Examen Quimica Selectividad

OPCIÓN A

PROBLEMA 2.- La reacción de una mezcla de aluminio en polvo con óxido de hierro (III) genera

hierro y óxido de aluminio. La reacción es tan exotérmica que el calor liberado es suficiente para

fundir el hierro que se produce.

a) Calcula el cambio de entalpía que tiene lugar cuando reaccionan completamente 53,96 g de

aluminio con un exceso de óxido de hierro (III) a temperatura ambiente.

b) ¿Cuántos gramos de hierro se obtienen si el rendimiento es del 85 %?

DATOS: Ar (Al) = 27 u; Ar (Fe) = 55,8 u; Ar (O) = 16 u; DHf

0 (Fe2O3) (s) = - 822,2 kJ · mol-1; DHf

0

(Al2O3) = - 1.676 kJ · mol-1.

Solución:

a) La reacción entre el aluminio y el óxido de hierro (III) tiene como ecuación termoquímica:

2 Al (s) + Fe2O3 (s) ® 2 Fe (s) + Al2O3 (s) DHr = ?

Teniendo presente que la entalpía de los elementos químicos es cero, la variación de entalpía de

la reacción se halla de la expresión:

DHr

o = S a · DHf

o

productos - S a · DHf

o

reactivos = DHf

o(Al2O3) - DHf

o(Fe2O3) ⇒

⇒ DHr

o = - 1.676 kJ · mol-1 - (- 822,2) kJ · mol-1 = - 853,8 kJ · mol-1.

Multiplicando la masa de aluminio por la relación de equivalencia mol-gramos y por la relación

molar DHr

o-moles Al, se obtiene la correspondiente variación de entalpía:

853,17 .

2

853,8

27

1

53,96 kJ

moles Al

kJ

g Al

mol Al

g Al = -

-

× ×

b) Multiplicando la masa de aluminio por la relación de equivalencia mol-gramos, por la

relación molar Fe-Al (2 a 2), por la relación de equivalencia gramos-mol de Fe y por el rendimiento de

la reacción, se obtienen los gramos de hierro que se producen:

94,79 .

100

85

1

55,8

2

2

27

1

53,96 g Fe

mol Fe

g Fe

moles Al

moles Fe

g Al

mol Al

g Al × × × × =

Resultado: a) - 853,17 kJ · mol-1; b) 94,79 g Fe.

CUESTIÓN 2.- a) Escribe las configuraciones electrónicas externas características de los metales

alcalinotérreos y de los halógenos. Pon un ejemplo de cada uno.

b) ¿Quién presenta mayor afinidad electrónica, los metales alcalinos o los alcalinotérreos?

c) Define potencial o energía de ionización. Indica y justifica qué elemento del sistema periódico

tiene la mayor energía de ionización.

Solución:

a) Los elementos alcalinotérreos se encuentran situados en el grupo 2 del sistema periódico,

mientras que los elementos halógenos ocupan el grupo 17. Sus configuraciones electrónicas son ns2 para

los alcalinotérreos y ns2 np5 para los halógenos.

Para el elemento alcalinotérreo magnesio, Mg, su configuración electrónica es:

Mg (Z = 12): 1s2 2s2 2p6 3s2.

La configuración electrónica del halógeno cloro, Cl, es:

Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.

b) La afinidad electrónica es la propiedad periódica que mide la tendencia de los elementos a

aceptar un electrón y convertirse en anión mononegativo. A pesar de aumentar esta propiedad al avanzar

de izquierda a derecha en un período, los elementos metálicos alcalinotérreos, situados en el grupo 2,

presentan menor afinidad electrónica que los alcalinos, situados en el grupo 1, debido a la estabilidad que

les proporciona su configuración electrónica externa, ns2.

c) La energía de ionización es la energía que hay que suministrar a un átomo gaseoso, neutro y

en su estado electrónico fundamental, para arrancarle un electrón y convertirlo en catión monopositivo,

gaseoso y en su estado electrónico fundamental.

Esta propiedad periódica aumenta al avanzar en un período de izquierda a derecha, debido a que

en ese sentido aumenta la carga nuclear y los electrones se van situando en el mismo nivel energético,

aumentando, por tanto, la fuerza atractiva núcleo-electrón, y en consecuencia la energía de ionización. En

los grupos, aunque al bajar en ellos la carga nuclear aumenta, los electrones se van situando en niveles

cada vez más alejado del núcleo, disminuyendo la fuerza atractiva núcleo-electrón, y por tanto, la energía

de ionización en el mismo sentido.

De lo expuesto se deduce, que el elemento de mayor potencial de ionización, aparte de los gases

nobles, es el flúor.

CUESTIÓN 3.-Un hidrocarburo saturado gaseoso esta formado por el 80 % de carbono. ¿Cuál es

su fórmula molecular si la densidad en condiciones normales es 1,34 g · L-1.

DATOS: Ar (C) = 12 u; Ar (H) = 1 u.

Solución:

Al ser el hidrocarburo saturado está constituido sólo por carbono e hidrógeno. Considerando 100

g del mismo, 80 g son de carbono y 20 g de hidrógeno.

En una molécula los subíndices de los átomos indica el número de ellos que hay en la molécula,

o lo que es lo mismo, el número de moles de átomos que hay en un mol de moléculas. Por ello, hay que

conocer los moles de carbono e hidrógeno, lo que se consigue multiplicando sus gramos por la relación de

equivalencia o factor de conversión mol-gramos:

6,67 ;

12

1

80 moles átomos C

g C

mol átomos C

g C × = 20 .

1

1

20 moles átomos H

g H

mol átomos H

g H × =

Como los subíndices no pueden ser decimales, dividiendo estos moles por el más pequeño se

obtiene, si son enteros, los subíndices de cada átomo en la molécula, es decir, la fórmula empírica de la

molécula del compuesto:

1;

6,67

6,67 = 2,99 3.

6,67

20 = = Al ser los números obtenidos enteros, la fórmula empírica del

compuesto es: CH3.

Para obtener la fórmula molecular se necesita conocer la masa molar del compuesto, que se halla

de la ecuación de estado de los gases ideales:

R T P M d R T

V

a

R T P M

M

a

P×V = × × ⇒ × = × × ⇒ × = × × , y despejando M, sustituyendo valores y

operando: 30 .

1

1,34 0,082 273 1

1 1 1

-

- - -

= ×

× × × × × ×

= × × = g mol

atm

g L atm L mol K K

P

d R T

M

La fórmula molecular del compuesto orgánico contiene n veces a la

...