1) Reacciones químicas
a) Ecuación de velocidad
Si la ecuación de velocidad para la reacción A(g) + B(g) → C(g) + D(g) es v = k[A], al aumentar el volumen a T constante, la concentración de [A] disminuye, lo que provoca una disminución de la velocidad de reacción.
b) Entalpía y espontaneidad
Si la reacción Cl2(g) → 2 Cl(g) es endotérmica (ΔH > 0), la entalpía de los productos es mayor que la de los reactivos. La espontaneidad de la reacción depende de la variación de energía libre (ΔG), que se calcula como ΔG = ΔH – TΔS. A altas temperaturas, el término TΔS puede superar a ΔH, haciendo que ΔG sea negativo y la reacción espontánea.
2) Propiedades de los elementos
a) Identificación del elemento
La configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 corresponde al elemento Br, que pertenece al grupo 17 (halógenos) y periodo 4.
b) Formación de iones
El Br formará con mayor facilidad el anión Br- con configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6, adquiriendo la configuración electrónica del gas noble más cercano (Kr).
c) Estados excitados
i) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d11 4p5: Esta configuración no es posible porque los orbitales d no pueden tener más de 10 electrones.
ii) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 4p5 5s1: Es un estado excitado del Br, donde un electrón ha sido promocionado del orbital 3d al 4s.
d) Números cuánticos
Los números cuánticos (n, l, m, ms) para un electrón en el orbital 4p son:
- (4, 1, -1, -1/2): Es uno de los 3 orbitales 4p posibles.
- (4, 1, 2, +1/2): No es posible porque»» no puede ser 2 para»» = 1.
- (4, 0, 0, -1/2): Es el orbital 4s, no un orbital 4p.
- (4, 2, 0, +1/2): Es un orbital 4d, no un orbital 4p.
- (4, 1, 1, +1/2): Es otro de los 3 orbitales 4p posibles.
3) Disoluciones
a) Disolución de HCl
Masa molecular HCl = 36,5 g/mol
Moles de HCl en 3 mL de ácido comercial = 0,0349 moles
Molaridad de HCl en 250 mL = 0,1397 M
pH = 0,8548
b) Reacción de neutralización
Moles de NaOH en 75 mL = 0,0075 moles
Volumen de HCl que reacciona = 53,8 mL
pH de la disolución resultante = 7 (neutra)
4) Equilibrio ácido-base
a) Disolución de amoniaco
Kb(NH3) = 1,8×10-5
[OH–] = 1,64×10-3 M
pOH = 2,78
pH = 11,22 (básico)
Grado de disociación α = 0,0109 (1,09%)
b) Adición de NH4Cl
Moles de NH4Cl añadidos = 0,12 moles
[OH–] = 2,25×10-5 M
pOH = 4,65
pH = 9,3