ejercicios de quimica IV resueltos-30

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88 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 2 
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1) Aleaciones férreas, en las que el hierro es el componente principal. Si el 
contenido en carbono es inferior al 2% se denominan aceros y si es mayor 
al 2% fundiciones. 
2) Aleaciones no férreas, en las que el hierro no es el componente 
principal. Por ejemplo el bronce, una aleación formada por cobre y zinc; el 
latón, formada por cobre, estaño y zinc; el amalgama, en la que el 
componente principal es el mercurio. 
Tipos de aleaciones en función de la mezcla: 
1) Mezclas simples. Son aleaciones heterogéneas en las que los metales 
que forman la aleación son insolubles entre sí, por lo que están formadas 
por microcristales de los componentes. Por ejemplo, la aleación formada 
por estaño y plomo. 
2) Disoluciones sólidas. Son aleaciones homogéneas en las que los metales 
que forman la aleación son solubles entre sí, por lo que están formadas por 
cristales binarios. Son aleaciones de metales que tienen propiedades 
químicas y volúmenes atómicos similares. Por ejemplo, las aleaciones 
formadas por oro y plata, oro y cobre, cromo y níquel. 
3) Las aleaciones intersticiales son aquellas en las que átomos de 
elementos de pequeño volumen atómico (por ejemplo, berilio, carbono, 
nitrógeno) llenan los huecos de la red metálica cristalina. Por ejemplo, la 
aleación en la que el carbono llena los huecos de la red metálica del hierro. 
 
c) La industria metalúrgica comprende el conjunto de procesos y 
actividades que partiendo del mineral original que contiene el metal, lo 
transforman en los productos para su comercialización y uso. A 
continuación se describen las etapas que comprende la metalurgia: 
1) Preparación del mineral. Consiste en separar la ganga de la mena, es 
decir, la fracción sin valor económico de la fracción que contiene el metal. 
Para ello se utilizan métodos como la separación magnética o la flotación. 
2) Pretratamiento. Consiste en transformar los compuestos metálicos en 
otros cuya reducción sea más sencilla, normalmente en óxidos metálicos: 
• Calcinación mediante el calentamiento de los carbonatos o hidróxidos 
metálicos. Por ejemplo: 
 
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 
Mg(OH)2(s) → MgO(s) + H2O(g) 
 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA II 89 JUNIO 2007 
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• Tostación, mediante el calentamiento de los sulfuros metálicos en 
presencia de oxígeno. Por ejemplo: 
 
2 ZnS(s) + 3 O2(g) → 2 ZnO(s) + 2 SO2(g) 
 
3) Preparación del metal mediante su reducción, ya que normalmente los 
metales se encuentran oxidados. Sólo unos pocos metales nobles, por 
ejemplo el mercurio, plata, platino y oro, se encuentran libres. La 
reducción se lleva a cabo mediante alguno de los siguientes procesos: 
• Reducción química: 
- Con coque o monóxido de carbono a elevadas temperaturas. Por 
ejemplo: 
SnO2(s) + 2 C(s) → Sn(l) + 2 CO(g) 
 
- Con un metal más electropositivo que el que se desea obtener. Por 
ejemplo: 
Cr2O3(s) + 2 Al(s) → 2 Cr(l) + Al2O3(s) 
 
• Reducción electrolítica, para metales muy electropositivos. Por ejemplo, 
la reducción electrolítica del cloruro sódico fundido para la obtención 
de sodio: 
 
2 NaCl(l) → 2 Na(l), cátodo + Cl2(g), ánodo 
 
4) Refino. Consiste en eliminar las impurezas que pueda contener el metal 
mediante diferentes procedimientos: 
• Destilación cuando el metal es más volátil que las impurezas. Por 
ejemplo para el refino de mercurio, magnesio o zinc. 
• Electrolisis. El ánodo es el metal a refinar y el cátodo el metal puro, 
ambos sumergidos en una disolución electrolítica del metal de interés. 
Metales como el cobre, plata u oro se refinan mediante procesos 
electrolíticos. 
• Refino por zonas. En este método una varilla metálica con impurezas 
pasa a través de una espiral eléctrica que la funde. Las impurezas se 
disuelven en el metal fundido, y a medida que emerge la varilla de la 
espiral eléctrica y se enfría, cristaliza el metal puro, dejando así las 
impurezas en la porción de varilla fundida que permanece en el interior 
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de la espiral. Este método se utiliza para obtener metales de elevada 
pureza. 
5) Fabricación de aleaciones, una vez obtenidos los metales puros, en el 
caso en el que se desee mejorar algunas propiedades. 
 
 
 
3.- a) Describe las condiciones en el proceso de producción del amoniaco. 
¿Qué nombre recibe dicho proceso? 
b) Nombra al menos dos estructuras cristalinas (alótropos) del carbono y 
explica sus propiedades. 
c) Propiedades y aplicaciones del CO y CO2. Efecto invernadero. 
 
 
Resolución 
 
a) La producción industrial de amoniaco suele llevarse a cabo mediante el 
proceso Haber-Bosch. Consiste en la reacción ente el hidrógeno y el 
nitrógeno, ambos en fase gaseosa: 
 
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) ΔHº = -92,2 kJ/mol 
 
Las condiciones en las que se lleva a cabo la reacción son las siguientes: 
• Temperatura: 400-500 ºC. Al aumentar la temperatura, aumenta la 
velocidad de reacción. No obstante, según el principio de Le Châtelier, 
al aumentar la temperatura la reacción tiende al lado endotérmico 
consumiendo amoniaco; por lo que se debe trabajar a temperaturas 
intermedias. 
• Presión: 500-1.000 atm. Al aumentar la presión, según el principio de 
Le Châtelier, la reacción tiende hacia el lado en el que el número de 
moles gaseosos es menor para producir amoniaco; por lo que se trabaja 
a presión elevada. 
• La reacción es muy lenta. Para acelerar la reacción se utiliza polvo de 
magnetita, Fe3O4, como catalizador. 
 
b) La alotropía es la propiedad de algunos elementos químicos de 
permanecer en estado estable en más de una forma cristalina dependiendo 
de las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentre.