XVII OLIMPIADA DE QUÍMICA

(FASE LOCAL-DISTRITO UNIVERSITARIO DE CÓRDOBA)

5-Marzo de 2004

Instrucciones: a) Duración:3 horas b) No es necesario copiar la pregunta, basta con poner su número. c) Se podrá responder a las preguntas en el orden que se desee. d) 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. e) Exprese sólo las ideas que se piden. Se valorará positivamente la concreción en las respuestas

y la capacidad de síntesis. f) Se podrán utilizar calculadoras que no sean programables.

A. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA.

Nombre o formule, según sea el caso, los siguientes compuestos: 1) Peróxido de bario. 2) Ácido ortobórico. 3) Cromato de calcio. 4) Etanoamida. 5) NH4HCO3 . 6) H2O2 . 7) Co(OH)2 . 8) CH3-O-CH3 .

B. CUESTIONES TEÓRICAS

1. Razone la veracidad o falsedad de las siguientes cuestiones. a. Un matraz de 2 L que está lleno de oxígeno a 40ºC de temperatura y 0,7 atm de presión, contiene

6,57·1022 átomos de oxígeno. b. Todos los gases en las mismas condiciones de presión y temperatura tienen la misma densidad. c. De los datos de la tabla siguiente en la que se muestran los contenidos de los elementos A y B, se

deduce que los compuestos 1 y 2 son la misma sustancia.

Compuesto1 Compuesto2 Compuesto3 Masa de A(g) 0,150 0,225 0,300 Masa de B(g) 0,280 0,420 1,680

d. Si la fórmula del compuesto 1, en la tabla anterior, es AB, la del compuesto 3 es AB2.

2. a. Las órbitas estables de Bohr deben cumplir el segundo postulado (m·v·r=n·h/2π). Explique el

significado de los términos de la expresión anterior. b. Explique cómo varía la Energía de Ionización en función de Z (nº atómico) para los elementos del

período 2, y el valor anormalmente alto para el elemento Z=7. c. Explique mediante la teoría de orbitales moleculares las moléculas de N2 y Ne2 escribiendo sus

configuraciones electrónicas, y determine el orden de enlace. d. Explique mediante el modelo de bandas la conductividad de los metales y los semiconductores.

3. a. Realice un estudio cualitativo de la influencia de la carga iónica y la distancia internuclear en la

energía reticular. b. Explique por qué los compuestos apolares se disuelven bien en tetracloruro de carbono. c. Represente las estructuras de Lewis de las especies NO3

-, PCl5 y NH4+ .

d. Prediga las geometrías de las especies anteriores según la teoría de RPECV.

4.

a. Explique brevemente por qué aumenta la velocidad de una reacción con la temperatura. b. La energía de activación correspondiente a la reacción A+B ⇔ C+D es de 28,5 KJ, mientras que

para la reacción inversa el valor de dicha energía es de 37,3 KJ. Dibuje un diagrama entálpico de ambos procesos y razone si la reacción directa es exotérmica o endotérmica.

c. Dada la siguiente reacción: N2 (g) + O2 (g) ⇔ 2NO (g), ∆H=118 KJ, indique cómo podrá aumentarse la producción de NO

d. ¿Por qué la entropía absoluta estándar de un elemento no es cero y sí lo es la entalpía estándar de formación del mismo elemento?

C. PROBLEMAS.

1. Un recipiente cerrado de 1000 L de capacidad contiene 460 g de etanol puro (líquido) y aire (composición 80% N2 y 20% O2 en volumen) a 27ºC y 1 atm de presión. Se provoca la combustión y se espera hasta que nuevamente la temperatura sea de 27ºC. El volumen total permanece inalterado y se desprecian los volúmenes que pueden ocupar los sólidos y los líquidos frente a los gases. Calcule: a. Número total de moléculas presentes antes y después de la combustión. b. Las presiones parciales de cada componente después de la combustión y la presión total de la

mezcla resultante. c. La densidad media de la mezcla final de gases. Datos. Masas atómicas: C=12; H=1; O=16; N=14.

2. Una muestra de 25 g de carbamato amónico sólido se introduce en un recipiente vacío de 3 litros y al calentar a 225ºC se descompone según la reacción: NH2CO2NH4(sólido) ⇔ 2NH3(gas) + CO2 (gas). En el equilibrio la presión total del sistema es de 6 atmósferas. Calcule: a. Las constantes de equilibrio Kc y Kp.. b. El tanto por ciento de carbamato amónico que se ha descompuesto. c. La fracción molar en amoniaco. Datos. Masas atómicas: C=12; O=16; N=14; H=1.

3. a. Para la reacción H2 (g)+Cl2 (g) ⇔ 2HCl (g), ∆H=-184,4 KJ, calcule la entalpía del enlace H-Cl, si

las entalpías de los enlaces H-H y Cl-Cl son respectivamente 435 KJ/mol y 243 KJ/mol. b. Con los datos aportados en la siguiente tabla, calcule el calor necesario a presión constante y a

volumen constante para descomponer 121 g de carbonato de magnesio a 298ºK según la reacción: MgCO3 (s) →MgO (s) + CO2 (g).

Sustancia ∆Hºf (KJ·mol-1) Sº (J·K-1·mol-1)

MgCO3 (s) -1096,2 65,7 MgO (s) -601,6 26,8 CO2 (g) -393,5 213,4

c. Con los datos aportados en el apartado b), calcule la variación de energía libre de Gibbs a dicha

temperatura. ¿Es espontáneo el proceso? Datos. Masas atómicas: C=12; O=16; Mg=24; R=8,3 J·K-1·mol-1.