay lamaleabilidaddelmetal.

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[4]

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SECCIÓN B

Conteste una pregunta. Escriba sus respuestas en las hojas de respuestas provistas. 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.

4. Eleteno,C2H4,ylahidracina,N2H4,sonhidrurosdeelementosadyacentesenlatablaperiódica.

(a) (i) Dibuje las estructuras deLewis (representación de electronesmediante puntos) delC2H4ylaN2H4mostrandotodosloselectronesdevalencia. [2]

(ii) IndiqueyexpliqueelángulodeenlaceH–C–HeneletenoyelángulodeenlaceH–N–Henlahidracina. [5]

(b) La polaridad de una molécula se puede explicar desde el punto de vista delaelectronegatividad.

(i) Definaeltérminoelectronegatividad. [2]

(ii) Compare laspolaridades relativasdelenlaceC–HeneletenoydelenlaceN–Henlahidracina. [1]

(iii) Lahidracinaesunamoléculapolaryeletenoesnopolar.Expliqueporquéeletenoesnopolar. [1]

(c) Elpuntodeebullicióndelahidracinaesmuchomayorqueeldeleteno.Expliqueestadiferencia desde el puntodevista de las fuerzas intermoleculares que actúan en cadacompuesto. [2]

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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–11–

Véase al dorso

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 4: continuación)

(d) Lahidracinaesunvaliosocombustibleparacohetes.

Laecuaciónquerepresentalareacciónentrehidracinayoxígenoeslasiguiente.

N H g O g N g H O g2 4 2 2 22( ) ( ) ( ) ( )+ → +

UselosvaloresdelasentalpíasdeenlacedelaTabla10delCuadernillodeDatosparadeterminarlavariacióndeentalpíadeestareacción. [3]

(e) Indiqueelnombredelproductoe identifiqueel tipode reacciónqueseproduceentreetenoyclorurodehidrógeno. [2]

(f) LareacciónentreN2H4(aq)yHCl(aq)sepuederepresentarmediantelasiguienteecuación.

N H aq HCl aq N H aq Cl aq2 4 2 622 2( ) ( ) ( ) ( )+ → ++ −

(i) Identifiqueeltipodereacciónqueseproduce. [1]

(ii) PredigaelvalordelángulodeenlaceH–N–HenN2H62+. [1]

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–12– N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

5. Considerelasiguientesecuenciadereacciones.

RCH RCH Br RCH OH3 2 2reacción 1 reacción 2 reacción 3 → → → RCOOH

RCH3esunalcanodesconocidoenelqueRrepresentaungrupoalquilo.

(a) El alcano contiene 81,7% en masa de carbono. Determine su fórmula empírica,mostrandosuscálculos. [3]

(b) Se determinó que volúmenes iguales de dióxido de carbono y el alcano desconocidotienenlamismamasa,medidaconlaexactituddedoscifrassignificativas,alamismatemperaturaypresión.Deduzcalafórmulamoleculardelalcano. [1]

(c) (i) Indiqueelreactivoylascondicionesnecesariasparalareacción 1. [2]

(ii) Indiqueelolosreactivo(s)ylascondicionesnecesariasparalareacción 3. [2]

(d) La reacción 1 transcurre por medio de un mecanismo de radicales libres. Describaelmecanismo por etapas, dando ecuaciones para representar las etapas de iniciación,propagaciónyterminación. [4]

(e) Elmecanismodelareacción 2sedescribecomoSN2.

(i) IndiqueelsignificadodecadaunodelossímbolosdeSN2. [1]

(ii) Explique el mecanismo de esta reacción usando flechas curvas para mostrarel movimiento de los pares electrónicos, y dibuje la estructura del estado detransición. [3]

(f) El1-propanoltienedosisómerosestructurales.

(i) Deduzcalafórmulaestructuraldecadaisómero. [2]

(ii) Identifiqueelisómerodelapartado(f)(i)quetieneelmayorpuntodeebulliciónyexpliquesuelección.Hagareferenciaaambosisómerosensuexplicación. [2]

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Véase al dorso

N10/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX

6. ElprocesoHaberpermite laproduccióndeamoníacoagranescala,necesariopara fabricarfertilizantes.

(a) AcontinuaciónsedalaecuacióndelprocesoHaber.

N g H g NH g2 2 33 2( ) ( ) ( )+

Elporcentajedeamoníacoenlamezclaenequilibriovaríaconlatemperatura.

PorcentajedeNH

3en

lamezclaenequilibrio

Temperatura

(i) Use lagráficaparadeducir si la reaccióndirectaesexotérmicaoendotérmicayexpliquesuelección. [2]

(ii) Indiqueyexpliqueelefectodeaumentarlapresiónsobreelrendimientodeamoníaco. [2]

(iii) Expliqueelefectodeaumentarlatemperaturasobrelavelocidaddelareacción. [2]

(b) Losfertilizantespuedencausarproblemasdesaludalosbebésporquelosnitratospuedentransformarseennitritosenelaguapotable.

(i) Definaoxidacióndesdeelpuntodevistadelosnúmerosdeoxidación. [1]

(ii) Deduzcalosestadosdeoxidacióndelnitrógenoenlosionesnitrato,NO3–,ynitrito,

NO2–. [1]

(c) El ion nitrito está presente en el ácido nitroso,HNO2, que es un ácido débil. El ionnitratoestápresenteenelácidonítrico,HNO3,queesunácidofuerte.Distingaentrelostérminosácido fuerteydébileindiquelasecuacionesusadasparamostrarladisociacióndecadaácidoensoluciónacuosa. [3]

(d) Untrozopequeñodecintademagnesioseañadeasolucionesdeácidosnítricoynitrosodelamismaconcentraciónyalamismatemperatura.Describadosobservacionesquelepermitiríandistinguirentrelosdosácidos. [2]

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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(Pregunta 6: continuación)

(e) Unestudiantedecidióinvestigarlasreaccionesdelosdosácidosconmuestrasseparadasdesolucióndehidróxidodesodio0,20moldm–3.

(i) Calculeelvolumendesolucióndehidróxidodesodionecesariopara reaccionarexactamentecon15,0cm3desolucióndeácidonítrico0,10moldm–3. [1]

(ii) El estudiante sugiere la siguiente hipótesis: “Puesto que el ácido nitroso esunácidodébilreaccionaráconunvolumenmenordesolucióndehidróxidodesodio0,20moldm–3.”Comentesiestahipótesisesonoesválida. [1]

(f) La siguiente gráfica muestra como varía la conductividad de los dos ácidos conlaconcentración.

Conductividad

Ácido 1

Ácido 2

0,05 0,10Concentración/moldm–3

IdentifiqueelÁcido 1yexpliquesuelección. [2]

(g) Elácidonítricoreaccionaconplatapormediodeunareacciónrédox.

__ ( ) __ ( ) ____ __ ( ) __ ( ) ____Ag s NO aq Ag aq NO g+ + → + +− +3

Usandonúmerosdeoxidación, deduzca la ecuación completa ajustadapara la reacciónmostrandotodaslosreactivosyproductos. [3]

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