Examen de Principios de Química y Estructura – Septiembre 2011 | Soluciones de las preguntas 28, 29 y 30

(BLOQUE 3) 28. (ESTA PREGUNTA, LA 29 Y LA 30 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. ¿Cuál es la energía de disociación del Cl₂?

(A). No se puede calcular pues faltan datos
(B). 70 kJ/mol
(C). 26 kJ/mol
(D). -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, respectivamente, los podemos escribir así:

ΔH_s(K) + I(K) + 1/2ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(KCl) = ΔH_f(KCl)

ΔH_s(Na) + I(Na) + 1/2ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(NaCl) = ΔH_f(NaCl) Tenemos un sistema de 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. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 28 Y LA 30.) ¿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) + 1/2ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(KCl) = ΔH_f(KCl)

ΔH_s(Na) + I(Na) + 1/2ΔH_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 nos queda: ΔH_s(Na) = 108 kJ/mol.

30. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 28 Y LA 29.) ¿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 de -787 kJ/mol?

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

Solución: B. En la ecuación

ΔH_s(Na) + I(Na) + 1/2ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) + ΔH_red(NaCl) = ΔH_f(NaCl)

Lo que piden es 1/2ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl):

1/2ΔH_d(Cl₂) + AE(Cl) = – ΔH_red(NaCl) – ΔH_s(Na) – I(Na) + ΔH_f(NaCl)

El valor es: -227 kJ/mol.