2º examen de la 1ª evaluación de Química de 2º de Bachillerato


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1 2º examen de la 1ª evaluación de Química de 2º de Bachillerato Nombre: Fecha: 1. Sean dos elementos A y B cuyos números atómicos son Z(A)=20 y Z(B)=35. Contesta a las siguientes preguntas: a) Escribe la configuración electrónica del estado fundamental de ambos elementos. (0,5 b) Di el grupo y el periodo en que se encuentran estos elementos en la tabla periódica. Qué elementos son? (0,5 c) Define primera energía de ionización. Qué elemento esperas que tenga un valor de su primera energía de ionización más elevado? Razona la respuesta. (0,5 d) Qué elemento tiene los átomos más pequeños? Razona la respuesta. (0,5 e) En caso de que los elementos A y B se pudieran combinar para formar un compuesto estable y neutro, qué tipo de enlace formarían? Explica brevemente en qué consiste este tipo de enlace. (0,5 f) Qué fórmula crees más probable para el compuesto que forman A y B? Razona la respuesta. (0,5 2. Para las moléculas de trifluoruro de boro (BF 3 ) y trifluorometano (CHF 3 ): a) Escribe las estructuras de Lewis. (0,8 b) Determina su geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. Indica el ángulo de enlace. (0,6 c) Indica, justificando brevemente la respuesta, si se trata de moléculas polares o apolares. (0,6 3. Formula los siguientes compuestos: (1 punto) a) ácido cloroso b) ácido sulfúrico c) cloruro de cromo (III) d) ácido fosfórico e) bromato de plata f) óxido de manganeso (III) g) permanganato de potasio h) hidróxido de aluminio i) ácido sulfhídrico j) sulfuro de hierro (III) 4. El etanol posee un punto de ebullición de 78 ºC mientras que el del dimetiléter es de -25 ºC. Si ambos poseen la misma masa molar, ya que responden a la misma fórmula molecular, C 2 H 6 O, a qué se debe esta diferencia? (1 punto) 5. La energía necesaria para extraer un mol de electrones de la superficie metálica de cesio es de 184 kj. a) Expresa la energía umbral del cesio en unidades de J/electrón. (0,5 b) A partir de qué frecuencia se produce el efecto fotoeléctrico en este metal? (0,5 Datos: h=6, J s; N A =6, Representa el ciclo de Born-Haber para el fluoruro de litio. Con los datos siguientes, calcula la energía reticular del fluoruro de litio: Entalpía de formación del fluoruro de litio: -594,1 kj/mol Energía de sublimación del litio=155,2 kj/mol Energía de disociación de la molécula de flúor=150,6 kj/mol Primera energía de ionización del Li=520,0 kj/mol Primera afinidad electrónica del F=-333,0 kj/mol (2

2 Soluciones 1. Sean dos elementos A y B cuyos números atómicos son Z(A)=20 y Z(B)=35. Contesta a las siguientes preguntas: a) Escribe la configuración electrónica del estado fundamental de ambos elementos. (0,5 b) Di el grupo y el periodo en que se encuentran estos elementos en la tabla periódica. Qué elementos son? (0,5 c) Define primera energía de ionización. Qué elemento esperas que tenga un valor de su primera energía de ionización más elevado? Razona la respuesta. (0,5 d) Qué elemento tiene los átomos más pequeños? Razona la respuesta. (0,5 e) En caso de que los elementos A y B se pudieran combinar para formar un compuesto estable y neutro, qué tipo de enlace formarían? Explica brevemente en qué consiste este tipo de enlace. (0,5 f) Qué fórmula crees más probable para el compuesto que forman A y B? Razona la respuesta. (0,5 a) A (20 e - ): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 B (35 e - ): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 b) A es el calcio (Ca). Grupo 2 (alcalinotérreos), periodo 4. B es el bromo (Br). Grupo 17 (halógenos), periodo 4. c) La primera energía de ionización es la mínima energía que hay que aportar a un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado fundamental para arrancarle un electrón, generando un catión. Es siempre positiva puesto que siempre cuesta energía arrancar un electrón a un átomo neutro. Ca y Br están en el mismo periodo de la tabla periódica, pero el Br está más a la derecha en ésta, por lo que tendrá mayor energía de ionización que el Ca, puesto que en el Ca y en el Br su capa de valencia es la misma (la cuarta, ya que se encuentran ambos en el cuarto periodo) pero el Br tiene más protones en el núcleo por estar más a la derecha en la tabla periódica (su número atómico es mayor). Al tener el Br más protones en el núcleo, estos protones atraen más a los electrones (la carga nuclear efectiva es mayor). Al estar en el Br más atraídos los electrones por el núcleo, cuesta más arrancarlos. EI(Br)>EI(Ca) d) Como se ha explicado en el apartado anterior, en el Br los electrones están más atraídos por el núcleo que en el Ca, por lo que el Br es más pequeño que el Ca. e) El Ca tiende a perder dos electrones para adquirir configuración electrónica de gas noble (la del argón): Ca 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 El Br tiende a ganar un electrón para adquirir configuración electrónica de gas noble (la del criptón): Br - :1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 El Ca cederá electrones al Br. Los cationes de Ca 2+ y los aniones de Br - se verán atraídos por fuerzas electrostáticas formando un enlace iónico. Se forma una red cristalina. f) Como el Ca cede dos electrones y el Br sólo acepta uno, cada átomo de Ca cederá electrones a dos átomos de Br. Por tanto, la fórmula del bromuro de calcio será CaBr 2. Es una red cristalina en la que por cada átomo de Ca hay dos de Br.

3 2. Para las moléculas de trifluoruro de boro (BF 3 ) y trifluorometano (CHF 3 ): a) Escribe las estructuras de Lewis. (0,8 b) Determina su geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. Indica el ángulo de enlace. (0,6 c) Indica, justificando brevemente la respuesta, si se trata de moléculas polares o apolares. (0,6 a) BF 3 : B: 1s 2 2s 2 2p 1 (3 e - de valencia) F: 1s 2 2s 2 2p 5 (7 e - de valencia) Electrones disponibles: 3+7 3=24 Capacidad total de la capa de valencia: 6 (octeto incompleto del B) + 8 3=30 electrones Electrones enlazados: 30-24=6 (3 pares) Electrones solitarios: 24-6=18 (9 pares) CHF 3 : C: 1s 2 2s 2 2p 2 (4 e - de valencia) H: 1s 1 (1 e - de valencia) F: 1s 2 2s 2 2p 5 (7 e - de valencia) Electrones disponibles: =26 Capacidad total de la capa de valencia: =34 Electrones enlazados: 34-26=8 (4 pares) Electrones solitarios: 26-8=18 (9 pares)

4 b) La teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) dice que en las moléculas los átomos se disponen en el espacio de tal manera que las repulsiones entre los pares de electrones sean mínimas, es decir, que la separación entre los pares de electrones sea máxima. Cuando se tiene una molécula como el BF 3 (1 átomo central con 0 pares solitarios al que están enlazados 3 átomos) la disposición de mínima repulsión es la geometría trigonal plana, con un ángulo de enlace de 120º. Cuando se tiene una molécula como el CHF 3 (1 átomo central con 0 pares solitarios al que están enlazados 4 átomos) la geometría molecular de mínima repulsión es la tetraédrica, con ángulo de enlace de 109,5 º. Estas geometrías están dibujadas en las estructuras de Lewis del apartado a). c) En el BF 3 el momento dipolar total (sumatorio de los momentos dipolares de enlace) es igual a 0, por lo que la molécula es apolar. En el CHF 3 el momento dipolar total (sumatorio de los momentos dipolares de enlace) es distinto de 0, por lo que la molécula es polar. 3. Formula los siguientes compuestos: (1 punto) a) ácido cloroso b) ácido sulfúrico HClO 2 H 2 SO 4 c) cloruro de cromo (III) d) ácido fosfórico CrCl 3 H 3 PO 4 e) bromato de plata f) óxido de manganeso (III) AgBrO 3 Mn 2 O 3 g) permanganato de potasio h) hidróxido de aluminio KMnO 4 Al(OH) 3 i) ácido sulfhídrico j) sulfuro de hierro (III) H 2 S Fe 2 S 3

5 4. El etanol posee un punto de ebullición de 78 ºC mientras que el del dimetiléter es de -25 ºC. Si ambos poseen la misma masa molar, ya que responden a la misma fórmula molecular, C 2 H 6 O, a qué se debe esta diferencia? (1 punto) El etanol puede formar enlaces de hidrógeno ya que posee un hidrógeno unido a un oxígeno, mientras que el dimetiléter no puede formar enlaces de hidrógeno y las únicas fuerzas intermoleculares que presenta son fuerzas de Van der Waals, mucho más débiles que el enlace de hidrógeno. Enlaces de hidrógeno en el etanol 5. La energía necesaria para extraer un mol de electrones de la superficie metálica de cesio es de 184 kj. a) Expresa la energía umbral del cesio en unidades de J/electrón. (0,5 b) A partir de qué frecuencia se produce el efecto fotoeléctrico en este metal? (0,5 Datos: h=6, J s; N A =6, a) b)

6 6. Representa el ciclo de Born-Haber para el fluoruro de litio. Con los datos siguientes, calcula la energía reticular del fluoruro de litio: Entalpía de formación del fluoruro de litio: -594,1 kj/mol Energía de sublimación del litio=155,2 kj/mol Energía de disociación de la molécula de flúor=150,6 kj/mol Primera energía de ionización del Li=520,0 kj/mol Primera afinidad electrónica del F=-333,0 kj/mol (2 Q R =E s (Li)+1ªEI(Li)+ E d (F 2 )+1ªAE(F)+U U= Q R -E s (Li)-1ªEI(Li)- E d (F 2 )-1ªAE(F) U=-594,1-155,2-520,0-150,6-(-333,0)=-1012 kj/mol

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