Problema 6 · Química PAU Castilla y León Ordinaria 2022

Tema: Enlace químico: Lewis, geometría, polaridad y propiedades de las sustancias · Del examen Ordinaria (2022)

Enunciado

1. Tabla periódica de los elementos

2. Constantes físico-químicas

Carga elemental (ee): 1,602⋅10−19 C1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ C}

Constante de Avogadro (NAN_A): 6,022⋅1023 mol−16{,}022\cdot 10^{23}\text{ mol}^{-1}

Unidad de masa atómica (u): 1,661⋅10−27 kg1{,}661\cdot 10^{-27}\text{ kg}

Constante de Faraday (FF): 96490 C⋅mol−196490\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}

Constante molar de los gases (RR): 8,314 J⋅mol−1⋅K−1=0,082 atm⋅dm3⋅mol−1⋅K−18{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{dm}^3\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}

3. Algunas equivalencias

1 atm=760 mmHg=1,013⋅105 Pa1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 1{,}013\cdot 10^5\text{ Pa}

1 cal=4,184 J1\text{ cal} = 4{,}184\text{ J}

1 eV=1,602⋅10−19 J1\text{ eV} = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ J}

6. En relación con los compuestos iónicos:

a)

Defina el concepto de energía reticular. (Hasta 0,5 puntos)

b)

Establezca un ciclo de Born-Haber para la obtención de NaCl(s)\text{NaCl(s)} a partir de Na(s)\text{Na(s)} y Cl2(g)\text{Cl}_2\text{(g)}. Sabiendo que la ΔHf∘\Delta H_f^\circ del cloruro sódico sólido es igual −411 kJ/mol-411\text{ kJ/mol}, calcule su energía reticular, ΔHred∘\Delta H_{\text{red}}^\circ. (Hasta 1,5 puntos)

DATOS:

ΔHsublimacioˊn∘ Na(s)=+107 kJ/mol\Delta H_{\text{sublimación}}^\circ\ \text{Na(s)} = +107\text{ kJ/mol}

ΔHdisociacioˊn∘ Cl2(g)=+244 kJ/mol\Delta H_{\text{disociación}}^\circ\ \text{Cl}_2\text{(g)} = +244\text{ kJ/mol}

ΔHionizacioˊn∘ Na(s)=+496 kJ/mol\Delta H_{\text{ionización}}^\circ\ \text{Na(s)} = +496\text{ kJ/mol}

ΔHafinidad electroˊnica∘ Cl(g)=−349 kJ/mol\Delta H_{\text{afinidad electrónica}}^\circ\ \text{Cl(g)} = -349\text{ kJ/mol}

Enunciado: Problema 6 · Química PAU Castilla y León Ordinaria 2022

Solución

Solución de AprenAI (no es la oficial)

a) Defina el concepto de energía reticular.

Solución: Energía desprendida en la formación de un mol de un compuesto iónico sólido a partir de sus iones constituyentes en estado gaseoso (o la energía necesaria para disgregar un mol del compuesto sólido en sus iones en estado gaseoso).

b) Establezca un ciclo de Born-Haber para la obtención de NaCl(s) a partir de Na(s) y Cl2(g).

Solución: Etapas del ciclo: 1. Sublimación del sodio: Na(s)→Na(g)\text{Na(s)} \rightarrow \text{Na(g)}, ΔHsub=+107 kJ/mol\Delta H_{\text{sub}} = +107\text{ kJ/mol} 2. Ionización del sodio: Na(g)→Na+(g)+e−\text{Na(g)} \rightarrow \text{Na}^+\text{(g)} + e^-, ΔHion=+496 kJ/mol\Delta H_{\text{ion}} = +496\text{ kJ/mol} 3. Disociación del cloro: 12Cl2(g)→Cl(g)\frac{1}{2}\text{Cl}_2\text{(g)} \rightarrow \text{Cl(g)}, 12ΔHdis=12(+244)=+122 kJ/mol\frac{1}{2}\Delta H_{\text{dis}} = \frac{1}{2}(+244) = +122\text{ kJ/mol} 4. Afinidad electrónica del cloro: Cl(g)+e−→Cl−(g)\text{Cl(g)} + e^- \rightarrow \text{Cl}^-\text{(g)}, ΔHae=−349 kJ/mol\Delta H_{\text{ae}} = -349\text{ kJ/mol} 5. Formación de la red cristalina: Na+(g)+Cl−(g)→NaCl(s)\text{Na}^+\text{(g)} + \text{Cl}^-\text{(g)} \rightarrow \text{NaCl(s)}, ΔHred∘\Delta H_{\text{red}}^\circ Reacción global: Na(s)+12Cl2(g)→NaCl(s),ΔHf∘=−411 kJ/mol\text{Na(s)} + \frac{1}{2}\text{Cl}_2\text{(g)} \rightarrow \text{NaCl(s)},\quad \Delta H_f^\circ = -411\text{ kJ/mol}

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