quÍmica nivel medio prueba 3...las hojas de respuestas, y adjúntelas a este cuestionario de examen...

8808-6130 24 páginas

N08/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Miércoles 12 de noviembre de 2008 (mañana)

QUÍMICA

NIVEL MEDIO

PRUEBA 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

Número de convocatoria del alumno

0 0

© International Baccalaureate Organization 2008

88086130

0124

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–�– N08/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Opción A – Ampliación de química física y orgánica

A1. Losionesbromato(V)ylosionesyoduroreaccionanenpresenciadeunácidodeacuerdocon

lasiguienteecuación.

BrO (aq) 6I (aq) 6H (aq) 3I (aq) 3H O (l) Br (aq)3 � �

− − + −+ + → + +

Seestudiólavelocidaddeestareacciónusandodiferentesconcentracionesinicialesdereactivos

alamismatemperatura.

Experimento /

mol dm–3

[I–(aq)] /

mol dm–3

[H+(aq)] /

mol dm–3

Velocidad inicial

relativa

1 0,� 0,6 0,4 1

� 0,4 0,6 0,4 �

3 0,4 1,� 0,4 4

4 0,4 0,6 0,8 8

(a) Definaeltérminovelocidad de reacción.

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

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

[1]

(b) Deduzcaelordendelareacciónconrespectoa [3]

(i) B − . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) I–(aq) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) H+(aq) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Deduzcalaexpresióndevelocidadparaestareacción.

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

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

[1]

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

[BrO (aq)]3

−

0224

BrO (aq)3

−

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–3–

Véase al dorso


(Pregunta A1: continuación)

(d) Enunexperimentoporseparadoseinvestigólavelocidaddelareacciónentreeldióxido

denitrógenoyelmonóxidodecarbono.

NO�(g)+CO(g)→NO(g)+CO�(g)

Sepropusoelsiguientemecanismo:

NO�(g)+NO�(g)→NO3(g)+NO(g) lenta

NO3(g)+CO(g)→NO�(g)+CO�(g) rápida

Deduzcalaexpresióndevelocidadparaestareacción.

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

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

[1]

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A2. El1-butanolyel�-metil-�-propanolsonisómerosestructurales.

1-butanol �-metil-�-propanol

H C C C C OH

H H

HH H

H H

H

C

C

C

HH

H

OHC

H

H

H

H H

H

(a) Indiquelaprincipaldiferenciaentrelosespectrosinfrarrojosdeamboscompuestos.

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

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[1]

(b) CompletelasiguientetablaparadescribirsusespectrosdeRMNde1H.Ignorecualquier

picodebidoasustanciadereferencia.

Compuesto Número total de picosRelación de áreas relativas

debajo de cada pico

1-butanol

�-metil-�-propanol

[4]

(c) Explique por qué los espectros de masas de ambos isómeros presentan picos a lossiguientesvaloresdem / z:

m / z =74 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

m / z =�9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

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

[3]

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–�–

Véase al dorso


A3. (a) Escriba la ecuación que representa la ionización del ácido propanoico, C�H�COOH,

enagua.

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

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[1]

(b) Escribalaexpresióndelaconstantedeionización,Ka,paraestareacción.

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

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[1]

(c) Calcule el pH de una solución acuosa de ácido propanoico de concentración

1,0010–�moldm–3. (HallaráelvalordelpKadelácidopropanoicoenla tabla16del

Cuadernillodedatos.)

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

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[4]

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Opción B – Medicinas y drogas

B1. La aspirina y la heroína son analgésicos. En la tabla 21 del Cuadernillo de datos hallarásusestructuras.

(a) Expliqueporquéambas,laaspirinaylaheroína,puedendescribirsecomoésteres.

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

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[1]

(b) Describaelmododeaccióndecadaunodelosdosanalgésicos.

aspirina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

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heroína . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(c) Indiqueunefectosecundarioimportantedelaaspirina.

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(d) El consumo de heroína puede conducir a tolerancia. Describa qué se entiende portoleranciayexpliqueporquéconstituyeunproblemaespecialmentepeligrosoenelcasodelaheroína.

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Véase al dorso


B2. El hidróxido de magnesio, Mg(OH)�, y el hidrógenocarbonato de sodio, NaHCO3, son dos

antiácidoscomunes.

(a) Para cada uno de estos antiácidos, indique una ecuación que muestre cómo ellos

neutralizanelexcesodeácidoclorhídricoenelestómago.

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

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[2]

(b) Los antiácidos frecuentemente contienen alginatos y agentes antiespumantes.

Expliquesusfunciones.

alginatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

agentesantiespumantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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B3. (a) ResumalasprincipalesaportacionesdeFloreyyChaineneldesarrollodelapenicilina.

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[3]

(b) Lapenicilinaoriginal,desarrolladaporFloreyyChain, seconocecomopenicilinaG.

Contiene varios grupos funcionales diferentes. Dos de ellos están señalados con un

círculoyrotuladosAyBenlaestructuraquesedaacontinuación.

C

H

H

C

O

N

C C

NC

H

H

O

H

S

C

C

H C

CH3

CH3

HO

O

B

A

IdentifiquelosgruposfuncionalesAyB.

A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

[2]

(c) Explique por qué la utilización excesiva de la penicilina G ha reducido su eficaciacomoantibiótico.

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

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[2]

(d) Explique cómo se puede modificar la estructura de la penicilina G para producirdiferentespenicilinasaúnefectivascomoantibióticos.

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–9–

Véase al dorso


Páginaenblanco

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Opción C – Bioquímica humana

C1. En el lateral de un envase de cereales para desayuno se indica que 4�,0g de cereales

proporcionan649kJdeenergía.

Paraconstatarestevalor,unestudianterealizólacombustiónde�,19gdeloscerealesenun

calorímetroparaalimentos.

termómetro agitador

espiraldecobre

agua

muestradealimento

O�(g) calentadoreléctrico

Elcalorproducidoprovocóunaumentodelatemperaturade11,�°Ca600gdeaguacontenida

enelcalorímetro.Lacapacidadcaloríficaespecíficadelagua=4,18Jg–1K–1.

(a) (i) Calculeelcontenidoenergéticode45,0gdeloscerealesparadesayuno.

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

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–11–

Véase al dorso


(Pregunta C1: continuación)

(ii) Sugieradosrazonesporlasqueelresultadoobtenidonofuecompletamenteexacto.

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[2]

(b) Enellateraldelenvasedecerealesseindicaquepartedelaenergíaprovienetantode

grasassaturadascomodeinsaturadas.

(i) Escriba la fórmula estructural de una grasa, usando R para representar un

grupoalquilo.

[1]

(ii) Describa cómo se diferencia la estructura de una grasa insaturada de la de

unagrasasaturada.

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[1]

(iii) Lasgrasasconfrecuenciasecaracterizanporsunúmerodeyodo.Sedeterminó

que7,61gdeyodo,I�,reaccionaroncon0,0100molesdeunagrasainsaturadade

loscerealesparadesayuno. ¿Quésepuedededucirapartirdeesta informaciónsobrelaestructuradeestagrasainsaturadadeloscerealesparadesayuno?

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

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(Pregunta C1: continuación)

(iv) Expliqueporquéelpuntodefusióndeunagrasainsaturadaesmenorqueeldeunagrasasaturadademasamolecularsimilar.

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Véase al dorso


C2. EnelCuadernillodedatoshallarálaestructuradelavitaminaD.

(a) ExpliqueporquénoescorrectoclasificaralavitaminaDcomounesteroide.

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(b) Explique por qué la vitamina D es soluble en grasa a pesar de contener un grupopolar–OH.

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(c) ExpliqueporquélavitaminaDescapazdedecolorarunasolucióndebromo.

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(d) DescribayexpliquequéseobservaráenlosniñosquesufrandéficitseveroyprolongadodevitaminaD.

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C3. (a) Indiquequéseentiendeporhormona.

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(b) El estradiol es una hormona particular. Indique en qué parte del cuerpo se produceelestradiol.

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(c) En la tabla �� del Cuadernillo de datos hallará las estructuras del estradiol y la

testosterona.

(i) Nombreungrupofuncionalpresenteenelestradiolperoausenteenlatestosterona.

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(ii) Nombre dos grupos funcionales presentes en la testosterona pero ausentes en

elestradiol.

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Véase al dorso


Opción D – Química ambiental

D1. (a) Expliqueporquéeldióxidodecarbonoesungasdeinvernaderomientrasqueelnitrógeno,queeselprincipalconstituyentedelaire,noloes.

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(b) Losanimalesdegranja,comolasvacas, tambiénpuedencontribuirsignificativamentealcalentamientoglobalproduciendometano.Sugieraporquélasvacasprincipalmenteconviertenlahierbaenmetanoenvezdedióxidodecarbonoyagua.

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(c) Enumeredosgasesdistintos,apartedeldióxidodecarbonoyelmetano,que tambiéncontribuyanalcalentamientoglobal.

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(d) El calentamiento global también se ve afectado por la presencia de partículas enlaatmósfera.Resumacómolaspartículaspuedenafectarlatemperaturaterrestre.

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D2. (a) Cuandolalluviacae,disuelveyreaccionaconpartedeldióxidodecarbonopresenteenel

aireformandoácidocarbónico,H�CO3(aq).Expliqueporquéelaguadelluviaquesólocontieneácidocarbóniconoesclasificadacomolluviaácida.

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(b) Enumeredos ácidosprovenientesdediferentes fuentesque seencuentranen la lluvia

ácidaeindiqueunafuenteprincipaldebidaalaactividadhumanaparacadaácido.

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(c) La lluvia ácida puede deteriorar los edificios que contengan carbonato de calcio ocarbonatodemagnesio. Escriba la ecuación iónica que representa la reacciónde los

ioneshidrógenoacuososconlosionescarbonato.

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(d) La lluvia ácida altera el suelo. Explique qué efecto tiene esto sobre el crecimientodelasplantas.

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Véase al dorso


D3. (a) Cerca del 97% del agua terrestre es salada. Indique dónde se encuentra la mayor

cantidaddeaguadulcedelaTierra.

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(b) Elaguadulcesepuedeconvertirenpotableagregándolecloro.Expliqueporquéseañadecloroy,apartedelsaboryelolor,indiqueunadesventajadeusarcloroconestefin.

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(c) Elaguadulcesepuedeobtenerapartirdelaguadelmarporelprocesodeósmosisinversa.

Expliquecómofuncionalaósmosisinversa.

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Opción E – Industrias químicas

E1. Elhierroseproduceenelaltohorno.Tradicionalmente,lasmateriasprimasfundamentalesque

seañadíanalhornoeranelmineraldehierro,coque,piedracalizayairecaliente.

(a) El agente reductor en el alto horno es principalmente el monóxido de carbono.

Escribaecuacionesquemuestrendosformasdiferentespormediodelascualesseforma

elmonóxidodecarbonoapartirdelasmateriasprimasenelaltohorno.

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(b) En un alto hornomoderno, el aire caliente semezcla con gas natural produciéndosehidrógenoquetambiénactúacomoagentereductor.Escribalaecuaciónquerepresentala reducción del mineral tetróxido de trihierro, Fe3O4, usando hidrógeno como

agentereductor.

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(c) Unadelasimpurezasdelmineraldehierroeseldióxidodesilicio.Expliquecómose

eliminadurantelaproduccióndehierroenelaltohorno.

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(d) Indiquecuáleslaprincipalimpurezaquecontieneelhierroobtenidodeunaltohorno.

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(e) Losenvasesdeaceroylosdealuminio,confrecuenciaserecogenconjuntamentepara

sureciclado.Sugieraunaformasencillaparasepararlos.

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Véase al dorso


E2. (a) Sugieradosrazonesporlasqueesnecesarioeliminarelazufrepresenteenelpetróleo

crudoantesderefinarlo.

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(b) Indiqueelprincipalusodelazufrequeseextraedelpetróleocrudo.

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(c) Unode los procesos de refinado es el cracking. Describa las condiciones que se usanparaelhidrocracking.

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(d) Otro tipo de cracking es el cracking térmico. Indique la ecuación que representaelcrackingdeldecano,C10H��,paraproduciroctanoe indiqueelprincipalusodelotro

productoorgánico.

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–�0– N08/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

E3. (a) Dibujelaunidadqueserepiteenelpoli(propeno). [1]

(b) Usando el poli(propeno) como ejemplo, describa la diferencia estructural entre los

polímerosisotácticosylosatácticos.

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(c) Sugieraporquélospolímerosisotácticossondurosmientrasquelosatácticossonmásblandosymásflexibles.

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Opción F – Combustibles y energía

F1. (a) Escribalaecuaciónnuclearquerepresentalaemisióndeunapartículaalfadeunátomo

deuranio-�3�.

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(b) ElU-235sedesintegraenunaseriedeetapasoriginandoPb-207comoproductofinal.Deduzcaelnúmerodepartículasalfaybetaemitidasdurantelaconversióndeunátomo

deU-�3�enunátomodePb-�07.

Númerodepartículasalfaemitidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Númerodepartículasbetaemitidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(c) Definaeltérminoperiodo de semidesintegración.

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(d) El periodo de semidesintegración del U-�3� es de 7,13108 años. Si en un área en

particularhabía�,40kgdeU-�3�hace4,�78109años,calculelamasadelU-�3�original

quepermanecehoy.

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(Pregunta F1: continuación)

(e) SepuedeobtenerenergíanuclearbombardeandoU-�3�conneutrones. Ademásde las

barrasde combustible, los reactoresnucleares contienen tambiénmoderadoresybarrasdecontrol.Paracadaunodeellos,indiqueunmaterialusadoydescribasufunción.

Moderador:

Hechode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Barrasdecontrol:

Hechasde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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F2. (a) Eloctano,C8H18,provienedelpetróleoyelgasnaturalesprincipalmentemetano.

(i) Escribalaecuaciónquerepresentalacombustióncompletadeloctano.

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(ii) Lasentalpíasdecombustióndelmetanoyeloctanosonrespectivamente–890y

–��10kJmol–1.Determinecuáldelosdoscombustiblesproporcionamásenergía

calóricaporcombustióncompletade1,00kgdecadaunodeellos.

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(b) Enelfuturo,esposiblequelosautomóvilesfuncionenconceldasdehidrógeno-oxígeno

enlugardegasolina(petróleo).Discutadosventajasydosdesventajasdeutilizarenlos

vehículosestasceldasdecombustibleenlugardegasolina.

Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(c) Escribalassemiecuacionesquerepresentanlasreaccionesqueseproducenenelelectrodo

positivoyenelelectrodonegativodeunaceldadehidrógeno-oxígeno.

Electrodopositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Electrodonegativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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quÍmica nivel medio prueba 3...las hojas de respuestas, y adjúntelas a este cuestionario de examen...

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