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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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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
– 3 – M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(Pregunta 1: continuación)
(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
(Pregunta 2: continuación)
[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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24EP06
– 6 – M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(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
– 7 – M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(Continuación: opción A, pregunta 3)
(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.]
(La opción A continúa en la página siguiente)
24EP08
–8– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(Continuación: opción A, pregunta 3)
(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
– 9 – M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(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
–10– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(Continuación: opción A, pregunta 4)
(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
–11– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
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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(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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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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(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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(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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–18– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(Opción C: continuación)
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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24EP19
Véase al dorso
–19– M18/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
(Opción C: continuación)
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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Véase al dorso
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(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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