Ejercicios

¿Por qué la reactividad de los metales alcalinos disminuye del cesio al litio?

Prediga la mejor opción en cada una de los siguientes. Puede revisar el capítulo sobre la estructura electrónica para ver ejemplos relevantes.

(a) el más metálico de los elementos Al, Be y Ba

b) el más covalente de los compuestos NaCl, CaCl₂ y BeCl₂

(c) la menor primera energía de ionización entre los elementos Rb, K y Li

(d) el más pequeño entre Al, Al⁺ y Al³⁺

(e) el más grande entre Cs⁺, Ba²⁺ y Xe

La reacción de la cal viva, CaO, con el agua produce cal apagada, Ca(OH)₂, que se utiliza ampliamente en la industria de la construcción para hacer mortero y yeso. La reacción de la cal viva y el agua es altamente exotérmica:
$\text{CaO}(s)+{\text{H}}_2\text{O}(l)⟶\text{Ca}{(\text{OH})}_2(s)\text{Δ}H=\text{-350 kJ}{\text{mol}}^{\text{-1}}$

(a) ¿Cuál es la entalpía de reacción por gramo de cal viva que reacciona?

(b) ¿Cuánto calor, en kilojulios, está asociado a la producción de 1 tonelada de cal apagada?

¿Cuántos moles de especies iónicas están presentes en 1,0 L de una solución marcada como 1,0 M de nitrato de mercurio(I)?

Los elementos sodio, aluminio y cloro se encuentran en el mismo periodo.

(a) ¿Cuál tiene la mayor electronegatividad?

(b) ¿Cuál de los átomos es más pequeño?

(c) Escriba la estructura de Lewis para el compuesto covalente más sencillo que se puede formar entre el aluminio y el cloro.

(d) ¿El óxido de cada elemento será ácido, básico o anfótero?

¿Qué es la plaga del estaño, también conocida como enfermedad del estaño?

¿La reacción del rubidio con el agua es más o menos vigorosa que la del sodio? ¿Cómo se compara la velocidad de reacción del magnesio?

¿Por qué es necesario mantener separados el cloro y el sodio, resultantes de la electrólisis del cloruro de sodio, durante la producción de sodio metálico?

La electrólisis del cloruro de sodio fundido o del cloruro de sodio acuoso produce cloro.

Calcule la masa de cloro producida a partir de 3,00 kg de cloruro de sodio en cada caso. Quizás quiera repasar el capítulo sobre electroquímica para ver ejemplos relevantes.

¿Cuántos gramos de oxígeno gaseoso son necesarios para reaccionar completamente con 3,01 $\times$ 10²¹ átomos de magnesio para producir óxido de magnesio?

¿Por qué es posible que un metal activo como el aluminio sea útil como metal estructural?

¿Cuál es el mineral común del estaño y cómo se separa el estaño de él?

Considere la producción de 100 kg de sodio metálico utilizando una corriente de 50.000 A, suponiendo un rendimiento del 100 %.

(a) ¿Cuánto tiempo se tarda en producir los 100 kg de sodio metálico?

(b) ¿Qué volumen de cloro se forma a 25 °C y 1,00 atm?

Indique la hibridación del metaloide y la geometría molecular para cada uno de los siguientes compuestos o iones. Puede revisar los capítulos sobre enlace químico y enlace covalente avanzado para ver ejemplos relevantes.

(a) GeH₄

(b) SbF₃

(c) Te(OH)₆

(d) H₂Te

(e) GeF₂

(f) TeCl₄

(g) ${\text{SiF}}_6{}^{\mathrm{2-}}$

(h) SbCl₅

(i) TeF₆

Describa la hibridación del boro y la estructura molecular sobre el boro en cada uno de los siguientes:

(a) H₃BPH₃

(b) ${\text{BF}}_4{}^{–}$

(c) BBr₃

(d) B(CH₃)₃

(e) B(OH)₃

Escriba una estructura de Lewis para cada una de las siguientes moléculas e iones:

(a) (CH₃)₃SiH

(b) ${\text{SiO}}_4{}^{\mathrm{4-}}$

(c) Si₂H₆

(d) Si(OH)₄

(e) ${\text{SiF}}_6{}^{\mathrm{2-}}$

Describa la hibridación y el enlace de un átomo de silicio en el silicio elemental.

El silicio reacciona con el azufre a temperaturas elevadas. Si 0,0923 g de silicio reaccionan con el azufre para dar 0,3030 g de sulfuro de silicio, determine la fórmula empírica del sulfuro de silicio.

Escriba una ecuación balanceada para la reacción del boro elemental con cada uno de los siguientes elementos (la mayoría de estas reacciones requieren alta temperatura):

(a) F₂

(b) O₂

(c) S

(d) Se

(e) Br₂

Escriba la fórmula para cada uno de los siguientes compuestos:

(a) dióxido de silicio

(b) tetrayoduro de silicio

(c) silano

(d) carburo de silicio

(e) siliciuro de magnesio

Un hidruro de silicio preparado por la reacción de Mg₂Si con ácido ejerció una presión de 306 torr a 26 °C en un bulbo con un volumen de 57,0 mL. Si la masa del hidruro era de 0,0861 g, ¿cuál es su masa molecular? ¿Cuál es la fórmula molecular del hidruro?

El carbono forma una serie de alótropos, dos de los cuales son el grafito y el diamante. El silicio tiene una estructura de diamante. ¿Por qué no existe ningún alótropo del silicio con estructura de grafito?

Escriba ecuaciones químicas balanceadas para la reacción de los siguientes anhídridos de ácido con agua:

(a) SO₃

(b) N₂O₃

(c) Cl₂O₇

(d) P₄O₁₀

(e) NO₂

Determine el estado de oxidación del azufre en cada uno de los siguientes:

(a) SO₃

(b) SO₂

(c) ${\text{SO}}_3{}^{\mathrm{2-}}$

¿Por qué el fósforo blanco está formado por moléculas tetraédricas P₄ mientras que el nitrógeno está formado por moléculas diatómicas N₂?

La reacción del hidruro de calcio, CaH₂, con el agua puede caracterizarse como una reacción ácido-base de Lewis:
${\text{CaH}}_2(s)+{\text{2H}}_2\text{O}(l)⟶\text{Ca}{(\text{OH})}_2(aq)+{\text{2H}}_2(g)$

Identifique el ácido de Lewis y la base de Lewis entre los reactivos. La reacción es también una reacción de reducción-oxidación. Identifique el agente oxidante, el agente reductor y los cambios en el número de oxidación que se producen en la reacción.

¿Qué masa de CaH₂ es necesaria para reaccionar con el agua y proporcionar suficiente hidrógeno gaseoso para llenar un globo a 20 °C y 0,8 atm de presión con un volumen de 4,5 L? La ecuación balanceada es:
${\text{CaH}}_2(s)+{\text{2H}}_2\text{O}(l)⟶\text{Ca}{(\text{OH})}_2(aq)+{\text{2H}}_2(g)$

El carbono forma el ion de ${\text{CO}}_3{}^{\mathrm{2-}}$, sin embargo el silicio no forma un ion análogo de ${\text{SiO}}_3{}^{\mathrm{2-}}$. ¿Por qué?

Calentar una muestra de Na₂CO₃⋅xH₂O que pesa 4,640 g hasta la eliminación del agua de hidratación deja 1,720 g de Na₂CO₃ anhidro. ¿Cuál es la fórmula del compuesto hidratado?

Para cada una de las siguientes, indique la hibridación del átomo de nitrógeno (para ${\text{N}}_3{}^{\text{–}},$ el nitrógeno central).

(a) N₂F₄

(b) ${\text{NH}}_2{}^{–}$

(c) NF₃

(d) ${\text{N}}_3{}^{–}$

Determine el estado de oxidación del nitrógeno en cada uno de los siguientes. Quizás quiera repasar el capítulo sobre enlace químico para ver ejemplos relevantes.

(a) NCl₃

(b) ClNO

(c) N₂O₅

(d) N₂O₃

(e) ${\text{NO}}_2{}^{–}$

(f) N₂O₄

(g) N₂O

(h) ${\text{NO}}_3{}^{–}$

(i) HNO₂

(j) HNO₃

¿Cuántos gramos de amoníaco gaseoso producirá la reacción de 3,0 g de hidrógeno gaseoso y 3,0 g de nitrógeno gaseoso?

El punto de equivalencia para la valoración de una muestra de 25,00 mL de solución de CsOH con 0,1062 M de HNO₃ está en 35,27 mL. ¿Cuál es la concentración de la solución de CsOH?

Describa la estructura molecular de cada una de las siguientes moléculas o iones enumerados. Quizás quiera repasar el capítulo sobre enlace químico y geometría molecular.

(a) PH₃

(b) ${\text{PH}}_4{}^{+}$

(c) P₂H₄

(d) ${\text{PO}}_4{}^{\mathrm{3-}}$

Describa la hibridación del fósforo en cada uno de los siguientes compuestos: P₄O₁₀, P₄O₆, PH₄I (un compuesto iónico), PBr₃, H₃PO₄, H₃PO₃, PH₃, y P₂H₄. Quizás quiera repasar el capítulo sobre las teorías avanzadas del enlace covalente.

¿Qué cantidad de POCl₃ puede formarse a partir de 25,0 g de PCl₅ y la cantidad adecuada de H₂O?

Escriba ecuaciones que muestren la ionización secuencial del ácido fosforoso.

¿Por qué el ácido fosforoso solo forma dos series de sales, a pesar de que la molécula contiene tres átomos de hidrógeno?

El ácido fosfórico, uno de los ácidos utilizados en algunas bebidas de cola, se produce por la reacción del óxido de fósforo(V), un óxido acídico, con el agua. El óxido de fósforo(V) se prepara mediante la combustión del fósforo.

(a) Escriba la fórmula empírica del óxido de fósforo(V).

(b) ¿Cuál es la fórmula molecular del óxido de fósforo(V) si la masa molar es de aproximadamente 280.

(c) Escriba ecuaciones balanceadas para la producción de óxido de fósforo(V) y ácido fosfórico.

(d) Determine la masa de fósforo necesaria para hacer 1,00 $\times$ 10⁴ kg de ácido fosfórico, suponiendo un rendimiento del 98,85 %.

Describa mediante ecuaciones la reacción del agua con el potasio y con el óxido de potasio.

Escriba ecuaciones químicas balanceadas para las siguientes reacciones:

(a) cadmio quemado en el aire

(b) cadmio elemental añadido a una solución de ácido clorhídrico

(c) hidróxido de cadmio añadido a una solución de ácido acético, CH₃CO₂H

Escriba ecuaciones químicas balanceadas para las siguientes reacciones:

(a) aluminio metálico quemado en el aire

(b) aluminio elemental calentado en una atmósfera de cloro

(c) aluminio calentado en bromuro de hidrógeno gaseoso

(d) hidróxido de aluminio añadido a una solución de ácido nítrico

¿Qué volumen de solución de 0,250 M del H₂SO₄ se necesita para neutralizar una solución que contiene 5,00 g de CaCO₃?

Escriba una ecuación química balanceada para la reacción de un exceso de oxígeno con cada uno de los siguientes elementos. Recuerde que el oxígeno es un fuerte agente oxidante y tiende a oxidar un elemento hasta su máximo estado de oxidación.

(a) Mg

(b) Rb

(c) Ga

(d) C₂H₂

(e) CO

Explique por qué el sulfuro de hidrógeno es un gas a temperatura ambiente, mientras que el agua, que tiene una masa molecular menor, es un líquido.

¿Cuál ácido es más fuerte, NaHSO₃ o NaHSO₄?

¿Cuál ácido es más fuerte, el ácido sulfuroso o el ácido sulfúrico? ¿Por qué?

Indique la estructura de Lewis de cada uno de los siguientes elementos:

(a) SF₄

(b) K₂SO₄

(c) SO₂Cl₂

(d) H₂SO₃

(e) SO₃

Explique por qué el ácido sulfúrico, H₂SO₄, que es una molécula covalente, se disuelve en agua y produce una solución que contiene iones.

¿Qué significa que los haluros de mercurio(II) son electrolitos débiles?

Todas las reacciones siguientes son similares a las de los productos químicos industriales. Complete y balancee las ecuaciones de estas reacciones:

(a) reacción de una base débil y un ácido fuerte
${\text{NH}}_3+{\text{HClO}}_4⟶$

(b) preparación de una sal de plata soluble para el revestimiento de plata
${\text{Ag}}_2{\text{CO}}_3+{\text{HNO}}_3⟶$

(c) preparación de hidróxido de estroncio por electrólisis de una solución de cloruro de estroncio
${\text{SrCl}}_2(aq)+{\text{H}}_2\text{O}(l)\stackrel{\text{electrólisis}}{\to }$

¿Cuál es la hibridación del yodo en IF₃ e IF₅?

¿Qué halógeno tiene la mayor energía de ionización? ¿Es esto lo que podría predecir basándose en lo que ha aprendido sobre las propiedades periódicas?

Explique por qué, a temperatura ambiente, el flúor y el cloro son gases, el bromo es un líquido y el yodo es un sólido.

La concentración fisiológica de suero salino (es decir, la concentración de cloruro de sodio en nuestro cuerpo) es de aproximadamente 0,16 M. La solución salina para las lentes de contacto se prepara para que coincida con la concentración fisiológica. Si compra 25 mL de solución salina para lentes de contacto, ¿cuántos gramos de cloruro sódico ha comprado?

¿Cuál es la estructura molecular de cada una de las siguientes moléculas? Quizás quiera repasar el capítulo sobre enlace químico y geometría molecular.

(a) XeF₂

(b) XeF₄

(c) XeO₃

(d) XeO₄

(e) XeOF₄

¿Cuál es el estado de oxidación del gas noble en cada uno de los siguientes? Quizás quiera repasar el capítulo sobre enlace químico y geometría molecular.

(a) XeO₂F₂

(b) KrF₂

(c) ${\text{XeF}}_3{}^{+}$

(d) ${\text{XeO}}_6{}^{\mathrm{4-}}$

(e) XeO₃

Las soluciones básicas de Na₄XeO₆ son potentes oxidantes. ¿Qué masa de Mn(NO₃)₂•6H₂O reacciona con 125,0 mL de una solución básica de 0,1717 M de Na₄XeO₆ que contiene un exceso de hidróxido de sodio si los productos incluyen Xe y solución de permanganato de sodio?