IES María Moliner

Problemas de Química

CUESTIONES

PROBLEMAS

Cuestión 1 Problema 1
Cuestión 2 Problema 2
Cuestión 3 Problema 3
Cuestión 4 Problema 4
Cuestión 5 Problema 5
Cuestión 6 Problema 6
  Problema 7

 


IES María Moliner

Departamentos

Departamento de Física y Química  

 

 


CUESTIONES


 

CUESTIÓN 1 

     a) Enuncie el principio de Hund y aplíquelo al elemento de Z = 6

b) Deduzca razonadamente las valencias covalentes del elemento de Z = 17

Solución

 

CUESTIÓN 2 

 Explique los siguientes conceptos o características referidos a los compuestos iónicos:

a)      Definición de energía reticular. Expresión de la energía reticular e influencia de las cargas y de la distancia internuclear.

b)      Orden de energía reticular creciente de los siguientes compuestos: fluoruro de sodio, cloruro de potasio, óxido de magnesio y óxido de calcio

  Solución

           

CUESTIÓN 3 

 Explique los siguientes conceptos y propiedades referidos a las combinaciones con hidrógeno de los elementos no metálicos.

a)      Polarización de los enlaces C-H, N-H, O-H, y F-H; establezca su orden de mayor a menor polaridad.

b)      Carácter ácido base de los hidruros de los elementos anteriores (C,N,O y F).

Solución

 

CUESTIÓN 4

a) Defina el concepto de energía de activación y exprese la ecuación de Arrhenius.

b) Dadas dos reacciones cuyas energías de activación son 50 y 100 kJ, razone cual de las dos será más rápida a temperatura ambiente e indique como influiría un aumento de la temperatura en ambas reacciones.

Solución

 

CUESTIÓN 5

El naranja de metilo, es un indicador ácido- base cuya forma ácida (que representamos por HMe) es de color rojo y su forma alcalina (que representamos por Me-) es de color amarillo.

Explique:

a)      Cuál es la finalidad de un indicador ácido-base.

b)      Cuando realizamos una valoración de ácido clorhídrico con hidróxido sódico, ¿cómo cambiará el color de la disolución?.

Solución

 

CUESTIÓN 6

Justifique cuales de los siguientes compuestos orgánicos reaccionarán preferentemente con reactivos nucleófilos y cuáles con electrófilos:

a)      propino. b) propanona c) cloruro de propilo d) 2-propanol.

Solución

 


PROBLEMAS


 

PROBLEMA 1

Una mezcla de NaCl y KCl pesó 6 g. La muestra se disolvió en agua y se hizo reaccionar con un exceso de nitrato de plata. El AgCl resultante pesó 13 g. Calcule el porcentaje de KCl en la mezcla.

DATOS: Masas atómicas, Cl = 35.5; Ag = 108; Na = 23; K = 39.

Solución

 

PROBLEMA 2

Sabiendo que el gas butano al quemarse con oxígeno molecular se transforma en dióxido de carbono y agua, calcular:

a)      Las calorías que una bombona de 4 Kg. Es capaz de suministrar.

b)      El volumen de oxígeno, medido en C.N., utilizado en la combustión del gas de la bombona.

DATOS: Las variaciones de entalpía de formación en condiciones estándar para el butano, CO2 y agua, expresadas en Kcal.mol-1 son respectivamente: -29.81, -94.04   y    -57.80. Peso molecular del butano 58 g.mol-1.

Solución

 

PROBLEMA 3

Una mezcla de NaCl y KCl pesó 6 g. La muestra se disolvió en agua y se hizo reaccionar con un exceso de nitrato de plata. El AgCl resultante pesó 13 g. Calcule el porcentaje de KCl en la mezcla.

DATOS: Masas atómicas, Cl = 35.5; Ag = 108; Na = 23; K = 39.

Solución

 

 PROBLEMA 4

Sabiendo que el gas butano al quemarse con oxígeno molecular se transforma en dióxido de carbono y agua, calcular:

a)      Las calorías que una bombona de 4 Kg. Es capaz de suministrar.

b)      El volumen de oxígeno, medido en C.N., utilizado en la combustión del gas de la bombona.

DATOS: Las variaciones de entalpía de formación en condiciones estándar para el butano, CO2 y agua, expresadas en Kcal.mol-1 son respectivamente: -29.81, -94.04   y    -57.80. Peso molecular del butano 58 g.mol-1.

Solución

 

PROBLEMA 5

En un recipiente de 1 l. se introducen 2 moles de N2 y 6 moles de H2 a 400ºC, estableciéndose el equilibrio:

                                        N2 (g) + 3 H2 (g) Û 2 NH3 (g)

Si la presión del gas en el equilibrio es de 288.2 atm, calcule el valor de Kc y Kp a esa temperatura.

DATOS: R = 0.082 atm.l/K.mol

Solución

 

PROBLEMA 6

Para preparar un litro de disolución de ácido clorhídrico de pH = 2.0 se parte de otra de concentración 1 M. Calcule:

a)      El volumen que habrá que tomar de esta disolución, para preparar la disolución deseada.

b)      ¿Cuántos miligramos de hidróxido potásico habrá que añadir a 250 ml. de la disolución de pH = 2.0 para obtener otra de pH = 7?.

DATOS: Masas atómicas, K = 39; O = 16; H = 1

Solución

 

PROBLEMA 7

Un joyero dispone exclusivamente de 350 g. de nitrato de plata de una pureza del 96%. Con ello, y mediante la electrólisis pertinente, desea platear por ambas caras una bandeja rectangular de 40 cm de largo, 25 cm de ancho y 3 mm de alto.

a)      Calcule el espesor del baño de plata conseguido en estas condiciones, supuesto un rendimiento del 100%.

b)      Determine la intensidad de corriente aplicada, si el tiempo de operación fue 3.5 horas

DATOS: Masas atómicas, Ag = 108; N = 14; O =16. Densidad de la plata = 105 g/ml; F = 96500 culombios.

Solución

 

 


Soluciones a las cuestiones


 

 Solución cuestión 1

a)  El principio de Hund complementa el de Pauli, estableciendo que los electrones en orbitales degenerados deben estar desapareados al máximo. Así, el elemento de Z = 6 sería 1s22s22px12py12pz.

b) La covalencia se relaciona con los electrones desapareados en la configuración fundamental o en las excitadas. Siendo aceptable la promoción de electrones de 3s y / o 3p a los niveles 3d, por lo que elemento de Z = 17 tendrá de valencias covalentes 1, 3, 5 y 7.

           

Solución cuestión 2

Energía reticular es la que se desprende al formarse un mol de compuesto iónico a partir de sus iones en estado gaseoso. Se trata de fuerzas electrotáticas culombianas, la energía reticular es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcional a la distancia entre ellos, interviniendo igualmente la constante de Madelung, el factor de compresibilidad y el número de Abogador.

El ión calcio tiene más niveles energéticos que el catión magnesio. Lo mismo ocurre con el catión potasio respecto al ión sodio Þ dMg-O < dCa-O y dNa-F < dK-Cl

Por otro lado, la carga del CaO es dos veces la carga del NaF; por lo tanto la secuencia de energías reticulares será: MgO > CaO >NaF > KCl.

 

Solución cuestión 3

a)      La polarización de los enlaces es consecuencia de la diferencia de electronegatividad entre los átomos. Al aumentar la carga nuclear efectiva aumentará la electronegatividad Þ que al desplazarnos hacia la derecha en un periodo aumentará la electronegatividad, es decir F > O > N > C Þ que la polarización de sus enlaces con el H decrecerá del F al C.

                        b)  El carácter ácido-base de los hidruros se expresa con sus reacciones frente al agua, de                                forma que, en medio acuoso el HF se ioniza dejando H3O+ en el medio Þ carácter ácido;                                el agua deja iones  H+ y OH- en el medio Þ anfótera; el NH3 deja OH- Þ básica; los                                 enlaces C-H no se ionizan. 

 

Solución cuestión 4

a) Es la menor cantidad de energía que deben llevar las moléculas para que al chocar produzcan reacción. Se formará una especie transitoria o agregado molecular llamada complejo activado; definiremos, también, energía de activación como la necesaria para alcanzar el complejo activado.

La ecuación de Arrhenius nos dá la dependencia entre la constante de velocidad de reacción y la temperatura: K = A exp (- Ea/ R T).

A mismas temperaturas tendrán mayor K las reacciones que tengan menor Ea, por lo tanto, la velocidad de reacción de la de 50 kJ será la mayor.

b) Al disminuir la temperatura será más rápida la de menor Ea. Al aumentar la temperatura será mayor la velocidad de la que tenga mayor Ea.

La velocidad de reacción siempre aumenta al aumentar la temperatura

 

Solución cuestión 5

a)      Se usa para detectar el punto de equivalencia de una valoración. Su acción se basa en el distinto color que tienen al variar el pH de la disolución, a pH ácido predomina la forma HMe y a pH básicos predomina la forma Me-.

b)      En disolución clorhídrica predominará el color de la forma HMe, es decir, el color rojo y al alcanzar el punto de neutralidad predominará el color dado por la forma Me-, es decir, el color amarillo ya que se habrán neutralizado los protones por los iones hidroxilos.

 

Solución cuestión 6

a)      CHºC-CH3 tiene alta densidad electrónica en los carbonos que soportan el triple enlace Þ reaccionarán con electrófilos dando reacciones de adición.

b)      CH3-CO-CH3 el doble enlace C=O está polarizado hacia el O y el C reaccionará con nucleófilos dando reacciones de adición.

c)      El enlace C-Cl está polarizado hacia el Cl y el C será atacado por reactivos nucleófilos dando reacciones de sustitución. (ClCH2-CH-CH3).

El C estará cargado positivamente y reaccionará con electrófilos y el OH- lo hará con electrófilos dando reacciones de deshidratación. (CH3-CHOH-CH3).

 


Soluciones a los problemas


 

Solución problema 1

            Sean x e y los g. de KCl y NaCl en la muestra. Teniendo en cuenta la estequiometría de las reacciones de ambas sustancias con el nitrato vamos a poder determinar los moles de AgCl formados, lo que nos permitirá obtener la siguiente ecuación:

                        13/143.5 = x/ 74.5 + 6-x/58.5 siendo el valor de 6-x = y

La resolución de la ecuación: x = 3.26g Þ y = 2.74 g

 

 Solución problema 2:

             C4H10 (g) + 13/2 O2(g) --------- > 4CO2 + 5 H2O (l)

 DH = S Df  -  S Df (reactivos) = 4 (-94.04)+5 (-57.80)- (-29.81)= =-635.35 kcal/mol

a)      Q = 635.35 x 103 x 4000/58 = 4.38 x107 cal.

b)       (4000/58) x 13/2 = 448.28 moles de O2 usados en C.N.

Aplicando la ecuación de estados de los gases ideales:

     448.28 x 22.4 = 10041.37 l.

 

 Solución problema 3

            Sean x e y los g. de KCl y NaCl en la muestra. Teniendo en cuenta la estequiometría de las reacciones de ambas sustancias con el nitrato vamos a poder determinar los moles de AgCl formados, lo que nos permitirá obtener la siguiente ecuación:

                        13/143.5 = x/ 74.5 + 6-x/58.5 siendo el valor de 6-x = y

La resolución de la ecuación: x = 3.26g Þ y = 2.74 g

 

Solución problema 4

             C4H10 (g) + 13/2 O2(g) --------- > 4CO2 + 5 H2O (l)

      DH = S Df  -  S Df (reactivos) = 4 (-94.04)+5 (-57.80)- (-29.81)= =-635.35 kcal/mol

a)      Q = 635.35 x 103 x 4000/58 = 4.38 x107 cal.

b)       (4000/58) x 13/2 = 448.28 moles de O2 usados en C.N.

Aplicando la ecuación de estados de los gases ideales:

     448.28 x 22.4 = 10041.37 l.

 

Solución problema 5  

                        N2    +    3 H2    Û    2 NH3

                         2                6                         -          moles iniciales

                 2 – x          6 -  3 x            2 x     moles en el equilibrio

             moles totales de la mezcla gaseosa en el equilibrio:

                                    S n = 8 – 2 x

            Para calcular x aplicaremos la ecuación de estado: P.V = n. R. T

            288.2 x 1 = (8 – 2 x) x 0.082 x 673 Þ x = 1.4 moles

Kc =  [  NH3 ]2  /  [N2] [ H2 ]3  =  2.82 / 0.6 x 1.83

Kp = Kc (RT)Dn = 2.24 x ( 0.082 x 673 )-2 = 7.35 x 10-4

 

Solución problema 6

a)      El nº de moles de soluto de ambas disoluciones es el mismo:

                M.V =  M´.V´Þ 1 . V = 0.01. 1000 Þ V = 10 ml.

b)     HCl + KOH Þ KCl + H2O

     En la neutralización el nº de moles de ácido es igual a los de base:

                 250x10-2 / 1000 = g. de KOH/ Pm Þ g. KOH = 0.140

 

Solución problema 7

a)      Calculamos la superficie total de la bandeja:

           St = 2x40x25 + 2x40x0.3 + 2x25x0.3 = 2039 cm2

          Cantidad de Ag+ contenida en el AgNO3 del 96% en peso:

                        350x108/70x96/100 = 213.5

                    Espesor = m / St. r = 213.5 / 105 x 2039 = 9.97x10-4 cm

 b)      Ley de Faraday:   

                                   I = mnF / Pt = 213.5 x 1x 96500 / 108 x 3.5 x 3600

                                                I = 15.1 A