ejercicios de quimica IV resueltos-69

Vista previa del material en texto

EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 205 JUNIO 2008 
 
 199
• En función del tipo de orbitales que se están completando: si es 
representativo (orbitales s o p), transición (orbitales d) o de transición 
interna (orbitales f). 
Resumiendo: 
 X, periodo 3, grupo VIIA (halógeno), no metal, representativo. 
 Y, periodo 4, grupo VA (nitrogenoide), metaloide, representativo. 
 Z, periodo 4, grupo IA (alcalino), metal, representativo. 
 T, periodo 5, grupo IIB, metal de transición. 
3. Los iones se forman a partir del átomo de un elemento eléctricamente 
neutro, mediante la pérdida o ganancia de electrones, para lograr una 
configuración electrónica más estable que la inicial: 
• Al elemento X le falta un electrón para completar el nivel energético 3, 
por lo que su tendencia es ganar un electrón para formar el anión X-. 
• El elemento Y puede ganar 3 electrones para formar al anión Y3-, pero 
también puede perder sus 3 últimos electrones para formar el catión Y3+. 
• El elemento Z pierde el electrón de su último nivel energético para 
formar el catión Z+. 
• El elemento T pierde los dos electrones de su último nivel energético 
(5s) para dar el catión T2+. 
 
b) Tras formular cada sustancia se especifican sus fuerzas intramoleculares 
(enlace químico entre átomos para formar compuestos químicos) e 
intermoleculares (mediante las que dos o más moléculas se mantienen 
unidas): 
• MgCl2. Para formar esta sustancia se combina un átomo de magnesio 
con dos de cloro, mediante enlace iónico, dada la gran diferencia de 
electronegatividad entre ambos elementos. El cloro gana un electrón 
para formar el anión Cl- y el del magnesio pierde dos electrones para 
formar el catión Mg2+. Las fuerzas intermoleculares son electrostáticas, 
ya que se dan fuerzas de atracción y repulsión entre iones. 
• Cl2. Para formar esta molécula se combinan dos átomos de cloro, 
mediante enlace covalente, ya que la diferencia de electronegatividad 
entre ambos átomos es nula y ninguno de ellos tiende a atraer los 
electrones. Las fuerzas intermoleculares son de tipo van der Waals entre 
dipolos inducidos, ya que las moléculas de cloro son apolares. 
206 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
 200 
• NH3. Para formar el amoniaco se combina un átomo de nitrógeno con 
tres de hidrógeno mediante enlace covalente, ya que la diferencia de 
electronegatividad entre ambos elementos es pequeña. Entre moléculas 
de amoniaco se dan puentes de hidrógeno, ya que el átomo de nitrógeno 
es electronegativo y lo suficientemente pequeño para que esto ocurra. 
• Cu. Tanto las fuerzas intramoleculares como intermoleculares que se 
dan en el cobre son de tipo metálico. 
 
 
 
3.- El diagrama de la figura corresponde al diagrama de fases de la mezcla 
binaria metanol-agua a presión atmosférica. Contestar de forma razonada a 
las siguientes preguntas: 
 
a) ¿Cuál es la sustancia más volátil y por qué? 
b) Al destilar una mezcla de agua-metanol de fracción molar de metanol de 
0,2: 
- ¿A qué temperatura empieza a hervir la mezcla? 
- ¿Qué composición tiene el vapor obtenido? 
- Si se condensa el vapor destilado en el apartado anterior y se vuelve a 
evaporar, ¿Qué composición tiene el vapor obtenido en este caso? 
c) Explicar de manera detallada qué proceso ha tenido lugar y la variación 
en la composición del destilado a lo largo del proceso. 
d) Se dispone de una mezcla metanol-agua que contiene un 50% de 
metanol a 80 ºC: 
 ¿Cuántas fases podemos encontrar y cuales son? 
 ¿Qué composición tiene cada una de ellas? 
 ¿Qué porcentaje hay de cada una de las fases? 
 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 207 JUNIO 2008 
 
 201
Datos 
En el problema se presenta el diagrama de fases (temperatura frente a 
fracción molar) de la mezcla binaria metanol-agua a presión atmosférica, 
donde se muestran: 
• Las curvas de vaporización y condensación. 
• La zona delimitada por ambas curvas (donde existen dos fases, líquido y 
vapor) y las zonas donde todo es vapor y todo es líquido. 
 
Resolución 
a) La sustancia más volátil es aquella que tiene un punto de ebullición 
menor. Por tanto, se debe hallar la temperatura de ebullición para cada uno 
de los componentes que forman la mezcla binaria. 
• Para una fracción molar de metanol xmetanol = 0, se tiene agua pura. En el 
diagrama se puede leer Tebullición,agua = 100 ºC. 
• Para una fracción molar de metanol xmetanol = 1, se tiene metanol puro. 
En el diagrama se puede leer Tebullición,metanol = 65 ºC. 
Por lo tanto, la sustancia más volátil es el metanol. 
 
b) Al destilar una mezcla binaria de agua-metanol cuya fracción molar de 
metanol es de 0,2, ésta se calienta. 
• La temperatura aumenta, manteniéndose la composición constante, hasta 
llegar a la línea de vaporización, cuando se produce la primera burbuja de 
vapor y la mezcla empieza a evaporarse, a la temperatura de ebullición: 
86 ºC. 
• Para conocer la composición del vapor debe trazarse una recta horizontal, 
ya que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. En el punto en el 
que dicha recta corte con la curva de condensación se lee la composición 
de la fase vapor: xmetanol = 0,62 y xagua = 0,38. 
• El vapor obtenido se condensa hasta que la recta vertical trazada corte 
con la línea de vaporización. La composición del líquido es la misma que 
la del vapor: xmetanol = 0,62 y xagua = 0,38. 
• Si se evapora la mezcla líquida anterior, para conocer la composición de 
la fase vapor se traza una recta horizontal a temperatura constante. En el 
punto en el que corta con la línea de condensación se lee la composición de 
la fase vapor: xmetanol = 0,90 y xagua = 0,10. 
Las composiciones y temperaturas se han señalado en la siguiente figura: