S O L U C I O N A R I O

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2QUMICA

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QUMICA 2. Bachillerato Solucionario

No est permitida la reproduccin total o parcial de este libro, ni su tratamiento informtico, ni la transmisin de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrnico, mecnico, por fotocopia, por registro u otros mtodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright. Dirjase a CEDRO (Centro Espaol de Derechos Reprogrficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algn fragmento de esta obra.

Derechos reservados 2009, respecto a la segunda edicin en espaol, por:

McGraw-Hill/Interamericana de Espaa, S.A.U.Edificio Valrealty, 1.a plantaBasauri, 1728023 Aravaca (Madrid)

ISBN: 978-84-481-6964-0Depsito legal: XXX

Autores: Antonio Pozas Magarios, Rafael Martn Snchez, ngel Rodrguez Cardona y Antonio Ruiz Senz de MieraRevisor tcnico: Antonio Jos Vasco MerinoEquipo editorial: M Isabel Bermejo Bermejo, Ana Fernndez Saiz y Ediciones Grficas Arial. S.L.Diseo de cubierta: Mc-Graw Hill InteramericanaDiseo interior: Mc-Graw Hill InteramericanaFotografas: Pilar Bermejo ArceIlustraciones: Pilar Bermejo ArceComposicin: Estudio S.C.Impreso en:

IMPRESO EN ESPAA- PRINTED IN SPAIN

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3NDICE

Unidad 1. Estructura de la materia ..................................... 5

Actividades 5Cuestiones y problemas 7Partculas elementales Cuestiones 11

Unidad 2. El enlace qumico .............................................. 12

Actividades 12Cuestiones y problemas 16Nanotecnologa Cuestiones 23

Unidad 3. Termodinmica .................................................. 24

Actividades 24Cuestiones y problemas 31Radiacin solar y efecto invernadero Cuestiones 44

Unidad 4. Cintica qumica ............................................... 45

Actividades 45Cuestiones y problemas 46Obtencin del polietileno Cuestiones 54

Unidad 5. Equilibrio qumico .............................................. 56

Actividades 56Cuestiones y problemas 59Importancia de la ley de Chatelier en la vida de los alpinistas Cuestiones 73

Unidad 6. Reacciones de transferencia de protones. cidos y bases .................................................................. 74

Actividades 74Cuestiones y problemas 77La contaminacin atmosfrica y la lluvia cida Cuestiones 81

Unidad 7. Reacciones de transferencia de protones. Oxidacin-reduccin ........................................................ 83

Actividades 83Cuestiones y problemas 85Cmo quiere las pilas: normales o alcalinas? Cuestiones 93

Unidad 8. Qumica descriptiva inorgnica ......................... 94

Actividades 94Cuestiones y problemas 95La industria qumica y el medio ambiente Cuestiones 100

Unidad 9. Qumica del carbono ........................................ 101

Actividades 101Cuestiones y problemas 113Qumica industrial y qumica de laboratorio Cuestiones 125

Unidad 10. Polmeros y macromolculas ........................... 126

Actividades 126Cuestiones y problemas 127Plsticos y medio ambiente Cuestiones 134

Actividades propuestas del bloque I. ................................ 135

Actividades propuestas del bloque II. .............................. 137

Actividades propuestas del bloque III. ............................. 139

Actividades propuestas del bloque IV. .............................. 141

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5ESTRUCTURA DE LA MATERIA 01

j Actividades

1. La longitud de onda de un fotn de luz roja es 6,5 10-7 m. Calcula su frecuencia y nmero de ondas. Qu energa ten-dran 3 moles de fotones de luz roja?

Dato: l = 6,5 10-7 m

u = c/l = 3 108 m s-1/6,5 10-7 m = 4,6 1014 s-1

k = 1/l = 1/6,5 10-7 m = 1,5 106 m-1

E = h u = 6,62 10-34 J s 4,6 1014 s-1 = 3,1 10-19 J

Etres moles de fotones = 3,1 10-19 J 3 mol 6,022 1023 mol-1 = = 5,6 105 J

2. Un elemento emite una energa de 20 eV tras ser calentado. Cul es la frecuencia, la longitud de onda y la zona del es-pectro a las que corresponde dicha ra diacin?

Dato: E = 20 eV.

Sabemos que: 1 C 1 V = 1 J. Si la carga es la de un electrn, tendremos:

1 eV = 1,602 10-19 C V = 1,602 10-19 J

As, 20 eV 1,6 10-19 J eV-1 = 3,2 10-18 J

Efotn = 3,2 10-18 J = hu = 6,62 10-34 J s u; u = 4,8 1015 s-1

l = c/u; l = 3 108 m s-1/4,8 1015 s-1 = 6,3 10-8 m

La zona del espectro es la de ultravioleta.

3. Cuando se ilumina la superficie de un cierto metal con una luz de 1 500 de longitud de onda, emite electrones con una energa cintica de 3 eV. Cul es el valor de la frecuen-cia umbral de este metal?

Se debe cumplir que E incidente = E umbral + E cintica del electrn

E incidente = hu = hc/l = 6 62 10 34 1

10

,

- -

-

Js 3 10 ms

1500 10 m

8

=

= 4,8 10-19 J

E incidente del electrn = 3eV 1,6 10-19 J eV-1 = = 4,8 10-19 J

E umbral = 1,3 10-18 J - 4,8 10-19 J = 8,2 10-19 J;

u = =

= -

-

E

h

8 2 10

6 62 101 3 10

19

3415,

,,

J

JsHz

4. Calcula el radio y la energa de la primera rbita del electrn siguiendo el modelo de Bohr.

Para calcular el radio de las rbitas basta con aplicar la frmula deducida por Bohr:

r nh

mKe= 2

2

2 24

Para la primera rbita:

r =

-

-

1 6 62 10

9 11 10

2 34 2

31

( , )

,

J s

4 (3,142) kg2 - -9 10 1 602 109 2 2 19 2Nm C C( , )

de donde r1 = 5,3 10-11 m.

Para calcular la energa de esa rbita:

ET = K2 4 2

2 2

2e m

n h

ET =

= - -( ) ( , ) ,9 10 1 602 10 2 9 11 109 2 2 2 19 4 2Nm C C --

- =

31

2 34 21 6 62 10

kg

J s( , ) = -2,2 10-18 J

5. Calcula la variacin de energa que experimenta el electrn del tomo de hidrgeno cuando pasa del primer al cuarto nivel. Esta energa es absorbida o emitida?

EK me

h n ni f= -

=2 1 12 4 2

2 2 2

= - - -2 9 10 9 11 10 1 602 109 2 2 2 31 1( ) , ( ,N m C kg 99 4 2

34 2 2 26 620 10

1

1

1

4

C

J s

)

( , )

-

-

E = 2,1 10-18 J Al ser positiva significa que se trata de energa absorbida.

6. Indica el mximo nmero de lneas que se pueden observar en un espectro de emisin si los saltos internivlicos posi-bles fueran entre los niveles n = 1 y n = 3.

Las transiciones posibles seran:

de n = 1 a n = 2 y de n = 1 a n = 3 2 lneasde n = 2 a n = 3 1 lneaEn total: tres lneas.

7. Se ha observado que los tomos de hidrgeno en su estado natural son capaces de absorber radiacin ultravioleta de 1 216 . A qu transicin electrnica corresponde esta ab-sorcin?

E = h c/l = 6,62 10-34 J s 3 108 m s-1/1 216 10-10 m = = 1,6 10-18 J

EK me

h n ni f= -

2 1 12 4 2

2 2 2

1,6 10-18 J =

= - - -2 9 10 9 11 10 1 602 109 2 2 2 31 1( ) , ( ,N m C kg 99 4 2

34 2 2 26 620 10

1

1

1C

J s

)

( , )

-

- n

n = 2 8. Un electrn de un tomo de hidrgeno salta desde el estado

excitado de un nivel de energa de nmero cuntico princi-pal n = 3 a otro de n = 1. Calcula la energa y la frecuencia de la radiacin emitida, expresadas en kJ mol-1 y en Hz, respectivamente.

E E EK me

h n nf i

i f

= - = -

2 1 12 4 2

2 2 2

E =

= - - -2 9 10 9 109 10 1 602 109 2 2 2 31 1( ) , ( ,Nm C kg 99 4 2

34 2 2 26 62 10

1

1

1

3

C

J s

)

( , )

-

-

E = 1,95 10-18 J

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6 ESTRUCTURA DE LA MATERIA01

E = 1,95 10-18 J tomo-1 6,02 1023 tomos mol-1 = = 1 170 kJ/mol = E/h = 1,95 1018 J/6,62 10-34 J s = 2,94 1015 Hz

9. Indica todas las posibles combinaciones de nmeros cunti-cos que se pueden presentar en el nivel n = 4.

(4, 0, 0); (4, 1, 0); (4, 1, -1); (4, 1, 1); (4, 2, 0); (4, 2, -2); (4, 2, -1); (4, 2, 1), (4, 2, 2); (4, 3, 0); (4, 3, -3); (4, 3, -2); (4, 3, -1); (4, 3, 1); (4, 3, 2); (4, 3, 3).

10. Comenta el sentido fsico de los cuatro nmeros cunticos.

El nmero n indica la distancia de la rbita al ncleo.

El nmero l indica la excentricidad de la rbita del electrn.

El nmero m indica las posibles orientaciones de la rbita den-tro de un campo magntico.

El nmero s indica la orientacin de giro del electrn sobre s mismo.

11. Escribe la combinacin de nmeros cunticos correspon-dientes a:

a) un electrn 5p. b) un electrn 3d.

c) un electrn 1s. d) un electrn 4f.

a) (5, 1, 0, 1/2), (5, 1, 1, 1/2), (5, 1, -1, 1/2)

b) (3, 2, 0, 1/2), (3, 2, 1, 1/2), (3, 2, 2, 1/2), (3, 2, -1, 1/2), (3, 2, -2, 1/2)

c) (1, 0, 0, 1/2)

d) (4, 3, 0, 1/2), (4, 3, 1, 1/2), (4, 3, 2, 1/2), (4, 3, 3, 1/2), (4, 3, -1, 1/2), (4, 3, -2, 1/2), (4, 3, -3, 1/2)

12. Dados los siguientes grupos de nmeros cunticos:

(3, 2, 0); (2, 3, 0); (3, 3, 2); (3, 0, 0); (2, 1, 1); (4, 2, 0).

Indica:

a) cules no son permitidos y por qu.

b) los orbitales atmicos de los grupos cuyos nmeros cunticos