Problemario para Olimpiadas de Química del estado de Jalisco

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Problemario para Olimpiadas de
Química del estado de Jalisco
Presentación
El presente problemario tiene como finalidad exclusiva apoyar a alumnos y
profesores participantes en Olimpiadas de Química a nivel Regional, Estatal y
Nacional para que acompañado de un buen soporte teórico, puedan adquirir y
poner en práctica sus conocimientos de distintas áreas de esta ciencia y así
puedan mejorar su desempeño en próximas Olimpiadas de Química y por qué
no, en su futura vida profesional.
Este trabajo se dividió en 16 temas principales y se organizaron en 63 subtemas
de diversas áreas de la química. Se incluyó temas básicos como estequiometria,
nomenclatura, gases, disoluciones, etc. hasta un poco más avanzados como
cinética química, termoquímica, electroquímica, equilibrios en fase acuosa,
química nuclear, química orgánica, etc.
El formato de las preguntas es de opción múltiple y las respuestas de cada tema
vienen al final de este documento.
Se debe hacer mención que se elaboró esta compilación de problemas con base
en ejercicios propuestos en Olimpiadas de Química de diferentes entidades de
España, el material aquí expuesto pertenece en su totalidad a los autores: Sergio
Menargues Irles profesor de bachillerato y profesor asociado de la Universidad
de Alicante y Fernando Latre David catedrático de bachillerato y miembro de la
Comisión de Olimpiadas de Química del Ilustre Colegio de Químicos de la
Comunidad Valenciana.
Finalmente, por parte de la delegación de Olimpiadas de Química del estado de
Jalisco queremos agradecer a todos los profesores que de manera desinteresada
han motivado, apoyado e instruido a alumnos interesados en participar en
olimpiadas. Sin duda nuestro tiempo es bien invertido, porque ellos serán los
próximos científicos que revolucionen y transformen nuestro futuro.

Mtro. Gabriel Palacios Huerta
Mtro. Sergio F. Chitica
Delegados Estatales de la Olimpiada de Química en Jalisco
Índice
1. Concepto “mol” y leyes ponderales de la química ……….1-6
 Nomenclatura inorgánica
 Relación isotópica
 Fórmula mínima y molecular
 Temas diversos
2. Gases …………………………………………………………………..7-10

 Teoría cinético-molecular
 Densidad de gases
 Ecuación del gas ideal
 Temas diversos
3. Disoluciones …………………………………………………………………11-13

 Expresión de concentraciones
 Temas diversos
4. Reacciones Químicas ……………………………………………………14-18

 Temas diversos
 Estequiometría
5. Termoquímica y Termodinámica ………………………………….19-22

 Termoquímica
 Termodinámica
6. Equilibrio Químico ……………………………………………………….23-30

 Principio Le Châtelier
 Constante de equilibrio Kc
 Constante de equilibrio Kp
 Relación entre Kc y Kp
 Termodinámica y cálculo de constantes de equilibrio
 Temas diversos
7. Cinética Química ………………………………………………………….31-37

 Conceptos sobre cinética química
 Velocidad y orden de reacción
 Catálisis y energía de activación
 Mecanismos de reacción
8. Equilibrios Ácido-Base …………………………………………………38-43

 Conceptos sobre ácido-base
pH de ácidos y bases fuertes

 Fuerza de ácidos y bases
 Ácidos débiles
 Bases débiles
 Soluciones amortiguadoras
Índice
 Titulaciones
 Temas diversos
9. Equilibrios de solubilidad ………………………………………………..44-46

 Conceptos sobre solubilidad
 Solubilidad y Kps
 pH y solubilidad
 Efecto de ion común y formación de complejos
10. Electroquímica ………………………………………………………………47-53

 Estado de oxidación y balanceo REDOX
 Conceptos de electroquímica
 Eº, E y ecuación de Nerst
 Celdas electrolíticas y electrólisis
 Eº, E, ∆Gº, ∆G y equilibrio
11. Estructura Atómica ……………………………………………………….54-59

 # atómico, # p+, # e- y # n
 Configuración electrónica y paramagnetismo
 Números cuánticos
 Temas diversos
12. Sistema periódico ………………………………………………………..60-63
 Propiedades periódicas
 Temas varios
13. Enlace químico I y Geometría molecular ……………………….64-69

 Regla del octeto
 Enlace químico
 Hibridación
 Momento dipolar
 Geometría molecular
 Temas diversos
14. Enlace Químico II y Propiedades Físicas …………………………70-74

 Fuerzas intermoleculares
 Propiedades físicas
 Estado sólido
 Temas diversos
15. Química nuclear …………………………………………………………….75-76

 Reacciones nucleares
 Cinética de decaimiento nuclear
16. Química Orgánica …………………………………………………………..77-83

 Conceptos de orgánica
 Nomenclatura orgánica
 Isomería orgánica
 Reacciones orgánicas
Índice
Tema 1: Concepto “mol” y leyes ponderales de la química

“Nomenclatura inorgánica” b) El peso atómico, que es la fuerza con
que la gravedad terrestre atrae a los

átomos.
1. Los compuestos hidróxido de calcio,
c) La unidad de masa atómica (u), que es la
sulfato de calcio y carbonato de calcio son,
doceava parte de la masa del isótopo 12
respectivamente.
del carbono.
a) CaOH / CaSO / CaCO
4 3
d) El número de Avogadro, que es la base
b) Ca(OH) / CaSO / CaCO
2 4
de los logaritmos que se utilizan en los
c) Ca(OH) / CaSO / CaCO
2 3
cálculos estequiométricos.
d) Ca(OH) / CaSO / CaCO
2 3 3

e) Ca(OH) / CaSO / CaCO
2 4 3
7. Si 2.07x1022 átomos de un determinado
2. Señale la fórmula química que elemento pesan 2.48 g; su masa molecular
corresponde al hipoclorito de cesio: en g·mol−1 es:
a) CsClO2 a) 5.13
b) CsClO b) 36.0
c) CeClO c) 72.1
d) ScClO d) 22.4
e) 144
3. La fórmula HIO corresponde a:
a) Ioduro de hidrógeno 8. La mayoría de los cianuros son
b) Hidróxido de yodo compuestos venenosos letales. Por
c) Ácido hipoiodoso ejemplo, la ingestión de una cantidad tan
d) No se corresponde a ningún compuesto pequeña como 0.001 g de cianuro de
conocido (hasta ahora) potasio (KCN) puede ser fatal. ¿Cuántas
moléculas de KCN están contenidas en
4. Las fórmulas correctas del dicromato dicha cantidad?
potásico, tiosulfato sódico y a) 9.26x1018
dihidrógenofosfato de calcio son, b) 6.02x1023
respectivamente: c) 1.54x10−5
a) KCr2O7 / Na2S2O3 / CaH2PO4 d) 1.54x105
b) K2Cr2O7 / Na2S2O3 / Ca(H2PO4)2
c) K2Cr2O7 / NaS2O3 / Ca(H2PO4)2 9. ¿Cuál de las siguientes muestras de gas
d) K2Cr2O7 / NaS2O3 / CaHPO4 contiene un menor número de moléculas?
a) 20 L de nitrógeno, a 1 atm y 600 K
5. Si vemos la fórmula KIO, debemos b) 10 L de dióxido de carbono (CO ) a 2 atm
2
pensar que se trata de: y 300 K
a) Una oxosal c) 10 L de hidrógeno, a 2 atm y 27°C
b) Una bisal d) 5 L de metano (CH ) a 4 atm y 0°C
4
c) Un óxido doble
d) Un error, porquela fórmula está mal 10. ¿Cuál de las siguientes sustancias
escrita contiene mayor número de átomos?
a) 5 moles de H O
2
“Número de Avogadro y % en b) 6 moles de CS
2
masa” c) 3 moles de NaNO3
d) 2 moles de NH OH
4
e) 6 moles de NaH
6. Entre las unidades utilizadas en Química,

son muy conocidas:
11. Si se tienen 56 gramos de nitrógeno, de
a) El molgramo, que es un gramo de
masa atómica relativa 14, se dispone de un
moléculas
total de:
a) 4 átomos de nitrógeno
b) 1.2x1023 átomos de nitrógeno
1
Tema 1: Concepto “mol” y leyes ponderales de la química

c) 2.4x1024 átomos de nitrógeno 17. Un tazón contiene 100 mL de agua, el
d) 2.303x1018 átomos de nitrógeno número de moléculas agua en el tazón es:
a) 6.023x1023
12. ¿Cuál de las siguientes cantidades de b) 1.205x1024
oxígeno contiene mayor número de c) 3.35x1024
moléculas? d) 5.55
a) 2.5 moles
b) 78.4 L en condiciones normales 18. ¿Cuál de las siguientes cantidades de
c) 96 g sustancia contiene mayor número de
d) 1.0x1024 moléculas moléculas?
e) 10 L medidos a 2 atm de presión y a) 5.0 g de CO
100°Cde temperatura b) 5.0 g de CO
2
c) 5.0 g de H O
2
13. Puesto que la masa atómica del sodio d) 5.0 g de O
3
es 23 y la del nitrógeno es 14, puede e) 5.0 g de Cl
2
decirse que en 23 g de sodio:
a) Hay el mismo número de átomos que en 19. El carbono natural contiene 1.11% de
14 g de nitrógeno 13C. Calcule los gramos de 13C que
b) Hay el doble de átomos que en 14 g de contienen 100.0 kg de metano, CH4.
nitrógeno a) 8.31x102
c) Hay la mitad de átomos que en 14 g de b) 7.48·104
nitrógeno c) 69.2
d) No puede hacerse la comparación d) 1.11x103
porque se trata de un sólido y de un gas e) 0.831

14. La masa molecular de una proteína que 20. La cafeína, uno de los componentes del
envenena los alimentos está alrededor de té y del café, tiene una masa molecular
900,000. La masa aproximada de una relativa de 194. El análisis cuantitativo
molécula de esta proteína será: indica que la cafeína contiene un 28.9% de
a) 1.5x10-18g nitrógeno; por ello, el número de átomos
b) 1x10-12 g de nitrógeno en una molécula de cafeína
c) 6.023x1023g ha de ser:
d) 9x10-5g a) 1
b) 2
15. En 60 g de calcio hay el mismo número c) 4
de átomos que en: d) 7
a) 0.75 moles de helio
b) 32 g de azufre 21. Los siguientes compuestos: urea,
c) 1.5 moles de dióxido de carbono CO(NH ) , nitrato amónico, NH NO , y
2 2 4 3
d) 0.5 moles de dióxido de carbono guanidina, HCN(NH ), son adecuados para
2
e) 55 g de sodio ser usados como fertilizantes, ya que
proporcionan nitrógeno a las plantas. ¿Cuál
16. Dos recipientes idénticos contienen, en de ellos considera más adecuado por ser
condiciones normales, 4 g de helio y 4 g de más rico en nitrógeno?
hidrógeno, respectivamente. ¿Cuál es la a) Urea
relación entre el número de partículas de b) Guanidina
helio y el número de partículas de c) Nitrato amónico
hidrógeno existentes en cada recipiente? d) Todos por igual
a) 1:1
b) 1:2 22. ¿Qué tanto por ciento de cloro
c) 1:4 contiene una mezcla a partes iguales de KCl
d) 2:1 y NaClO3?
2
Tema 1: Concepto “mol” y leyes ponderales de la química

a) 30.25% 27. Un compuesto de fósforo y azufre
b) 42.53% utilizado en las cabezas de cerillas contiene
c) 40.45% 56.29% de P y 43.71% de S. La masa molar
d) 53.25% correspondiente a la fórmula empírica de
este compuesto es:
23. Calcula cuánto aumentará la masa de a) 188.1
3.5 g de Na SO si se convierte b) 220.1
2 4
completamente en Na SO ·10H O. c) 93.94
2 4 2
a) 1.06 g d) 251.0
b) 1.96 g e) 158.1
c) 4.44 g
d) 0.39 g 28. Si 60 g de carbono se combinan con 10
e) 0.79 g g de hidrógeno para formar un
hidrocarburo, la fórmula molecular de éste
“Relación isotópica” es:
a) C H
5 8
b) C H
24. El litio natural contiene dos isótopos, 5 10
c) C H
6Li y 7Li, con masas atómicas 6.0151 y 6 10
d) C H
7.0160 y los porcentajes de abundancia son 6 14
7.42 y 92.58; respectivamente. La masa
29. El análisis químico elemental de la
atómica media para el litio es:
nicotina da la siguiente composición:
a) 6.089
74.04% C; 8.70% H y 17.24% N. Si la masa
b) 7.0160
molecular de la nicotina es 162.2; su
c) 6.01510
fórmula molecular es:
d) 6.941
a) CH N
e) 6.5156 2
b) C H N
20 28 4
c) C H N
25. El espectro de masas del bromo, de 2 5
d) C H N
número atómico 35, revela que en la 5 7
e) C H N
naturaleza se encuentran dos isótopos de 10 14 2

bromo, los de número másico 79 y 81, que
30. El ácido ascórbico (vitamina C) cura el
se encuentran en la proporción respectiva
escorbuto y puede ayudar a combatir el
50.5 y 49.5 %. Por tanto, la masa atómica
resfriado común. Se compone de 40.92%
relativa promedio del bromo es:
de carbono; 4.58% de hidrógeno y el resto
a) 35.79
oxígeno. Su fórmula empírica será:
b) 79.81
a) C H O
c) 79.99 3 5 3
b) C H O
d) 81.35 9 16 13
c) C H O
4 6 4
d) C H O
“Fórmula mínima y molecular” 3 4 3

31. Uno de los silicatos utilizados para la
26. Por reacción entre 0.25 moles de cloro,
fabricación del cemento Portland contiene
en estado gaseoso, con suficiente cantidad
el 52.7% de calcio; 12.3% de silicio y 35.0%
de un metal M se producen 0.1 moles del
de oxígeno. Su fórmula molecular debe ser:
cloruro de dicho elemento. La fórmula de
a) Ca SiO
3 5
dicho cloruro debe ser:
b) CaSiO
3
a) MCl
3 c) Ca SiO
2 4
b) M Cl
2 5 d) Ca Si O
2 2 7
c) MCl
5
d) M Cl
5 2

3
Tema 1: Concepto “mol” y leyes ponderales de la química

32. Una muestra de 3.16 g de eucaliptol, 37. Se pretende determinar la fórmula del
ingrediente activo primario encontrado en yeso, que es un sulfato cálcico hidratado.
las hojas de eucalipto, contiene 2.46 g de Sabiendo que 3.273 g de este mineral se
carbono; 0.372 g de hidrógeno y el resto de transforman, por calefacción, en 2.588 g de
oxígeno. ¿Cuál será la fórmula empírica del sulfato de calcio anhidro, se deduce que
eucaliptol? dicha fórmula es:
a) C H O a) Ca(SO ) ·H O
18 10 3 4 2 2
b) C H O b) Ca SO ·H O
10 18 2 4 2
c) C H O c) CaSO ·H O
5 9 4 2
d) C H O d) CaSO ·2 H O
9 5 2 4 2

33. Si un hidrocarburo contiene 2.98 g de 38. Cuántas moléculas de agua de
carbono por cada gramo de hidrógeno, su cristalización pierde el sulfato de aluminio
fórmula empírica es: sabiendo que al calentarlo pierde un
a) CH 48.68% de su masa.
b) C H a) 12
2 2
c) C H b) 24
2
d) CH c) 6
4
d) 18
34. Se calienta una muestra de 250 g de
hidrato de CuSO hasta eliminar toda el 39. Se calienta una barra de cobre de
4
agua. Entonces se pesa la muestra seca y pureza electrolítica que pesa 3,178 g en
resulta ser 160 g. ¿Cuál es la fórmula del una corriente de oxígeno hasta que se
hidrato? convierte en un óxido negro. El polvo negro
a) CuSO ·10 H O resultante pesa 3,978 g. La fórmula de este
4 2
b) CuSO ·7 H O óxido es:
4 2
c) CuSO ·5 H O a) CuO
4 2 2
d) CuSO ·2 H O b) Cu O
4 2 2 3
e) CuSO ·H O c) CuO
4 2 3
d) Cu O
2
35. La azurita es un mineral de color azul e) CuO
intenso, que se utiliza como una de las
fuentes de cobre, cuya composición es 40. Los únicos productos del análisis de un
55.3% de Cu; 6.79% de C; 37.1% de O y compuesto puro fueron 0.5 moles de
0.58% de H, ¿cuál de las siguientes átomos de carbono y 0.75 moles de
fórmulas corresponde a la composición de átomos de hidrógeno, lo que indica que la
la azurita? fórmula empírica del compuesto es:
a) CuCO ·2 CuOH a) CH
3 4
b) CuCO ·2 Cu(OH) b) CH
3 2
c) CuCO ·Cu(OH) c) CH
3 2 2
d) Cu(OH) ·2 CuCO d) C H
2 3 2 3
e) CuOH·2 CuCO
3
41. Las fórmulas empíricas de tres
36. Un compuesto de fórmula AB contiene compuestos son:
3
un 40% en masa de A. La masa atómica de a) CH O b) CH c) C H Cl
2 2 3 7
A debe ser: Suponiendo que un mol de cada
a) La mitad de B compuesto a, b y c se oxida
b) Igual a la de B completamente y que todo el carbono se
c) El doble de B convierte en dióxido de carbono, la
d) La tercera parte de B conclusión más razonable de esta
información es que:
4
Tema 1: Concepto “mol” y leyes ponderales de la química

a) El compuesto a forma el mayor peso de 47. En un gramo de un óxido de cierto
CO elemento metálico de masa atómica 54.93
2
b) El compuesto b forma el mayor peso de hay 0.63 g de dicho elemento. ¿Cuál será la
CO fórmula de dicho óxido?
2
c) El compuesto c forma el mayor peso de a) XO
CO b) X O
2 2 3
d) No es posible deducir cuál de esos c) XO
2
compuestos dará el mayor peso de CO d) X O
2 2 7

42. La fórmula empírica para un compuesto 48. Una muestra de 60.0 mg de X O
2 5
es CH. ¿Cuál de los siguientes podría ser el contiene 33.8 mg de oxígeno. La masa
peso molecular del compuesto? atómica de X es:
a) 32 g/mol a) 4.98
b) 47 g/mol b) 35.0
c) 50 g/mol c) 31.0
d) 78 g/mol d) 18.5
“Temas diversos”
43. Si al quemar 0.5 moles de un

hidrocarburo se recogen 33.6 L de CO ,
2 49. La molécula de oxígeno es más
medidos en condiciones normales, se trata
voluminosa que la de hidrógeno, por lo
de:
que:
a) Metano
a) En condiciones normales, un mol de
b) Propano
oxígeno ocupa un volumen mayor que un
c) Butano
mol de hidrógeno.
d) Octano
b) El precio de un mol de oxígeno es mayor
que el de un mol de hidrógeno.
44. La fórmula empírica de un compuesto
c) En condiciones normales, un mol de
que contiene un 50% en peso de azufre y
oxígeno y un mol de hidrógeno ocupan el
un 50% en peso de oxígeno será:
mismo volumen.
a) SO
3 d) El agua contiene dos átomos de
b) SO
2 hidrógeno y uno de oxígeno, para que los
c) SO
dos elementos ocupen la misma fracción
d) S O
2 del volumen de la molécula.

45. En la sal de magnesio hidratada,
50. Por reacción entre 0.25 moles de cloro,
MgSO ·xH O, el porcentaje de agua de
4 2 en estado gaseoso, con suficiente cantidad
cristalización es 51.16%. ¿Cuál es el valor
de un metal M se producen 0.1 moles del
de x?
cloruro de dicho elemento. La fórmula de
a) 2
dicho cloruro debe ser:
b) 3
a) MCl
3
c) 4
b) M Cl
2 5
d) 7
c) MCl
5

d) M Cl
5 2
46. El hierro forma dos cloruros, uno con

un 44.20% de Fe y otro con un 34.43%.
51. ¿Cuál es el estado de oxidación del
Determina la fórmula empírica de ambos.
fósforo en el compuesto que se forma
a) FeCl y Fe Cl
2 2 3 cuando 3.1 g de fósforo reaccionan
b) FeCl y FeCl
2 3 completamente con 5.6 litros de cloro gas
c) FeCl y FeCl
3 (Cl ) en condiciones normales?
2
d) FeCl y FeCl
2 5 a) 2

b) 3
5
Tema 1: Concepto “mol” y leyes ponderales de la química

c) 4 a) 10 g
d) 5 b) 3.4 g
c) 5 g
52. Una muestra de 0.01 moles del cloruro d) 6.8 g
de un elemento X reaccionan
completamente con 200 cm3 de una
disolución 0.1 M de nitrato de plata. ¿Cuál
es la identidad de dicho elemento?
a) K
b) Ca

c) Al
d) Si

53. Una muestra de materia está

compuesta por tres fases diferentes con
propiedades físicas distintas. Esta muestra

puede ser descrita como:
a) Mezcla homogénea

b) Muestra heterogénea
c) Compuesto
d) Elemento

54. Si a la masa atómica del carbono se le
asignara el valor 50 en vez de 12, ¿cuál
sería la masa molecular del H O
2
consistente con ese nuevo valor?
a) 56

b) 62
c) 3.1416

d) 75

55. ¿Cuántos moles de iones habrá en una
disolución acuosa preparada al disolver

0.135 mol de nitruro de sodio en agua?
a) 0.270 mol

b) 0.675 mol
c) 0.540 mol
d) 0.135 mol

56. El magnesio reacciona con el oxígeno
molecular diatómico dando monóxido de
magnesio. Si se tienen 0.5 moles de Mg,
¿cuánto oxígeno molecular se necesita?
a) 1 mol de oxígeno molecular diatómico
b) 16 g de oxígeno
c) 8 g de oxígeno

d) 0.5 moles de oxígeno molecular
diatómico

57. ¿Qué cantidad de magnesio se tiene

que combinar con 10 g de cloro para
formar el compuesto MgCl ?
2
6