Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2023 (1s) | Soluciones de las preguntas 28, 29 y 30

(BLOQUE 3) 28. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS). Considérense los siguientes datos termodinámicos, todos expresados en kJ/mol: la entalpía de sublimación del K(s) es ΔH_s(K) = 89; la primera energía de ionización del K es I(K) = 418; la primera energía de ionización del Na es I(Na) = 495; la energía de formación del KCl es ΔH_f(KCl) = –437; y la energía de formación del NaCl es ΔH_f(NaCl) = –411. Además, se sabe que la diferencia de energía de red entre el KCl y el NaCl, [ΔH_red(KCl) – ΔH_red(NaCl)], es de +70 kJ/mol. ¿Se podría calcular con estos datos la energía de disociación del Cl₂?

(A). No.
(B). Sí: 70 kJ/mol
(C). Sí: 26 kJ/mol
(D). Sí: –26 kJ/mol

Solución: A. Si llamamos ΔH_d(Cl₂) y AE(Cl) a la energía de disociación del Cl₂ y a la afinidad electrónica del Cl, respectivamente, los ciclos de Born-Haber para el KCl y el NaCl, los podemos escribir así:

ΔH_s(K) + I(K) + ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(KCl) = ΔH_f(KCl)

ΔH_s(Na) + I(Na) + ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(NaCl) = ΔH_f(NaCl)

Tenemos un sistema de dos ecuaciones con cinco incógnitas, que son ΔH_s(Na), ΔH_d(Cl₂), AE(Cl), ΔH_red(KCl) y ΔH_red(NaCl). Por lo tanto, es imposible calcular ΔH_d(Cl₂).

29. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS). ¿Cuánto vale la entalpía de sublimación del Na?

(A). No se puede calcular, pues faltan datos.
(B). Se obtiene un valor comprendido entre 160 y 140,01 kJ/mol.
(C). Se obtiene un valor comprendido entre 140 y 120,01 kJ/mol.
(D). Se obtiene un valor comprendido entre 120 y 100 kJ/mol.

Solución: D. Podemos plantear estas dos ecuaciones:

ΔH_s(K) + I(K) + ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(KCl) = ΔH_f(KCl)

ΔH_s(Na) + I(Na) + ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(NaCl) = ΔH_f(NaCl)

y restar la primera menos la segunda:

ΔH_s(K) – ΔH_s(Na) + I(K) – I(Na)+ [ΔH_red(KCl) – ΔH_red(NaCl)] = ΔH_f(KCl) – ΔH_f(NaCl)

Sustituyendo los valores que nos dan resulta: ΔH_s(Na) = 108 kJ/mol.

30. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LAS DOS ANTERIORES). ¿Qué energía total se necesita para disociar medio mol de Cl₂ y posteriormente convertirlo en Cl^– sabiendo que la energía de red del NaCl es –787 kJ/mol?

(A). 281 kJ/mol
(B). –227 kJ/mol
(C). 227 kJ/mol
(D). –281 kJ/mol

Solución: B. Tenemos la ecuación:

ΔH_s(Na) + I(Na) + ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(NaCl) = ΔH_f(NaCl)

Lo que se pide es ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl), que despejado queda:

½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) = – ΔH_red(NaCl) – ΔH_s(Na) – I(Na) + ΔH_f(NaCl) Sustituyendo los valores numéricos conocidos resulta: ½ ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) = –227 kJ/mol.