I. La materia

1. Teoría atómica de la materia

1. De acuerdo con el modelo de Bohr, determina la energía, en eV y J, del electrón del átomo de hidrógeno en los cuatro primeros niveles de energía. Datos: \(E_1=\mathrm{-13{,}6 \, eV}\); \(|e|=\mathrm{1{,}60 \cdot 10^{-19} \, C}\).

2. A partir de los resultados anteriores, determina la energía perdida por el electrón del átomo de hidrógeno cuando decae del nivel 4 al 2.

3. Calcula la energía en eV de un fotón de longitud de onda igual a 4,88·10−7 m (luz visible azul).

Datos: \(h = \mathrm{6{,}63\cdot 10^{-34} J \, s}\); \(c = \mathrm{3{,}00 \cdot 10^8 \, m/s}\).

4. a) Determina la energía ganada por el electrón del átomo de hidrógeno cuando se excita del nivel 2 al 3. b) Calcula la energía en eV de un fotón de longitud de onda igual a 6,58·10−7 m (luz visible roja). c) Cuando el electrón del átomo de hidrógeno decae del nivel 5 al 2, ¿absorbe o emite un fotón? Calcula la frecuencia del fotón.

Datos: \(E_1=\mathrm{-13{,}6 \, eV}\); \(|e|=\mathrm{1{,}60 \cdot 10^{-19} \, C}\); \(h = \mathrm{6{,}63\cdot 10^{-34} J \, s}\); \(c = \mathrm{3{,}00 \cdot 10^8 \, m/s}\).

5. De acuerdo con la explicación de Einstein del Efecto fotoeléctrico, la absorción de un fotón con energía suficiente puede liberar al electrón, estado que se corresponde con una energía nula del electrón, E=0, o superior.

a) Calcula la frecuencia mínima de la luz que ioniza el átomo de hidrógeno en su estado fundamental y su longitud de onda.

b) Busca información y determina el rango del espectro electromagnético al que pertenece esta luz.

Datos: \(E_1=\mathrm{-13{,}6 \, eV}\); \(|e|=\mathrm{1{,}60 \cdot 10^{-19} \, C}\); \(h = \mathrm{6{,}63\cdot 10^{-34} J \, s}\); \(c = \mathrm{3{,}00 \cdot 10^8 \, m/s}\).

6. (Ord.14-A1) Justificar si los siguientes grupos de tres números cuánticos n, l y ml respectivamente, son o no permitidos. En caso afirmativo, indicar a qué tipo de orbital corresponde según los valores de n y l: a) 4, 2, −2; b) 3, 1, 0; c) 3, 1, 2; d) 3, 2, −1; e) 2, 1, 0.

7. De las siguientes configuraciones electrónicas en su estado fundamental: 1) 1s2 2s2 2p7 2) 1s2 2s3 3) 1s2 2s2 2p5 4) 1s2 2s2 2p6 3s1, indica, razonando la respuesta, cuáles violan el principio de exclusión de Pauli.

8. Los elementos X, Y y Z tienen números atómicos 13, 20 y 35. Escribe su configuración electrónica.

9. (Ord.09-B1) a) Escriba la configuración electrónica del estado fundamental de los átomos e iones siguientes: N3−, Mg2+, Cl, K+ y Fe. b) ¿Cuáles de ellos son isoelectrónicos? ¿Existen en algún caso electrones desapareados?

Números atómicos: \(\mathrm{N=7 \text{, } Mg=12 \text{, } Cl=17 \text{, } K=19, Fe=26}\).

10. (Ord.11-B2) a) Escriba la configuración electrónica del estado fundamental de los átomos e iones Ca2+ (\(Z=20\)), Br (\(Z= 35\)), Ar (\(Z=18\)) y S2+ (\(Z=16\)).

b) ¿Cuáles de ellos son isoelectrónicos?

c) ¿Hay algún caso en el que existan electrones desapareados?

11. Los elementos A, B, C y D tienen números atómicos 19, 16, 12 y 9, respectivamente. Escribe la configuración electrónica de A, B2−, C2+ y D.

12. ¿En qué periodo y grupo se encuentran los elementos del ejercicio 8? ¿Qué elementos son?

2. Teoría cinética de la materia

13. Un pistón contiene cierta cantidad de He a 80 °C y 1 atm de presión. En estas condiciones el gas ocupa 10 L.

a) Si se enfría el gas a presión constante hasta 0 °C, ¿cuánto ocupará?

b) Calcula la densidad del He en CN.

Datos: \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\); He=4,0 u.

14. Se introducen 4,0 g de gas en un recipiente de 10 L a una temperatura de 60 °C. Se pide determinar si se trata de metano o butano, sabiendo que la presión que ejerce el gas es de 519 mmHg. Datos: C=12,0 u; H=1,00 u; \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\).

15. Un recipiente de 10 L a 30 °C contiene 5,0 g de CO, 5,0 g de CO2 y 5,0 g de N2. Calcula a) la concentración molar de cada gas, b) la fracción molar de cada gas y c) la presión sobre las paredes del recipiente. Datos: C=12,0 u; N=14,0 u; O=16,0 u; \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\).

16. Determina las unidades en el SI de los parámetros correctores de Van der Waals

17. Calcula la presión que ejercen 3,0 moles de NH3 en un recipiente de 5,0 L a 40 °C, teniendo en cuenta los parámetros correctores de Van der Waals para el amoniaco:

\(a = \mathrm{4{,}17 \: atm \, L^2 \, mol^{-2}}\); \(b = \mathrm{0{,}037 \: L \, mol^{-1}}\).

18. La densidad del nitrógeno líquido, N2, es 1,25 g/cm3. Calcula:

a) El volumen que ocupa 1,0 g de nitrógeno líquido.

b) La densidad del N2 (g) en CN.

c) El volumen al que se reduce 1,00 L de nitrógeno gaseoso al condensarse.

Datos: N=14,0 u; \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\).

19. (Ord.08-B4) Considerando que el SO3 es gaseoso en condiciones normales de presión y temperatura, a) ¿qué volumen, en condiciones normales de presión y temperatura, ocuparán 160 gramos de SO3?, b) ¿cuántas moléculas de SO3 contiene dicho volumen? y ¿cuántos átomos de oxígeno?

Datos: O=16,0 u; S=32,0 u; \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\); \(N_\text{Avogadro}= 6{,}022·10^{23}\).

3. Disoluciones

20. (Ord.06-A3) ¿Cuántos cm3 de ácido nítrico comercial, HNO3, hay que tomar para preparar 1 litro de disolución 1 M? El HNO3 comercial tiene un 60% de riqueza en peso y 1,37 g/cm3 de densidad.

Datos: H=1,0 u; N=14,0 u; O=16,0 u.

21. (Ord.11-B3) Calcular para una disolución de HNO3 cuya densidad es 1,30 g/mL y su riqueza el 40%: a) La molaridad; b) la molalidad; c) la fracción molar de soluto; d) concentración expresada en g/L.

Datos: H=1,0 u; N=14,0 u; O=16,0 u.

22. Calcula el porcentaje en masa de KNO3 y la molalidad de una disolución saturada a 20 °C, sabiendo que la solubilidad a esta temperatura es de 33 g de KNO3 por cada 100 g de agua.

Datos: N=14,0 u; O=16,0 u; K=39,1 u.

23. (Ext.07-B3) Se dispone de dos disoluciones de Ca(OH)2, una 0,60 M y otra 0,20 M. De la primera de ellas sólo existen 100 mL y de la segunda 2 L. ¿Qué cantidad habrá que tomar de la disolución 0,20 M para preparar 500 mL de disolución 0,25 M, si se utiliza toda la disolución 0,60 M?

24. (Ext.14-B4) Se dispone de una disolución acuosa de HNO3 del 25% en masa y densidad igual a 1,40 g cm−3. a) ¿Cuál es la molaridad de la disolución? b) ¿Qué volumen de esta disolución debe tomarse para preparar 5 L de disolución 0,01 M de HNO3?

Masas atómicas (u): H=1,0; N=14,0; O=16,0.

25. Calcula la molaridad de la disolución resultante de mezclar 50 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,5 M con 150 mL de ácido sulfúrico 1,0 M.

26. Se prepara una disolución de 375 g de sacarosa, C12H22O11, en 625 g de agua. ¿Cuál es la presión de vapor de esta disolución a 30 °C?

Dato: \(\text{Presi}\)ó\(\text{n de vapor del agua a 30 } ^\circ\mathrm{C} = \mathrm{31{,}82 \: mm\, Hg}\).

27. Calcula la temperatura de congelación de una disolución formada por 25,0 g de etanol, C2H5OH, y 5,0 Kg de agua.

Datos: C=12,0 u; H=1,00 u; O=16,0 u; \(\text{Punto de congelaci}\)ó\(\text{n del etanol} = \mathrm{-114{,}6 \, ^oC}\); \(\text{Constante crioscópica del etanol} = \mathrm{1{,}99 \: K \, Kg \, mol^{-1}}\); \(\text{Constante crioscópica del agua} = \mathrm{1{,}86 \: K \, Kg \, mol^{-1}}\).

28. La presión osmótica de nuestra sangre a 37 °C es de 7,65 atm. Calcula la masa de glucosa, C6H12O6, por litro que ha de tener un inyectable para que su presión osmótica sea la de la sangre.

Datos: H=1,0 u; C=12,0 u; O=16,0 u; \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\).

29. Una disolución que contiene 25 g de albúmina de huevo por cada litro, ejerce una presión osmótica, a 25 °C, de 13,5 mmHg. Calcula la masa molecular de dicha proteína.

Dato: \(R = \mathrm{0{,}082 \: atm \, L\, K^{-1} \, mol^{-1}}\).

30. Una disolución que contiene 2,0 g de un soluto no volátil en 10 g de alcanfor, solidifica a 158 °C. Calcula la masa molecular del soluto.

Datos: \(\text{Temperatura de congelaci}\)ó\(\text{n del alcanfor} = \mathrm{178\: ^\circ\, C}\); \(\text{Constante crioscópica del alcanfor} = \mathrm{40 \: ^\circ\, C \, Kg \, mol^{-1}}\).