química nivel superior prueba 2 - ib documents past papers - subject...periodo 3 de la tabla...

2210-6126 14 páginas

M10/4/CHEMI/HP2/SPA/TZ0/XX

Miércoles 12 de mayo de 2010 (tarde)

químicaNiVEL SuPERiORPRuEBa 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 dos preguntas de la sección B. Conteste a las preguntas 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.

2 horas 15 minutos

número de convocatoria del alumno

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© International Baccalaureate organization 2010

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–2– M10/4/CHEMI/HP2/SPA/TZ0/XX

SECCIÓN A

Conteste todas las preguntas en los espacios provistos.

1. Sedeterminóelporcentajeenmasadecarbonatodecalcioenlacáscaradehuevoañadiendoexcesodeácidoclorhídricoparaasegurarsedequetodoelcarbonatodecalciohabíareaccionado.Luego,setitulóelexcesodeácidoquequedóconhidróxidodesodioacuoso.

(a) Unestudianteañadió27,20cm3deHCl0,200moldm–3a0,188gdecáscaradehuevo.Calculelacantidad,enmol,deHClañadido.

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(b) Elexcesodeácidorequiere23,80cm3deNaOH0,100moldm–3parasuneutralización.Calculequécantidad,enmol,deácidoestáenexceso.

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(c) Determinelacantidad,enmol,deHClquereaccionóconelcarbonatodecalciodelacáscaradehuevo.

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(d) IndiquelaecuaciónquerepresentalareaccióndelHClconelcarbonatodecalciodelacáscaradehuevo.

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(e) Determinelacantidad,enmol,decarbonatodecalcioenlamuestradecáscaradehuevo.

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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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Véase al dorso


(Pregunta 1: continuación)

(f) Calculelamasayelporcentajeenmasadecarbonatodecalcioenlamuestradecáscaradehuevo.

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(g) Deduzcaunasuposiciónrealizadaparaobtenerelporcentajedecarbonatodecalcioenlamuestradecáscaradehuevo.

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2. (a) Dibujeyrotuleundiagramadenivelesenergéticosparaelátomodehidrógeno.Ensudiagramamuestrecomoseproducen lasseriesde líneasen las regionesultravioletayvisibledesuespectrodeemisión.Rotuleclaramentecadaserie. [4]

(b) Eneldiagramadearriba,dibujelalíneaquecorrespondealaenergíadeprimeraionizacióndelhidrógenoyexpliquesurazonamiento.

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Véase al dorso


3. Considereelenlaceylaestructuradeloselementosdelperiodo3.

(a) Expliqueelaumentodepuntodefusióndelsodioalaluminio.

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(b) Expliqueporquéelpuntodefusióndelazufre,S8,esmayorqueeldelfósforo,P4.

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(c) Expliqueporquéelpuntodefusióndelsilicioeselmayoryelpuntodefusióndelargóneselmenor.

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4. Unapropiedadimportantedeunamezcladecombustibledecoheteseslaformacióndeungranvolumendeproductosgaseososloqueproporcionaelempuje.Lahidracina,N2H4,seusaconfrecuenciacomocombustibledecohetes.Lasiguienteecuaciónrepresentalacombustióndelahidracina.

N H g O g N g H O g kJmolc2 4 2 2 212 585( ) ( ) ( ) ( )+ → + ∆ = − −H Ö

(a) Lahidracinareaccionaconflúorparaproducirnitrógenoyfluorurodehidrógeno,todoenestadogaseoso.Indiqueunaecuaciónpararepresentarestareacción.

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(b) DibujelasestructurasdeLewisdelahidracinayelnitrógeno. [2]

(c) UselosvaloresdelasentalpíasmediasdeenlacedelaTabla10delCuadernillodeDatosparadeterminarlavariacióndelaentalpíaparalareaccióndelapartado(a)dearriba.

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(d) Basándoseensusrespuestasalosapartados(a)y(c),sugierasiunamezcladehidracinayflúoresuncombustibledecohetesmejorqueunamezcladehidracinayoxígeno.

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(e) ComentesobrelaseguridadmedioambientaldelosproductosdelareaccióndeN2H4conO2y lareaccióndeN2H4conF2.

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5. Laexistenciadeisómerosconduceaunavariedaddecompuestosorgánicos.

(a) Describaelsignificadodeltérminoestereoisómeros.

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(b) El 1,3-diclorociclobutano existe en forma de isómeros geométricos, un tipo deestereoisómeros.

(i) Dibujeynombrelosdosisómerosgeométricosdel1,3-diclorociclobutano.

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(ii) Identifique el isómero que presenta mayor punto de ebullición y explique surazonamiento.

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SECCIÓN B

Conteste dos preguntas. Conteste a las preguntas 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.

6. Latablaperiódicamuestralarelaciónentrelaconfiguraciónelectrónicaylaspropiedadesdeloselementosyesunaherramientavaliosaparahacerprediccionesquímicas.

(a) Identifiquelapropiedadqueseusaparadistribuirloselementosenlatablaperiódica. [1]

(b) (i) Definaeltérminoelectronegatividad. [2]

(ii) Resuma dos razones por las que la electronegatividad aumenta a lo largo delperiodo3delatablaperiódicayunarazónporlaquealosgasesnoblesnoselesasignanvaloresdeelectronegatividad. [3]

(c) (i) Resumadosrazonesporlasqueelradiodeunionsodioesmenorqueelradiodeunátomodesodio. [2]

(ii) ExpliqueporquéelradioiónicodelP3–esmayorqueelradioiónicodelSi4+. [2]


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(d) La siguiente gráfica representa las sucesivas energías de ionización del sodio. En eleje vertical se representa el logaritmo (energía de ionización) en lugar de la energíadeionizaciónparapermitirquelosdatossepuedanrepresentarsinusarunejeverticaldesmesuradamentelargo.

logEI

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Númerodeelectronesextraídos

Indiquelaconfiguraciónelectrónicacompletadelsodioyexpliquecómoserelacionanlosdatosdelassucesivasenergíasdeionizacióndelsodioconsuconfiguraciónelectrónica. [4]

(e) (i) Expliqueporquélaenergíadeprimeraionizacióndelaluminioesmenorquelaenergíadeprimeraionizacióndelmagnesio. [2]

(ii) Explique por qué la energía de primera ionización del azufre esmenor que laenergíadeprimeraionizacióndelfósforo. [2]

(f) Losdiezelementosdelaprimerafiladelbloquedtienenpropiedadescaracterísticasymuchosusos.

(i) Indiqueyexplique,entérminosdeteoríasácido-base,quétipodereaccióntienelugarentreelFe3+yelH2Oparaformar[Fe(H2O)6]

3+. [2]

(ii) Expliqueporquéel[Fe(H2O)6]3+escoloreado. [3]

(iii) ResumalaimportanciaeconómicadelusodeuncatalizadorenelprocesoHaberqueesunareacciónexotérmica. [2]

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Véase al dorso


7. (a) Elaguaesunasustanciaimportantequeesabundanteenlasuperficieterrestre.

(i) Indiquelaexpresióndelaconstantedelproductoiónicodelagua,Kw. [1]

(ii) ExpliqueporquéaúnenunasoluciónacuosamuyácidaexistenalgunosionesOH–. [1]

(iii) IndiqueyexpliqueelefectoquetieneunaumentodetemperaturasobreelvalordeKwsabiendoquelaionizacióndelaguaesunprocesoendotérmico. [3]

(iv) IndiqueyexpliquecómoafectaalpHdelaguaelaumentodelatemperatura. [2]

(b) LassolucionestampónresistenpequeñasvariacionesdepH.UntampónfosfatosepuedeobtenerdisolviendoNaH2PO4yNa2HPO4enagua,enelqueelNaH2PO4originaelionácidoyelNa2HPO4originaelionbaseconjugada.

(i) Deduzcalosionesácidoybaseconjugadaqueoriginaneltampónfosfatoeindiquelaecuacióniónicaquerepresentaeltampónfosfato. [3]

(ii) Describa cómo el tampón fosfatominimiza el efecto del agregado de una basefuerte,OH–(aq),altampón.Ilustresurespuestaconunaecuacióniónica. [2]

(iii) Describa cómo el tampón fosfatominimiza el efecto del agregado de un ácidofuerte,H+(aq),altampón.Ilustresurespuestaconunaecuacióniónica. [2]

(c) Enunrecipientesecolocasolución0,10moldm–3deamoníacoysetitulaconsolución0,10moldm–3deácidoclorhídrico.

(i) ExpliqueporquéelpHdelasolucióndeamoníacoesmenorque13. [2]

(ii) EstimeelpHenelpuntodeequivalenciaparalatitulacióndeácidoclorhídricoconamoníacoyexpliquesurazonamiento. [2]

(iii) IndiquelaecuaciónquerepresentalareaccióndelamoníacoconaguayescribalaexpresióndeKbparaelNH3(aq). [2]

(iv) Cuando se ha neutralizado lamitad del amoníaco (punto de semiequivalencia),elpHdelasoluciónes9,25.Deduzcalarelaciónentre[NH3]y[NH4

+]enelpuntodesemiequivalencia. [1]

(v) Determine pKb y Kb para el amoníaco basándose en el pH en el punto desemiequivalencia. [3]

(vi) Describalaimportanciadelpuntodesemiequivalenciaencuantoalaefectividaddeuntampón. [1]

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8. La palabra rédox proviene de una combinación de los términos reducción y oxidación.Lasreaccionesrédoxafectannuestravidadiaria.

(a) Acontinuaciónsemuestralareaccióntotalqueseproduceenunapilavoltaica.

Pb (s PbO (s 2H SO (aq PbSO (s H O(l2 2 4 4 2) ) ) ) )+ + → +2 2

(i) DetermineelnúmerodeoxidacióndelplomoenPb,PbO2yPbSO4. [1]

(ii) Deduzca las semiecuaciones de oxidación y reducción que se producen en elelectrodonegativodeplomo(ánodo)yelelectrodopositivodeóxidodeplomo(IV)(cátodo). Deduzca losagentesoxidantesy reductorese indique ladireccióndelflujodeelectronesentreloselectrodos. [4]

(iii) Paradeterminarlaposicióndetresmetalesenunaseriedereactividades,losmetalessecolocaronendiferentessolucionesdeionesmetálicos.Latablasiguienteresumesiseprodujoonounareacción.

Ag+(aq) Cu2+(aq) Pb2+(aq)Ag (s) Noreacciona Noreacciona

Cu (s) Reacciona Noreacciona

Pb (s) Reacciona Reacciona

Indiquelasecuacionesquerepresentanlastresreaccionesqueseproducen.UseestainformaciónparacolocarlosmetalesAg,CuyPbenunaseriedereactividades,comenzandoconelagentereductormásenérgico,yexpliquesurazonamiento. [5]

(iv) Use la información de la Tabla 14 del Cuadernillo de Datos para deducir quéagenteoxidanteescapazdeoxidaralosionescloruroperonoalosionesfluoruro.Indiquelaecuaciónrédoxquerepresentalareacciónydeterminesupotencialdepila. [4]

(b) (i) En una celda se electroliza cloruro de sodio fundido usando electrodos inertes.Indiquelasemiecuaciónquerepresentalareacciónqueseproduceenelelectrodopositivo (ánodo) y la que representa la reacción que se produce en el electrodonegativo(cátodo),incluyendolossímbolosdeestado.Determinelarelaciónmolardelosproductosformados. [3]

(ii) PredigayexpliquelosproductosdelaelectrólisisdeunasoluciónconcentradadeNaCl(aq)usandoelectrodosinertes.Surespuestadebeincluirlassemiecuacionesquerepresentanlasreaccionesqueseproducenencadaelectrodo,ylossímbolosdeestado. [4]


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Véase al dorso



(c) La electrodeposición es una aplicación importante de las celdas electrolíticas conimplicaciones comerciales. El cobre se puede usar para platear usando una celdaelectrolíticaconunasoluciónacuosaacidificadadesulfatodecobre(II)comoelectrolito.

Indique la semiecuación que se produce en cada electrodo para el revestimiento decobre sobre estaño para obtener piezas de joyería. Suponga que el otro electrodo estambiéninerte.Sugieradosobservacionesquesepodríarealizarduranteelprogresodelaelectrodeposición. [4]

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9. (a) Los alquenos son una familia de compuestos orgánicos económica y químicamenteimportantes.

(i) Lareaccióndelosalquenosconaguadebromoconstituyeunensayodeinsaturaciónenellaboratorio.Describalavariacióndecolorqueseproducecuandoseañadeaguadebromoalcloroeteno. [1]

(ii) DeduzcalaestructuradeLewisdelcloroetenoeidentifiquelafórmuladelaunidadqueserepiteenelpolímeropoli(cloroeteno). [2]

(iii) Ademásdelapolimerización,indiquedosusoscomercialesdelasreaccionesdelosalquenos. [2]

(b) Los halógenoalcanos sufren dos tipos principales de reacciones que conducen a laformacióndeproductosorgánicosdiferentes.

(i) El 1-bromopropano se puede convertir en 1-butilamina (1-butanamina) en dosetapas. Dibuje las fórmulasestructuralesdel1-bromopropanoy la1-butilamina(1-butanamina). [1]

(ii) Deduzcaunarutadereacciónparalaconversiónendosetapasdel1-bromopropanoen 1-butilamina (1-butanamina). Su respuesta debe incluir una ecuación querepresentecadaetapadelareaccióny lascondicionesdereaccióndelasegundaetapa. [4]

(c) (i) Describa la eliminación deHBr del bromoetano. Su respuesta debe incluir losreactivos,condicionesylaecuaciónquerepresentalareacción. [3]

(ii) ExpliqueelmecanismodelaeliminacióndeHBrdelbromoetano. [5]

(d) El2-butenosepuedeconvertiren2-butanonaendosetapas.

(i) Dibujelasfórmulasestructuralesdel2-butenoydela2-butanona. [2]

(ii) Deduzcaunarutadereacciónparalasdosetapasdelareacción.Surespuestadebeincluirlaecuacióncorrectamenteajustadaquerepresentacadaetapadelareacciónylosreactivosycondicionesdelasdosetapas. [5]

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química nivel superior prueba 2 - ib documents past papers - subject...periodo 3 de la tabla...

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