quÍmica nivel medio prueba 3...las hojas de respuestas, y adjúntelas a este cuestionario de examen...
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8808-6130 24 páginas
N08/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
Miércoles 12 de noviembre de 2008 (mañana)
QUÍMICA
NIVEL MEDIO
PRUEBA 3
INSTRUCCIONES PARA LOS ALUMNOS
• Escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.
• No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.
• Conteste todas las preguntas de dos de las Opciones en los espacios provistos. Puede continuar
con sus respuestas en hojas de respuestas. Escriba su número de convocatoria en cada una de
las hojas de respuestas, y adjúntelas a este cuestionario de examen y a su portada empleando
los cordeles provistos.
• Cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de su
examen las letras de las Opciones que ha contestado y la cantidad de hojas de respuestas que
ha utilizado.
1 hora
Número de convocatoria del alumno
0 0
© International Baccalaureate Organization 2008
88086130
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–�– N08/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX
Opción A – Ampliación de química física y orgánica
A1. Losionesbromato(V)ylosionesyoduroreaccionanenpresenciadeunácidodeacuerdocon
lasiguienteecuación.
BrO (aq) 6I (aq) 6H (aq) 3I (aq) 3H O (l) Br (aq)3 � �
− − + −+ + → + +
Seestudiólavelocidaddeestareacciónusandodiferentesconcentracionesinicialesdereactivos
alamismatemperatura.
Experimento /
mol dm–3
[I–(aq)] /
mol dm–3
[H+(aq)] /
mol dm–3
Velocidad inicial
relativa
1 0,� 0,6 0,4 1
� 0,4 0,6 0,4 �
3 0,4 1,� 0,4 4
4 0,4 0,6 0,8 8
(a) Definaeltérminovelocidad de reacción.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(b) Deduzcaelordendelareacciónconrespectoa [3]
(i) B − . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) I–(aq) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(iii) H+(aq) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) Deduzcalaexpresióndevelocidadparaestareacción.
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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
[BrO (aq)]3
−
0224
BrO (aq)3
−
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Véase al dorso
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(Pregunta A1: continuación)
(d) Enunexperimentoporseparadoseinvestigólavelocidaddelareacciónentreeldióxido
denitrógenoyelmonóxidodecarbono.
NO�(g)+CO(g)→NO(g)+CO�(g)
Sepropusoelsiguientemecanismo:
NO�(g)+NO�(g)→NO3(g)+NO(g) lenta
NO3(g)+CO(g)→NO�(g)+CO�(g) rápida
Deduzcalaexpresióndevelocidadparaestareacción.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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A2. El1-butanolyel�-metil-�-propanolsonisómerosestructurales.
1-butanol �-metil-�-propanol
H C C C C OH
H H
HH H
H H
H
C
C
C
HH
H
OHC
H
H
H
H H
H
(a) Indiquelaprincipaldiferenciaentrelosespectrosinfrarrojosdeamboscompuestos.
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(b) CompletelasiguientetablaparadescribirsusespectrosdeRMNde1H.Ignorecualquier
picodebidoasustanciadereferencia.
Compuesto Número total de picosRelación de áreas relativas
debajo de cada pico
1-butanol
�-metil-�-propanol
[4]
(c) Explique por qué los espectros de masas de ambos isómeros presentan picos a lossiguientesvaloresdem / z:
m / z =74 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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m / z =�9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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A3. (a) Escriba la ecuación que representa la ionización del ácido propanoico, C�H�COOH,
enagua.
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(b) Escribalaexpresióndelaconstantedeionización,Ka,paraestareacción.
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[1]
(c) Calcule el pH de una solución acuosa de ácido propanoico de concentración
1,0010–�moldm–3. (HallaráelvalordelpKadelácidopropanoicoenla tabla16del
Cuadernillodedatos.)
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Opción B – Medicinas y drogas
B1. La aspirina y la heroína son analgésicos. En la tabla 21 del Cuadernillo de datos hallarásusestructuras.
(a) Expliqueporquéambas,laaspirinaylaheroína,puedendescribirsecomoésteres.
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(b) Describaelmododeaccióndecadaunodelosdosanalgésicos.
aspirina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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heroína . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(c) Indiqueunefectosecundarioimportantedelaaspirina.
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(d) El consumo de heroína puede conducir a tolerancia. Describa qué se entiende portoleranciayexpliqueporquéconstituyeunproblemaespecialmentepeligrosoenelcasodelaheroína.
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B2. El hidróxido de magnesio, Mg(OH)�, y el hidrógenocarbonato de sodio, NaHCO3, son dos
antiácidoscomunes.
(a) Para cada uno de estos antiácidos, indique una ecuación que muestre cómo ellos
neutralizanelexcesodeácidoclorhídricoenelestómago.
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(b) Los antiácidos frecuentemente contienen alginatos y agentes antiespumantes.
Expliquesusfunciones.
alginatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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agentesantiespumantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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B3. (a) ResumalasprincipalesaportacionesdeFloreyyChaineneldesarrollodelapenicilina.
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(b) Lapenicilinaoriginal,desarrolladaporFloreyyChain, seconocecomopenicilinaG.
Contiene varios grupos funcionales diferentes. Dos de ellos están señalados con un
círculoyrotuladosAyBenlaestructuraquesedaacontinuación.
C
H
H
C
O
N
C C
NC
H
H
O
H
S
C
C
H C
CH3
CH3
HO
O
B
A
IdentifiquelosgruposfuncionalesAyB.
A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
[2]
(c) Explique por qué la utilización excesiva de la penicilina G ha reducido su eficaciacomoantibiótico.
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[2]
(d) Explique cómo se puede modificar la estructura de la penicilina G para producirdiferentespenicilinasaúnefectivascomoantibióticos.
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Opción C – Bioquímica humana
C1. En el lateral de un envase de cereales para desayuno se indica que 4�,0g de cereales
proporcionan649kJdeenergía.
Paraconstatarestevalor,unestudianterealizólacombustiónde�,19gdeloscerealesenun
calorímetroparaalimentos.
termómetro agitador
espiraldecobre
agua
muestradealimento
O�(g) calentadoreléctrico
Elcalorproducidoprovocóunaumentodelatemperaturade11,�°Ca600gdeaguacontenida
enelcalorímetro.Lacapacidadcaloríficaespecíficadelagua=4,18Jg–1K–1.
(a) (i) Calculeelcontenidoenergéticode45,0gdeloscerealesparadesayuno.
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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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(Pregunta C1: continuación)
(ii) Sugieradosrazonesporlasqueelresultadoobtenidonofuecompletamenteexacto.
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[2]
(b) Enellateraldelenvasedecerealesseindicaquepartedelaenergíaprovienetantode
grasassaturadascomodeinsaturadas.
(i) Escriba la fórmula estructural de una grasa, usando R para representar un
grupoalquilo.
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(ii) Describa cómo se diferencia la estructura de una grasa insaturada de la de
unagrasasaturada.
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(iii) Lasgrasasconfrecuenciasecaracterizanporsunúmerodeyodo.Sedeterminó
que7,61gdeyodo,I�,reaccionaroncon0,0100molesdeunagrasainsaturadade
loscerealesparadesayuno. ¿Quésepuedededucirapartirdeesta informaciónsobrelaestructuradeestagrasainsaturadadeloscerealesparadesayuno?
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(Pregunta C1: continuación)
(iv) Expliqueporquéelpuntodefusióndeunagrasainsaturadaesmenorqueeldeunagrasasaturadademasamolecularsimilar.
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C2. EnelCuadernillodedatoshallarálaestructuradelavitaminaD.
(a) ExpliqueporquénoescorrectoclasificaralavitaminaDcomounesteroide.
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(b) Explique por qué la vitamina D es soluble en grasa a pesar de contener un grupopolar–OH.
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(c) ExpliqueporquélavitaminaDescapazdedecolorarunasolucióndebromo.
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(d) DescribayexpliquequéseobservaráenlosniñosquesufrandéficitseveroyprolongadodevitaminaD.
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C3. (a) Indiquequéseentiendeporhormona.
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(b) El estradiol es una hormona particular. Indique en qué parte del cuerpo se produceelestradiol.
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(c) En la tabla �� del Cuadernillo de datos hallará las estructuras del estradiol y la
testosterona.
(i) Nombreungrupofuncionalpresenteenelestradiolperoausenteenlatestosterona.
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(ii) Nombre dos grupos funcionales presentes en la testosterona pero ausentes en
elestradiol.
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Véase al dorso
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Opción D – Química ambiental
D1. (a) Expliqueporquéeldióxidodecarbonoesungasdeinvernaderomientrasqueelnitrógeno,queeselprincipalconstituyentedelaire,noloes.
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(b) Losanimalesdegranja,comolasvacas, tambiénpuedencontribuirsignificativamentealcalentamientoglobalproduciendometano.Sugieraporquélasvacasprincipalmenteconviertenlahierbaenmetanoenvezdedióxidodecarbonoyagua.
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(c) Enumeredosgasesdistintos,apartedeldióxidodecarbonoyelmetano,que tambiéncontribuyanalcalentamientoglobal.
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(d) El calentamiento global también se ve afectado por la presencia de partículas enlaatmósfera.Resumacómolaspartículaspuedenafectarlatemperaturaterrestre.
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D2. (a) Cuandolalluviacae,disuelveyreaccionaconpartedeldióxidodecarbonopresenteenel
aireformandoácidocarbónico,H�CO3(aq).Expliqueporquéelaguadelluviaquesólocontieneácidocarbóniconoesclasificadacomolluviaácida.
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(b) Enumeredos ácidosprovenientesdediferentes fuentesque seencuentranen la lluvia
ácidaeindiqueunafuenteprincipaldebidaalaactividadhumanaparacadaácido.
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(c) La lluvia ácida puede deteriorar los edificios que contengan carbonato de calcio ocarbonatodemagnesio. Escriba la ecuación iónica que representa la reacciónde los
ioneshidrógenoacuososconlosionescarbonato.
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(d) La lluvia ácida altera el suelo. Explique qué efecto tiene esto sobre el crecimientodelasplantas.
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Véase al dorso
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D3. (a) Cerca del 97% del agua terrestre es salada. Indique dónde se encuentra la mayor
cantidaddeaguadulcedelaTierra.
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(b) Elaguadulcesepuedeconvertirenpotableagregándolecloro.Expliqueporquéseañadecloroy,apartedelsaboryelolor,indiqueunadesventajadeusarcloroconestefin.
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(c) Elaguadulcesepuedeobtenerapartirdelaguadelmarporelprocesodeósmosisinversa.
Expliquecómofuncionalaósmosisinversa.
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Opción E – Industrias químicas
E1. Elhierroseproduceenelaltohorno.Tradicionalmente,lasmateriasprimasfundamentalesque
seañadíanalhornoeranelmineraldehierro,coque,piedracalizayairecaliente.
(a) El agente reductor en el alto horno es principalmente el monóxido de carbono.
Escribaecuacionesquemuestrendosformasdiferentespormediodelascualesseforma
elmonóxidodecarbonoapartirdelasmateriasprimasenelaltohorno.
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(b) En un alto hornomoderno, el aire caliente semezcla con gas natural produciéndosehidrógenoquetambiénactúacomoagentereductor.Escribalaecuaciónquerepresentala reducción del mineral tetróxido de trihierro, Fe3O4, usando hidrógeno como
agentereductor.
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(c) Unadelasimpurezasdelmineraldehierroeseldióxidodesilicio.Expliquecómose
eliminadurantelaproduccióndehierroenelaltohorno.
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(d) Indiquecuáleslaprincipalimpurezaquecontieneelhierroobtenidodeunaltohorno.
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(e) Losenvasesdeaceroylosdealuminio,confrecuenciaserecogenconjuntamentepara
sureciclado.Sugieraunaformasencillaparasepararlos.
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Véase al dorso
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E2. (a) Sugieradosrazonesporlasqueesnecesarioeliminarelazufrepresenteenelpetróleo
crudoantesderefinarlo.
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(b) Indiqueelprincipalusodelazufrequeseextraedelpetróleocrudo.
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(c) Unode los procesos de refinado es el cracking. Describa las condiciones que se usanparaelhidrocracking.
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(d) Otro tipo de cracking es el cracking térmico. Indique la ecuación que representaelcrackingdeldecano,C10H��,paraproduciroctanoe indiqueelprincipalusodelotro
productoorgánico.
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E3. (a) Dibujelaunidadqueserepiteenelpoli(propeno). [1]
(b) Usando el poli(propeno) como ejemplo, describa la diferencia estructural entre los
polímerosisotácticosylosatácticos.
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(c) Sugieraporquélospolímerosisotácticossondurosmientrasquelosatácticossonmásblandosymásflexibles.
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Opción F – Combustibles y energía
F1. (a) Escribalaecuaciónnuclearquerepresentalaemisióndeunapartículaalfadeunátomo
deuranio-�3�.
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(b) ElU-235sedesintegraenunaseriedeetapasoriginandoPb-207comoproductofinal.Deduzcaelnúmerodepartículasalfaybetaemitidasdurantelaconversióndeunátomo
deU-�3�enunátomodePb-�07.
Númerodepartículasalfaemitidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Númerodepartículasbetaemitidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(c) Definaeltérminoperiodo de semidesintegración.
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(d) El periodo de semidesintegración del U-�3� es de 7,13108 años. Si en un área en
particularhabía�,40kgdeU-�3�hace4,�78109años,calculelamasadelU-�3�original
quepermanecehoy.
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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)
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(Pregunta F1: continuación)
(e) SepuedeobtenerenergíanuclearbombardeandoU-�3�conneutrones. Ademásde las
barrasde combustible, los reactoresnucleares contienen tambiénmoderadoresybarrasdecontrol.Paracadaunodeellos,indiqueunmaterialusadoydescribasufunción.
Moderador:
Hechode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Barrasdecontrol:
Hechasde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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F2. (a) Eloctano,C8H18,provienedelpetróleoyelgasnaturalesprincipalmentemetano.
(i) Escribalaecuaciónquerepresentalacombustióncompletadeloctano.
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(ii) Lasentalpíasdecombustióndelmetanoyeloctanosonrespectivamente–890y
–��10kJmol–1.Determinecuáldelosdoscombustiblesproporcionamásenergía
calóricaporcombustióncompletade1,00kgdecadaunodeellos.
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(b) Enelfuturo,esposiblequelosautomóvilesfuncionenconceldasdehidrógeno-oxígeno
enlugardegasolina(petróleo).Discutadosventajasydosdesventajasdeutilizarenlos
vehículosestasceldasdecombustibleenlugardegasolina.
Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(c) Escribalassemiecuacionesquerepresentanlasreaccionesqueseproducenenelelectrodo
positivoyenelelectrodonegativodeunaceldadehidrógeno-oxígeno.
Electrodopositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Electrodonegativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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