Química 4º ESO

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Tema 11. Los átomos y sus enlaces. 1. Justifica mediante los diagramas de Lewis la formación de las moléculas siguientes: PH3, Br2, HBr y CCl4. 2. Explica cuáles de las siguientes sustancias son iónicas y cuáles covalentes: NaI, CuO, NH3, CaH2, CO2, HI, MgF2, H20, PH3, H2S, Li3N y N2O3. 3. Establece las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos e iones: a. 6C, 8O, 26Fe, 35Br, 54Xe, 83Bi b. 19K+, 38Sr2+, 26Fe3+, 12Mg2+ c. 15P3-, 35Br-, 52Te2-, 9F-, 8O24. ¿Por qué los gases nobles no reaccionan? Justifica tu respuesta. 5. ¿Qué son los electrones de valencia? 6. ¿En qué consiste el enlace covalente? 7. Un ión tripositivo, X3+, posee la configuración electrónica 1s22s22p6 a. ¿Cuál es el número atómico y símbolo de X? b. ¿A qué período pertenece? 8. Un ión dinegativo, Y2-, posee la configuración electrónica 1s22s22p63s23p6 a. ¿Cuál es el número atómico y símbolo de Y? b. ¿A qué período pertenece? c. ¿Cuántos electrones de valencia posee el elemento Y? 9. Dados los elementos de configuración electrónica siguientes. Razona la validez de las afirmaciones: X 1s22s22p4 Y 1s22s22p63s23p4 Z 1s22s22p63s23p64s23d104p4 a. b. c. d.

Pertenecen al mismo grupo. Pertenecen al mismo periodo. Z pertenece al 4º periodo. El número atómico de Y es 15.

10. Escribe las fórmulas de los iones estables que forman los siguientes elementos: a. Li 1s22s1 b. S 1s22s22p63s23p4 c. Kr 1s22s22p63s23p64s23d104p6 _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 1 de 13

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11. El radio atómico de un elemento es 2,16 Å. a. Expresa su diámetro en m y nm. b. ¿Cuántos átomos de ese elemento podrán alinearse en una raya de lápiz de ancho 0,4 mm? 12. El boro natural se compone de un 80% del isótopo 11B y el resto del isótopo 10B. Halla la masa atómica del boro. 13. El antimonio tiene dos isótopos estables: 121Sb y 123Sb. Calcula la abundancia de cada uno sabiendo que la masa atómica del antimonio es 121,75. 14. ¿Cuál es el máximo número de electrones que pueden alojarse en cada uno de los siguientes subniveles? a) 2s b) 3d c) 4s d) 3p e) 4f f) 4d 15. ¿Cuántos subniveles posee el nivel de energía principal n=4? Designa los subniveles con la nomenclatura habitual. 16. La masa atómica del neón es 20,18 y tiene tres isótopos: 20Ne, 21Ne y 22Ne. La abundancia del isótopo 20Ne es de 90,51%. Halla la abundancia de los otros dos isótopos. 17. Justifica, de un modo razonado, si pueden existir en un átomo electrones cuyos números cuánticos (n, l, m y s) sean: a. b. c. d.

(2, -1, 1, ½) (2, 1, -1, ½) (1, 1, 0, - ½) (3, 1, 2, ½)

18. Los isótopos del magnesio natural son

,

,

y sus abundancias relativas 78,10%

10,13% y 11,17% . Calcular la masa atómica media del magnesio. 19. Descubrimos un elemento en el laboratorio y vemos que en una longitud de un cm hay 8 millones de átomos. Determinar su radio expresando su valor en Å y nm. 20. El diámetro de un átomo de carbono es de 1,54 Å. Calcular: a. Número de átomos existentes en un cubo de medio cm de arista, suponiendo que no hay espacios vacios. b. Número de átomos existentes si el 8% del volumen son espacios vacios. 21. Realiza una tabla con la estructura electrónica atómica de los elementos cuyo nº atómico es: 5, 11, 12, 13, 31 y 32. ¿Cuáles de ellos poseerán propiedades químicas parecidas y porqué? 22. Describe las etapas de formación del compuesto iónico FeCl2. _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 2 de 13

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23. Un átomo cuyo radio aproximado es de 3 Fm se emplea para rellenar un cilindro de 2 cm de radio, si sólo se ocupa el 84% ¿Cuántos átomos necesitamos? Si los alineamos ¿qué longitud alcanzarían?

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Tema 12. Cálculos químicos. 1. En un recipiente introducimos 6 g de azufre y 8 g de magnesio para la formación del sulfuro de magnesio. Determinar: a. ¿Se cumple la ley de Lavoisier y de Proust? b. ¿Sobrará algún elemento? c. Composición del recipiente. 2. En un recipiente introducimos 7 g de hierro en presencia de oxígeno. Al cabo de cierto tiempo observamos que se ha formado óxido ferroso. Determinar: a. Cantidad de oxígeno consumido. b. Cantidad de óxido formado. 3. En un recipiente introducimos 6 g de bromo y 15 g de calcio para la formación del bromuro cálcico. a. Describe el enlace que tiene lugar. b. Indica sus propiedades. c. Calcula la composición del recipiente. 4. Un gramo de azufre reacciona exactamente con 2,04 g de cinc formándose sulfuro de cinc. Razona cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas: a. 1 g de S + 2,04 g de Zn
3,04 g de ZnS b. 2 g de S + 3,04 g de Zn
5,04 g de ZnS c. 2 g de S + 4,08 g de Zn
6,08 g de ZnS d. 1 g de S + 2,04 g de Zn
2 g de ZnS 5. Un rollo de papel de aluminio de cocina pesa 350 g. ¿Cuántos moles y átomos de aluminio contiene? 6. En un mol de dióxido de azufre, SO2, hay un número de moléculas igual a: a. 1 b. 64 c. 6,02 x 1023 d. 64 x 6,02 x 1023 7. La masa real de una molécula de hidrógeno es: a. 2,016 g b. 2,016 x 6,02 x 1023 g c. 6,02 x 1023 g d. 2,016 u 8. ¿Cuántos moles y moléculas hay en 40 g de sal común, NaCl? 9. ¿Cuántos moles de átomos de oxigeno y de azufre hay en 3 moles de trióxido de azufre, SO3? ¿Cuántos átomos de oxígeno y de azufre hay en esos 3 moles? _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 4 de 13

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10. El tetracloruro de carbono, CCl4, es un líquido de densidad 1,6 g/cm3 ¿Cuántos moles y moléculas hay en 100 cm3 de este compuesto? 11. Si se dispone de una tonelada de sal común y se consigue extraer de ella todo el sodio contenido, ¿Cuántos Kg se podrían extraer? 12. Un recipiente contiene 100 g de agua. Calcular: a. La masa de un átomo de oxígeno expresada en umas y en gramos. b. La masa de un átomo de hidrógeno expresada en umas y en gramos. c. La masa molecular del agua expresada en umas y en gramos. d. La masa de un mol de agua. e. El número de moléculas que hay en el recipiente. f. El número de átomos de cada especie contenidos en el recipiente. g. La cantidad de oxígeno e hidrógeno que han tenido que reaccionar para conseguir los 100 g de agua. 13. Calcula la masa de 1,03 x 1024 moléculas de sal común. 14. Dada la siguiente reacción: H2SO4 + NaOH
Na2SO4 + H2O a. Ajusta la reacción y nombra reactivos y productos con todas las nomenclaturas estudiadas. b. Si se nos ha proporcionado 150 g de H2SO4, determinar el número de moles, moléculas y átomos de cada especie proporcionados. c. Determina la cantidad de productos obtenidos así como la cantidad de reactivos consumidos. 15. En un recipiente introducimos nitrógeno e hidrógeno para la formación de amoniaco. Las cantidades obtenidas una vez finalizada la reacción son 30 g de amoniaco y 2 g de nitrógeno. Determinar: a. Cantidades iniciales. b. Número total de átomos que han sido introducidos en el recipiente. 16. Determinar la cantidad de moles de ácido sulfúrico que hay en un recipiente después de reaccionar 10 g de agua con 5 g de anhídrido sulfúrico. 17. Se hacen reaccionar 250 g de carbonato de calcio con un exceso de ácido clorhídrico dando cloruro cálcico, dióxido de carbono y agua. Determinar: a. La reacción que ha tenido lugar. b. Los gramos de CO2 obtenidos y el volumen de CO2 en C.N. 18. Cuando se calienta dióxido de silicio con carbono, se forma carburo de silicio (SiC) y monóxido de carbono. Si se mezclan 150 g de dióxido de silicio con 105 g de carbono: a. ¿Cuál es el reactivo limitante? b. ¿Cuántos moles de SiC se formarán? c. ¿Qué cantidad de reactivo en exceso sobra? _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 5 de 13

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19. Se hacen reaccionar a alta temperatura óxido crómico con silicio obteniéndose cromo y dióxido de silicio. a. ¿Cuántos moles de silicio reaccionan con 5 moles de óxido crómico? b. ¿Cuántos moles de cromo se forman? 20. Identifica el reactivo limitante en cada una de las siguientes combinaciones indicadas: a. SnO2 (3 moles) + 2 C (7 moles)
Sn + 2 CO b. 4 P (6 moles) + 5 O2 (7 moles)
2 P2O5 c. 2 Fe (3 moles) + 3 Br2 (4,8 moles)
2 FeBr3 21. El acetileno, C2H2, arde en presencia de oxígeno originando CO2 y agua. a. Ajusta la ecuación química de la reacción. b. ¿Qué volumen de aire (21% O2) a 17ºC y 750mm de Hg se necesita para quemar 2 Kg de C2H2? c. ¿Qué cantidad de oxígeno se necesita para quemar los 2 Kg de acetileno? 22. Al reaccionar cloruro de titanio (IV) con magnesio se obtiene titanio y cloruro magnésico. Si mezclamos 250 g de TiCl4, con 50 g de magnesio ¿Cuál es el reactivo limitante? ¿Cuántos gramos de MgCl2 se obtendrán? 23. Los objetos de plata en contacto con el aire contaminado con sulfuro de hidrógeno se ennegrecen como consecuencia de la formación de sulfuro de plata, que es de color negro: Ag + O2 + H2S
Ag2S + H2O a. ¿Cuántos gramos de H2S y O2 se necesitan para reaccionar con 1,5g de plata? b. ¿Cuántas moléculas de agua se forman? 24. La aspirina, C9H8O4, se obtiene por reacción del ácido salicílico, C7H6O3, con anhídrido acético, C4H6O3. La ecuación es: C7H6O3 + C4H6O3
C9H8O4 + C2H4O2 a. ¿Cuántos gramos de cada reactivo se necesitan para obtener 50g de aspirina? 25. La putrescina, un producto de la descomposición de la carne, contiene 54,50% de C, 13,72% de H y 31,78% de N. ¿Cuál es la fórmula empírica de la putrescina? 26. Un hidrocarburo tiene 92,25% de C y 7,75% de H. ¿Cuál es la fórmula empírica? Si su masa molecular es 78,1 ¿Cuál es la fórmula molecular? 27. Los bifenilos policlorados (PCBs), constituyen un grupo de compuestos de fórmula empírica C12HmCl10-m, siendo m un entero. ¿Cuál es el valor de m y la fórmula empírica de un PCB que contiene un 58,9% en masa de cloro? 28. Una muestra de 50 mg del compuesto utilizado por los dentistas como cemento se descompone en 16,58 mg de oxígeno, 8,02mg de fósforo y 25,40 mg de cinc. Determinar su fórmula empírica. _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 6 de 13

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29. La hidracina, N2H4, se utiliza como combustible en los cohetes espaciales. La reacción de combustión de la hidracina es: Hidracina (l) + Oxígeno (g)
Nitrógeno (g) + Agua (g) a. ¿Cuántos litros de nitrógeno medidos en C.N, se formarán a partir de 1Kg de hidracina y 1Kg de oxígeno? b. ¿Cuántos gramos de reactivo en exceso sobrarán? 30. Calcula cuántos gramos de CO2 se pueden obtener en la combustión de 500 g de propano, C3H8, suponiendo que el oxígeno sea el reactivo en exceso.

31. Han ardido en la atmósfera 24 moles de hidrógeno obteniéndose agua. a. Ajusta la reacción. b. Halla los moles de oxígeno necesarios para la combustión, y el volumen que ocupan a 1 atm y 27ºC. c. ¿Cuántos gramos de agua se han producido? 32. Se produce la combustión completa de una botella de butano (C4H10) que contiene 12 Kg de este gas; calcula: a. Los moles de butano y de oxígeno que han reaccionado. b. La cantidad de agua producida. c. El volumen necesario de aire medido a 37ºC y 1 atm si el porcentaje en volumen del oxigeno en aire es del 21%. 33. Se dispone de 100 g de oxígeno y otros 100 g de hidrógeno, por tanto, en moles tenemos: a. Los mismos. b. Más de oxígeno. c. Más de Hidrógeno. 34. En un recipiente se hace reaccionar 5 moles de hidrógeno con 10 moles de oxígeno. Determina el número de moles y moléculas de agua que se forman. Si se han formado 20 moles de agua ¿cuánto vale la suma de los moles de hidrógeno y oxígeno necesarios? 35. Calcula el volumen ocupado por 16 g de etano (C2H6) a 720 mm de Hg y 18ºC. 36. La fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6. Si disponemos de 1,5 x 1022 átomos de carbono: a. ¿Cuántos átomos de hidrógeno y oxígeno contiene la muestra? b. ¿Cuántos moles y moléculas de glucosa? c. ¿Cuál es la masa de la muestra en gramos? 37. Una cantidad de un gas ocupa un volumen de 120 litros cuando se almacena a 700mm de Hg y 20ºC. ¿A qué presión el volumen será solo de 30 litros, manteniendo la temperatura? 38. Determina la composición porcentual del bicarbonato sódico, NaHCO3. _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 7 de 13

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39. Un compuesto contiene 30,435% de N y el resto de oxígeno. ¿Cuál es su fórmula empírica? Si su masa molecular es 92u determina su fórmula molecular. 40. Un matraz de 5 litros, al que se ha hecho el vacío, se llena de hidrógeno gaseoso. Si la temperatura es de 25ºC y la presión 680 mm de Hg. Determina: a. ¿Cuántas moléculas de hidrógeno contiene el matraz? b. ¿Cuál es la densidad del hidrógeno en g/l? 41. El análisis de cierto compuesto revela su composición porcentual: 85,63% de C y 14,37% de H. ¿Cuál es su fórmula empírica? Si su masa molecular es 28 u ¿Cuál es su fórmula molecular? 42. Un compuesto dio la siguiente composición porcentual en masa: 26,57% de K, 35,36% de Cr y 38,07% de O. Determina su fórmula molecular. 43. Determinar la presión, el volumen o la temperatura de 3 moles de un determinado gas en las siguientes condiciones: a. 4 atm y 70ºC b. 5000 cc y 300º K c. 1520 mm de Hg y 6 l. 44. 78 gramos de un gas biatómico ocupan un volumen de 20 litros y ejercen una presión 3 atm cuando su temperatura es de 27ºC. a. ¿Cuántos moles de gas hay en el sistema? b. ¿Qué gas es? 45. ¿A qué temperatura se encuentran 4,5 x 1025 moléculas de NO2 cuando ejercen una presión de 4 atm en un recipiente de 15 dm3? 46. Se mezclan 470 gramos de CO2, con 8 moles de H2 en un recipiente rígido cuyo volumen es de 15 dm3 a una temperatura de 450ºK. a. ¿Cuál es la presión de la mezcla? b. ¿Cuál es la presión parcial de cada gas? c. ¿Qué presión alcanzaría la mezcla si se calentara hasta alcanzar los 600ºK? 47. ¿Qué presión ejercen 30 g de O2 a 350ºK contenidos en un recipiente rígido de 3,5 dm3? Si luego se agrega N2 al recipiente sin modificar la temperatura hasta que la presión parcial de este gas en la mezcla alcanza 3 atm ¿cuántos moles de nitrógeno se agregaron? ¿cuál será la presión total de la mezcla de oxígeno y nitrógeno?

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Tema 13. Energía y velocidad de las reacciones químicas. 1. El butano arde en presencia de oxígeno desprendiendo 49,6 KJ/g. Una bombona de butano tiene aproximadamente 12 Kg. ¿Qué cantidad de energía podemos obtener tras la combustión completa? 2. Sabiendo que el calor de combustión del metano es 55,6 KJ/g. Determina: a. La densidad de energía (KJ/l) en C.N de presión y temperatura. b. La energía que podemos obtener quemando 2 toneladas de metano. c. La cantidad de butano que proporciona la misma energía que 50 Kg de metano. El calor de combustión del butano es 49,6 KJ/g. 3. Calcula el pH de la disolución obtenida al disolver 0,05 moles de HCl en 500 cc de agua. 4. En una disolución la concentración de iones hidronio es 5 x 10-5 mol/l. Calcular: a. El pH b. El pOH c. [OH-] d. ¿Es ácida o básica la disolución? Justifica tu respuesta. 5. Con 300 g de ácido sulfúrico y 500 cc de agua preparamos una disolución. Determinar su pH y su pOH. 6. Indica cuáles de las siguientes reacciones son de combustión: a. C(s) + O2(g)
CO2(g) + energía b. 2 HgO(s) + energía
2 Hg(l) + O2 (g) c. C2H4(g) + 3 O2(g)
2 CO2(g) + 2 H2O(g) + energía d. N2(g) + O2(g) + energía
2 NO(g) 7. Se quema carbón, en determinadas condiciones, desprendiéndose monóxido de carbono. La ecuación de la reacción es: C(s) + O2(g)
CO(g) + energía Ajusta la reacción. ¿Se trata de una reacción de combustión completa o incompleta? 8. El hidrógeno se combina con el oxígeno formándose agua y desprendiéndose gran cantidad de energía: a. ¿Se trata de una reacción de combustión? b. ¿Qué ventaja, como combustible, tiene el hidrógeno frente a los hidrocarburos? 9. Un coche recorre 9,5 Km por cada litro de gasolina. Suponiendo que la gasolina es 100% octano, C8H18 de densidad 0,69 g/ml ¿Cuántos litros de aire en C.N se requieren para un viaje de 850 Km? 10. Si una reacción en el sentido A
B es endotérmica ¿cómo es la reacción en sentido inverso B
A? ¿Por qué? 11. Predice el carácter exotérmico o endotérmico de la reacción I2(g)
2 I(g) _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 9 de 13

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12. Indica cuál de los siguientes combustibles: hidrógeno, propano (C3H8) o metano desprende mayor cantidad de calor por gramo quemado. Datos: Para el hidrógeno ∆E= -285,6 KJ Para el C3H8 ∆E= -2219,6 KJ Para el CH4 ∆E= -890 KJ 13. Cuando se añada agua al carburo de calcio (CaC2) se produce la reacción: CaC2(s) + 2 H2O(l)
Ca(OH)2(s) + C2H2(g) + 127,2 KJ a. ¿Qué energía se libera al añadir exceso de agua a 20g de CaC2? b. ¿Qué volumen de acetileno, C2H2, en C.N se desprende? 14. ¿Será una disolución de pH 2 dos veces más ácida que otra de pH 4? 15. El pH de la salida es 6,8 ¿Cuál es su concentración en iones H+? 16. Si partimos de una disolución de HCl cuyo pH es 4,2. ¿Cuál es su concentración en moles/l? 17. En un recipiente introducimos 60 g de cloro. Calcular el pH de la disolución que obtenemos al disolver el ácido clorhídrico formado anteriormente en 2 litros de agua.

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Formulación Escribe la fórmula de los siguientes compuestos. Heptaóxido de dimanganeso Perclorato de sodio Hidróxido de bismuto (III) Hidruro de Oro (I) Ácido trioxocarbónico (IV) Anhídrido carbonoso Tetracloruro de Carbono Dioxoyodato (III) de hidrógeno Tetraquis-tetraoxoclorato (VII) de plomo Amoníaco Hidróxido de magnesio Yoduro de potasio Ácido clorhídrico Óxido de dimercurio Ácido trioxonítrico (V) Bis-dioxobromato (III) de estaño Carbonato de hierro (III) Óxido de Calcio Trihidróxido de aluminio Sulfuro de plata Ácido permangánico Sulfato de aluminio Oxoyodato (I) de sodio Dióxido de carbono Cloruro de mercurio (I) _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 11 de 13

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Nombra, de dos formas distintas, los siguientes compuestos químicos: CaCl2 H2SO3 CO CH4 Pb(NO3)2 K 2S Sr(OH)2 HIO CoH3 CaSO4 H2SeO4 BeF2 H2S Ca(IO3)2 FeO Pb(OH)4 H2SiO3 Cs2SO3 Al(BrO3)3 HNO2 Ag2O CuOH CCl4 H2Cr2O7 KMnO4 _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 12 de 13

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Páginas web de ayuda y consulta:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm http://www.educaplus.org/ http://www.fisicanet.com.ar/index.php http://ntic.educacion.es/w3//eos/MaterialesEducativos/mem2000/tablap/index.htm http://www.100ciaquimica.net/asigfq/afq4eso.htm

Soluciones a problemas de determinación de fórmulas empíricas y moleculares: http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/primero_bach/fundamentos_quimica/prob_det_formulas_prop_ sol.htm Soluciones a problemas sobre la ecuación general de los gases y mezclas gaseosas: http://www.slideshare.net/burmandaniel/4-problemas-sobre-ecuacin-general-de-los-gases-y-mezclas-gase Ejercicios de formulación inorgánica con soluciones y teoría: http://www.alonsoformula.com/inorganica/formulas_05.htm

Mª del Carmen Zúñiga Pérez _________________________________________________________________________________________________________ Avda. de San Diego, 63 28053 – Madrid Tel: 914781997 – 98 Fax: 914789043 E-mail: [email protected] 13 de 13

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