química nivel superior prueba 3 - ibrepository.com past papers - year/2010 may/group 4... ·...

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.

• Cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de su examen las letras de las opciones que ha contestado y la cantidad de hojas de respuestas que ha utilizado.

1 hora 15 minutos

número de convocatoria del alumno

2 2 1 0 6 1 2 7

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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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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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Véase al dorso

(Pregunta A2: continuación)

(c) Explique cómo puede el estudiante determinar la concentración de iones Cu2+(aq)enlamuestradeaguausandounespectrofotómetrodeabsorciónatómicayunasolucióndeCuSO40,10moldm

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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

(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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Véase al dorso

A5. El β-caroteno interviene en la formaciónde vitaminaA. Entre sus fuentes se pueden citarlaszanahorias,elbrócoliylosvegetalesdehojasverdeoscuro.Suestructurasepuedeveracontinuación.

CH3H3CCH

H3C CH3

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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Véase al dorso

(Pregunta B2: continuación)

(b) Deduzcalasestructurasdedostripéptidosdiferentesquesepuedanformarcuandolostresaminoácidosquesedanacontinuaciónreaccionanjuntos. [2]

H2N CH

COOH H2N CH

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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Véase al dorso

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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Véase al dorso

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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Véase al dorso

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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Véase al dorso

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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Véase al dorso

D6. Loscomplejosplanosdefórmula[Pt(NH3)2Cl2]existenenformadedos isómeros. Unodeestos isómeros,cisplatín, esunmedicamento anticancerígenodeusohabitual cuya fórmulaestructuraleslasiguiente.

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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Véase al dorso

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

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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Véase al dorso

E4. (a) Describa las condiciones atmosféricas y geográficas que favorecen la formación delsmogfotoquímico.

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

(b) Los peroxiacetilnitratos (PAN) son contaminantes secundarios frecuentes en el smogfotoquímico.EscribaunaecuaciónquímicaquerepresentelaformacióndeunPAN.

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

2 1 3 1

2210-6127

Opción F — Química de los alimentos

F1. Laconservacióndelosalimentosesimportanteentodoelmundo.

(a) Expliqueelsignificadodeltérminotiempo de conservación.

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

(b) Discutadosfactoresquepuedanafectareltiempodeconservacióndeunalimento.

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

2 2 3 1

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–23–

Véase al dorso

F2. (a) DescribalasdiferenciasenlaestructuraentreelácidograsosaturadoC16H32O2yelácidograsonosaturadoC16H26O2.

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

(b) DescribacómoconvertirelC16H26O2enC16H32O2.

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

(c) Losácidosgrasossoncomponentesdelasgrasasyaceites.Describaunaventajadelosproductosformadosporhidrogenacióndegrasasyaceites.

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

2 3 3 1

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F3. (a) Definaeltérminoantioxidanteeindiquesuuso.

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

(b) Discutaunadesventajadelusodeantioxidantesnaturalesysintéticos.

Antioxidantesnaturales:

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

Antioxidantessintéticos:

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

(c) Dos tipos de antioxidantes son agentes reductores y agentes quelantes. Explique enquésediferenciansusmodosdeacción.Nombreunafuentenaturalparacadatipodeantioxidante.

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

2 4 3 1

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–25–

Véase al dorso

F4. EnlaTabla22delCuadernillodeDatosencontrarálasestructurasdealgunasantocianinasycarotenoides.Deduzcayexpliquesilasantocianinasyloscarotenoidessonhidrosolublesoliposolubles.

Antocianinas:

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

Carotenoides:

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

2 5 3 1

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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)

CH3CH2CH2CHOH2O/H

H2O/H+

CH2=CH–CH3

2 6 3 1

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–27–

Véase al dorso

(Pregunta G1: continuación)

(b) Describa,usandoecuacionesyflechascurvaspararepresentarelmovimientodelospareselectrónicos,elmecanismodelareacciónentreelpropenoyelbromurodehidrógeno.Comparelaestabilidadrelativadelosdoscarbocationesintermediariosqueconducenalaformacióndelosproductosprincipalysecundario. [4]

2 7 3 1

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G2. Laacidezde losácidoscarboxílicosdependede la longitudde lacadenacarbonadayde lanaturalezade los sustituyentes en susmoléculas. En laTabla 15delCuadernillo deDatoshallaráalgunosejemplos.

(a) Indiqueyexpliquecómoseafectalaacidezdelosácidoscarboxílicosporlapresenciadeátomosdehalógenoenlacadenahidrocarbonada.

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

(b) Indique cómo se compara la acidez del ácido 3-cloropropanoico con la del ácidopropanoicoyelácidocloroetanoico.

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

(c) SugieraelvalordelpKaparaelácido3-cloropropanoico.

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

2 8 3 1

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Véase al dorso

G3. Laalquilacióndelbencenoesunprocesoindustrialhabitualquepermiteintroducirsustituyentesenelanilloaromático.

(a) IndiqueunaecuaciónparamostrarlareaccióndelbencenoconclorometanoenpresenciadeunácidodeLewis. [1]

(b) Describa,usandoecuacionesyflechascurvaspararepresentarelmovimientodelospareselectrónicos,elmecanismodelareaccióndearriba. [4]

2 9 3 1

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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.

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

3 0 3 1

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G5. Indique las fórmulas estructurales de losdos productos orgánicos formados en la siguientereaccióneindiqueeltipodereacción. [3]

OH H3C C

Tipodereacción: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 1 3 1

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