Guía del IPN Química resuelta: Ciencias Médico-Biológicas del 13 al 24

Sabemos que llegaste hasta acá a raíz de tu interés en prepararte para el examen de admisión del IPN, por eso, nuestra guía de ejercicios resueltos del IPN está diseñada para que puedas empezar a dominar todos los temas que encontrarás al realizar esta prueba. ¡Recuerda que todo esfuerzo trae una recompensa!

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Aquí nos encontramos en la segunda parte de nuestra guía de ejercicios del IPN resueltos, enfocado específicamente a Química para el área de Ciencias Médico Biológicas. 

Nuestra intención es que seas capaz de ser admitido en cualquier carrera del área de Ciencias Médico Biológicas del IPN, así que presta atención a cada paso y práctica por tu parte. Recuerda que si aspiras a ser admitido en el poderoso Poli, deberás lograr un puntaje que iguale o supere al mínimo exigido para la carrera de tu interés.

¿Qué viene en el examen del IPN?

El Instituto Politécnico Nacional plantea un examen de admisión que se divide en dos partes diferentes. La primera de ellas aborda preguntas de conocimiento general, enfocadas a comunicación y matemáticas. Seguidamente, se da paso a las preguntas de ciencias como Química, Biología y Física.

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En total, este examen se compone de 130 preguntas, las cuales se distribuyen en cada área de la forma que te mostramos a continuación:

  • 50 preguntas de matemáticas.
  • 40 preguntas de comunicación.
  • 10 preguntas de biología.
  • 15 preguntas de química.
  • 15 preguntas de física.

Sin más que decirte, ahora damos paso a continuar con la resolución de la segunda parte de esta guía resuelta del IPN con reactivos de química para el área de Ciencias Médico Biológicas:

Ejercicio 13: Balanceo de ecuaciones

En la siguiente reacción \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}\rightarrow\mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} los coeficientes estequiométricos para el hidróxido férrico, ácido sulfúrico y sulfato férrico son respectivamente:

  1. 2, 1, 2
  2. 1, 2, 2
  3. 2, 3, 1
  4. 1, 3, 1

Solución:

Una forma sencilla de calcular los coeficientes estequiométricos para establecer el equilibrio de la reacción, es contar la cantidad de átomos antes y después de la reacción y evaluar que haya la misma cantidad tanto en los reactantes como en los productos:

\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

  • Comenzando por el Fe: en los reactantes hay solo un átomo y en los productos hay 2 átomos de Fe, por lo tanto se coloca un 2 en el lado de los reactivos para equilibrar la cantidad de átomos de hierro encontrados en la reacción

2 \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

  • Al evaluar el S se evidencia que del lado de los reactantes hay un átomo de S y del lado de los productos hay 3 átomos de azufre, por lo tanto se coloca un 3 delante del ácido sulfúrico para equilibrar las cantidades

2 \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

Y de esta manera estarían balanceadas las cantidades de Fe y S. El problema pregunta cuáles serían los coeficientes correspondientes para el \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3} , \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} y \mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3} en base al balanceo de la ecuación sería 2, 3 y 1 y la opción correcta sería la C.

Pero es importante mencionar que la ecuación no está del todo balanceada porque falta equilibrar las cantidades de oxígenos e hidrógenos a ambos lados de la ecuación. Para ello se agrega un 6 delante del agua y la ecuación estaría totalmente equilibrada.

2 \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

Ejercicio 14: Compuestos químicos

Relacionar la fórmula con la función química:

  1. 1D, 2B, 3A, 4C, 5E
  2. 1D, 2E, 3A, 4C, 5B
  3. 1A, 2B, 3D, 4C, 5E
  4. 1A, 2E, 3C, 4D, 5B

Solución:

Para efectuar la relación comenzamos analizando la columna de la función química para verificar los compuestos que cumplen con las bases teóricas:

  • Los anhídridos u óxidos ácidos son aquellos compuestos formados por la unión de un elemento no metálico y oxígeno. El \mathrm{SO}_{3} es un anhídrido y la relación será 3A
  • Los hidruros son compuestos constituidos por la combinación de un átomo metálico con hidrógeno. El \mathrm{FeH}_{2} es un compuesto formado por un elemento metálico (hierro) más hidrógeno, por lo tanto la relación es 5B
  • Los óxidos metálicos son compuestos que se forman al reaccionar el oxígeno con el metal. El CaO es un ejemplo de óxidos metálicos, la relación será 4C
  • Sal binaria: son aquellas que se forman por la unión de un elemento metálico y uno no metálico. El M g_{3} N_{2} es un ejemplo de sal binaria y la relación es 1D
  • Los hidrácidos son las combinaciones que se forman entre el hidrógeno con valencia +1 y otro elemento no metálico. El ácido sulfhídrico \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S} es un ejemplo de compuestos hidrácidos. La relación es 2E

La opción correcta es la B.

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Ejercicio 15: Unidades de concentración

¿A cuál de las siguientes unidades de concentración más comunes pertenecen las siguientes unidades?

M=\frac{n_{\text {Soluto }}}{L_{\text {disolución }}}

  1. Molar
  2. Molal
  3. Normal
  4. Porcentual

Solución:

La unidad de concentración M=\frac{n_{\text {Soluto }}}{L_{\text {disolución }}} hace referencia a la molaridad, ya que se trata de la relación entre el número de moles del soluto que hay disueltos en un litro de disolución.

La opción correcta, para el presente ejercicio, es la A.

Ejercicio 16: Unidades de concentración

En el \mathrm{CaCl}_{2} ¿Cuál es el peso equivalente del calcio expresado en gramos?

  1. 40
  2. 20
  3. 3
  4. 5

Solución:

El cálculo del peso equivalente se realiza a través de la fórmula: P e q=\frac{P M}{W}

La división del PM se efectúa entre W, la cual representa:

  • N° de H+ si el compuesto es un ácido
  • N° de OH- si el compuesto es una base
  • N° de aniones si el compuesto es una sal
  • O entre la valencia o N° de oxidación si se trata de un elemento.

La interrogante del ejercicio pregunta: Peq del Ca+2, por lo tanto se debe conocer que la masa atómica del calcio es 40 g/mol y la valencia del Ca es +2 entonces la sustitución sería:

La expresión se encuentra en g porque se habla del peso equivalente entonces la respuesta es 20 g.

La respuesta correcta es la opción B.

NOTA: no se debe confundir el peso equivalente con el N° de equivalentes de un compuesto. El primero representa la porción de un compuesto químico cuya masa sustituye o está en la capacidad de reaccionar con átomos específicos. Mientras que el número de equivalentes es la relación entre la masa del soluto y su peso equivalente, por lo tanto no tiene masa y es representado por un número equivalente presentes en una porción de soluto.

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Ejercicio 17: Unidades de concentración

¿Cuál es la molaridad de 58.5 gr de cloruro de sodio disueltos en 2 litros de solvente?

  1. 5 mol/L
  2. 5 mol/L
  3. 1 mol/L
  4. 4 mol/L

Solución:

La molaridad se calcula mediante la fórmula: M=\frac{\text { moles del sto }}{V \text { de la solucion }(L)}

Para resolver el ejercicio necesitamos:

  • g del sto = 58.5
  • PM del sto (NaCl)= 58.5 g/mol

  • Volumen de la solución: 2 L

Primero calculamos los moles del soluto mediante la fórmula: \text { moles sto }=\frac{g \text { sto }}{P M \text { sto }}

Se sustituyen los datos en la fórmula principal:

M N a C l=\frac{1 \mathrm{~mol}}{2 L}=0.5 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}

La molaridad de 58.5 gr de NaCl disueltos en 2 litros de solvente es igual a 0.5 mol/L. la respuesta correcta es la opción A.

Ejercicio 18: Compuestos orgánicos: alcoholes

De los siguientes compuestos orgánicos ¿Cuál se obtiene a partir de alcoholes secundarios y frecuentemente se usa como solvente?

  1. Éter
  2. Amina
  3. Cetona
  4. Aldehído

Solución:

En base a la teoría, la oxidación de alcoholes secundarios en presencia de un agente oxidante como el: \mathrm{KMnO}_{4}, \mathrm{H}_{2}\mathrm{CrO}_{4}, \mathrm{CrO}_{3} entre otros. Permite la formación de cetonas.

Las cetonas son buenos disolventes gracias a la capacidad de formación de puentes de hidrógeno por la electronegatividad del grupo carbonilo que permite aceptar protones pero no donarlos.

Por ejemplo: la acetona se utiliza con mucha frecuencia en el laboratorio clínico para la tinción diferencial de bacterias Gram positivas y Gram negativas, gracias a su capacidad como solvente de la pared bacteriana en los microbios Gram negativos, se puede establecer un diagnóstico entre ambos microorganismos.

Por lo tanto, la opción correcta es la C.

Ejercicio 19: Orbitales moleculares

La hibridación ___________ se presenta cuando el carbono forma enlaces _______ y se producen ___ híbridos con ángulos de 109.5^{\circ}

  1. s p^{3}-\text { triples }-4
  2. s p^{2}-\text { dobles }-3
  3. s p-\text { sencillos }-2
  4. s p^{3}-\text { sencillos }-4

Solución:

La teoría explica que: la hibridación de un orbital s con tres orbitales p origina cuatro orbitales híbridos sp3 con un arreglo geométrico tetraédrico que corresponde a ángulos de enlace sencillos de 109.5^{\circ} .

Por lo tanto la respuesta es: La hibridación s p^{3} se presenta cuando el carbono forma enlaces sencillos y se producen 4 híbridos con ángulos de 109.5^{\circ}

La opción correcta es la D.

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Ejercicio 20: Hibridación de los compuestos orgánicos

Identificar cuántos enlaces sigma y pi, respectivamente, se presentan en la siguiente molécula:

C H_{2}=C H-C \equiv C H

  1. 7, 3
  2. 6, 2
  3. 5, 2
  4. 3, 3

Solución:

Los enlaces sigma \sigma o cilindricamente simétricos son los más comunes en los compuestos orgánicos. Todos los enlaces sencillos presentes en los compuestos orgánicos son \sigma . Cuando se forma un doble enlace, uno de ellos es sigma, igualmente en la formación de los triples enlaces, el central siempre es sigma. Son enlaces fuertes y difíciles de romper.

Los enlaces pi (\pi) no son cilindricamente simétricos y se forman por el traslape de dos orbitales p. Los compuestos con dobles enlaces tienen un enlace sigma y uno pi, mientras que los triples enlaces están formados por dos pi y uno sigma central. Son enlaces más inestables y son los primeros en romperse durante las reacciones químicas.

En la molécula:

C H_{2}=C H-C \equiv C H

Se aprecia mejor la presencia de los enlaces en la estructura desarrollada:

En primer lugar contamos todos los enlaces simples o enlaces sigma:

Hay 7 enlaces sigma.

Y en base a la presencia de los dobles y triples enlaces en la molécula, se concluye que hay tres enlaces pi: uno en el doble enlace y dos formando el triple enlace.

Por lo tanto, la opción correcta del ejercicio es la A.

Ejercicio 21: Nomenclatura de compuestos orgánicos

Es el nombre IUPAC de la siguiente estructura:

  1. 2-metil-5-propil-3,6-heptadiino
  2. 6-metil-3-propil-1,4-heptadiino
  3. 6-etil-3-butil-1,4-heptadiino
  4. 2-metil-5-etil-3-octeno

Solución:

Paso 1: Identificar la cadena de carbonos más larga que incluya ambos triples enlaces, comenzando la numeración por el carbono que se encuentre más próximo a un triple enlace

La cadena carbonada más larga o principal posee 7 carbonos (hepta)

Paso 2: Establecer la posición de los triples enlaces y de los radicales alquilo

  • En el carbono 1 hay un triple enlace
  • En el carbono 4 hay un triple enlace
  • En el carbono 3 hay un propil
  • En el carbono 6 hay un metil

Paso 3: Estructurar el nombre de la molécula

Como se trata de una cadena principal de 7 átomos de carbono que posee dos triples enlaces, se llama heptadiino. Hepta, 7 átomos de carbono, diino un alquino con dos triples enlace en su cadena carbonada, uno en el carbono 1 y el segundo en el carbono 4. En adición, se señala la posición de los radicales alquilo, es decir, 6-metil y 3-propil.

Nombre de la molécula es: 6-metil-3-propil-1,4-heptadiino

La opción correcta del ejercicio es la B.

Ejercicio 22: Compuestos orgánicos: alquenos

¿Cuál de las siguientes moléculas presenta un esqueleto homocíclico, alifático, insaturado, simple?

Solución:

El ejercicio nos pide identificar el compuesto homocíclico, alifático, insaturado, simple. Evaluando las opciones se hace evidente que quien cumple con todas las características es la opción C. Razones:

  • Está compuesta por un solo tipo de átomos (homocíclica)
  • Es una cadena carbonada cíclica alifática insaturada (gracias al doble enlace observado en la molécula)
  • Y es simple porque solo posee 5 enlaces . Aunque la molécula de la opción D es similar, en esta última se pueden observar una cantidad superior de dobles enlaces y un número superior de carbonos, lo que hace que sea un poco más compleja que la opción C. En relación a este punto, también se puede pensar que la opción A es la molécula más simple, pero no cumple con las exigencias de insaturación que pide el enunciado, por ello también se descarta.

Ejercicio 23: Nomenclatura de alcanos

Es el nombre tradicional del siguiente compuesto:

  1. 2-cloro butano
  2. 3-cloro butano
  3. Cloruro de butil
  4. Cloruro de secbutil

Solución:

Según la nomenclatura tradicional el nombre del compuesto es cloruro de secbutil. Se vuelve sencillo de identificar, ya que la nomenclatura tradicional no sigue las reglas establecidas por la IUPAC en donde se coloca el número indicando la posición del halógeno en la cadena principal, seguido de un guión y el resto del nombre correspondiente en base a la cantidad de carbonos presente en la cadena carbonada.

En el compuesto se visualiza el radical secbutil y el cloro. Por lo tanto, se le agrega la terminación –uro al halógeno, quedando cloruro, seguido del nombre del radical presente “cloruro de secbutil”

La opción correcta es la D.

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Ejercicio 24: Química orgánica, grupos funcionales

El sabor a frambuesa de algunos productos comerciales tiene como ingrediente el formiato de isobutilo, el grupo funcional de este compuesto es:

  1. -C O O-R^{\prime}
  2. \text { - } \mathrm{COOH}
  3. -\mathrm{CHO}
  4. -O H

Solución:

El formiato de isobutilo es un éster y tiene la siguiente estructura:

El grupo éster se representa como -C O O-R^{\prime}

Los ésteres son derivados funcionales de los ácidos carboxílicos. Se caracterizan por tener un olor agradable, poseen una presencia marcada en la naturaleza y determinan el olor característico de las flores y frutos. Muchos ésteres se emplean como esencias aromatizantes artificiales de frutos y perfumes. Por ejemplo, además del formiato de isobutilo, también existe el butirato de etilo (olor a pera), formiato de etilo (esencia de melocotón), formiato de etilo (esencia de uva), acetato de bencilo (esencia de jazmín), entre otros.

De esta manera, en futuros ejercicios relacionados puedes identificar rápidamente a los ésteres como aromatizantes agradables.

La opción correcta es la A.

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