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CONSEJERA DE EDUCACIN INSTITUTO DE EDUCACIN SECUNDARIAComunidad de Madrid 28020806 NUESTRA SRA.DE LA ALMUDENA

29-OCTUBRE-2014

QUMICA.2 BACH A.1 EXAMEN 1 EVALUACIN -RESUELTO

REPERTORIO A

A.1. Responda, razonadamente, las siguientes cuestiones:a) Dos tomos tienen las siguientes configuraciones electrnicas 1s22s2p6y 1s22s2p63s1. Laprimera energa de ionizacin de uno es 2080 kJ mol1y la del otro 496 kJ mol1. Asigne cadauno de estos valores a cada una de las configuraciones electrnicas y justifique la eleccin.

b) La segunda energa de ionizacin del tomo de helio, ser mayor, menor o igual que laenerga de ionizacin del tomo de hidrgeno?

Solucin: a) Observamos que en los datos que nos dan una energa de ionizacin es claramente inferior a la otra. Comouna de las configuraciones tiene un electrn aislado (Grupo 1, alcalinos), que presupone que ser relativamenteasequible conseguir la energa necesaria para que se ionice, ese tomo ser el de menor energa de ionizacin por loque: 1s22s2p63s1NaEi496 kJ mol

1; 1s22s2p6Ne Ei2080 kJ mol1.

b) La configuracin que corresponde al Helio es 1s2. Al perder un electrn se transforma en He+ con la misma

configuracin que el Hidrgeno, 1s1. Al tener la misma configuracin, pero dos protones (por uno el Hidrgeno)evidentemente ser ms difcil quitarle ese nico electrn y por tanto la segunda energa de ionizacin del He sermucho mayor que la primera del Hidrgeno: 2Ei(He) 5250,5 kJ mol

1>>Ei(H) 1312 kJ mol1.

A.2. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando la respuesta.a) Un fotn con frecuencia2000 s1tiene mayor longitud de onda que otro con

frecuencia1000s1.b) De acuerdo al modelo de Bohr, la energa de un electrn de un tomo de

hidrgeno en el nivel n = 1es cuatro veces la energa del nivel n = 2.c) Cuando un tomo emite radiacin, sus electrones pasan a un nivel de

energa inferior.d) Los nmeros cunticos (3, 1, 1, +) corresponden a un electrn de la

configuracin electrnica fundamental del tomo de carbono.Solucin: a) Falso. La longitud de onda y la frecuencia son inversas entre s ya que c= .b) Verdadero, pero en valor absoluto. La energa es negativa e inversamente proporcional al cuadrado del nmerocuntico principal n, por lo que s se cumple que es cuatro veces superior en valor absoluto.c) Verdadero. La emisin de energa conlleva una prdida de esta, por lo que el electrn desciende a una rbita mscercana al ncleo, lo que equivale a un nivel de energa inferior.d) Falso. El carbono tiene una configuracin electrnica fundamental que es 1s22s2p2. Como el valor que dan pertenecea un orbital 3px, debe obligatoriamente pertenecer a un estado excitado.

A.3. La configuracin electrnica del ltimo nivel energtico de un elemento es 4s2 4p3. Deacuerdo con este dato:a) deduzca la situacin de dicho elemento en la Tabla Peridica;

b) escriba los valores posibles de los nmeros cunticos para su ltimo electrn;c) deduzca cuntos protones tiene un tomo de dicho elemento;d) deduzca los estados de oxidacin ms probables de este elemento.

Solucin: a) La configuracin electrnica completa debe ser 1s22s2p63s2p6d104s2p3, por lo que tiene 33 electrones. Espor tanto el Arsnico (As), que se encuentra en el Periodo 4 y en el Grupo 15 (nitrogenoideos).b) El electrn 4p3tiene de nmeros cunticos n= 4 (por el nivel), = 1 (p significa nivel = 1), m= 1 (por el ordennatural) y en la primera posibilidad con el spin desapareado (+).c) Por tener 33 e

en estado neutro su nmero atmicoZvale 33.

d) Al tener 5 een la ltima capa, tender principalmente a ganar 3. Con elementos ms electronegativos podr perder

los 3 electrones p o estos y los s por lo que sus estados de oxidacin ms probables sern. 3, +3, +5.

A.4. Dadas las molculas CH4, NH3 y CO2, indique qu forma geomtrica presentan estasmolculas. Teniendo en cuenta dicha geometra justifique cules de ellas se clasifican como

polares y cules como apolares.

DDaattooss:: Nmeros atmicos (Z): C = 6 ; N = 7 ; O = 8

Solucin:CH4:
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H 1 2 4 8C 4 8 4 8Electrones 8 16Pares 4 8Pares entre tomos 8 4 = 4

Pares monoatmicos 4 4 = 0

NH3:N 5 8 5 8H 1 2 3 6Electrones 8 14Pares 4 7Pares entre tomos 7 4 = 3


CO2:O 6 8 12 16C 4 8 4 8Electrones 16 24Pares 8 12

Pares entre tomos 12 8 = 4Pares monoatmicos 8 4 = 4

ElCH4es una molcula con hibridacin sp3, estructura y forma tetradrica (TRPECV: AX4E0) que tiene los enlaces

ligeramente polares, pero por la estructura simtrica de la molcula da lugar a una molcula apolar.ElNH3es una molcula con hibridacin sp

3, estructura tetradrica y forma piramidal triangular (TRPECV: AX3E1) quetiene los enlaces polares, por lo que la estructura asimtrica de la molcula da lugar a una molcula polar.ElCO2es una molcula con hibridacin sp, estructura y forma lineal (TRPECV: AX 2E0) que tiene los enlaces polares,pero por la estructura simtrica de la molcula da lugar a una molcula apolar.

A.5. Haga un esquema del ciclo de BornHaber para el CaCl2y calcule la variacin entlpica deformacin del CaCl2.

DDaattooss:: Entalpa de sublimacin de Ca(s) = 178,2 kJ mol1

; Primera energa de ionizacin de Ca(g) = 590kJ mol

1; Segunda energa de ionizacin de Ca(g) = 1145 kJ mol

1; Entalpa de disociacin de Cl2(g) = 244

kJ mol1; Afinidad electrnica del Cl(g) =

349 kJ mol1; Energa de red del CaCl2= 2223 kJ mol1

Solucin:Hf

Ca(s) + Cl2(g) CaCl2(s) S DCa(g) 2 Cl(g) 1Ei

2AECa+(g)

2Ei

Ca2+

(g) + 2 Cl(g)

Aplicando la Ley de Hess:Hf= S+ 1Ei+ 2Ei+D+ 2AE+ UHf= 178,2 + 590 + 1145 + 244 + 2(349) + (2223) [kJmol1] 764 kJmol1.

REPERTORIO B

B.1. Los elementos que se designan con las letras A, B, C, D y E (no se trata de sus smbolosqumicos) ocupan las posiciones que se indican en la siguiente Tabla Peridica vaca:

A B

C DE
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a) Escriba las configuraciones electrnicas de dichos elementos.b) Basndose en ellas, justifique si son o no ciertas las siguientes afirmaciones:

b.1) La primera energa de ionizacin de E es mayor que la de A.b.2) D es un gas noble y E un metal alcalinotrreo.b.3) La afinidad electrnica de B es mayor que la de A.b.4) El radio atmico de C es mayor que el de B.

Solucin: a) A: Berilio, Be (Z= 4): 1s22s2; Periodo 2, Grupo 2 (alcalinotrreos); Grupo 16 (anfgenos); B: Flor, F(Z = 9): 1s2 2s2p5; Periodo 2, Grupo 17 (halgenos) ; C: Bromo, Br (Z = 35): 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p5; Periodo 4,Grupo 17 (halgenos) ; D: Kripton, Kr (Z = 36): 1s22s2p63s2p6d104s2p6; Periodo 4, Grupo 18 (gases inertes) ; E:Rubidio, (Z = 37): 1s22s2p63s2p6d104s2p65s1; Periodo 5, Grupo 1 (alcalinos).b.1) Falsa; las energa de ionizacin crecen hacia arriba y hacia la derecha de la TP ya que es ms fcil arrancar unelectrn de un tomo cuando este est solo en su orbital que cuando hay otros compartiendo orbital con l ; b.2) Falsa;D es un gas noble pero E es un metal alcalino ; b.3) Verdadera; la afinidad electrnica se da en elementos con capaselectrnicas casi llenas y con protones que no estn apantallados por muchas capas electrnicas por lo que crece suvalor hacia arriba y hacia la derecha de la TP ; b.4) Verdadera; el radio atmico crece principalmente hacia abajo de laTP ya que, cuanto mayor es un elemento (ms capas tiene), mayor es la distancia al electrn ms lejano.

B.2. De las siguientes combinaciones de nmeros cunticos:

A.n

= 2 ; = 1 ;m

= 0 ;s

= B. n= 1 ; = 1 ; m= 0 ; s=

C. n= 4 ; = 2 ; m= 0 ; s=

D. n= 3 ; = 2 ; m= 2 ; s= a) indique cules o cul de estas combinaciones son posibles para un electrn y por qu;

para aquella/s combinaciones posibles, nombre el correspondiente orbital atmico.b) En el caso B, cuntos orbitales pueden existir en el nivel n= 4? Por qu?

Solucin: a) Son posibles la C y la D, porque cumplen todas las normas de los nmeros cunticos: n ha de ser unnmero entero igual o mayor a 1; ha de ser un nmero entero positivo (incluido el 0) menor que n; mha de ser unnmero entero cuyo valor absoluto no supere el de ; sha de valer 1/2. El A no cumple la norma de que ha de serpositivo. El B no cumple que ha de ser menor que n.

b) C. Es un orbital 4d (en concreto el 4dz2). Es un orbital 3d (en concreto el 4dx2y2).c) En un orbital hay 2n2electrones, por lo que en el orbital n= 4 hay un total de 32 electrones. Son los electrones 4s2,4p6, 4d10y 4f14. Orbitales son n2, lo que da lugar a 16 orbitales:4s 4p 4d 4f

B.3. Considere los elementos H, O y F.a) Escriba sus configuraciones electrnicas e indique grupo y periodo de cada uno de ellos.

b) Explique mediante la Teora de Hibridacin la geometra de las molculas H2O y OF2.c) Justifique que la molcula de H2O es ms polar que la molcula de OF2.d) A qu se debe que la temperatura de ebullicin del H2O sea mucho mayor que la del OF2?

Solucin: a) Las configuraciones sern: H:1s1

; O: 1s

2 2s2p4

; F: 1s

2

2s2p5

. El Hidrgeno est en el Periodo 1 y no seconsidera en ningn grupo, aunque se puede decir que est en el Grupo 1; el Oxgeno es un nometal que pertenece alPeriodo 2 y al Grupo 16 (Anfgenos); por ltimo, el Flor es un nometal perteneciente al Periodo 2 y al Grupo 17(Halgenos).b) Tanto la molcula de H2O como la de OF2 son molculas de forma angular con estructura tetradrica (sp

3), ypresentan unos ngulos cercanos a 109,5 (H2O: 104,45; OF2: 103).c) La molcula de H2O tiene una mayor diferencia de electronegatividad ( 1,78) que la deOF2( 0,54), a pesarde que la distancia entre dipolos ser mayor en esta ltima. H2O= 1,85 D. OF2= 0,30 D.d) Al tener mayor momento dipolar, las fuerzas de Van der Waals correspondientes a las interacciones dipolodipoloson mucho ms fuertes. Tambin se une el hecho de que la molcula de agua presenta una inusual pero no por ellomenos importante contribucin de enlace por puentes de hidrgeno, por lo que la temperatura de ebullicin es ms alta.

B.4. Considere las molculas CS2, CH3Cl, H2Se, NCl3, y responda razonadamente a las siguientes

cuestiones:a) Represente la estructura de Lewis de cada una de stas molculas.b) Prediga su geometra molecular.c) Explique, en cada caso, si la molcula tiene o no momento dipolar.

DDaattooss:: Nmeros atmicos: H = 1 ; C = 6 ; N = 7 ; S = 16 ; Cl = 17 ; Se = 34
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Solucin: a)CS2:S 6 8 12 16C 4 8 4 8Electrones 16 24Pares 8 12Pares entre tomos 12 8 = 4Pares monoatmicos 8 4 = 4

Pares monoatmicos 4 2 = 2CH3Cl:H 1 2 3 6C 4 8 4 8Cl 7 8 7 8Electrones 14 22Pares 7 11Pares entre tomos 11 7 = 4


H2Se:H 1 2 2 4Se 6 8 6 8

Electrones 8 12Pares 4 6Pares entre tomos 6 4 = 2


NCl3:Cl 7 8 21 24N 5 8 5 8Electrones 26 32Pares 13 16Pares entre tomos 16 13 = 3


b)CS2:Hibridacin sp, estructura y forma lineal (TRPECV: AX2E0).CH3Cl:Hibridacin sp

3, estructura y forma tetradrica (TRPECV: AX4E0) (HCH 109,5).H2Se:Hibridacin sp

3, estructura tetradrica, forma angular (TRPECV: AX2E2) (HSeH 91).NCl3:Hibridacin sp

3, estructura tetradrica y forma piramidal triangular (TRPECV: AX3E1) (ClNCl 107,1).c) Los enlaces CS tienen una polaridad casi nula (0,03) y adems la molcula es totalmente simtrica, as que estotalmente apolar.CH3Cl:Los enlaces HC tienen una cierta polaridad ( 0,35) mientras el enlace ClC tambin es polar ( 0,61)que hacen que la molcula sea polar ya que la forma no es tridimensionalmente simtrica y las polaridades no secontraponen. La polaridad es media (= 1,04 D).H2Se:Los enlaces HSe tienen una cierta polaridad ( 0,35) que hacen que la molcula sea polar ya que la forma noes simtrica. La polaridad es media (= 1,07 D).NCl3:Los enlaces NCl tienen unapolaridad escasa ( 0,12) que hacen que la molcula sea muy ligeramente polar

ya que la forma no es simtrica. Tiene una baja polaridad (= 0,6 D).B.5. Dadas las siguientes sustancias slidas: cobre, diamante, yodo y bromuro de potasio,

explique:a) Cul es la ms dura? Y la ms blanda?

b) Cul conduce la corriente elctrica en estado slido? Y en disolucin?Solucin: a) La ms dura es el diamante porque es un compuesto de estructura covalente con enlaces mltiples entretodos los tomos de carbono. La ms blanda es el iodo, puesto que los enlaces intermoleculares son por fuerzas de Vander Waals debidas principalmente a la masa de los tomos y a las interacciones basadas en dipolo instantneodipolo

instantneo o inducido, puesto que el enlace intramolecular es totalmente apolar.b) En estado slido solo conducen la corriente elctrica los metales, por lo que es el cobre. En disolucin tambin laconducen los compuestos inicos, por lo que ser el bromuro de potasio.
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