Reacciones Químicas y Propiedades de Compuestos: Un Estudio Detallado

Reacciones Químicas y Propiedades de Compuestos

1. Reacción del Ácido Clorhídrico con el Oro

1.1. El ácido clorhídrico no reacciona con el oro.

Oxidación: 2 x (Au (s)→Au³⁺ (ac)+ 3e^- ); E⁰ = -1,3 V (Ánodo)

Reducción: 3 x (2H⁺ (ac) + 2 e^-→H₂ (g)); E⁰ = 0,00 V (Cátodo)

Reacción global: 2Au(s) + 6H⁺ (ac)→2Au³⁺ (ac) + 3H₂(g) Eº= -1,3 V

Dado que el potencial de reducción estándar del E⁰ (Au³⁺/Au) es positivo, esto indica que el H₂ es más reductor que el oro. Por lo tanto, la reacción anterior no se produciría espontáneamente hacia la derecha. Considerando la relación entre la variación de energía libre de Gibbs y el potencial de la reacción: ΔGº =-n F Eº. Dado que Eº<0 → ∆Gº >0; la reacción no es espontánea, y por lo tanto el ácido no reacciona con el oro. La reacción que podría tener lugar sería en sentido inverso.

2. Isomería Geométrica del 3-Hexeno

1.2. El 3-hexeno es un compuesto orgánico con un doble enlace y con sustituyentes distintos en cada carbono, por lo que presenta isomería geométrica. Los dos isómeros posibles son el cis y el trans, que se diferencian en la disposición espacial de sus átomos, tal y como se indica a continuación:

CH₃-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₃

3-hexeno cis-3-hexeno trans-3-hexeno

3. Energía de Ionización y Radio Atómico

2.1. La afirmación es falsa. La energía de ionización se define como la mínima energía necesaria para que un átomo neutro de un elemento X, en estado gaseoso y fundamental, ceda un electrón de su nivel externo y se convierta en un ión X⁺, también en estado gaseoso y fundamental: X(g)  X⁺(g) + 1e^-. Los dos elementos están en el mismo período. Al aumentar el número atómico Z, aumenta la atracción del núcleo sobre los electrones de valencia, aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio atómico, siendo más difícil arrancar electrones y, por lo tanto, se necesita un mayor aporte de energía. Por esto, la primera energía de ionización del cesio es menor que la del bario.

2.2. La afirmación es falsa. Ambos elementos están en el mismo período y el radio atómico decrece de izquierda a derecha. Esto se debe a que aumenta la carga efectiva a lo largo del período y, por lo tanto, al ser mayor la atracción sobre los electrones de las capas externas, el radio disminuye. Así, el radio del bromo es menor que el del potasio.

4. Equilibrio Químico

3.1. Si inicialmente hay 0,043 moles de NOCl y en el equilibrio quedan 0,031 moles, significa que la reacción transcurre hacia la derecha. Por lo tanto, reaccionaron 0,043 - 0,031 = 0,012 moles de NOCl y, atendiendo a la estequiometría:

5. Calorimetría y Entalpía de Neutralización

5.1. Material: calorímetro con termómetro y agitador, probeta, vaso de precipitados. Procedimiento: En un calorímetro introducimos 100 mL de la disolución de hidróxido de sodio medidos con una probeta; anotamos la temperatura inicial que marca el termómetro, T₁. Se añade el volumen de ácido clorhídrico, medido con una probeta, se cierra y removemos con el agitador. Leemos en el termómetro la temperatura máxima que alcanza, T₂. En este caso, el ∆T = T₂ - T₁ = 12ºC.

5.2. El calor desprendido en la reacción: Q_{neutralización} = (Q_reacción + Q_calorímetro) = (-m_disolución x C_e x ∆T + 0). La masa de disolución, teniendo en cuenta la adición de volúmenes y las densidades del ácido y de la base, es 200 g. Por lo tanto, el calor sería igual: Q_{neutralización} = -200 g x 4,18 J/gºC x 12ºC = -10032 J. Por lo tanto, la entalpía de reacción: ∆H = Q/nº mol = -10032 J / 0,2 mol = -5,02 x 10⁴ J/mol = -50,2 kJ/mol

6. Reacción de la Anilina con Agua

4.1. La reacción que tiene lugar es: C₆H₅NH₂ + H₂O ⇌ C₆H₅NH₃⁺ + OH^-

[Inicial] Reaccionan [Equilibrio]