1. Indica de forma razonada y para un orbital 3s de un átomo: a El valor de los números cuánticos n, L y m de los electrones situados en aquel orbital b




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fecha de publicación04.03.2016
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PROBLEMAS DE REPASO

1. Indica de forma razonada y para un orbital 3s de un átomo: a) El valor de los números cuánticos n, l y m de los electrones situados en aquel orbital. b) ¿Cuáles son los valores posibles del cuarto número cuántico del electrón? c) ¿Por qué en este orbital no puede haber más de dos electrones?
2. a) Define número atómico y número másico y explica la diferencia la diferencia entre y . b) Considera los elementos de números atómicos 16 y 20. Escribe sus configuraciones electrónicas e indica el grupo y el período de la tabla periódica a los cuales pertenecen estos elementos. c) ¿Qué carga llevan los iones presentes en el sólido cristalino formado por la reacción entre estos dos elementos?
3. El espectro de emisión del sodio presenta una línea amarilla de longitud de onda igual a 588,9 nm. Calcula: a) La diferencia de energía entre los estados energéticos de un átomo de sodio entre los cuales se produce la transición. b) La energía que es necesario suministrar a 0,23 g de sodio para excitar todos los átomos del estado de baja energía al estado de alta energía antes citados.

1nm = 10-9 m, h = 6,62·10-34 Js, c = 3·108 m/s, NA = 6,02·1023 mol-1, Na:23
4. a) Indica el número atómico del primer elemento que posee un electrón en el orbital 5s en su estado fundamental. Justifica la respuesta. b) Determina la longitud de onda más corta en el espectro de absorción del hidrógeno atómico si se sabe que su energía de ionización es 13,6 eV.

1 eV = 1,6·10-19 J
5. Los símbolos y corresponden a dos tipos de átomos de carbono. a) Indica qué nombre reciben estos tipos de átomos de carbono y en qué se diferencian. b) Da la configuración electrónica de los átomos anteriores en su estado fundamental. c) Indica cuál es el compuesto estable más sencillo que forman el carbono y el cloro (Z=17) y justifica la geometría que tendrá la molécula. Comenta también otro compuesto que tenga la misma geometría.
6. La configuración electrónica de los átomos de un determinado elemento químico acaba con 4 electrones en los orbitales p del tercer nivel. a) Indica, razonadamente, el número de electrones de este átomo y el número atómico del elemento. a) Indica el grupo y el período de la tabla periódica al cual pertenece. c) Justifica cuál es la carga más previsible de su ion más estable. d) Compara su energía de ionización con la del elemento con número atómico 20.

7. De los átomos con número atómico 11, 13, 15 y 17: a) Escribe la configuración electrónica. b) ordénalos por energías de ionización crecientes y justifícalo. C) Razona cuáles son metales y cuáles no metales.
8. Llamamos A y B a dos tipos de átomos con los números atómicos 16 y 19, respectivamente. a) Escribe las configuraciones electrónicas de A y B. b) Justifica cuál de los dos átomos tendrá el valor más pequeño de la energía de ionización. c) Razona qué tipo de compuesto pueden formar estos dos átomos. d) Suponiendo que la ionización de un átomo se da por absorción de un fotón de radiación ultravioleta de longitud de onda λ = 2856 , encuentra la energía de ionización de este átomo en kJ/mol.

h = 6,62·10-34 Js, c = 3·108 m/s , NA = 6,02·1023, 1 = 10-10 m.
9. Los elementos A, B y C están situados en el tercer período de la tabla periódica y tienen, respectivamente, 2, 4 y 7 electrones de valencia. a) Indica la configuración electrónica de cada uno y justifica a qué grupo pertenecen. b) Justifica qué compuesto sería previsible esperar que formasen los elementos A y C, y qué tipo de enlace presentaría. c) Haz lo mismo que en b) para los elementos B y C.
10. a) Dibuja las estructuras de Lewis de: BeH2, BCl3, etileno, amoníaco y SH2. b) Justifica la geometría de estas sustancias e indica si hay alguna que sea polar.
11. Para los compuestos siguientes, justifica cuál será su geometría indicando también, en cada caso, si las moléculas son polares o no: CF4, NF3, BF3, BeI2, CHCl3.
12. Considera las especies: CO32-, SiH4, CO2 y OF2. a) Representa sus diagramas de Lewis y justifica su geometría. b) Indica aquellas que presentan momento dipolar.
13. Una mezcla formada por 2 g de dióxido de carbono y 4 g de monóxido de carbono está contenida en un recipiente a 27 °C y 0,8 atm. Calcula el volumen de la mezcla y la presión parcial de cada gas.

C:12 O:16 R = 0,082 atmL/molK
14. Disponemos de un ácido clorhídrico concentrado de densidad 1,175 g/cm3 y del 35,2 % en masa. Determina el volumen de este ácido necesario para preparar 250 cm3 de disolución 0,2 M de ácido clorhídrico. H:1 Cl:35,5

15. Una disolución contiene 150 g de ácido sulfúrico en 1500 cm3 de disolución. La densidad de la disolución es 1,05 g/mL. Calcula la molaridad, fracciones molares y composición centesimal. H:1 S:32 O:16
16. Al quemar 0,21 g de un compuesto que sólo contiene carbono e hidrógeno se forman 0,66 g de dióxido de carbono. a) Determina la fórmula empírica del compuesto. b) Si la densidad de este hidrocarburo es 1,87 g/L a una presión de 1 atm y a una temperatura de 273 K, deduce la fórmula molecular. c) Escribe la fórmula desarrollada de un hidrocarburo que responda a la fórmula molecular hallada y nómbralo. C:12 H:1 O:16
17. El cloro se obtiene en el laboratorio por oxidación del ácido clorhídrico con MnO2, proceso por el cual también se obtiene cloruro de manganeso (II) y agua. a) Escribe la reacción que tiene lugar. b) Calcula el volumen de disolución de ácido clorhídrico de densidad 1,15 g/cm3 y 30 % en masa que se necesita para obtener 10 l de gas cloro, medidos a 30 °C y 1 atm. R=0,082atmL/molK

H:1 Cl:35,5
18. En un vaso de precipitados se ponen 5 g de piedra calcárea, con un contenido del 42 % en masa de carbonato de calcio y 50 cm3 de ácido clorhídrico 5 M. La reacción que se produce conlleva la formación de cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua. a) Escribe la reacción que se da. b) Indica el reactivo limitante y la cantidad en exceso del otro reactivo, expresada en moles. c) Calcula el volumen de dióxido de carbono liberado, a 25 °C y 1 atm. d) Suponiendo que el volumen final de la disolución es de 50 cm3, calcula la concentración molar final de cloruro de calcio y de ácido clorhídrico. H:1 C:12 O:16 Cl:35,5 Ca:40 R = 0,082 atmL/molk.
19. Para conocer la composición de una aleación de zinc y aluminio se pesa 1 g de muestra y se ataca con un exceso de ácido clorhídrico diluido. El zinc y el aluminio reaccionan con el ácido y se obtiene cloruro de zinc y cloruro de aluminio. En las dos reacciones se desprende hidrógeno gas que medido a 300 K y 1 atm ocupa un volumen de 1,2 dm3. Escribe las reacciones químicas y calcula la composición de la aleación. R = 0,082 atmL/molK, Zn:65,4 Al:27
LA RADIACIÓN, LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS

20. Para pasar un mol de moléculas de HCl desde el nivel más bajo de vibración (estado fundamental) hasta el nivel de vibración siguiente se requiere una energía de 32,7 kJ. a) Calcula la energía, expresada en J, que se necesita para pasar una molécula de HCl desde el estado fundamental hasta el nivel de vibración siguiente. ¿Qué tipo de radiación electromagnética tendría que absorber una molécula de HCl para realizar este proceso? b) Calcula la frecuencia y la longitud de la radiación electromagnética que debería absorber una molécula de HCl para pasar del estado fundamental al nivel de vibración siguiente.

NA = 6,02·1023 mol-1 , h = 6,62·10-34 Js , c = 3·108 m/s
21. Una radiación electromagnética se puede definir mediante cualquiera de los parámetros siguientes: energía, longitud de onda, frecuencia o número de onda. a) Aplicamos a una determinada molécula las radiaciones electromagnéticas que se indican en la tabla siguiente. Ordénalas de mayor a menor energía y justifica la respuesta.

Radiaciones electromagnéticas

Radiación

Radiación 1

Radiación 2

Radiación 3

Valor y unidad

2,65·10-17 J

2,70·10-7 m

5,10·1014 s-1

b) Las moléculas de ozono (O3) de la estratosfera absorben ciertas radiaciones ultravioletas y ayudan a proteger a los seres humanos de sufrir cáncer de piel. Por otra parte, las moléculas de dióxido de carbono (CO2) de la troposfera absorben ciertas radiaciones infrarrojas emitidas por la superficie de la Tierra y provocan el calentamiento de la atmósfera por el efecto invernadero. Explica qué tipos de cambios se producen en las moléculas de ozono y de dióxido de carbono en estos procesos de absorción de radiación electromagnética. h = 6,62·10-34 Js, c = 3·108 m/s.
22. Dos elementos tienen las configuraciones electrónicas siguientes en el estado fundamental:

elemento X: 1s2 2s2 2p2 , elemento Y: 1s2 2s2 2p4. La primera energía de ionización de uno de los elementos es 1310 kJmol-1, mientras que la del otro es 1090 kJmol-1. a) ¿Cuál de los dos elementos tiene un radio atómico mayor? Asigna los valores de la primera energía de ionización a cada uno de los elementos, X e Y. Justifica las respuestas utilizando el modelo atómico de cargas eléctricas. b) Indica, a partir de la figura siguiente, qué tipo de radiación electromagnética se necesitaría para provocar la ionización del elemento que tiene la primera energía de ionización de 1310 kJmol-1. NA = 6,02·1023 mol-1, c = 3·108 ms-1, h = 6,62·10-34 Js



23. Para determinar la estructura de las moléculas, la química utiliza diferentes técnicas como la espectrografía infrarroja, la resonancia magnética nuclear o la espectrometría de masas. En la figura siguiente, se muestra el espectro infrarrojo de una molécula:



a) Indica qué magnitud representa cada uno de los ejes de un espectro infrarrojo. Explica, brevemente, el proceso que experimenta un compuesto químico cuando es irradiado con radiación infrarroja. b) Considera las sustancias químicas siguientes:

He, CH4, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH, NH2CH2COOH. Indica qué compuesto/s no producen ningún pico en un espectro infrarrojo y cuál produce más. Justifica las respuestas.
24. Con la ayuda de la gráfica, en la cual se muestra la energía de ionización de los 60 primeros elementos en la tabla periódica, responde a las siguientes preguntas:



a) Define el concepto de energía de ionización de un elemento. Justifica, a partir de la estructura electrónica de los átomos, porqué la primera energía de ionización es tan alta en los elementos situados en los picos. b) Compara la energía de ionización del sodio (Z=11) con la del magnesio (Z=12) y justifica los valores según las estructuras electrónicas de estos dos elementos.
25. En el laboratorio disponemos de un disolvente líquido incoloro, de olor característico y con un punto de ebullición de 114 °C, que corresponde a un compuesto de fórmula molecular C2H3Cl3. Para determinar la estructura se registra el espectro de resonancia magnética nuclear de protón (RMN) de este compuesto. a) En el eje de abcisas de uno el espectro de resonancia magnética nuclear se representa el desplazamiento químico. Define este concepto. b) Explica cómo se deduciría, a partir del espectro de resonancia magnética nuclear, si el disolvente corresponde al 1,1,2-tricloroetano o al 1,1,1-tricloroetano.
26. Cuando se mide experimentalmente el volumen que ocupa un mol de gas, en determinadas condiciones de presión y temperatura, se obtienen los siguientes datos:

Volumen molar de gases reales, a 0 °C y 105 Pa

Gas

Volumen molar (L·mol-1)

Amoníaco

22,38

Dióxido de carbono

22,55

Hidrógeno

22,72

Oxígeno

22,68

a) ¿Cuál sería el volumen molar de un gas ideal, a 0°C y 105 Pa? ¿En qué condiciones de presión y temperatura el comportamiento de los gases reales es muy parecido al de los gases ideales? Justifica la respuesta a partir de la teoría cinéticomolecular de los gases. b) ¿Por qué crees que el amoníaco se desvía más que el hidrógeno del comportamiento ideal? R = 8,314 J/Kmol
27. La fórmula molecular de un compuesto orgánico es C5H10O. Se trata de un compuesto lineal que puede tener un doble enlace C=C o un doble enlace C=O. A partir de la figura y de la tabla siguiente:



a) Discute cuál de los siguientes compuestos X, Y o Z es compatible con la fórmula y el espectro infrarrojo dado: Compuesto X: 3-pentanona, CH3CH2COCH2CH3. Compuesto Y: ácido pentanoico, CH3CH2CH2CH2COOH. Compuesto Z: 2-penten-1-ol, CH3CH2CH=CHCH2OH. b) Explica, brevemente, en qué se basa la espectrografía infrarroja. ¿Cuál es la causa de los picos que aparecen en un espectro de infrarrojo?

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