PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PER ESTUDIOS GENERALES CIENCIAS

SEGUNDO EXAMEN DE QUMICA 1

2do. Perodo 2008

Duracin del Examen: 3 horas Elaborado por los profesores del curso

INSTRUCCIONES I. La prueba consta de cinco preguntas obligatorias (1, 2, 3, 4 y 6) y una pregunta

electiva (5). En la pregunta electiva (5) debe resolver slo A o B, teniendo en cuenta que:

- Para completar puntaje, no puede desarrollar parcialmente ninguna pregunta. - Debe responder cada pregunta en forma limpia, ordenada y legible, dndose el espacio

suficiente para su desarrollo. - Toda la informacin auxiliar necesaria se encuentra al final del tema de examen

II. Est prohibido el uso de corrector lquido y celulares as como el prstamo de calculadoras, lpices, borradores, etc.

III. EL INCUMPLIMIENTO DE ESTAS INSTRUCCIONES INVALIDAR SU POSTERIOR RECLAMO

1. (4,5p.) La Tierra es un planeta lleno de agua, la mayor parte de su superficie est cubierta por mares y ocanos. A pesar de que el agua es una sustancia muy conocida, no deja de ser un compuesto fuera de lo comn y sus propiedades permiten mantener la vida en el planeta. La reaccin de formacin del vapor de agua, a partir de hidrgeno y oxigeno gaseosos es:

2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g)

a. (1 p) Cada uno de los reactivos a utilizar se encuentra en un baln con el

mismo volumen y a las mismas condiciones de presin y temperatura. Los dos balones se conectan a un reactor hacia el cual se desplazarn los gases reactantes a travs de una vlvula. Analice y explique cul de los dos gases se desplazar ms lentamente cuando se abra las vlvulas.

b. (3,5 p) Se desea estudiar la reaccin de formacin de vapor de agua bajo dos condiciones:

i. (1,5 p) Si se coloca el mismo nmero de moles de ambos reactantes en el reactor, identifique la(s) sustancia(s) que ejercer(n) presin al finalizar la reaccin. Justifique su respuesta.

ii. (2,0 p) En un reactor de 4 L a 250 C, se coloca 300 g de cada uno de los reactivos. Finalizada la reaccin determine la presin parcial de cada uno de los gases presentes y la presin total.

2. (5,5p.) Para muchas de las aplicaciones en donde se utiliza el agua, es necesario

manipular las condiciones de presin y temperatura para pasar a diferentes fases. a. (1,5 p) Construya el diagrama de fases del agua a partir de la siguiente

informacin: Temperatura normal de ebullicin: 100 C Temperatura normal de fusin: 0 C Punto triple: 0,006 atm y 0,0098 C Temperatura critica: 374 C Presin critica: 218 atm En el diagrama construido DEBE estar sealada el rea en donde se ubica cada una de las fases estables del agua y cada uno de los puntos proporcionados anteriormente.

b. (0,5p) Los refrigeradores modernos tienen un sistema libre de escarcha (frost-free) mediante el cual se consigue que el hielo formado en el interior desaparezca por sublimacin. En el diagrama de fases construido seale la zona en donde ocurre este proceso.

c. (0,5 p) Si el agua se encuentra a 1 atm de presin, muestre su diagrama de calentamiento desde 4 C hasta 150 C.

d. (1p) El agua es el disolvente universal por excelencia; si se tiene las

siguientes sustancias: hexano, C6H14(l) metanol, CH3OH(l) bromuro de potasio, KBr(s)

Seleccionar cul o cules de ellas podr(n) formar una solucin con el agua. Identifique el tipo de fuerzas intermoleculares presentes en la solucin formada.

e. (2 p) Una solucin acuosa que es 57 % en masa de alcohol etlico, C2H5OH(l), tiene una densidad de 0,898 g/mL, cul es la molaridad de esta solucin? qu volumen de esta solucin se debe diluir hasta 250 mL para obtener una concentracin 0,11 mol/L?

3. (3,0p.) Los aceites esenciales son productos qumicos que forman las esencias odorferas de un gran nmero de vegetales. Para su obtencin se puede utilizar la tcnica de extraccin con solventes, donde el vegetal previamente molido debe entrar en contacto con el solvente. Algunos solventes empleados son: metanol (i), etanol (ii), acetona (iii) y decanol (iv)

(i) (ii) (iii)

CH3 CH3C

O

CH3OH CH3CH2OH

(iv) CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2CH2 CH2 OH

a. (1,0p) Indique todas las fuerzas intermoleculares presentes en los solventes mencionados

b. (0,5p) Determine el solvente (i, ii o iii) al que le corresponde el mayor punto de ebullicin Justifique.

c. (0,5p) Cul de estos tres solventes presenta menor presin de vapor?, ii, iii o iv?

d. (0,5p) Explique por qu el decanol (iv) tiene un alto punto de ebullicin comparado al etanol.

e. (0,5p) Cul de los alcoholes es el menos soluble en agua? Justifique 4. (2,0p.) El caf contiene protenas, aunque la contribucin de las mismas a la calidad de

este produ s abundante del caf se lla y nitrgeno a la semilla deaminocid

CNH2 COOH

H

CHCH3CH3

Leucina

a. (1 p) C

b. (1 p) cto no ha sido muy estudiada todava. La protena mma 11S y es necesaria para proveer aminocidos

l caf para su germinacin. 11S tiene una gran cantidad de los os leucina, glutamina, lisina y serina:

CCH2

CH2

NH2 COOHH

C

O NH2

CCH2

CH2

NH2 COOHH

CH2

CH2

NH2

CCH2

NH2 COOHH

OH

Glutamina Lisina Serina

opie las estructuras en su cuadernillo e identifique en ellas una amida,

un alcohol, una amina y un cido carboxlico.

Copie en su cuadernillo la estructura del dipptido que se muestra a continuacin, identifique y seale en la estructura los cuatro tomos que forman el enlace peptdico. Determine cules son los dos aminocidos que lo conforman.

H2N C

H

C

O

N

H

C

CH2

H

COOH

CH

CH3H3C OH

5. (2,0ptos.) Responda slo una de las electivas (A o B): Electiva A:

Si algunos granos de caf en la mezcla que utilizamos para moler y tostar se han malogrado, la bebida obtenida de la mezcla tiene, evidentemente, un olor y sabor desagradables. Uno de los principales responsables del mal olor en el caf es el 2,4,6-tricloroanisol, un compuesto voltil con masa molar de 211,5 g/mol.

a. Qu densidad tendr este compuesto, en estado gaseoso, cuando se encuentra en

un recipiente de 2 mL a una temperatura de 480 K y a una presin de 50 mmHg? b. Si se calienta el recipiente mencionado con el gas hasta una temperatura de 530 K,

cul ser la nueva presin del sistema?

Electiva B:

El polietileno es uno de los polmeros de uso ms difundido. Se puede representar abreviadamente como: --{-CH2 - CH2 } n

a. Cul es la estructura del monmero que da origen a este polmero y cul es el nombre de la reaccin que da lugar a su formacin?

b. Para congelar alimentos se puede emplear recipientes rgidos (tapers) o flexibles (bolsas), el material empleado en ellos puede ser polietileno de alta densidad o de baja densidad. Explique la diferencia estructural que justifica las caractersticas del material empleado en cada tipo de recipiente.

6. (3,0ptos.) La reaccin de esterificacin es un ejemplo de reacciones de condensacin, muy importantes en la qumica orgnica. Si se utiliza cido lurico (compuesto A) y propanol se produce la reaccin representada por:

OH

O

O

OOH2

OH+

+

A

B

Para llevar a cabo esta reaccin, primero se prepara una solucin del alcohol en agua de la siguiente manera: se miden 580 mL de alcohol (que tiene una densidad de 0,79 g/mL y M=60g/mol) y se aade agua hasta alcanzar un volumen total de 4 L. Luego, a la solucin preparada se aaden 860 g del cido lurico (A) en forma de polvo, la mezcla se agita y calienta a 40C por 2 horas. El producto formado (B) es insoluble en agua por lo que se separa en estado slido de la solucin (precipitado). a. (1p.) Calcule la molaridad y el % en volumen de alcohol en la solucin

inicial. b. (1p.) Determine, justificando, el reactivo limitante de la reaccin. c. (0,5p.) Luego de finalizada la reaccin, el producto se filtra para

separarlo de la solucin restante. Si luego de secar el producto se obtiene una masa de 740 g, cul es el porcentaje de rendimiento de la reaccin?

d. (0,5p.) Cul es la molaridad del reactivo en exceso (sin reaccionar) al final de la reaccin?

DATOS 1H 6C 7N 8O 17Cl 19K 35Br masas atmicas (uma): C = 12, O = 16, N= 14, H= 1 Cl = 35,5 K=39 Masas molares (g/mol): cido lurico = 200 producto B = 242 1 kJ = 103 J Nmero de Avogadro = 6,022 x 1023 1 mol = 6,022 x 1023 PV = nRT R = 0,082 L-atm / mol K 1 atm = 760 mmHg

Lima, 4 de diciembre del 2008.

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