Prueba de Química Inorgánica
Pregunta 1
El sodio (Na) y el potasio (K) son metales alcalinos del Grupo 1 de la tabla periódica. El potasio se encuentra en el período 4, justo debajo del sodio, que está en el período 3.
¿Por qué la primera energía de ionización del potasio es menor que la del sodio?
A. Contradictoria: Aunque el potasio tiene más protones (mayor carga nuclear), este efecto es superado por el aumento de la distancia y el apantallamiento. Usar este argumento para justificar una *menor* energía de ionización es contradictorio con el resultado esperado.
B. Respuesta Correcta: Al descender en un grupo, el electrón más externo se encuentra en un nivel de energía superior, lo que significa que está más lejos del núcleo. Además, los electrones de las capas internas apantallan (bloquean) parte de la atracción del núcleo. Ambos factores hacen que el electrón sea más fácil de remover, requiriendo menos energía.
C. Contraria: La electronegatividad disminuye al bajar en un grupo, por lo que el potasio es *menos* electronegativo que el sodio. La afirmación es factualmente incorrecta y contraria a la tendencia periódica.
D. Absurda: Los neutrones son neutros y se encuentran en el núcleo; no ejercen una fuerza de repulsión significativa sobre los electrones. Es una explicación físicamente absurda.
Pregunta 2
El trióxido de azufre (SO₃), un óxido no metálico, reacciona con el agua (H₂O).
¿Qué tipo de compuesto se forma en esta reacción y cuál es su fórmula?
A. Contraria: Los hidróxidos se forman por la reacción de óxidos *metálicos* con agua. El azufre es un no metal, por lo que forma un ácido.
B. Respuesta Correcta: La reacción entre un óxido no metálico (óxido ácido) y el agua produce un oxoácido. La reacción es: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. El compuesto formado es el ácido sulfúrico.
C. Contradictoria: Una sal se forma típicamente en una reacción de neutralización entre un ácido y una base, no en esta reacción de síntesis. Además, la fórmula H₂(SO₃) corresponde al ácido sulfuroso, que se formaría a partir de SO₂, no de SO₃.
D. Absurda: El sulfuro de hidrógeno (H₂S) es un hidrácido. Su formación no tiene relación con la reacción de un óxido de azufre con agua. Ignora la presencia del oxígeno en el reactivo.
Pregunta 3
En la síntesis de amoníaco (proceso de Haber-Bosch), reaccionan nitrógeno gaseoso (N₂) e hidrógeno gaseoso (H₂). La ecuación balanceada es: N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g). Se hacen reaccionar 2 moles de N₂ con 3 moles de H₂.
¿Qué se puede afirmar sobre los reactivos en esta situación?
A. Contradictoria: El reactivo limitante no es necesariamente el que tiene menos moles iniciales. Se debe considerar la proporción estequiométrica. Esta es una concepción errónea común.
B. Absurda: Los reactivos solo se consumen por completo si están en la proporción exacta que dicta la ecuación (1:3). La proporción inicial (2:3) no es estequiométrica, por lo que es absurdo pensar que ambos se agotarán.
C. Respuesta Correcta: La estequiometría de la reacción es 1 mol de N₂ por cada 3 moles de H₂. Si tenemos 3 moles de H₂, estos reaccionarán completamente con solo 1 mol de N₂. Como tenemos 2 moles de N₂, sobra 1 mol de N₂ (reactivo en exceso). Por lo tanto, el H₂ es el reactivo que se agota primero y limita la cantidad de producto.
D. Absurda: El amoníaco es el *producto* de la reacción, no un reactivo. No puede ser el reactivo limitante.
Pregunta 4
Se introduce una lámina de zinc metálico (Zn) en una solución acuosa de sulfato de cobre (II) (CuSO₄), que es de color azul. Después de un tiempo, se observa que la lámina de zinc se recubre de un metal rojizo y la solución pierde su color azul.
¿Qué proceso de óxido-reducción ha ocurrido?
A. Contraria: Esta opción invierte los procesos. La oxidación es la pérdida de electrones y la reducción es la ganancia. El Zn pasa a Zn²⁺ (pierde e⁻) y el Cu²⁺ pasa a Cu (gana e⁻).
B. Contradictoria: El zinc no es un catalizador, es un reactivo que se consume y se transforma químicamente. La disolución es parte de su oxidación, no una acción catalítica.
C. Absurda: El cambio en los estados de oxidación (Zn⁰ → Zn²⁺, Cu²⁺ → Cu⁰) demuestra que es una reacción redox. La precipitación de cobre es la *consecuencia* de la reducción, no un proceso ajeno a la redox.
D. Respuesta Correcta: Esta es una reacción de desplazamiento simple. El zinc, al ser más reactivo, pierde dos electrones (se oxida) para formar iones Zn²⁺ incoloros en la solución. Esos electrones son ganados por los iones Cu²⁺ (responsables del color azul), que ganan los electrones (se reducen) para formar cobre metálico rojizo.
Pregunta 5
Considere la siguiente reacción reversible en equilibrio: 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g). Esta reacción es exotérmica (libera calor).
Según el Principio de Le Chatelier, ¿qué medida favorecería la producción de más SO₃?
A. Contraria: Como la reacción es exotérmica, el calor es un «producto». Si se aumenta la temperatura, el sistema intentará consumir ese calor desplazando el equilibrio hacia la izquierda (hacia los reactivos), disminuyendo la producción de SO₃.
B. Contradictoria: Un catalizador aumenta la velocidad de las reacciones directa e inversa por igual. Ayuda a alcanzar el equilibrio más rápido, pero *no* desplaza la posición del equilibrio ni cambia la cantidad de producto formado.
C. Respuesta Correcta: En el lado de los reactivos hay 3 moles de gas (2 de SO₂ + 1 de O₂) y en el lado de los productos hay 2 moles de gas (2 de SO₃). Al aumentar la presión, el sistema se desplaza hacia el lado con menos moles de gas para aliviar esa presión. En este caso, se desplaza hacia la derecha, favoreciendo la formación de SO₃.
D. Contraria: Retirar un reactivo (O₂) haría que el equilibrio se desplazara hacia la izquierda para intentar reponerlo, disminuyendo la producción de SO₃.
Pregunta 6
Se mezcla una solución de ácido clorhídrico (HCl), un ácido fuerte, con una solución de hidróxido de sodio (NaOH), una base fuerte, en cantidades estequiométricas.
¿Cuál será el pH de la solución resultante y qué especies iónicas principales (además del agua) contendrá?
A. Contraria: La solución sería ácida solo si sobrara HCl, pero el problema especifica cantidades estequiométricas.
B. Contraria: La solución sería básica solo si sobrara NaOH.
C. Respuesta Correcta: La neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte produce una sal neutra (NaCl) y agua. El ion Na⁺ proviene de una base fuerte y el ion Cl⁻ de un ácido fuerte, por lo que ninguno de los dos hidroliza el agua para cambiar el pH. La solución resultante es neutra (pH=7) y contiene los iones espectadores Na⁺ y Cl⁻.
D. Absurda: El cloruro de sodio (NaCl) es extremadamente soluble en agua y existe como iones disueltos. No forma un precipitado. La premisa es incorrecta.
Pregunta 7
Se compara el enlace en el cloruro de sodio (NaCl) con el enlace en la molécula de cloro (Cl₂).
¿Cuál es la diferencia fundamental entre estos dos tipos de enlace?
A. Contraria: Esta opción invierte completamente los tipos de enlace. La gran diferencia de electronegatividad entre Na y Cl da lugar a un enlace iónico, mientras que la diferencia nula en Cl₂ da lugar a uno covalente no polar.
B. Respuesta Correcta: El sodio (metal) cede un electrón al cloro (no metal), formando iones Na⁺ y Cl⁻ que se atraen electrostáticamente (enlace iónico). En la molécula de Cl₂, dos átomos idénticos comparten un par de electrones para completar su octeto (enlace covalente no polar).
C. Absurda: La molécula de Cl₂ es el ejemplo paradigmático de un enlace covalente. Es absurdo clasificarlo como iónico.
D. Absurda: El enlace en NaCl es iónico, no covalente. Además, el enlace en la molécula de Cl₂ es un enlace simple, no doble.
Pregunta 8
Un químico necesita preparar 500 mL (0.5 L) de una solución 2 M de hidróxido de potasio (KOH). La masa molar del KOH es de 56 g/mol.
¿Qué masa de KOH necesita pesar el químico?
A. Contradictoria: Este resultado (56 g/mol * 0.5 L = 28 g) proviene de un cálculo incorrecto. Faltó multiplicar por la molaridad. Es un error de aplicación de la fórmula.
B. Respuesta Correcta: Primero, se calculan los moles necesarios: Moles = Molaridad × Volumen (L) = 2 mol/L × 0.5 L = 1 mol. Luego, se convierte a masa: Masa = Moles × Masa Molar = 1 mol × 56 g/mol = 56 g.
C. Contraria: Este resultado (56 g/mol * 2 M = 112 g) corresponde a la masa necesaria para 1 L de solución, no para 0.5 L. Ignora el volumen dado.
D. Absurda: 1 M es una unidad de concentración (molaridad), no de masa (gramos). Es una respuesta dimensionalmente absurda.
Pregunta 9
La velocidad de una reacción química depende de varios factores. Se realiza la misma reacción (por ejemplo, la reacción de un antiácido con agua) en dos vasos: uno con agua fría y otro con agua caliente.
¿En cuál vaso la reacción será más rápida y por qué?
A. Contraria: Las bajas temperaturas generalmente *disminuyen* la velocidad de las reacciones. La idea de que catalizan es opuesta a la realidad.
B. Respuesta Correcta: Según la teoría de las colisiones, un aumento de la temperatura incrementa la energía cinética promedio de las partículas. Esto causa que colisionen con más frecuencia y, lo que es más importante, con más energía, aumentando la probabilidad de que las colisiones superen la energía de activación y sean efectivas.
C. Contradictoria: La temperatura es uno de los factores más importantes que afectan tanto la velocidad de reacción como la posición del equilibrio. Afirmar que no afecta la velocidad es incorrecto.
D. Absurda: La mayoría de los sólidos (como los componentes de un antiácido) se disuelven mejor en caliente que en frío. La premisa es generalmente falsa, lo que hace absurda la conclusión.
Pregunta 10
Un globo se infla con 2 moles de helio (He) a una presión de 1 atm y una temperatura de 27 °C (300 K). Ocupa un cierto volumen V. Luego, se añaden 2 moles más de helio al globo, manteniendo la presión y la temperatura constantes.
Según la Ley de Avogadro, ¿cuál será el nuevo volumen del globo?
A. Absurda: Los moles de un gas definitivamente ocupan espacio. Es absurdo pensar que se puede añadir gas sin que cambie el volumen (a P y T constantes).
B. Respuesta Correcta: La Ley de Avogadro establece que, a presión y temperatura constantes, el volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles (V ∝ n). Si se duplica el número de moles (de 2 a 4), el volumen también se duplicará.
C. Contraria: Reducir el volumen implicaría que añadir gas lo comprime, lo cual es opuesto a la realidad y a la ley de Avogadro.
D. Contradictoria: El volumen es directamente proporcional a los moles (V=kn), no al cuadrado de los moles. Cuadruplicar el volumen sería el resultado si la relación fuera V ∝ n².
Pregunta 11
El óxido de sodio (Na₂O) es un óxido metálico, mientras que el dióxido de carbono (CO₂) es un óxido no metálico. Ambos se hacen reaccionar con agua por separado.
¿Qué comportamiento se espera de las soluciones resultantes?
A. Contradictoria: Esta opción ignora la regla general de que los óxidos metálicos forman bases.
B. Respuesta Correcta: Los óxidos de metales alcalinos (óxidos básicos) reaccionan con agua para formar hidróxidos (Na₂O + H₂O → 2NaOH). Los óxidos de no metales (óxidos ácidos) reaccionan con agua para formar ácidos (CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃, ácido carbónico).
C. Absurda: Si bien el agua es neutra, estos óxidos reaccionan con ella para formar nuevos compuestos que alteran el pH. Es absurdo pensar que no habrá cambio.
D. Contraria: Esta opción invierte completamente la regla de comportamiento de los óxidos metálicos y no metálicos.
Pregunta 12
Se compara la polaridad del enlace en la molécula de flúor (F₂) y en la molécula de fluoruro de hidrógeno (HF).
¿Qué se puede afirmar sobre la polaridad de estos enlaces?
A. Contradictoria: La alta electronegatividad del flúor es precisamente la razón por la que forma enlaces muy polares con otros elementos, contradiciendo la conclusión.
B. Respuesta Correcta: La polaridad de un enlace depende de la diferencia de electronegatividad (ΔEN). En F₂, los dos átomos son idénticos, por lo que ΔEN = 0 y el enlace es covalente no polar. En HF, hay una gran diferencia de electronegatividad entre H y F, lo que crea un dipolo y hace que el enlace sea muy polar.
C. Contraria: Esta opción ignora el hecho de que en F₂, no hay diferencia de electronegatividad. La presencia de un átomo electronegativo no garantiza por sí sola un enlace polar.
D. Contraria: Esta opción invierte los conceptos. Es una afirmación opuesta a la realidad química.
Pregunta 13
Se intenta disolver nitrato de plata (AgNO₃) y cloruro de plata (AgCl) en agua. Se observa que el AgNO₃ se disuelve fácilmente, mientras que el AgCl es prácticamente insoluble.
¿Cuál es la regla de solubilidad que mejor explica esta diferencia?
A. Contraria: Esta generalización es falsa, como lo demuestra el hecho de que el AgNO₃ es soluble. Contradice los datos del problema.
B. Respuesta Correcta: Las reglas generales de solubilidad indican que prácticamente todas las sales de nitrato (NO₃⁻) son solubles. Por otro lado, la mayoría de los cloruros (Cl⁻) son solubles, con excepciones notables como AgCl, PbCl₂ y Hg₂Cl₂, que son insolubles.
C. Contraria: Esta generalización es falsa. Ignora las excepciones clave, como el AgCl, que es el centro de la pregunta.
D. Absurda: La solubilidad es una propiedad compleja que no depende de forma simple de la masa molar. Además, la premisa de que AgCl es «más ligero» que AgNO₃ es falsa (M(AgCl) ≈ 143 g/mol, M(AgNO₃) ≈ 170 g/mol), haciendo la conclusión doblemente absurda.
Pregunta 14
El peróxido de hidrógeno (H₂O₂) se descompone lentamente para formar agua (H₂O) y oxígeno gaseoso (O₂). La ecuación es: 2H₂O₂(l) → 2H₂O(l) + O₂(g).
¿Qué tipo de reacción de óxido-reducción es esta?
A. Absurda: Es una reacción de descomposición (un compuesto se rompe en sustancias más simples), no de síntesis. Es una clasificación absurda.
B. Respuesta Correcta: En el H₂O₂, el oxígeno tiene un estado de oxidación de -1. En los productos, parte del oxígeno pasa a tener un estado de oxidación de -2 (en H₂O), lo que es una reducción. La otra parte pasa a 0 (en O₂), lo que es una oxidación. Como el mismo elemento (oxígeno) se oxida y se reduce, es una reacción de desproporción.
C. Contraria: La combustión es una reacción que *consume* oxígeno, no una que lo produce. Confunde el rol del oxígeno.
D. Contraria: Los estados de oxidación del oxígeno cambian claramente (-1 → -2 y -1 → 0). Por lo tanto, es una reacción redox.
Pregunta 15
Se compara la fuerza de dos ácidos en solución acuosa: el ácido clorhídrico (HCl) y el ácido acético (CH₃COOH). Ambos se disuelven en agua.
¿Por qué el HCl se considera un ácido mucho más fuerte que el ácido acético?
A. Absurda: La masa de los elementos no es el factor determinante de la fuerza de un ácido. Es una correlación sin causalidad y, por tanto, absurda.
B. Respuesta Correcta: La fuerza de un ácido se define por su grado de disociación (ionización) en agua. Un ácido fuerte como el HCl se ioniza al 100%, liberando todos sus protones. Un ácido débil como el ácido acético establece un equilibrio donde la mayoría de las moléculas permanecen sin disociar.
C. Contradictoria: El tamaño de la molécula no es el factor principal aquí. Hay ácidos orgánicos mucho más grandes que son más fuertes que el acético. Lo que importa es la estabilidad de la base conjugada y la polaridad del enlace H-A.
D. Contraria: El HCl en su estado gaseoso es un compuesto covalente polar, no iónico. Se ioniza solo al disolverse en agua. El ácido acético también es covalente. La premisa es incorrecta.


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