Q uímica Nivel medio Prueba 3 PAST PAPERS - SUBJECT... · 2019-11-07 · 24EP01 Nmero de...

24EP01

Número de convocatoria del alumno

QuímicaNivel medioPrueba 3

23 páginas

Jueves 17 de mayo de 2018 (mañana)

1 hora

Instrucciones para los alumnos

yy Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.yy No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.yy Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.yy En esta prueba es necesario usar una calculadora.yy Se necesita una copia sin anotaciones del cuadernillo de datos de química para esta prueba.yy La puntuación máxima para esta prueba de examen es [35 puntos].

Sección A PreguntasConteste todas las preguntas. 1 – 2

Sección B PreguntasConteste todas las preguntas de una de las opciones.

Opción A — Materiales 3 – 5

Opción B — Bioquímica 6 – 9

Opción C — Energía 10 – 14

Opción D — Química medicinal 15 – 20

© International Baccalaureate Organization 2018

M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

2218 – 6130

Sección A

Conteste todas las preguntas. Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.

1. Latablaresumealgunaspropiedadesdelgrafitoyelgrafeno.

Propiedad Grafito GrafenoDeslocalización (hibridación) Sí (sp2) Sí (sp2)Movilidad electrónica / cm2 V−1 s−1 1800 15000−200000Longitud media de enlace / nm 0,142 0,142Distancia entre capas / nm 0,335 No aplicable (N/A)Resistencia a la tensión / Pascal 4,8−76 ×106 1,3×1011

Densidad / g cm−3 1,80−2,23 (N/A)Puntodefusióna1×106 kPa / K 4300 4510Áreasuperficialespecífica/m2 g−1 90 2630

[Fuente: © Graphenea. Utilizado con autorización]

(a) (i) Elgrafenoesunmaterialbidimensional,enlugardetridimensional. Justifiqueestousandolaestructuradelgrafenoylainformacióndelatabla. [2]

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(ii) Muestrequeelgrafenoesmásde1600vecesmásfuertequeelgrafito. [1]

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(Esta pregunta continúa en la página siguiente)

24EP02

– 2 – M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

(Pregunta 1: continuación)

(iii) Identifiqueunvalordelatablaquesepuedausarpararespaldarlainformaciónsobreelgrafenoquesedaacontinuación. [1]

Loselectronesenunsólidoseencuentranrestringidosaciertosrangos,obandas,deenergía(ejevertical).Enunaislanteosemiconductor,unelectrónunidoaunátomopuedeliberarsesolosiobtienesuficienteenergíacalóricaoalpasodeunfotónparasaltarel“huecoentrebandas”,peroenelgrafeno,elhuecoesinfinitamentepequeño.

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(b) Eldiamante,elgrafenoyelgrafitosontodosredessólidas. Sugiera,dandounarazón,lamovilidadelectrónicaeneldiamantecomparadaconladel grafeno. [2]

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Eliminado por motivos relacionados con los derechos de autor

24EP03

Véase al dorso



(c) Elpuntodefusióndeldiamantea1×106kPaesde4200K(enausenciadeoxígeno).

Sugiera,basándoseenlaestructuramolecular,porquéelgrafenotienemayorpuntode fusión en esas condiciones. [2]

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2. Lasmoléculasorgánicassepuedenvisualizarusandomodelostridimensionalescomoelkitdelafiguradeabajo.

[Fuente:©OrganizacióndelBachilleratoInternacional,2018]

(a) Describa dosdiferencias,distintasdelnúmerodeátomos,entrelosmodelosdeletanoyeletenoconstruidosconelkitdelafigura. [2]

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24EP04

–4– M 18 / 4 /CHEMI/S P 3/ SPA /TZ 0 / XX


[Fuente:©OrganizacióndelBachilleratoInternacional,2018]

(b) (i) Elmodelodebarrasyesferasdearribaesunamoléculadepiridinasustituida(formadaporátomosdecarbono,hidrógeno,nitrógeno,bromoycloro).Todoslosátomosestánrepresentadosdeacuerdoconsustamañosatómicosrelativos.

Rotulecadaesferadeldiagramacomocarbono,C,nitrógeno,N,bromo,Br, ocloro,Cl.Excluyalosátomosdehidrógeno. [3]

(ii) Sugiera unaventajadelusodemodelosmolecularesgeneradosporcomputador,encomparaciónconelmodelo3Ddebarrasyesferas. [1]

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(iii) Lapiridina,comoelbenceno,esuncompuestoaromático. Resumaquéseentiendeporcompuestoaromático. [1]

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24EP05

Véase al dorso

–5– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Sección B

Conteste todas las preguntas de una de las opciones. Escriba sus respuestas en las casillas provistas a tal efecto.

Opción A — Materiales

3. La espectroscopía con fuente de plasma de acoplamiento inductivo (ICP) usada conjuntamenteconlaespectrometríademasas(MS)olaespectroscopíadeemisiónóptica(OES)sepuedenusarparaidentificarycuantificarelementosdeunamuestra.

(a) SepuedeusarICP-OES/MSparaanalizaraleacionesycomposites.Distingaentrealeacionesycomposites. [2]

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(La opción A continúa en la página siguiente)

24EP06


(Continuación: opción A, pregunta 3)

(b) Paraelanálisis,ICP-MSesunmododereferencia.SeobtuvieronlassiguientesgráficasdecorrelaciónentreICP-OESeICP-MSproducidasparaitrioyníquel.

Con

cent

raci

ón c

alcu

lada

por

ICP-

OES

Concentración calculada por ICP-MS

Con

cent

raci

ón c

alcu

lada

por

ICP-

OES

Concentración calculada por ICP-MS

Itrio Níquel

500

50

0500

50

0

[Fuente:http://www.emse.fr/~moutte/kola/report/cmp_icpms.htm©JacquesMoutte]

CadaejeymuestralasconcentracionescalculadasporICP-OES;cadaejex muestra las concentraciones para la misma muestra por ICP-MS.

Lalíneaencadagráficaesy = x.

DiscutalaefectividaddelaICP-OESparaelitrioyelníquel. [2]

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24EP07

Véase al dorso



(c) LassiguientesgráficasrepresentandatosobtenidosporICP-OESenladeteccióndetrazas de vanadio en aceite.

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Inte

nsid

ad

Longitud de onda / nm

Gráfica 1:Gráficadecalibraciónyseñalpara10μgkg−1 de vanadio en aceite

292,372 292,432

Gráfica 2: Calibración de vanadio en μg kg−1

5000

10000

15000

20000

25000

00 10 20 30 40 50

[V]/μg kg−1

Intensidaddeseñal

y =392,19x +147,62

[Fuente:©AgilentTechnologies,Inc.1998.Reproducidoconautorización,cortesíadeAgilentTechnologies,Inc.]


24EP08



(i) Identifiqueelpropósitodecadagráfica. [2]

Gráfica1:

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Gráfica 2:

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(ii) Calculelaconcentracióndevanadioenaceite,enμg kg−1,alaintensidaddeseñalde14 950,acuatrocifrassignificativas. [1]

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(iii) Elóxidodevanadio(V)seusacomocatalizadorenlaconversióndedióxidodeazufreentrióxidodeazufre. SO2 (g) + V2O5 (s) → SO3 (g) + 2VO2 (s) 12

O2 (g) + 2VO2 (s) → V2O5 (s)

Resumacómoelóxidodevanadio(V)actúacomocatalizador. [2]

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24EP09

Véase al dorso


(Opción A: continuación:)

4. El propeno puede polimerizarse para formar polipropeno.

Propeno monómero: H CH3

C C

H H

(a) Dibujeaproximadamentecuatrounidadesqueserepitendelpolímeropolipropenoatáctico e isotáctico. [2]

Atáctico:

Isotáctico:

(b) (i) Indiquelarazónquímicaporlacuallosplásticosnosedegradanfácilmente. [1]

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(ii) Compare dosmanerasenqueelreciclajesediferenciadelareutilizacióndeplásticos. [2]

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24EP10



(c) Lascivilizacionesgeneralmentesecaracterizanporlosmaterialesqueusan. SugieraunaventajaquetienenlospolímerossobrelosmaterialesdelaEdad de Hierro. [1]

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5. Ladeposiciónquímicaenfasevapor(CVD)producenanotubosdecarbonodeparedmúltiple(MWCNT)detamañomásapropiadoparaserusadosencristaleslíquidosquelosproducidos por descarga de arco. (a) IndiquelafuentedecarbonoparalosMWCNTproducidospordescargadearcoy

por CVD. [2]

Descarga de arco:

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CVD:

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(b) Discuta trespropiedadesquedebetenerunasustanciaparaseradecuadaparaelusoenpantallasdecristallíquido. [3]

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Fin de la opción A

24EP11

Véase al dorso


Opción B — Bioquímica

6. Loslípidosproporcionanenergíayconstituyenunaparteimportantedeunadietaequilibrada.

(a) Identifiqueeltipodereacciónquímicaqueseproduceentreácidosgrasosyglicerinaparaformarlípidosyelsubproductodelareacción. [2]

Tipo de reacción:

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Subproducto:

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(b) Elácidoaraquidónicoesunácidograsopoliinsaturadoomega-6queseencuentraenel aceite de cacahuete. Determineelnúmerodedoblesenlacescarbono–carbonopresentessielnúmerodeyododelcompuestoes334.(ÁcidoaraquidónicoMr =304,5) [2]

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(c) Deduzcalaestructuradellípidoformadoporreacciónentreácidoláuricoyglicerina(1,2,3-propanotriol),usandolasección34delcuadernillodedatos. [2]

(La opción B continúa en la página siguiente)

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(Continuación: opción B, pregunta 6)

(d) Resuma unimpactoquehatenidoeletiquetadosobreelconsumodealimentosquecontienen diferentes tipos de lípidos. [1]

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(e) Determine,conelnúmerocorrectodecifrassignificativas,laenergíaproducidaporlarespiraciónde29,9gdeC5H10O5.

∆Hc (C5H10O5) =205,9kJmol−1 [2]

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(f) Expliqueporquéloslípidosproducenmásenergíaqueloscarbohidratosylasproteínas. [2]

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Véase al dorso


(Opción B: continuación)

7. Losaminoácidossonlosladrillosqueformanlasproteínas.

(a) DibujeeldipéptidorepresentadoporlafórmulaAla-Gly,usandolasección33delcuadernillo de datos. [2]

(b) DeduzcaelnúmerodeseñalesenlaRMNde1H producidas por la forma zwitterión de la alanina. [1]

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(c) Resumaporquéelpuntodefusióndelosaminoácidoseselevado. [2]

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(Opción B: continuación)

8. Laquímicaecológicareducelaproduccióndematerialespeligrososyresiduosquímicos. Resuma dosejemplosespecíficosoprocesostecnológicosquemuestrencómolaquímicaecológica ha conseguido reducir este impacto ambiental. [2]

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9. ExpliquelasolubilidaddelasvitaminasAyC,usandolasección35delcuadernillodedatos. [2]

Vitamina A:

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Vitamina C:

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Fin de la opción B

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Véase al dorso


Opción C — Energía

10. Elpetróleocrudoesunafuentedeenergíaútil.

(a) Resuma dosrazonesporlasqueelpetróleoesunadelasfuentesdeenergíamundiales más importantes. [2]

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(b) (i) FormulelaecuaciónparaelcraqueodeC16H34 en dos productos de ocho átomos de carbono cada uno. [1]

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(ii) Identifique,dandounarazón,cuálproductode(b)(i)sepodríausarenlagasolina. [1]

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(c) (i) Resumacómoloscombustiblesconmayornúmerodeoctanoayudanaeliminarel“golpeteo”enlosmotores. [1]

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(La opción C continúa en la página siguiente)

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(Continuación: opción C, pregunta 10)

(ii) Elrendimientodeloshidrocarburoscomocombustiblessepuedemejorarpormedio de reformado catalítico. Resumacómoelreformadocatalíticoaumentaelnúmerodeoctanodelcombustible. [1]

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11. Eldióxidodecarbonoesunproductodelacombustióndelagasolina.

(a) Expliqueelmecanismomolecularpormediodelcualeldióxidodecarbonoactúacomogasquecausaefectoinvernadero. [3]

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(b) Discuta la importancia de dosgasesdeefectoinvernadero,diferentesdeldióxidodecarbono,quecausencalentamientoglobalocambioclimático. [2]

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Véase al dorso


(Opción C: continuación)

12. Elprocesodeconvertircalorenelectricidadestálimitadoporsueficienciatérmica(Carnot).

( ) ( )( )

temp. del vapor en la fuente K – temp. del disipador térmico K Eficiencia térmica

temp. del vapor en la fuente K100= ×

(a) Calculelaeficienciatérmicadeunaturbinadevaporalimentadaconvapora540°Cyqueusaunríoa23 °Ccomodisipadortérmico. [1]

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(b) Las plantas generadoras de electricidad por combustión de carbón para hervir agua operanaproximadamentea35%deeficiencia. Indiquequésignificaestoysugieraporquéesmenorquelaeficienciatérmica. [2]

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13. La energía nuclear es otra fuente de energía.

(a) Compareycontrastelosprocesosdefusiónnuclearyfisiónnuclear. [3]

Unasemejanza:

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Dos diferencias:

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(b) Elperíododesemirreaccióndeldubnio-261esde27segundosyelrutherfordio-261tieneunperíododesemirreacciónde81segundos.

Estimelafraccióndelisótopodubnio-261remanenteenelmismotiempoquese

desintegra la 34 partedelrutherfordio-261. [1]

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Véase al dorso



14. Unmétododeproduccióndebiodieseleselprocesodetransesterificación.

(a) Deduzcalaecuaciónparalareaccióndetransesterificacióndeloctanoatodepentilo,C7H15COOC5H11,conmetanol. [1]

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(b) Resumaporquéeléster,productodeestareacción,esmejorcombustibledieselqueel octanoato de pentilo. [1]

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Fin de la opción C

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Opción D — Química medicinal

15. Elcontroldedrogasesnecesarioparadeterminardosissegurasyefectivas.

Distinga entre dosis letal (DL50)ydosistóxica(DT50). [2]

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16. (a) Laspenicilinasylaaspirinasonmedicamentosimportantes.

(i) Describa cómo la penicilina combate las infecciones bacterianas. [2]

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(ii) Indiquecómomodificarlaspenicilinasparaaumentarsuefectividad. [1]

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(b) Indiqueeltipodereacciónusadaparasintetizaraspirinaapartirdeácidosalicílico. [1]

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(c) Expliqueporquélaaspirinanosealmacenaensitioshúmedosycalientes. [2]

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(La opción D continúa en la página siguiente)

24EP21

Véase al dorso


(Opción D: continuación)

17. Lamorfinayladiamorfina(heroína)sonopiáceos. Expliqueporquéladiamorfinaesmáspotentequelamorfina,usandolasección37delcuadernillo de datos. [2]

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18. Confrecuencia,elexcesodeácidoenelestómagosetrataconcarbonatodecalcio.

(a) Formuleunaecuaciónquímicaparalaneutralizacióndelácidoestomacalconcarbonato de calcio. [1]

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(b) Calculelacantidad,enmol,deácidoestomacalqueneutralizauncomprimidodeantiácidoquecontiene0,750gdecarbonatodecalcio. [1]

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(c) Expliquecómoelomeprazol(Prilosec)regulaelpHdelestómago. [2]

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(Opción D: continuación)

19. Los medicamentos antivirales como el zanamivir (Relenza) están frecuentemente disponibles para el uso del consumidor.

(a) Identifiquelosnombresdedosgruposfuncionalespresentesenelzanamivir,usandola sección 37 del cuadernillo de datos. [2]

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(b) Distingaentrevirusybacterias. [2]

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20. Lasíntesisdedrogasconfrecuenciaincluyedisolventes. Identifiqueundisolventepeligrosofrecuenteyundisolventeecológicoquepodríareemplazarlo. [2]

Disolvente peligroso:

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Disolvente ecológico:

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Fin de la opción D

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