problemas tema 1

Ejercicios del Tema 1 Química Grupo B 2015-2016

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Datos útiles para hacer algunos problemas:

Constante de Planck: h = 6,626×10–34 J·∙s

Masa del electrón: me = 9,109×10–28 g

1 eV = 1,602×10–19 J

Número de Avogadro: NA = 6,022×1023 mol–1

1 Å = 10–10 m

Velocidad de la luz en el vacío: c = 2,998×108 m·∙s–1

RH = 2,179×10–18 J

Radiación electromagnética

1) ¿Cuál es la frecuencia (s-1) de la radiación electromagnética que tiene una longitud de onda de 0.53 m?

a) 5,7×108 b) 1,8×10–9 c) 1,6×108 d) 1,3×10–33 e) 1,3×1033

2) La energía de un fotón de luz es __________ proporcional a su frecuencia, y es __________ proporcional a

su longitud de onda.

a) directamente, directamente b) inversamente, inversamente

c) inversamente, directamente d) directamente, inversamente

3) ¿Cuál de las siguientes radiaciones tiene la longitud de onda más corta?

a) rayos X b) ondas de radio c) microondas d) ultravioleta e) infrarrojo

4) ¿Cuál de las siguientes ondas electromagnéticas tienen longitud de onda más larga?

a) rayos cósmicos b) microondas c) rayos X d) rayos gamma e) luz visible

5) ¿A qué longitud de onda (nm) le corresponde una frecuencia de 3.22×1014 s–1?

a) 932 b) 649 c) 9,66×1022 d) 9,32×10–7 e) 1,07×106

6) La energía de un fotón que presenta una frecuencia de 8.21×1015 es __________ J.

a) 8,08×10–50 b) 1,99×10–25 c) 5,44×10–18 d) 1,24×1049 e) 1,26×10–19

7) ¿Cuál es la frecuencia 1(s )− de un fotón que tiene una energía de 4.38×10–18 J?

a) 436 b) 6,61×1015 c) 1,45×10–16 d) 2,30×107 e) 1,31×10–9

8) Un mol de fotones rojos de longitud de onda 725 nm tiene__________ kJ de energía.

a) 2,74×10–19 b) 4,56×10–46 c) 6,05×10–3 d) 165 e) 227


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9) Si el dibujo representa dos ondas electromagnéticas A y B situadas en la región del infrarrojo, calcula:

a) Su longitud de onda y su frecuencia.

b) El tiempo en que ambas recorrerán la distancia marcada.

Átomo de Bohr

10) De las siguientes transiciones en el átomo de hidrógeno de Bohr, la transición __________ es la que emite

el fotón de mayor energía.

a) n = 1 → n = 6 b) n = 6 → n = 1 c) n = 6 → n = 3 d) n = 3 → n = 6 e) n = 1 → n = 4

11) Usando la ecuación de Bohr para los niveles de energía de un electrón en el átomo de hidrógeno,

determine la energía (J) de un electrón en el nivel n = 4.

a) -1,36×10–19 b) -5,45×10–19 c) -7,34×1018 d) -1,84×10-29 e) 1,84×10–29

12) Calcule el cambio de energía (J) asociado a la transición de un electrón desde n = 2 a n = 5 en el átomo de

hidrógeno de Bohr.

a) 6,5×10–19 b) 5,5×10–19 c) 8,7×10-20 d) 4,6×10-19 e) 5,8×10–53

13) Cuando el electrón en el átomo de hidrógeno se mueve desde el nivel n = 8 al n = 2, se emite una luz con

una longitud de onda de __________ nm.

a) 657 b) 93,8 c) 411 d) 487 e) 389

14) La transición desde el nivel n = 2 al n = 6 en el átomo de hidrógeno de Bohr está asociada a la

__________ de un fotón de__________ nm de longitud de onda.

a) emisión, 410 b) absorción, 410 c) absorción, 660 d) emisión, 94 e) emisión, 390

15) Calcula la longitud de onda, en nanómetros, de la línea de la serie de Balmer que resulta de la transición

de n= 3 a n= 2. ¿En qué región del espectro electromagnético aparecerá?

16). La energía de ionización para el hidrógeno es la que debe absorber para separar el electrón, cuando éste

está en el estado fundamental, H(g) → H+(g) + e–. Calcula, a partir de la ecuación de Balmer, la energía de

ionización del hidrógeno atómico.


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17) Considera la serie de Balmer para el átomo de hidrógeno.

(a) Calcula, utilizando la ecuación de Balmer, a qué longitud de onda y a qué frecuencia aparecen las cinco

primeras líneas del espectro de emisión. Con los datos obtenidos, completa la tabla siguiente:

ni nf 1/λ (m−1) λ (m) ν (Hz)

(b) Dibuja la posición de estas líneas en una banda que represente la zona visible del espectro

electromagnético.

(c) Calcula la longitud de onda máxima y mínima que delimita la zona del espectro correspondiente a la serie

de Balmer.

18) La siguiente figura representa el espectro de emisión para una especie con un solo electrón (hidrogenoide)

en fase gas. Dicho espectro muestra todas las líneas antes del continuo mostrando transiciones al estado

fundamental desde estados más altos de energía. La línea A tiene una longitud de onda de 10,8 nm.

a) ¿Cuáles son los números cuánticos principales (ni y nf) correspondientes a las líneas A y B?

b) Identifica el átomo hidrogenoide que muestra este espectro.

19) ¿Cuál es la relación entre la energía del estado fundamental de los iones monoelectrónicos He+ y Be3+?

¿Cómo esperarías que fuesen las primeras energías de ionización del H, He+, Li2+ y Be3+ al compararlas?

Dualidad partícula-onda

20) ¿Cuál es la longitud de onda (m) expresada en términos de De Broglie para un objeto de 2,0 kg

moviéndose a una velocidad de 50 m/s?

a) 6,6×10–36 b) 1,5×1035 c) 5,3×10-33 d) 2,6×10-35 e) 3,8×1034


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21) ¿A qué velocidad (m/s) debe estar moviéndose un objeto de 10,0 mg que, según De Broglie, describe una

onda de 3,3×10–41 m de longitud de onda?

a) 4,1 b) 1,9×10-11 c) 2,0×1012 d) 3,3×10-42 e) 9,1×1031

22) La longitud de onda, según De Broglie, para una bala (7,5 g) moviéndose a 700 m/s es __________ m.

a) 7,7×1033 b) 1,3×10-34 c) 6,2×10-29 d) 1,3×10-27 e) 1,3×10-23

23) Calcula la longitud de onda de: a) un electrón cuya energía es 10 keV. b) una partícula de masa 125 g cuya

velocidad es de 45 m/s.

24). La velocidad medida para un electrón da un resultado de 90 m s–1 con una imprecisión del 10%. ¿Cuál es

la precisión máxima con la que se puede determinar su posición?

Efecto fotoeléctrico

25). La longitud de onda umbral o crítica del efecto fotoeléctrico para el litio es 5200 Å. Calcula la velocidad

de los electrones emitidos como resultado de la absorción de luz de 3600 Å.

26) El efecto fotoeléctrico se utiliza en algunos dispositivos de alarma contra robo. El rayo de luz incide sobre

el cátodo (–) y arranca electrones de su superficie. Estos electrones son atraídos hacia el ánodo (+), y el

circuito eléctrico se cierra por medio de una batería. Si el rayo de luz se encuentra bloqueado por el

brazo de un ladrón, el circuito eléctrico se rompe y salta el sistema de alarma. ¿Cuál es la máxima longitud

de onda que se podría utilizar en un sistema de alarma si el cátodo de la célula es de wolframio y los

electrones son arrancados del mismo con una energía cinética de 8.0×10–19 J cuando la longitud de onda de

la luz incidente es de exactamente 1.25×103 Å?

Principio de incertidumbre

27) Calcula la longitud de onda de: a) un electrón cuya energía es 10 keV. b) una partícula de masa 125 g cuya

velocidad es de 45 m/s.

28). La velocidad medida para un electrón da un resultado de 90 m s–1 con una imprecisión del 10%. ¿Cuál es

la precisión máxima con la que se puede determinar su posición?


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29) El modelo de Bohr y el principio de incertidumbre son:

a) Compatibles

siempre

b) Compatibles si se supone que la masa

del electrón es función de su velocidad

c) Compatibles para un

número cuántico n > 6.

d) Incompatibles

siempre.

Ortitales atómicos y configuraciones electrónicas

30) ¿Cuál es el número cuántico que define la forma de un orbital?

a) el número cuántico principal b) el número cuántico del momento angular

c) el número cuántico magnético d) el número cuántico de spin

31) Señale la proposición correcta:

a. La longitud de onda característica de una partícula elemental depende de su carga.

b. La transición n = 1 a n = 3 en el átomo de hidrógeno requiere más energía que la transición n = 2 a n = 5.

c. Dos fotones de 400 nm tienen distinta energía que uno de 200 nm.

d. Los fotones de luz visible (500 nm) poseen menor energía que los de radiación infrarroja (10000 nm).

e. Las energías de los electrones de H y He+ son iguales si el número cuántico n es el mismo.

32) El nivel n = 1 contiene __________ orbitales p. Todos los demás niveles contienen _________ orbitales p.

a) 3, 6 b) 0, 3 c) 6, 2 d) 3, 3 e) 0, 6

33) El nivel de más baja energía que contiene orbitales f es el que presenta n = __________.

a) 3 b) 2 c) 4 d) 1 e) 5

34) El número total de orbitales en un nivel (o capa) está dado por __________.

a) l2 b) n2 c) 2n d) 2n+1 e) 2l+1

35) El número total de orbitales en una subcapa está dado por __________.

a) l2 b) n2 c) 2n d) 2n+1 e) 2l+1

36) En un átomo de hidrógeno, un electrón en un orbital __________ puede absorber un fotón pero no puede

emitir un fotón.

a) 3s b) 2s c) 3p d) 1s e) 3f

37) ¿Cuántos orbitales p están ocupados en un átomo de Ne?

a) 5 b) 6 c) 1 d) 3 e) 2


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38) ¿Cuántos números cuánticos se necesitan para designar un electrón en un átomo?

a) 3 b) 4 c) 2 d) 1 e) 5

39) La subcapa 3p en el estado fundamental de un átomo de Xe contiene __________ electrones.

a) 2 b) 6 c) 8 d) 10 e) 36

40) Todos los __________ tienen una configuración 1ns para su capa de valencia.

a) gases nobles b) halógenos c) calcógenos d) metales alcalinos e) metales alcalinotérreos

41) ¿Qué grupo en la tabla periódica contiene elementos con una configuración en la capa de valencia ns2 np1?

a) 1 b) 2 c) 13 d) 14 e) 18

42) La configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 corresponde:

a) ion Ga+ b) ion Br– c) un átomo de Se en su estado fundamental d) un átomo de Hg excitado

43) Un orbital atómico es:

a. Una función matemática, cuyo cuadrado proporciona una distribución estadística de densidad

de carga negativa alrededor de un núcleo.

b. Un operador matemático aplicado al átomo de hidrógeno.

c. Una circunferencia o una elipse dependiendo del tipo de electrón.

d. Útil para calcular la energía de una reacción.

44) ¿Cuál de las siguientes respuestas define correctamente la idea de “degeneración energética orbital”?

a) Orbitales de la misma simetría b) Orbitales de la misma energía

c) Orbitales con el mismo número cuántico l d) Orbitales con la misma orientación en el espacio

45) Identifica el orbital que tiene: (a) dos nodos radiales y un nodo angular; (b) cinco nodos radiales y cero

nodos angulares; (c) un nodo radial y cuatro nodos angulares.

46) ¿En qué dirección o direcciones es máxima la probabilidad de encontrar un electrón en los siguientes

orbitales: (i) s, (ii) px, (iii) dxy??

a. (i) en todas direcciones; (ii) en el eje x; (iii) en los ejes x e y

b. (i) en el eje x; (ii) en el eje y; (iii) en los ejes x e y

c. (i) en todas direcciones; (ii) en el eje x; (iii) en las bisectrices de los ejes x e y

d. (i) en todas direcciones; (ii) en el eje y; (iii) en los ejes x e y


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47) ¿Cuál es la probabilidad de encontrar un electrón 2px en los puntos del plano yz?

a) Nula b) Uno c) 1/2 d) Máxima

48) La existencia de espectros discontinuos (de líneas) demuestra que:

a. La luz blanca está compuesta por radiaciones de muchas longitudes de onda.

b. Solamente se pueden excitar algunos electrones específicos en un átomo.

c. La ecuación de Planck sólo se cumple para algunos electrones.

d. Los electrones en los átomos pueden poseer solamente ciertos valores específicos de la energía.

e.

49) ¿A qué orbital corresponde esta figura?

a. 1s

b. 2s

c. 3s

d. 4s

e. 3p


a. 2p b. 2p

c. 3p d. 3d

e. 4p


a. 3p b. 4p

c. 2d d. 3d

e. 4d f. 4f


a. 3p b. 4p

c. 2d d. 3d

e. 4d f. 4f

53) ¿Cuál es la notación correcta para el siguiente orbital?

a. 6p b. 6d

c. 5d d. 5p

e. 7p f. 5f


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54) En la siguiente figura se muestran las distribuciones de probabilidad radial para los orbitales 2s, 2p, 3s, 3p

y 3d en orden aleatorio. ¿Cuál de ellas corresponde a la del orbital 2s?

a) la figura 1 b) la figura 2 c) la figura 3 d) la figura 4 e) la figura 5

55) ¿En qué dirección o direcciones es máxima la probabilidad de encontrar un electrón para un orbital dx2

–y2?

a) en todas las direcciones b) en las bisectrices de los ejes x e y c) en los ejes x e y d) en el eje z

56) ¿Cómo es la densidad de probabilidad para un orbital pz en un punto de coordenadas esféricas: r = 1, θ =

90º, ϕ = 45º?

a) máxima b) nula c) intermedia d) infinita

57) Dadas las funciones angulares siguientes: ϒ(θ,ϕ) = (3/4π)1/2 senθ cosϕ y ϒ(θ,ϕ) = (3/4π)1/2 senθ senϕ

a) ¿en qué direcciones presentarán el máximo valor para ϒ2?

b) ¿a qué orbitales pertenecen estas funciones?

58) Completa la tabla siguiente:

Z Configuración electrónica completa Número de

electrones

desapareados

Grupo y Periodo

en la tabla periódica

As 33

Cr 24

Cr3+ 24

I– 53

59) ¿Cuántos orbitales de tipo 4p hay y cuáles son sus números cuánticos asociados?

60) Sin consultar las diapositivas de las clases, dibuja los orbitales 3dxy y 3dx2–y2 (guíate por los subíndices de


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los orbitales). Incluye en el dibujo los ejes cartesianos y los signos de las funciones de onda correspondientes.

Indica el número y tipo de nodos que tiene cada orbital y donde se encuentra cada nodo.

61) Dibuja las gráficas de distribución de probabilidad radial de los orbitales con n=3. Ordena dichos orbitales

según su poder penetrante. ¿Cuántos nodos radiales posee cada orbital?

Radios de átomos e iones

62) De cada par de átomos que se indican a continuación, señalar cuál es el de mayor tamaño a) Ge y Br, b) P

y As, c) Ne y Ar.

63) Ordena los siguientes elementos en orden creciente de su radio atómico: Sc, Ca, V, K, Kr y Br.

64) Ordena los siguientes elementos en orden creciente de su radio atómico: Mg, K, Ne, Rb, Ca, Cs, Ar, P, y

Cl.

65) ¿Qué ion crees que tendrá menor radio, Fe2+ o Fe3+? Razónalo.

66) ¿Cuál de los siguientes iones posee el radio atómico más pequeño: Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+?

67) Ordena los siguientes iones en orden decreciente de radio: Se2–, S2–, Te2–, O2–.

68) Las siguientes especies son isoelectrónicas, es decir, tienen la misma configuración electrónica. Ordénalas

según su radio decreciente: Ne, F–, Na+, O2–, Mg2+, N3–.

69) Las especies que se dan a continuación son isoelectrónicas. Ordénalas según sus radios crecientes. Rb+,

Y3+, Br–, Sr2+, Se2–.

70) Explica por qué el elemento de la 2ª serie y su correspondiente de la 3ª serie de transición tienen radios

atómicos similares.

Energía de ionización

71) Explica la evolución de la energía de ionización en el tercer período. Justifica las irregularidades

presentes.

72) Justifica (a partir de sus configuraciones electrónicas) cuál de los átomos de los siguientes pares tiene

mayor energía de ionización: (a) S, P; (b) K, Cu; (c) Ca, Rb; (d) Al, Mg; (e) Cs, Al; (f) Ar, K; (g) Na, Li; (h)

Ca, Cu.


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73) Ordena las siguientes series de elementos en orden creciente de su primera energía de ionización (a) Mg,

Al, Si, P y S (b) Ga, Ne, Ge, Ar y P.

74) Las dos primeras energías de ionización del K son 419 y 3053 kJ/mol; las correspondientes al Ca son 590

y 1145, respectivamente. Compara estos valores y comenta las diferencias.

75) ¿Cuál de las siguientes ecuaciones representa correctamente la segunda energía de ionización de un metal

(I2)?

a) M(g) → M+2(g) + 2e–

b) M(g) → M+2(s) + 2e–

c) M(s) → M(g)

d) M+(g) → M+2(g) + e–

e) M+(s) → M+2(g) + e–

76) ¿Hay algún átomo que tenga su segunda energía de ionización más pequeña que la primera? Razona la

respuesta.

Afinidad electrónica

77) De los siguientes pares de elementos, indica cuál posee mayor afinidad electrónica: a) F, Cl, b) Cl, Br; c)

O, S, d) S, Se.

78) Explica la disminución en la afinidad electrónica que se produce al pasar del Li al Be, a pesar del aumento

de la carga nuclear.

79) Ordena los siguientes elementos en orden creciente de su afinidad electrónica: Cl, P, S, Na y Cs.

80) Explica el aumento que se produce en la afinidad electrónica, AE1, al pasar del O al S.

81) ¿Por qué la segunda afinidad electrónica para O y S resulta ser un proceso endotérmico?

Propiedades magnéticas

82) ¿Cuál de las siguientes especies esperas que sean diamagnéticas y cuáles paramagnéticas? a) átomo de Na,

b) átomo de Mg, c) ion Cl–, d) átomo de Ag.


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83) Los compuestos que contienen Fe, Fe+2 y Fe3+ son paramagnéticos, aunque las especies indicadas no

contribuyen a dicha propiedad con la misma intensidad. Indicar cuál es la especie que más contribuye al

paramagnetismo de sus compuestos.

84) ¿Serán necesariamente paramagnéticos todos los átomos con un número atómico impar? ¿Serán

diamagnéticos todos los átomos con un número atómico par? Razona la respuesta.

Miscelánea

85) Indica qué respuesta es incorrecta.

El carácter metálico de los elementos químicos aumenta de arriba a abajo en la tabla periódica porque:

a) Predomina el efecto del apantallamiento sobre el aumento de la carga nuclear.

b) Aumenta la tendencia a formar iones positivos.

c) Aumenta el potencial de ionización.

d) Aumenta el carácter reductor.

e) Ninguna de las anteriores.

86) Dados los siguientes elementos de la tabla periódica A (Z = 19), B (Z = 24), C (Z = 17) y D (Z = 11),

¿cuáles de las afirmaciones siguientes son incorrectas?

1) La configuración electrónica más estable de la capa de valencia de B es 3d5 4s1.

2) El elemento C tiene una energía de ionización baja y, por tanto, tendrá una afinidad electrónica alta.

3) El radio del catión A+ es mayor que el radio del catión D+.

4) El enlace del compuesto AC será iónico.

5) Como el elemento C tiene una energía de ionización baja, formará fácilmente cationes C+.

a) 1 y 5 b) 1 y 4 c) 2 y 5. d) 3 y 4. e) 2 y 4.

87) Dados los siguientes elementos de la tabla periódica A (Z = 11), B (Z = 9), C (Z = 37) y C (Z =29),

¿cuáles de las afirmaciones siguientes son incorrectas?

1) El elemento A es más metálico que el C.

2) La configuración electrónica más estable de la capa de valencia del elemento D es 3d10 4s1.

3) Los elementos A y C son oxidantes.

4) El elemento B tendrá una energía de ionización alta y una afinidad electrónica alta.

5) Los enlaces de las moléculas AB y CB serán covalentes.

a) 1, 3 y 3 b) 2, 4 y 5 c) 3, 4 y 5 d) 2, 3 y 4. e) 1, 3 y 5


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88) ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas?

a) El ion Na+ es menor que el ion K+.

b) El ion Na+ es menor que el átomo de Na.

c) El ion F– es menor que el átomo de F.

d) Los iones de los metales alcalinos son más pequeños que los iones de los metales alcalino-térreos del

mismo período.

e) La energía de ionización crece al bajar en el grupo.

f) Una razón por la que el helio no es reactivo es por su alta energía de ionización.

g) La primera energía de ionización del cesio es mayor que la del bario.

h) La primera energía de ionización del He+ es la misma que la segunda del átomo de Helio.

i) La afinidad electrónica de un catión es mayor que la del átomo correspondiente.

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