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M16/4/CHEMI/SP2/SPA/TZ0/XX
© International Baccalaureate Organization 2016
QuímicaNivel medioPrueba 2
Número de convocatoria del alumno
14 páginas
1 hora 15 minutos
Jueves 12 de mayo de 2016 (mañana)
2216 – 6129
Instrucciones para los alumnos
Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba. No abra esta prueba hasta que se lo autoricen. Conteste todas las preguntas. Escriba sus respuestas en las casillas provistas. En esta prueba es necesario usar una calculadora. Se necesita una copia sin anotaciones del cuadernillo de datos de química para esta prueba. La puntuación máxima para esta prueba de examen es [50 puntos].
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Conteste todas las preguntas. Escriba sus respuestas en las casillas provistas.
1. Lafosfina(nombreIUPACfosfano)esunhidrurodefósforo,defórmulaPH3.
(a) (i) DibujeunaestructuradeLewis(representacióndeelectronesmediantepuntos)delafosfina. [1]
(ii) Resumasiesperaquelosenlacesenlafosfinaseanpolaresonopolares, dandounarazónbreve. [1]
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(iii) Expliqueporquélamoléculadefosfinanoesplana. [2]
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(iv) Lamasamolardelafosfinaesmuchomayorqueladelamoníaco.Explique porquéelpuntodeebullicióndelafosfinaessignificativamentemenorqueeldelamoníaco. [2]
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(Pregunta 1: continuación)
(b) Lafosfinasepreparageneralmentecalentandofósforoblanco,unodelosalótroposdelfósforo,conhidróxidodesodioacuosoconcentrado.Laecuaciónparalareacciónes:
P4(s)+3OH−(aq)+3H2O(l)→PH3(g)+3H2PO2
−(aq)
(i) Identifiqueotroelementoquetengaalótroposyenumeredosdeesosalótropos. [2]
Elemento:
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Alótropo1:
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Alótropo2:
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(ii) ElprimerreactivoestáescritocomoP4,nocomo4P.DescribaladiferenciaentreP4y4P. [1]
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(iii) ElionH2PO2−esanfiprótico.Resumaquéseentiendeporanfiprótico,dandolas
fórmulasdeambasespeciesimplicadascuandosecomportadeestamanera. [2]
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(Pregunta 1: continuación)
(iv) IndiqueelestadodeoxidacióndelfósforoenelP4yenelH2PO2−. [2]
P4:
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H2PO2−:
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(v) Enlaactualidad,laoxidaciónsedefineenfuncióndelavariacióndelnúmerodeoxidación.ExplorecómolasanterioresdefinicionesdeoxidaciónyreducciónpuedenhaberconducidoarespuestasconflictivasparalaconversióndelP4 en H2PO2
−ycómoelusodelosnúmerosdeoxidaciónharesueltoesteconflicto. [3]
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(c) Seusaron2,478gdefósforoblancoparaobtenerfosfinadeacuerdoconlaecuación:
P4(s)+3OH−(aq)+3H2O(l)→PH3(g)+3H2PO2
−(aq)
(i) Calculequécantidad,enmol,defósforoblancoseusó. [1]
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(Pregunta 1: continuación)
(ii) Estefósfororeaccionócon100,0cm3dehidróxidodesodioacuoso5,00moldm−3. Deduzcacuálfueelreactivolimitante,muestresutrabajo. [1]
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(iii) Determinelacantidadenexceso,enmol,delotroreactivo. [1]
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(iv) Determineelvolumendefosfinaobtenido,medidoencm3atemperaturaypresiónestándar. [1]
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2. Lasimpurezasprovocanlacombustiónespontáneadelafosfinaenelaireparaformarunóxidodefósforoyagua.
(a) (i) Secalentaron200,0gdeaireconlaenergíaprocedentedelacombustióncompletade1,00moldefosfina.Calculeelaumentodetemperaturausandolasección1delcuadernillodedatosylosdatosdeabajo.
Entalpíaestándardecombustióndelafosfina,∆H Öc = −750kJmol−1
Capacidadcaloríficaespecíficadelaire=1,00Jg−1 K−1 =1,00kJkg−1 K−1
[1]
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(ii) Elóxidoformadoenlareacciónconairecontiene43,6%defósforoenmasa.Determinelafórmulaempíricadelóxido,muestresumétodo. [3]
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(iii) Lamasamolardelóxidoesaproximadamente285gmol−1. Determinelafórmulamoleculardelóxido. [1]
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(Pregunta 2: continuación)
(b) (i) Indiquelaecuaciónparalareaccióndeesteóxidodefósforoconagua. [1]
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(ii) PredigacómoladisolucióndeunóxidodefósforoafectaríaelpHylaconductividadeléctricadelagua. [1]
pH:
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Conductividadeléctrica:
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(iii) Sugieraporquélosóxidosdefósforonocontribuyendeformasustancialaladeposiciónácida. [1]
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(Pregunta 2: continuación)
(iv) Losnivelesdedióxidodeazufre,uncontribuyentesustancialaladeposiciónácida,sepuedenminimizarporlosmétodosdeprecombustiónopostcombustión.Resumaunatécnicadecadamétodo. [2]
Precombustión:
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Postcombustión:
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3. Elfosgeno,COCl2,seobtienegeneralmenteporlareacciónentreelmonóxidodecarbonoyelclorodeacuerdoconlaecuación:
CO(g)+ Cl2(g) COCl2(g) ∆H = −108 kJ
(a) (i) Deduzcalaexpresióndelaconstantedeequilibrio,Kc,paraestareacción. [1]
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(ii) Indiqueelefectodeunaumentodelapresióntotalsobrelaconstantedeequilibrio,Kc. [1]
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(b) (i) Enlosejesdados,dibujeaproximadamenteelperfildeenergíapotencialparalasíntesisdelfosgeno,indicandolaentalpíadelareacciónylaenergíadeactivación. [2]
Progreso de la reacción
Ene
rgía
(ii) Estareacciónsellevaacabonormalmenteusandouncatalizador.Dibujeunalíneadepuntosrotulada“Catalizada”eneldiagramadearribaparaindicarelefectodelcatalizador. [1]
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(Pregunta 3: continuación)
(iii) DibujeaproximadamenteyrotuleunasegundacurvadedistribucióndeenergíadeMaxwell–Boltzmannquerepresenteelmismosistemaperoamayortemperatura,Tmayor. [1]
Probabilidaddeestaenergía
Ea Energía
(iv) Expliqueporquéunaumentodetemperaturaaumentalavelocidaddeestareacción. [2]
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4. Losalquenosseusanampliamenteparalaproduccióndepolímeros.ElcompuestoA,quesemuestraabajo,seusaparalafabricacióndegomasintética.
H
HH
H
H
HH
HC
C
C
C
A
(a) (i) IndiqueelnombredelcompuestoA,aplicandolasreglasdelaIUPAC. [1]
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(ii) DibujeunaseccióndelpolímeroquesepuedeformarapartirdelcompuestoA enlaquesemuestrentresunidadesqueserepitan. [1]
(iii) ElcompuestoAesinflamable.Formulelaecuaciónparasucombustióncompleta. [1]
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(Pregunta 4: continuación)
(b) ElcompuestoBestárelacionadoconelcompuestoA.
HC
CC
C
H
HH
H
H
H H
B
(i) IndiqueeltérminoqueseutilizaparadescribirmoléculasqueestánrelacionadasentresídelamismaformaqueelcompuestoAyelcompuestoB. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) SugieraunensayoquímicoparadistinguirentreelcompuestoAyel compuestoB,dandolaobservaciónesperadaparacadauno. [2]
Ensayo:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Observación con A:
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Observación con B:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Véase al dorso
(Pregunta 4: continuación)
(iii) LosmétodosespectroscópicostambiénsepodríanusarparadistinguirentreloscompuestosAyB.
PredigaunadiferenciaenelespectroIRy unadiferenciaenelespectrodeRMNde1Hdeestoscompuestos,usandolassecciones26y27delcuadernillodedatos. [2]
EspectroIR:
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EspectrodeNMRde1H:
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(c) SepreparóunamuestradelcompuestoAenlaqueel12CdelgrupoCH2sereemplazópor 13C.
(i) IndiqueladiferenciaprincipalentreelespectrodemasasdeestamuestrayeldelcompuestonormalA. [1]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Indiquelaestructuradelnúcleoyeldiagramaorbitaldel13Censuestadofundamental. [2]
Nºdeprotones . . . . . . . . . . . . . . . . Nºdeneutrones . . . . . . . . . . . . . . . .
Diagramaorbital
1s 2s 2p
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(Pregunta 4: continuación)
(d) Dibujeunorbitalatómico1syunorbitalatómico2p. [1]
1s: 2p:
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