REACCIONES RED-OX QCA 04

Transcripción

1 1.- Al realizar la electrolisis de ZnCl fundido, haciendo pasar durante cierto tiempo una corriente de 3 A a través de una celda electrolítica, se depositan 4 5 g de cinc metálico en el cátodo. Calcule: a) El tiempo que ha durado la electrolisis. b) El volumen de cloro liberado en el ánodo, medido en condiciones normales. Datos: F = 965 C. asa atómica: Zn = a) Se hace pasar una corriente eléctrica de 1 5 A a través de 5 ml de una disolución acuosa 1 en iones Cu +. Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que todo el cobre de la disolución se deposite como cobre metálico? b) Qué intensidad de corriente eléctrica hay que hacer pasar a través de una disolución acuosa de iones Au 3+ si se quiere obtener 1 gramo de oro metálico en 3 minutos? Datos: F = 965 C. asas atómicas: Au = 197; Cu = ndique, razonadamente, si cada una de las siguientes transformaciones es una reacción de oidación-reducción, identificando, en su caso, el agente oidante y el reductor: a) Al + 6 HCl AlCl H b) H O + SO 3 H SO 4 c) NaBr + Cl NaCl + Br 4.- Dada la siguiente reacción redo: HCl + K Cr O 7 CrCl 3 + KCl + Cl + H O a) Ajuste la reacción por el método del ión-electrón. b) Calcule la molaridad de la disolución de HCl si cuando reaccionan 5 ml de la misma con eceso de K Cr O 7 producen 3 L de Cl medidos en condiciones normales. 5.- Una pila electroquímica se representa por: g g + (1) Sn + (1) Sn. a) Dibuje un esquema de la misma indicando el electrodo que hace de ánodo y el que hace de cátodo. b) Escriba las semirreacciones que tienen lugar en cada semipila. c) ndique el sentido del movimiento de los electrones por el circuito eterior. 6.- Dada la siguiente reacción redo: H SO 4 + KBr K SO 4 + Br + SO + H O a) Ajuste la reacción por el método del ión-electrón. b) Calcule el volumen de SO, medido a 7 mm de Hg y 5 ºC, que se puede obtener a partir de 5 g de KBr y eceso de H SO 4. Datos: R = 8 atm L K -1 mol -1. asas atómicas: K = 39; Br = La notación de una pila electroquímica es: g g + (1) Ag + (1) Ag a) Calcule el potencial estándar de la pila. b) Escriba y ajuste la ecuación química para la reacción que ocurre en la pila. c) ndique la polaridad de los electrodos. Datos: Eº(Ag + /Ag) = 8V; Eº(g + /g) = 36V

2 8.- Dada la siguiente reacción redo: Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) + NO + H O a) Ajústela por el método del ión-electrón. b) Calcule el volumen de NO, medido en condiciones normales, que se obtiene a partir de 7 5 g de Cu. asa atómica: Cu = 63,5

3 1.- a) Calculamos la masa uivalente y el número de uivalentes de cinc sabiendo que se reduce ganando dos electrones m 65,4 g / mol = = = 3,7 g/ ne º n = m 4,5 g,75e = 3,7 g/ = q sabemos que un faraday (965 C) deposita un uivalente de metal, calculamos la carga que ha de pasar por la cuba para que se depositen,75 965C = = 7375C 1,75 calculamos el tiempo que ha tardado en pasar esa carga sabiendo que = 3 A q t q 7375C 3 A = t = = = 415s ( 4 h 4min) b) calculamos los moles de cinc depositados m 4,5 g n =,375m m = 65,4 g / mol = ol La reacción completa que se da en la cuba electrolítica es Zn + + Cl Zn + Cl como vemos se desprenden igual número de moles de Cl en el ánodo que se depositan de cinc en el cátodo por lo tanto el volumen en condiciones normales es V = n, 4 L / mol =,375mol, 4 L / mol = 8, 4 L Cl.- a) Calculamos la masa de cobre que hay en la disolución mol n= V =,1,5 L=,5mol L m = n m =, 5mol 63,5 g / mol = 1,59 g

4 .- a) (continuación) calculamos la masa uivalente y el número de uivalentes de cobre sabiendo que se reduce ganando dos electrones m 63,5 g / mol = = = 31,75 g/ ne º n = m 1, 59 g,5e = 31,75 g/ = q sabemos que un faraday (965 C) deposita un uivalente de metal, calculamos la carga que ha de pasar por la cuba para que se depositen,75 965C = = 485C 1,5 calculamos el tiempo que ha tardado en pasar esa carga sabiendo que = 1,5 A q t q 485C 1, 5 A = t = = = 316 s ( 53min 36 s ) b) Calculamos la masa uivalente y el número de uivalentes de oro sabiendo que se reduce ganando tres electrones m 197 g / mol = = = 65,7 g/ ne º 3 n = m 1g,15e = 65,7 g/ = q sabemos que un faraday (965 C) deposita un uivalente de metal, calculamos la carga que ha de pasar por la cuba para que se depositen,15 965C = = 1447,5C 1,15 calculamos la intensidad necesaria para que pase dicha carga a través de la cuba en 3 minutos (18 s) = q 1447,5C,8 A t = 18 s =

5 3.- a) Al + 6 HCl AlCl H La reacción disociada es Al + 6 H Cl Al Cl + 3 las semireacciones de oidación reducción son H 3+ Al Al 6e + 6H + 6e 3H + (oidación) el agente oidante es el ión H + (se reduce) el agente reductor es el aluminio (se oida) b) H O + SO 3 H SO 4 En esta reacción el oígeno tiene un número de oidación de - el hidrógeno de +1 y el azufre de +6 en ambos miembros, por lo tanto no es de oidación reducción. c) NaBr + Cl NaCl + Br la reacción disociada es Na + + Br + Cl Na + + Cl + las semireacciones de oidación reducción son Br Br +e (oidación) Cl + e Cl el agente oidante es el cloro molecular (se reduce) el agente reductor es el ión bromuro (se oida) 4.- a) HCl + K Cr O 7 CrCl 3 + KCl + Cl + H O si calculáramos los números de oidación de los elementos de esta reacción veríamos que solo cambian el cromo de +6 en el dicromato potásico, a +3 en el cloruro de cromo () y el cloro de -1 en el cloruro de hidrógeno, a en el cloro molecular por lo tanto planteamos las semireacciones iónicas y las ajustamos sabiendo que en medio ácido se añade H O donde falte oígeno y H + donde falte hidrógeno Br CrO 7 14H 6e Cr + 7HO Cl Cl + e (oidación)

6 4.- a) (continuación) multiplicamos la oidación 3 para ajustar los electrones transferidos y sumamos para obtener la ecuación iónica ajustada CrO 7 14H 6e Cr + 7HO 6Cl 3Cl + 6e (oidación) Cr O + 6Cl + 14H Cr + 3Cl + 7H O Traspasamos los coeficientes de la reacción iónica ajustada a la molecular, intercalando un dos delante del cloruro potásico para ajustar el potasio 14 HCl + K Cr O 7 CrCl 3 + KCl + 3 Cl + 7 H O b) Calculamos los moles que son,3 L de Cl en condiciones normales 1mol, 4 L,3 L =,13 = mol Cl establecemos la proporción con los datos de la reacción ajustada 14 mol HCl = =,6 mol HCl 3mol Cl, 13mol Cl calculamos la molaridad de la disolución 5.- a),6 = n = mol =, 4 mol V,5 L L b) + (oidación) + g g e Sn + e Sn +

7 5.- c) Tal y como indica la figura, los electrones por el circuito eterior se mueven desde el ánodo, donde el magnesio metálico del electrodo se oida a g + que pasa a la disolución, hacia el cátodo donde los iones Sn + de la disolución se reducen a estaño metálico, depositándose en el electrodo 6.- a) H SO 4 + KBr K SO 4 + Br + SO + H O si calculáramos los números de oidación de los elementos de esta reacción veríamos que solo cambian el azufre de +6 en ácido sulfúrico a +4 en el dióido de azufre y el bromo de -1 en el bromuro potásico, a en el bromo molecular por lo tanto planteamos las semireacciones iónicas y las ajustamos sabiendo que en medio ácido se añade H O donde falte oígeno y H + donde falte hidrógeno SO + 4H + e SO + H O + 4 Br Br + e SO + Br + 4H SO + Br + H O + 4 (oidación) Traspasamos los coeficientes de la reacción iónica ajustada a la molecular H SO 4 + KBr K SO 4 + Br + SO + H O b) Calculamos los moles que son 5 g de KBr, m = 119 g/mol m 5 g n =, 4 mol KBr m = 119 g / mol = establecemos la proporción con los datos de la reacción ajustada mol KBr,4mol KBr 1mol SO = =, 1mol SO calculamos el volumen que ocupan medidos a 7 mm Hg (,9 atm) y a 5ºC (98 K) V 1 1 n R T, 1mol, 8 atm L K mol 98 K = = = 5,58 L P,9 atm 7.- a) g g + (1) Ag + (1) Ag El magnesio se oida en el ánodo, su potencial de oidación será igual que el de reducción (en los datos del ejercicio) y de signo contrario E (g/g + ) =,36 V.

8 7.- a) (continuación) La f.e.m. o potencial de la pila viene dado por la epresión E = E ( red) + E ( o) pila + + ( ) ( ) E = E Ag / Ag + E g / g =,8V +,36V = 3,16V pila b) escribimos las semireacciones que se dan en cada electrodo y sumándolas obtenemos la reacción de la pila + (oidación) + g g e + Ag + e Ag g Ag g Ag c) El ánodo (+), es el electrodo donde se produce la oidación es decir el de magnesio. El cátodo ( ),es el electrodo donde se produce la reducción es decir el de plata. 8.- a) Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) + NO + H O si calculáramos los números de oidación de los elementos de esta reacción veríamos que solo cambian el cobre de en el cobre metálico, a + en el nitrato de cobre () y el nitrógeno de +5 en el ácido nítrico, a + en el monóido de nitrógeno, por lo tanto planteamos las semireacciones iónicas y las ajustamos sabiendo que en medio ácido se añade H O donde falte oígeno y H + donde falte hidrógeno Cu + Cu + e NO + 4H + + 3e NO + H O 3 (oidación) multiplicamos la oidación 3 y la reducción para ajustar los electrones transferidos y sumamos para obtener la ecuación iónica ajustada + 3Cu 3Cu + 6e NO H + 6e NO + 4HO Cu NO 8H Cu + + NO + 4H O 3 Traspasamos los coeficientes de la reacción iónica ajustada a la molecular 3 Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) + NO + 4 H O b) Calculamos los moles que son 7,5 g de Cu, m = 63,5 g/mol m 7,5 g n =,1 m olcu m = 63,5 g / mol =

9 8.- b) (continuación) establecemos la proporción con los datos de la reacción ajustada 3mol Cu,1mol Cu = =,8mol NO mol NO calculamos el volumen que ocupan en condiciones normales 1mol,8mol = = 1, 79 L,4 L