ELEMENTOS REPRESENTATIVOS

Elementos Representativos
Química Inorgánica 2007
PREGUNTAS Y EJERCICIOS
1) Sugiera productos y escriba ecuaciones igualadas para cada una de las siguientes reacciones
(no están necesariamente igualadas del lado izquierdo):
a) KH + H2O →
b) NaOH + SO2 →
c) NaOH + CO → (a 450 K)
d) Na + CH3OH →
e) NaH + BCl3 →
f) Na + NH3(l) →
g) NaF + BF3 →
2) Explique por qué para un metal alcalino determinado, la segunda energía de ionización es
mucho mayor que la primera.
3) Comente las siguientes observaciones:
a) el Li es el metal alcalino que forma el nitruro más estable en relación a la descomposición
en sus elementos
b) el E° para M+(ac) + e– → M(s) es casi constante para los metales alcalinos
4) Describa las similitudes entre Li y Mg. Dé una breve explicación que las justifique.
5) Los metales alcalino-térreos presentan en sus compuestos estado de oxidación +2 y no +1 ó
+3. Justifique.
6) Sugiera productos y escriba ecuaciones igualadas para cada una de las siguientes reacciones
(no están necesariamente igualadas del lado izquierdo):
a) Mg + N2 → (∆)
b) NaCl + BeCl2 →
c) BeF2 + H2O →
d) CaH2 + H2O →
e) BaO2 + H2SO4 →
f) MgCO3 → (∆)
7) Discuta las tendencias en los puntos de fusión y los radios iónicos para los metales del
bloque s.
8) Estudie las variaciones en la estabilidad termodinámica de los hidruros de los elementos del
bloque s.
9)
a)
b)
c)
Ordene los siguientes haluros en orden creciente de ∆fH° y justifique :
LiF, LiBr, LiI
LiF, NaF, CsF
LiI, NaI, CsI
10) Grafique la variación de las energías de ionización I1, I2 e I3 para los elementos del grupo
13. Discuta las características observadas.
11) Discuta qué factores determinan la estabilidad relativa de los estados de oxidación de los
metales del bloque p, dentro de cada grupo.
12) Dé ejemplos del efecto del par inerte.
1
Elementos Representativos
Química Inorgánica 2007
13) El Tl forma una serie de compuestos con estado de oxidación formal +2 : TlCl2, TlBr2,
TlSO4, TlS. Explique.
14) A temperatura ambiente el BF3 es un gas, altamente corrosivo y reactivo; en cambio el AlF3
es un sólido de elevado punto de fusión , que se presenta con una estructura en capas que
incluyen octaedros distorsionados AlX6. Explique.
15) Describa el enlace por OM en las moléculas Ga2H6 y Ga2Cl6, sabiendo que ambos tienen la
misma estructura que el diborano.
16) Describa brevemente el enlace y la reactividad química del boraceno, indicando similitudes
y diferencias con el benceno.
17) Sugiera estructuras para [GaBr6]3–, [GaCl5]2– y [GaBr4]–.
18) Describa las similitudes entre Be y Al. Dé una breve explicación que las justifique.
19) Enumere las propiedades químicas características de los elementos metálicos y de los no
metálicos.
20) Comente la tendencia en los puntos de fusión de los elementos del grupo 14.
21)
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Prediga la forma de las siguientes moléculas o iones:
ClCN
OCS
[FCO]+
[SiH3]–
[SnCl5]–
Si2OCl6
[PbCl6]2–
[SnS4]4–
22) Sugiera productos y escriba ecuaciones igualadas para cada una de las siguientes reacciones
(no están necesariamente igualadas del lado izquierdo):
a) GeCl4 + H2O →
b) GeH4 + O2 →
c) SiCl4 + NaOH →
d) SiH3Cl + H2O →
e) CH2Cl2 + H2O →
f) Sn + NaOH →
g) SO2 + PbO2 →
23) Utilizando la descripción del enlace en Sn2R4 como guía, sugiera un esquema de enlace
para una molécula hipotética HSi≡SiH con la geometría siguiente:
H
Si
Si
H
2
Elementos Representativos
Química Inorgánica 2007
24) La forma α del SnF2 es un ciclotetrámero. Describa el enlace en esta molécula y explique
por qué el anillo no es plano.
25) Discuta la posibilidad de sintetizar compuestos del tipo SinCln+2.
26) Deduzca si el tetracloruro de silicio reaccionará con fluoruro de hidrógeno en estado
gaseoso y escriba la ecuación igualada correspondiente, teniendo como datos las energías
de enlace. ¿Coinciden estos valores de energías de enlace con lo que se esperaría?
enlace
energía (kJ/mol)
Si-F
582
Si-Cl
391
H-F
566
H-Cl
431
27) Estime la entalpía estándar de formación para los compuestos hipotéticos Sn2O y Sn2O3.
Suponga válido el modelo iónico de enlace y estime las energías reticulares en base a las de
SnO y SnO2. ¿Qué conclusiones saca respecto a la estabilidad termodinámica de estos
compuestos hipotéticos?
28) Indique qué óxidos forma el Pb y el estado de oxidación del Pb en cada uno de ellos.
a) ¿Son estos estados de oxidación los esperados por su posición en la tabla periódica?
¿Porqué no se forman óxidos con estados de oxidación intermedios del Pb?
b) Al calentar PbO2 éste se reduce primero a Pb3O4 y luego a PbO. Identifique las reacciones
que ocurren y justifique este comportamiento
29) Indique cuáles óxidos de los elementos del grupo 14 son anfóteros.
30) La siguiente tabla muestra posibles óxidos y sulfuros de los elementos del grupo 14. Sin
embargo, tres de los sulfuros y uno de los óxidos que allí se encuentran nunca han sido
aislados. Indique cuáles serán probablemente esos compuestos y justifique su respuesta:
CO2
CS2
CO
CS
SiO2
SiS2
SiO
SiS
GeO2
GeS2
GeO
GeS
SnO2
SnS2
SnO
SnS
PbO2
PbS2
PbO
PbS
31) Compare el poder reductor de los metales del bloque p con el de los metales de otros
bloques.
32) Escriba las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos y calcule el estado de
oxidación formal del nitrógeno:
a) [NO3]–
b) [NO2]–
c) NO2
d) NO
e) NH2OH
33) Utilizando valores de energías de enlace, estime los valores de ∆H° para las siguientes
reacciones:
a) 2 N2 → N4 (estructura tetraédrica)
b) 2 P2 → P4 (estructura tetraédrica)
c) 2 C2H2 → C4H4 (tetraedrano, con un núcleo C4 tetraédrico)
34) Describa el enlace en la especie [N3]–
35) Explique por qué al pasar de NO a [NO]+ la distancia de enlace disminuye.
3
Elementos Representativos
Química Inorgánica 2007
36) El NF3 es termodinámicamente estable respecto a la descomposición en sus elementos,
mientras que el NCl3 es inestable. Explique.
37) Discuta la variación estructural entre los haluros de fósforo(III) y fósforo(V).
38) Describa las formas alotrópicas más importantes de los elementos del grupo 15.
39) Sugiera productos y escriba ecuaciones igualadas para cada una de las siguientes reacciones
(no están necesariamente igualadas del lado izquierdo):
a) Ca3P2 + H2O →
b) SbCl5 + PCl5 →
c) KF + AsF5 →
d) BiCl3 + H2O →
e) PCl3 + H2O →
f) Pb(NO3)2 → (∆)
g) Ti(III) + NH2OH → Ti(IV) +
h) H3PO2 + I2 → I– +
40)
a)
b)
c)
d)
Prediga la forma de las siguientes moléculas o iones:
[NF4]+
[N2F3]+
SPCl3
PCl3F2
41)
a)
b)
c)
d)
Cómo puede explicar que:
no se conoce el AsCl5
existe el PF5, pero no el PH5
el PF5 se puede preparar a partir de PCl5 y CaF2
el PCl5 es un sólido blanco con un ligero tinte verde
42) Utilizando valores de energías de enlace, demuestre que la formación de moléculas
diatómicas está favorecida para el oxígeno, mientras que la formación de ciclos lo está para
el azufre.
43) Los óxidos son más estables que los sulfuros, especialmente cuando el catión es pequeño y
cargado. Explíquelo en base al modelo iónico.
44) Sugiera productos y escriba ecuaciones igualadas para cada una de las siguientes reacciones
(no están necesariamente igualadas del lado izquierdo):
a) SF4 + BF3 →
b) SF4 + CsF →
c) H2O2 + I– + H+ →
d) [HSO3]– + I– + H2O →
e) SCl6 + H2O →
45) El flúor forma con el azufre los fluoruros S2F2, SF2, SF4 y SF6. En cambio, sólo existen los
cloruros S2Cl2, SCl2 y SCl4. ¿Por qué no se obtiene el SCl6?
46)
a)
b)
c)
d)
Prediga la forma de las siguientes moléculas o iones:
H2Se
S2 F2
S2 O
[S2O3]2–
4
Elementos Representativos
e)
f)
g)
h)
i)
Química Inorgánica 2007
NSF3
[NS2]+
[SO3]2–
SeO3
[TeF5]–
47) Discuta la tendencia en las longitudes de enlace S-S en los siguientes compuestos:
S6 (206 pm)
S2 (189 pm)
[S4]2+ (198 pm)
H2S2 (206 pm)
S2F2 (189 pm)
S2Cl2 (193 pm)
48) En las siguientes series de compuestos o iones identifique los que son isoelectrónicos y los
que son isoestructurales:
a) [SiO4]4–, [PO4]3– y [SO4]2–
b) CO2, SiO2, SO2, TeO2 y [NO2]+
c) SO3, SeO3 y [PO3]–
d) [P4O12]4–, Se4O12 y [Si4O12]8–
49) Dibuje estructuras de resonancia que no excedan el octeto de electrones para el azufre en
las moléculas NSF3 y SF6 y describa el enlace en ambos compuestos.
50) Dado el siguiente diagrama de Frost, comente toda la información detallada disponible
sobre la estabilidad de los distintos estados de oxidación del azufre, y compare el
comportamiento del azufre con el del selenio.
51) Explique brevemente la tendencia en las energías de enlace X-X al descender en la familia
de los halógenos.
52) Para un átomo dado Y, el enlace Y-F es normalmente más fuerte que el correspondiente
enlace Y-Cl. Una excepción es cuando Y es oxígeno. Sugiera una explicación para este
hecho.
53) Explique la variación observada en las energías de ionización y en las afinidades
electrónicas de los halógenos.
54) Comente las reacciones de los distintos halógenos con agua.
5
Elementos Representativos
Química Inorgánica 2007
55) Sugiera productos y escriba ecuaciones igualadas para cada una de las siguientes reacciones
(no están necesariamente igualadas del lado izquierdo):
a) AgCl + ClF3 →
b) ClF + BF3 →
c) CsF + IF5 →
d) K[BrF4] → (∆)
e) Cl2 + OH– →
f) ClO2 + OH– →
g) [ClO3]– + F32+ + H+ →
h) [IO3]– + [SO3]2– →
56)
a)
b)
c)
d)
Predecir las estructuras de las siguientes moléculas o iones:
[ICl4]–
[BrF2]+
BrF5
[ClO2]+
57) Describa brevemente la química de los fluoruros de xenón.
6