XXI OLIMPIADA DE QUÍMICA (FASE LOCAL-DISTRITO UNIVERSITARIO DE CÓRDOBA) 21 de Febrero de 2008 Instrucciones: a) b) c) d) e) f) Duración:3 horas No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número. Se podrá responder a las preguntas en el orden que se desee. Puntuación: Formulación y Nomenclatura hasta 1,5 puntos. Cuestiones teóricas (nº 1, 2, 3 y 4) hasta 1 punto. Problemas (nº 1, 2 y 3) hasta 1.5 puntos. Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción en las respuestas y la capacidad de síntesis. Se podrán utilizar calculadoras que no sean programables. A. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA. 1. Nombre o formule, según sea el caso, los siguientes compuestos: 1) Ortosilicato de manganeso (IV). 2) Fluoruro de plata. 3) Etanodiamida. 4) Metanoato de propilo. 5) HIO. 6) CrBr3. 7) CH2=CHCH(CH3)2. 8) CH3CHOHCOOH. B. CUESTIONES TEÓRICAS 1. a. Si 2,07·1022 átomos de un determinado elemento pesan 2,48 g, ¿cuál es su masa molar? b. Razone si es cierta o falsa la siguiente proposición: Al reaccionar 1 mol de Mg o de Al con HCl se obtiene el mismo volumen de hidrógeno, a la misma P y T. c. ¿Cuántos iones se encuentran presentes en 2,0 L de una disolución de sulfato potásico, K2SO4, que tiene una concentración de 0,855 mol·L-1. d. Un vinagre tiene 5,05% en masa de ácido acético, CH3COOH, y su densidad es 1,05 g/mL. ¿Cuántos gramos de acético hay en una botella de vinagre de 1L? 2. a. b. c. d. Los números atómicos de Cr y del Co son 24 y 27 respectivamente. Indique la configuración electrónica de sus iones Cr (III) y Co (III). ¿Cuál tiene mayor volumen atómico? Razone la respuesta. Indique el número total de electrones que pueden ocupar todos los orbitales atómicos correspondientes al número cuántico n=4. ¿Cuáles son los valores posibles de los números cuánticos para un electrón situado en el nivel 4f? El Cs se utiliza en fotocélulas y en cámaras de televisión porque tiene una energía de ionización muy baja. ¿Cuál es la energía cinética de un fotoelectrón desprendido del Cs con luz de 5000 Å? (λumbral del Cs=6600 Å). Dato: c=2,9979·108 m·s-1. h=6,626·10-34 J·s. Determine la longitud de onda, en nm, de luz absorbida en una transición electrónica de n=2 a n=5 en un átomo de hidrógeno de Bohr. Dato. La constante de Rydberg para el átomo de hidrógeno es: RH=109677,6 cm-1. 3. a. b. c. d. Para las siguientes moléculas: SiH4, PH3, SH2, indique el tipo de hibridación del átomo central y compare los ángulos de enlace H-Si-H, H-P-H y H-S-H. Indique, razonadamente, si los enlaces de hidrógeno aparecen en moléculas como H2O, NH3 y CH4. Indique, razonadamente, cuál de las siguientes especies no tiene estructura tetraédrica: CH4, NH4+, AlCl4-,SF4. Teniendo en cuenta los diagramas de orbitales moleculares para moléculas diatómicas y la multiplicidad de los enlaces, ordene la energía de disociación de las siguientes moléculas o iones: H2, O2, He2+ y N2. 4. a. b. c. d. ¿Qué masa de MgCl2, expresada en gramos, debe añadirse a 250 mL de una disolución de MgCl2 0,25M para obtener una nueva disolución 0,40M? Datos. Masas atómicas: Mg=24,3; Cl=35,5. Sabiendo que las energías medias de los enlaces C-H; C-C; y H-H son 99; 83; y 104 kcal·mol-1, calcule el valor de ΔHº de la reacción: 3CH4 → C3H8 + 2 H2. Para la siguiente reacción: CaCO3 (s) ' Ca2+ (aq) + CO32- (aq); K=2,8·10-9 a 25ºC. Calcule ΔGº a esta temperatura. Dato: R=8,31 J·K-1·mol-1. A partir de la siguiente información: C (s) + 2 H2 (g) → CH4 (g) ΔHº = x C (s) + O2 (g) → CO2 (g) ΔHº = y ΔHº = z H2 (g) + ½ O2 (g) →H2O (g) ¿Cuál es el ΔHº de la siguiente reacción: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g) C. PROBLEMAS. 1. Se dispone de 1200 litros de agua (densidad=1 g/mL) y de 1000 kg de carburo de aluminio (Al4C3) de una pureza del 91,3%. a. Determine el reactivo limitante en la reacción de obtención de metano: Al4C3 + 12 H2O → 3 CH4 + 4 Al(OH)3 . b. Calcule el volumen de metano que se puede obtener a una temperatura de 16ºC y 736 mm Hg, suponiendo una pérdida del 1,8% del gas producido. c. Calcule el volumen de aire necesario para la combustión del metano en las condiciones mencionadas. Datos. (Masas moleculares en g/mol): Al4C3 = 143,91; H2O = 18; CH4 = 16; % de oxígeno en el aire = 21%). 2. .- La combustión de 12,40 g de metano, llevada a cabo a presión constante, desprende 689,5 KJ, referidos a la temperatura de 25ºC. Teniendo en cuenta que a esta temperatura el agua producida está en estado líquido, determine: a. La entalpía estándar de combustión del metano. b. La energía de Gibbs correspondiente a la combustión del metano a 25ºC. c. La entalpía de formación del metano a 25ºC. Datos: Masas atómicas: C=12; H=1. CH4 (g) O2 (g) CO2 (g) H2O (l) -393,5 -285,8 ΔH 0 (KJ/mol) f Sº (J/mol·K) 186,3 205,1 213,7 69,91 3. A 25 ºC el equilibrio 2 ICl (s) I2 (s)+ Cl2 (g) posee un valor de la constante Kp= 0,24. Si se colocan 2 moles de cloro y un exceso de yodo en un recipiente de 1 L, calcule: a. La presión de cloro y su concentración en el equilibrio. b. El valor de la constante de equilibrio Kc. c. La cantidad de ICl formado. Datos. Masas moleculares: ICl=162,4 g/mol; I2= 253,8 g/mol; Cl2= 71,0 g/mol. R= 0,082 atmLK-1mol-1.