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Química· Temas básicos

Ejercicios resueltos de partículas subatómicas, configuración electrónica, enlaces y mol

Actualizado el 6 min de lectura 18 ejercicios resueltos

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Ejercicios de la unidad 1 del curso de química: temas básicos. A diferencia de las preguntas de evaluación, aquí cada respuesta muestra el procedimiento completo. Resuelve cada ejercicio y después da clic en «Ver respuesta».

Partículas subatómicas

1.- ¿Cuántos protones y neutrones tiene el isótopo 92235U^{235}_{92}\text{U}, que se usa como combustible en los reactores nucleares?

  • a) 92 protones y 143 neutrones
  • b) 92 protones y 235 neutrones
  • c) 235 protones y 92 neutrones
  • d) 143 protones y 92 neutrones
1. Respuesta

La respuesta correcta es a.

  • Protones = número atómico = 92.
  • Neutrones = A−Z=235−92=A - Z = 235 - 92 = 143.

2.- Completa la tabla.

EspecieZAProtonesElectronesNeutrones
2040Ca^{40}_{20}\text{Ca}2040???
1632S2−^{32}_{16}\text{S}^{2-}1632???
1327Al3+^{27}_{13}\text{Al}^{3+}1327???
2. Respuesta
EspecieProtonesElectronesNeutrones
Ca (neutro)202040−20=2040 - 20 = 20
S²⁻ (ganó 2 e⁻)1616+2=1816 + 2 = 1832−16=1632 - 16 = 16
Al³⁺ (perdió 3 e⁻)1313−3=1013 - 3 = 1027−13=1427 - 13 = 14

3.- El cloro natural es una mezcla de 75.8 % de cloro-35 (34.97 uma) y 24.2 % de cloro-37 (36.97 uma). Calcula su masa atómica promedio.

3. Respuesta

Se multiplica la masa de cada isótopo por su abundancia y se suman:

mˉ=0.758(34.97)+0.242(36.97)=26.51+8.95=35.46 uma\bar{m} = 0.758(34.97) + 0.242(36.97) = 26.51 + 8.95 = 35.46 \text{ uma}

Por eso la tabla periódica indica 35.45 uma para el cloro.

Configuración electrónica

4.- Escribe la configuración electrónica del fósforo (Z=15Z = 15) e indica su periodo, grupo y electrones de valencia.

4. Respuesta

1s2 2s2 2p6 3s2 3p31s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3

  • Último nivel: 3, así que está en el periodo 3.
  • Electrones en el nivel 3: 2+3=52 + 3 = 5, así que tiene 5 electrones de valencia y está en el grupo V A.

5.- De acuerdo con la configuración 1s2 2s2 2p6 3s21s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2, ¿qué afirmación es correcta?

  • a) Pertenece al grupo II B y al periodo 3
  • b) Pertenece al grupo IV A y al periodo 4
  • c) Pertenece al grupo II A y al periodo 3
  • d) Pertenece al grupo VI B y al periodo 2
5. Respuesta

La respuesta correcta es c. El último nivel es el 3 (periodo 3) y tiene 2 electrones en un subnivel s (grupo II A). Es el magnesio (Z=12Z = 12).

6.- Escribe la configuración electrónica abreviada del zinc (Z=30Z = 30).

6. Respuesta

Configuración completa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d101s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10} (suma: 30).

El gas noble anterior es el argón (Z=18Z = 18, que termina en 3p63p^6), así que la configuración abreviada es:

[Ar] 4s2 3d10[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}

7.- Dibuja el diagrama de orbitales del nitrógeno (Z=7Z = 7). ¿Cuántos electrones desapareados tiene?

7. Respuesta

1s2 2s2 2p31s^2\,2s^2\,2p^3. Por la regla de Hund, los 3 electrones 2p ocupan un orbital cada uno:

Diagrama de orbitales del nitrógeno: 1s² 2s² 2p³, con tres electrones desapareados↑↓↑↓↑↑↑1s2s2p
Diagrama de orbitales del nitrógeno: 1s² 2s² 2p³, con tres electrones desapareados

Tiene 3 electrones desapareados.

8.- ¿Cuáles son los números cuánticos (nn, ll) del subnivel 4d? ¿Cuántos electrones caben en él?

8. Respuesta

n=4n = 4 y l=2l = 2 (subnivel d). Tiene 2l+1=52l + 1 = 5 orbitales, así que caben 5×2=105 \times 2 = 10 electrones.

Tabla periódica y enlaces

9.- ¿Cuáles de los siguientes elementos pertenecen a la misma familia?

  • a) Ca, Mn, Cu
  • b) Mg, Sn, Se
  • c) Li, Na, K
  • d) Cl, Br, C
9. Respuesta

La respuesta correcta es c: litio, sodio y potasio son metales alcalinos (grupo I A). En el inciso d, Cl y Br son halógenos, pero el carbono no.

10.- Ordena de mayor a menor electronegatividad: Ca, O, K, S.

10. Respuesta

La electronegatividad aumenta hacia la derecha y hacia arriba de la tabla. Con los valores de Pauling:

O (3.5)>S (2.5)>Ca (1.0)>K (0.8)\text{O } (3.5) > \text{S } (2.5) > \text{Ca } (1.0) > \text{K } (0.8)

11.- Determina el tipo de enlace en cada compuesto: CaO\ce{CaO}, COX2\ce{CO2} y OX2\ce{O2}. (Ca = 1.0, C = 2.5, O = 3.5)

11. Respuesta
  • CaO\ce{CaO}: 3.5−1.0=2.5>1.73.5 - 1.0 = 2.5 > 1.7, enlace iónico.
  • COX2\ce{CO2}: 3.5−2.5=1.03.5 - 2.5 = 1.0, enlace covalente polar. (Por su forma lineal y simétrica, la molécula completa es no polar, aunque cada enlace C=O es polar).
  • OX2\ce{O2}: 3.5−3.5=03.5 - 3.5 = 0, enlace covalente no polar.

12.- Relaciona cada función con su compuesto: I. ácido, II. hidróxido, III. sal, IV. anhídrido; A. COX2\ce{CO2}, B. CaFX2\ce{CaF2}, C. HX2SOX4\ce{H2SO4}, D. NaOH\ce{NaOH}.

  • a) IC, IIB, IIIA, IVD
  • b) ID, IIA, IIIC, IVB
  • c) IC, IID, IIIB, IVA
  • d) ID, IIC, IIIB, IVA
12. Respuesta

La respuesta correcta es c.

  • Ácido: HX2SOX4\ce{H2SO4} (empieza con H y tiene un no metal y oxígeno).
  • Hidróxido: NaOH\ce{NaOH} (metal + OH).
  • Sal: CaFX2\ce{CaF2} (metal + no metal).
  • Anhídrido: COX2\ce{CO2} (no metal + oxígeno).

13.- Escribe la fórmula y el nombre del compuesto que se forma entre el ion FeX3+\ce{Fe^3+} y el ion SOX4X2−\ce{SO4^2-}.

13. Respuesta

Se cruzan las cargas: el 3 del hierro pasa al sulfato y el 2 del sulfato pasa al hierro.

FeX2(SOX4)X32(+3)+3(−2)=0\ce{Fe2(SO4)3} \qquad 2(+3) + 3(-2) = 0

Nombre: sulfato de hierro(III) o sulfato férrico.

Mol y masa molar

14.- Calcula la masa molar del bicarbonato de sodio, NaHCOX3\ce{NaHCO3} (Na = 23, H = 1, C = 12, O = 16).

  • a) 68 g
  • b) 84 g
  • c) 52 g
  • d) 83 g
14. Respuesta

La respuesta correcta es b.

23+1+12+3(16)=84 g/mol23 + 1 + 12 + 3(16) = 84 \text{ g/mol}

15.- ¿Cuántos moles de NaNOX3\ce{NaNO3} hay en una muestra de 125 g? (Na = 23, N = 14, O = 16)

  • a) 0.42
  • b) 0.68
  • c) 1.47
  • d) 2.35
15. Respuesta

La respuesta correcta es c.

  1. Masa molar: 23+14+3(16)=8523 + 14 + 3(16) = 85 g/mol.
  2. Moles: n=12585=1.47n = \dfrac{125}{85} = 1.47 mol.

16.- La expresión 2 CaX3(POX4)X2\ce{2Ca3(PO4)2} indica que hay:

  • a) seis átomos de calcio y dos radicales fosfito
  • b) tres átomos de calcio, dos de fósforo y ocho de oxígeno
  • c) seis átomos de calcio, cuatro de fósforo y dieciséis de oxígeno
  • d) tres átomos de calcio, uno de fósforo y cuatro de oxígeno
16. Respuesta

La respuesta correcta es c. El coeficiente 2 multiplica toda la fórmula:

  • Ca: 2×3=62 \times 3 = 6
  • P: 2×2×1=42 \times 2 \times 1 = 4
  • O: 2×2×4=162 \times 2 \times 4 = 16

El POX4X3−\ce{PO4^3-} es el radical fosfato (el fosfito es POX3X3−\ce{PO3^3-}).

17.- ¿Cuántos gramos hay en 2.5 mol de glucosa, CX6HX12OX6\ce{C6H12O6}? (C = 12, H = 1, O = 16)

17. Respuesta
  1. Masa molar: 6(12)+12(1)+6(16)=72+12+96=1806(12) + 12(1) + 6(16) = 72 + 12 + 96 = 180 g/mol.
  2. Masa: m=n⋅M=2.5×180=m = n \cdot M = 2.5 \times 180 = 450 g.

18.- ¿Cuántas moléculas de COX2\ce{CO2} hay en 11 g de este gas? (C = 12, O = 16)

18. Respuesta
  1. Masa molar: 12+2(16)=4412 + 2(16) = 44 g/mol.
  2. Moles: n=1144=0.25n = \dfrac{11}{44} = 0.25 mol.
  3. Moléculas: N=0.25×6.022×1023=N = 0.25 \times 6.022\times10^{23} = 1.51×10231.51\times10^{23} moléculas.

Si tuviste dificultades, repasa las clases de configuración electrónica, enlaces químicos y el mol.

Referencias

  • Chang, R. y Goldsby, K. A. (2017). Química (12.ª ed.). McGraw-Hill.
  • Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).

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