Examen de Principios de Química y Estructura – Septiembre 2018

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

1. Consideremos esta especie isotópica del dióxido de carbono: ¹²C¹⁶O₂ (¹²C es el isótopo de carbono-12 y ¹⁶O el isótopo de oxígeno-16). Cuando se realiza sobre ella un análisis elemental se comprueba que tiene un 27,279 % de carbono en masa. Este es un ejemplo de la…

(A). ley de las proporciones definidas.
(B). ley de las proporciones múltiples.
(C). hipótesis de Avogadro.
(D). ley de la conservación de la energía.

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2. El carbono natural contiene un 1,11 % de ¹³C. ¿Cuántos gramos de ¹³C están contenidos en 1 kg de metano? (Pesos atómicos: C: 12,01; H: 1,008).

(A). 0,178
(B). 748,66
(C). 8,31
(D). 11,1

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3. ¿Qué volumen ocuparán en condiciones normales de presión y temperatura 88 g de dióxido de carbono? (Pesos atómicos del C y O: 12 y 16, respectivamente).

(A). 22,4 L
(B). 18 L
(C). 44,8 L
(D). 72 L

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4. Se realizan tres experimentos independientes de efusión (escape por un pequeño orificio de un recipiente) con volúmenes iguales a la misma presión y temperatura de tres gases A, B y C que consideraremos ideales. Sus masas moleculares son: A = 32, B = 16 y C = 44. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

(A). El gas B es el que invierte menos tiempo en efundirse.
(B). El gas B es el de mayor densidad.
(C). La velocidad de efusión del gas A es la mitad que la del gas B.
(D). Antes de iniciarse la efusión, las moléculas del gas A tienen una energía cinética media mayor que la de las moléculas del gas C.

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5. En la expresión ΔE = hν, ¿qué es h?

(A). La constante de Planck
(B). El factor que permite transformar las longitudes de onda de las ondas electromagnéticas en sus frecuencias
(C). La constante de Boltzmann
(D). El radio de Bohr

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6. A partir de la fórmula de Rydberg:

(1/l) = R_H[(1/n₁²) – (1/n₂²)]

siendo R_H = 109677 cm^-1, calcular la longitud de onda de la radiación emitida al producirse una transición desde el nivel 4 al nivel 2.

(A). 3,64·10^-5 cm
(B). 486 cm
(C). 20564 cm^-1
(D). 486 nm

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7. La energía total transportada por 2 fotones de 400 nm coincide con la energía transportada por…

(A). cuatro fotones de 1600 nm.
(B). un fotón de 800 nm.
(C). un fotón de 200 nm.
(D). un fotón de 345,7 nm.

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8. ¿En qué lugar de la tabla periódica se encuentra el elemento Gd?

(A). Periodo 4, grupo 13
(B). Periodo 6, grupo de los carbonoideos
(C). No metales
(D). Centro de los lantánidos

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9. Las cuatro primeras energías de ionización de un elemento, expresadas en kJ/mol, son 799, 2427, 3660 y 25026. ¿A qué grupo de los señalados podría pertenecer?

(A). Al grupo del B
(B). Al grupo del C
(C). Al grupo del N
(D). Al grupo del O

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10. La formación de cloruro de sodio es una reacción exotérmica. Tres de las etapas de su ciclo de Born‐Haber son las siguientes:

1) Na(s) ⟶ Na(g)
2) Na(g) ⟶ Na⁺(g) + e^–
3) Na⁺(g) + Cl^–(g) ⟶ NaCl(s)

¿En cuál o en cuáles se libera energía?

(A). 1
(B). 2
(C). 3
(D). 2 y 3

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11. Cuando un metal de transición forma un catión, normalmente pierde primero sus electrones ns y después los (n – 1)d (n es el valor más alto del número cuántico principal para ese elemento). Según eso, ¿cuáles serían, respectivamente, las configuraciones electrónicas de los iones Ti²⁺ y Ti⁴⁺? (El número atómico del Ti es 22).

(A). [Ar] 3d²  y  [Ne] 3s² 3p⁶
(B). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d²  y  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
(C). 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²  y  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
(D). [Kr] 4d²  y  [Kr]

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12. El momento dipolar (µ = qd) y la longitud de enlace observados para la molécula fluoruro de hidrógeno son 1,83 D y 0,92 Å (1D = 10^-18 ueq·cm). La carga del electrón es 4,8·10^-10 ueq. Según estos datos, el porcentaje de carácter iónico de dicha molécula es

(A). 18 %
(B). 33 %
(C). 41 %
(D). 78 %

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13. ¿La molécula H₂S debería tener un momento dipolar relativamente alto?

(A). Sí, debido al diferente tamaño de S y H.
(B). Sí, debido a que la hibridación de los orbitales del S es del tipo sp³ y a que la diferencia de electronegatividad entre S y H es significativa.
(C). No, y la razón es que los enlaces S–H son prácticamente apolares.
(D). No, y la razón es que los momentos dipolares de los dos enlaces S–H se anulan mutuamente por la simetría de la molécula.

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14. El I₂ es una molécula estable. Si se le añade un ion yoduro, se forma otra molécula, estable en disolución acuosa, llamada triyoduro (I₃^–), que es lineal y en la que los dos enlaces existentes entre átomos de yodo son del mismo orden. ¿Cumple estrictamente el ion triyoduro el modelo del octeto de Lewis?

(A). No, porque el modelo de Lewis solo se puede aplicar a moléculas diatómicas, y la molécula-ion triyoduro es triatómica.
(B). Sí, pues el número total de electrones a repartir es par.
(C). La explicaría si al conjunto se le añadieran dos electrones más.
(D). No, porque los tres átomos de yodo no se rodean de 8 electrones cada uno.

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15. Suponiendo que el orden de ocupación de los orbitales moleculares de las especies OF⁺, NF y CF^– sea igual que el orden de ocupación de los orbitales moleculares del NO^–, ¿cuál o cuáles de estas especies tendrán el mismo orden de enlace que el NO^–?

(A). Las tres
(B). Solo OF⁺
(C). Solo NF
(D). Solo CF^–

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16. Sobre la molécula PBr₅ puede decirse que…

(A). el fósforo forma orbitales híbridos sp³d y la molécula tiene forma de bipirámide trigonal.
(B). el Br forma híbridos sp³d y la molécula es pentagonal.
(C). la molécula tiene forma de pirámide pentagonal, con orbitales híbridos spd³.
(D). la molécula es pentagonal, formando el átomo central híbridos sp³.

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17. Se puede predecir para el ozono un ángulo entre enlaces O-Ô-O de aproximadamente…

(A). 90º
(B). 109,5º
(C). 120º
(D). 180º

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18. Considérese el complejo representado en la imagen, en el que M es un metal, y dígase cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera:

(A). El metal está rodeado de seis ligandos.
(B). La carga neta del complejo no depende del número de oxidación del metal.
(C). El metal comparte sus electrones d con 4 átomos de O y dos de N
(D). El metal tiene un solo ligando, y este es hexadentado.

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19. Una de las siguientes afirmaciones sobre la teoría de bandas no es cierta:

(A). Justifica la conductividad metálica.
(B). Explica el color, que es función de la energía de desdoblamiento del campo cristalino.
(C). Explica el gran empaquetamiento de los cristales metálicos.
(D). Explica el comportamiento de los semiconductores.

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20. De las siguientes sustancias, ¿cuál es un sólido cristalino, frágil, soluble en agua y no se puede considerar conductor de la electricidad ni en estado sólido ni en disolución?

(A). Sal común
(B). Diamante
(C). Sacarosa (azúcar común)
(D). Cuarzo (SiO₂)

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21. En el sulfuro de plata (Ag₂S), las uniones entre S y Ag tienen un carácter iónico de en torno a un 10%. Por otro lado, el S es el elemento químico que tiene más baja conductividad y la Ag es el que la tiene más alta. ¿Cuánta conductividad es de esperar que tenga el Ag₂S sólido?

(A). Muy baja.
(B). Media.
(C). De media a alta.
(D). Muy alta.

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22. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS.) Se sintetizan 184 g del gas N₂O₄ y se introducen en un recipiente cilíndrico tapado con un émbolo que se puede mover libremente arriba y abajo según la presión ejercida por el gas. Este gas ocupa inicialmente un volumen de 0,050 m³ a una temperatura de 50 ^oC. Con el tiempo, parte del N₂O₄  se descompone en NO₂ según la reacción:  N₂O₄  ® 2 NO₂, de modo que acaba llegándose a un equilibrio en el que coexisten los dos gases. ¿Qué presión ejerce el gas N₂O₄ antes de empezar a descomponerse? (Los pesos atómicos del N y el O son, respectivamente, 14 y 16. Considerar que los gases tienen comportamiento ideal).

(A). Aproximadamente 0,89 atm
(B). Aproximadamente 1,06 atm
(C). 2 atm
(D). Ninguna de las otras respuestas es correcta.

23. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS). Se deja que la reacción de disociación del N₂O₄ transcurra de modo que se mantenga siempre la misma temperatura y presión iniciales. Cuando se llega al equilibrio, se comprueba que un 41% de las moléculas de N₂O₄ se han disociado en NO₂. ¿Qué volumen ocupan ahora los gases, aproximadamente? 

(A). 20,5 LL
(B). 70,5
(C). 29,5 L
(D). El mismo que antes, pues la presión, la temperatura y el número total de moles no cambia, ya que el NO₂ que se forma se genera del N₂O₄.

24. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS ANTERIORES ESTÁN RELACIONADAS). ¿Cuál es la presión parcial de cada gas en el equilibrio?

(A). Ambos ejercen la misma presión (1,06 atm)
(B). N₂O₄; 0,35 atm; NO₂: 0,71 atm (aprox.)
(C). N₂O₄; 0,71 atm; NO₂: 0,35 atm (aprox.)
(D). N₂O₄; 0,44 atm; NO₂: 0,62 atm (aprox.)

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25. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS). Para que un fotón pueda arrancar un electrón a una superficie de cesio, su longitud de onda ha de ser, como máximo, 6600 Å. ¿Cuál es la “energía de atadura” del cesio? (1 Å = 10^–10 m; velocidad de la luz: c = 3·10⁸ m/s; constante de Planck: 6,63·10^{– 34} J·s).

(A). Aprox. 4,3·10^–40 J
(B). Aprox. 198 J
(C). Aprox. 10^–27 J
(D). Aprox. 3,01·10^–19 J

26. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS). ¿Qué energía cinética máxima tendrían los fotoelectrones arrancados si se iluminara la superficie de cesio con luz de 5000 Å?

(A). Aprox. 9,7·10^–20 J
(B). Aprox. 3·10^–19 J
(C). Aprox. 29,5 J
(D). Ninguna de las otras respuestas es correcta.

27. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS ANTERIORES ESTÁN RELACIONADAS). La velocidad máxima con la que salen los fotoelectrones del metal cuando este se ilumina con luz de 5000 Å es 4,62·10⁵ m/s. ¿Cuál es la masa del electrón?

(A). 6,63·10^–34 kg
(B). 1,6·10^–19 kg
(C). 9,1·10^–31 kg
(D). 1,38·10^–23 kg

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28. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS). La diferencia de electronegatividades de Pauling, χ_r, entre dos átomos A y B viene dada por la expresión

χ_r,A –χ_r,B = [E_d,A-B – ½(E_d,A-A+E_d,B-B)]^1/2

donde las E_d son los valores numéricos (sin unidades) de las correspondientes energías de disociación de enlace de los compuestos AB, A₂ y B₂ cuando estas se miden en electronvoltios. Si para dos elementos A y B las tres energías de disociación de enlace que aparecen en la fórmula coinciden, la relación entre las electronegatividades de Pauling de ambos elementos será, aproximadamente:

(A). χ_r,A = 2 χ_r,B
(B). χ_r,A = χ_r,B
(C). 2 χ_r,A = χ_r,B
(D). No se puede saber; depende del valor concreto de esas energías.

29. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS). La escala de Pauling se construye de modo que la electronegatividad del H sea 2,20. Además, se sabe que las energías de disociación de enlace de las moléculas HBr, H₂ y Br₂, expresadas en electronvoltios, son, respectivamente: 3,79, 4,52 y 2,00. Calcular la electronegatividad del Br en la escala de Pauling.

(A). –1,47
(B). 0,53
(C). 1,47
(D). 2,93

30. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS ANTERIORES ESTÁN RELACIONADAS). El momento dipolar de la molécula HBr es 0,80 D y su distancia de enlace 1,41Å. ¿Qué porcentaje de carácter iónico puede considerarse que tiene el enlace H-Br? (Carga del electrón: 4,8·10^–10  ueq; 1 debye = 10^-18 ueq·cm).

(A). Un valor comprendido entre el 45 y el 35,01 %
(B). Un valor comprendido entre el 35 y el 25,01 %
(C). Un valor comprendido entre el 25 y el 15,01 %
(D). Un valor comprendido entre el 15 y el 5,01 %