2. Escribir las reacciones de disolución de cada una de las especies siguientes en agua: a) HClO b) HC 3 H 5 O 3 c) H 2 PO 4

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1 OpenCourseWare Universidad Carlos III de Madrid 11/1 UNIDAD 4 PROCESOS DE EQUILIBRIO EJERCICIOS RESUELTOS 1. Calcule: a) El ph de una disolución de zumo de pomelo en la cual la [H + ] vale 5,1 3 M. b) La [H + ] de la sangre humana cuyo ph vale 7,4. Solución: a) ph = log (5,1 3 ) = (,3) =, b) 7,4 = log [H + ], luego [H + ]=1 7,4 =4, 1 8 M. Escribir las reacciones de disolución de cada una de las especies siguientes en agua: a) HClO b) HC 3 H 5 O 3 c) H PO 4 d)fe 3+ En todos los casos se produce un protón (H+) que hace ácida a la disolución. Todas las reacciones son equilibrios. a) HClO (ac) H + (ac) + ClO (ac) b) HC 3 H 5 O 3 (ac) H + (ac) + C 3 H 5 O 3 (ac) c) H PO 4 (ac) H + (ac) + HPO 4 (ac) d) Fe 3+ (ac) + H O H + (ac) + Fe (OH) + (ac) 3. Prediga el carácter ácido, básico o neutro de cada una de las especies en disolución acuosa: a) NO b) H CO 3 c) NO 3 d) NH 4 + e) Mg + Solución: a) NO (ac) + H O HNO (ac) + OH : Carácter Básico b) H CO 3 (ac) + H O HCO 3 (ac) + H 3 O + : Carácter Ácido c) NO 3 no sufre ninguna reacción de hidrólisis: Carácter neutro d) NH 4 + (ac) + H O NH 3 (ac) + H 3 O + : Carácter Ácido e) Mg + (ac) + H O Mg(OH) (ac) + H + : Carácter Ácido 1

2 OpenCourseWare Universidad Carlos III de Madrid 11/1 4. Escribir la ecuación iónica neta de cada una de las siguientes reacciones en disolución acuosa: a) Ácido nitroso, HNO, con NaOH. b) Acetato potásico, KC H 3 O, con ácido perclórico, HClO 4. c) Ácido bromhídrico, HBr, con hidróxido potásico, KOH a) El ácido nitroso es débil y el hidróxido sódico es una base fuerte (se disocia 1%), luego la reacción ácidobase es: HNO (ac) + OH (ac) NO (ac) + H O b) Tanto el acetato potásico, una sal, como el HClO 4, un ácido fuerte, se disocian completamente en sus iones: Disolución de KC H 3 O K + + C H 3 O Disolución de HClO 4 H + + ClO 4 La reacción se produce entre el ion H + y la base débil C H 3 O. C H 3 O (ac) + H + (ac) HC H 3 O (ac) c) El HBr es un ácido fuerte, y el KOH es una base fuerte, que ambos se disocian completamente. Disolución de HBr H + + Br Disolución de KOH K + + OH La reacción se produce entre el ion H + y el OH. H + + OH H O 5. Hallar el número de oxidación de cada elemento en las siguientes especies químicas moleculares o iónicas a) KMnO 4 g) K Cr O 7 m) H PtCl 6 b) SrSO 3 h) (NH 4 )MoO 4 n) H NNH c) Fe(NO 3 ) 3 i) Na S O 3 o) CH 3 OH d) Ca 3 (PO 4 ) + j) UO p) HCHO e) PbCl 4 k) Na B 4 O 7 q) HCOOH f) H O l) K H P O 7 r) HOOCCOOH Respuesta: a) K=+1, Mn= +7, O= g) K=+1,Cr=+6, O= m) H=+1, Pt=+4, Cl=1 b) Sr=+, S= +4, O= h) N=3, H=+1, Mo= +6, O= n) H=+1, N= c) Fe= +3, N=+5, O= i) Na=+1,S=+, O= o) C=, H=+1, O=+1 d) Ca=+, P=+5, O= j) U=+6, O= p) H=+1, O=, C= e) Pb=+4, Cl=1 k) Na=+1, B=+3, O= q) H=+1, C=+, O= f) H=+1, O=1 l) K=+1, H=+1, P=+5, O= r) H=+1, O=, C=+3

3 OpenCourseWare Universidad Carlos III de Madrid 11/1 6. Dadas las siguientes reacciones: a) CO + H CH 3 OH b) HCl + NaOH NaCl + H O c) H S + SO 3S + H O Deducir si son redox o no, y, en caso afirmativo, indicar qué elementos se oxidan y cuáles de reducen. Solución: a) En la reacción: + C O+ H C H3 O H, el número de oxidación del carbono disminuye desde (+) a (), es decir, el carbono se reduce; el nº de oxidación del hidrógeno pasa de a +1 (esto es, el hidrógeno se oxida). Se trata, por consiguiente de una reacción redox. b) En la reacción: 1 H C l + Na O H 1 Na Cl + H O, no hay variación alguna de los números de oxidación. No es una reacción redox, sino ácidobase. c) En la tercera reacción: S H S O 3S + H O, el nº de oxidación del azufre en el H S pasa de a (oxidación), mientras que en el SO disminuye de +4 a (reducción). Es una reacción redox. 7. Ajustar las reacciones redox que a continuación se esquematizan, empleando el método del nº de oxidación o el método del iónelectrón: a) ZnS + O ZnO + SO b) HCl + O Cl + H O c) HCl + MnO MnCl + Cl + H O d) HNO HNO 3 + NO + H O e) H O + HBr Br + H O f) P 4 + KOH + H O KPO H + PH 3 Respuesta: a) Zn S + O Zn O + S O P. Reducción: ( O + 4 e O ) 3 P. Oxidación: ( S e S ) S + 3 O O + S b) Luego, ajustando: ZnS + 3 O ZnO + SO H Cl + O Cl O + H P. Reducción: O + 4 e H O P. Oxidación: ( Cl e Cl ) 4 Cl + O Cl + H O 3

4 OpenCourseWare Universidad Carlos III de Madrid 11/1 Luego, ajustando: 4 HCl + O Cl + H O c) + 4 H Cl + Mn O + Mn Cl P. Reducción: + Cl + 4 O + H + Mn + e Mn P. Oxidación: Cl e Cl Luego ajustando: Cl + Mn Mn+ Cl 4 HCl + MnO MnCl + Cl + H O d) e) + 3 H N O H O + H Br + 5 H N O3 + + N O + H P. Reducción: ( P. Oxidación: O N e N ) N e N N + N+ N Luego ajustando 3 HNO HNO 3 + NO + H O Br O + H 1 P. Reducción: ( H O + e H O ) P. Oxidación: 1 Br e Br H O Luego ajustando H O + HBr Br + H O 3 f) P4 + K O H + H O K P O H + P H3 P. Reducción: P4 + e + 4 P P. Oxidacción: ( P P4 + K O H + H O + Br Br + H (sin ajustar) 3 4 P O P e P ) P + 4 P, dividiendo por 4 3 P + 3 P H 3 3 3K P O + P H (Sin ajustar) Luego ajustando P KOH + 3 H O 3 KPO H + PH 3 8. La reacción entre el permanganato de potasio y el yoduro de potasio en presencia de hidróxido de potasio acuoso conduce a la formación de manganato de potasio (K MnO 4 ), yodato de potasio y agua. Ajustar la reacción por el método de ionelectrón. Se trata de una reacción redox en medio básico, en la que el yoduro de potasio se oxida a yodato: I IO 3 4

5 OpenCourseWare Universidad Carlos III de Madrid 11/1 Para igualar el oxígeno, se añaden tantas moléculas de agua (3) como oxígenos hay de más, y en el otro el doble de nº de iones hidróxido (6). Tenemos así: I + 6 OH 6 e IO H O (ecuación I). En cuanto al permanganato que se reduce a manganato: MnO 4 MnO 4, como la reacción está ajustada atómicamente, no tenemos más que proceder al ajuste electrónico MnO 4 e MnO 4 (ecuación II) Las ecuaciones (I) y (II) corresponden a las semireacciones parciales de oxidación y reducción. Multiplicando la ecuación (II) por 6 y sumándola con la (I), obtenemos la ecuación iónica redox ajustada: 6 MnO 4 + I + 6 OH 6 MnO 4 + IO H O La ecuación molecular será: 6 KMnO 4 + KI + 6 KOH 6 K MnO 4 + KIO H O 9. Hallar los pesos equivalentes redox de las siguientes sustancias: a) Dicloruro de estaño cuando se oxida a SnCl 4. b) Permanganato potásico actuando como oxidante en medio ácido. c) Permanganato de potasio como oxidante en medio básico El peso equivalente redox de una sustancia coincide numéricamente con el cociente que resulta de dividir su masa molecular, atómica o iónica, entre el número de electrones ganados o perdidos en el proceso. Por lo tanto: a) el Peq de reducción del SnCl cuando se oxida a SnCl 4 se determina dividiendo su masa molecular entre, puesto que en proceso se ceden dos electrones M ( SnCl) 189,6 P eq ( SnCl ) = = b) el peso equivalente del permanganato de potasio actuando como oxidante en medio ácido (MnO H e Mn H O) es igual a la quinta parte de su masa molecular. M ( KMnO4) 158,46 P eq ( KMnO4 ) = = 5 5 c) si el KMnO 4 actúa como oxidante en medio básico, su peso equivalente será M ( KMnO4) 158,46 P eq ( KMnO4 ) = = 3 3 ya que en este caso e proceso que tiene lugar es: MnO 4 + H O + 3 e MnO + 4 OH intercambiándose 3 electrones. 1. Cuántos gramos de permanganato potásico hay en 6 ml de una disolución,5n como oxidante en medio alcalino? Cuando el permanganato actúa como oxidante en medio alcalino intercambia 3 electrones. En consecuencia: 1l disolución,5eq g KMnO4 1mol KMnO4 158 g KMnO4 6 ml disolución =,79 g 1 ml disolución 1l disolución 3 eq g KMnO4 1molKMnO4 de KMNO4 5

6 OpenCourseWare Universidad Carlos III de Madrid 11/1 11. Al reaccionar el estaño con ácido nítrico, el estaño se oxida a SnO y se desprende NO a) Escribir la ecuación ajustada de esta reacción. b) Si el estaño forma parte de una aleación, y de 1 kg de la misma se obtienen,38 kg de SnO, hallar el porcentaje de pureza del estaño en la aleación. Las semiecuaciones son las siguientes: P. oxidación: Sn + H O 4 e SnO + 4 H + P. reducción: NO H e NO + H O Ecuación iónica global: 3 Sn + 4 NO H + 4 SnO + 4 NO + H O Ecuación molecular: 3 Sn + 4 HNO 3 4 SnO + 4 NO + H O b) 38 g SnO 1mol SnO 1mol Sn 118,69 g Sn 1kg Sn 1 = 3,1% de Sn 1 Kg aleación 15, 69 g SnO 1mol SnO 1mol Sn 1 g Sn 6

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