Se ajusta el hidrógeno sumando protones en el medio donde haya defecto de hidrógeno.

Transcripción

1 Septiembre 016. Pregunta 1B.- Ajuste las siguientes reacciones redox en sus formas iónica y molecular, especificando en cada caso cuáles son las semirreacciones de oxidación y reducción: a) KMn HCl SnCl MnCl SnCl KCl H b) HN H S S N H Puntuación máxima por apartado: 1 punto a. Se identifica el número de oxidación de cada átomo para saber cuales son los que intercambian electrones K Mn H Cl Sn Cl Mn Cl Sn Cl K Cl H Mn Sn 5e ( VII) Mn( II) e ( II) Sn( IV) Se plantean las semireacciones iónicas sin ajustar: Mn Sn Mn Sn Teniendo en cuenta que la reacción se lleva a cabo en medio ácido, se ajusta el oxígeno sumando en el miembro donde haya defecto de oxígeno tantas moleculas de agua como átomos de oxígeno haya en defecto. Mn Mn H Sn Sn Se ajusta el hidrógeno sumando protones en el medio donde haya defecto de hidrógeno. Mn 8H Mn H Sn Sn Se ajustan las cargas sumando electrones donde haya exceso de carga positiva o defecto de carga negativa Mn 8H Sn 5e Mn Sn H e Se identifican los procesos (Reducción ganancia de electrones; oxidación perdida de electrones) y se combinan las ecuaciones para eliminar los electrones Semireacción de reducción [ Mn 8H 5e Mn H] Semireacción de oxidación 5 Sn Sn e Reacción iónica global Mn 16H [ ] 5Sn Mn 5Sn 8H Se transforma la ecuación a molecular Reacción molecular global KMn 5SnCl 16HCl MnCl 5SnCl 8H KCl b. Número de oxidación: 1 5 H N S 1 H S 0 S N e N( II) N V e S 0 1 H Semireacciones iónica. Teniendo en cuenta que ni óxidos ni elementos forman iónes. N N S S Al igual que en el apartado a, se ajusta el oxígeno teniendo en cuenta que es medio ácido. 1

2 N S N H S Se ajusta el hidrógeno con protones. N S H N H S Se ajustan las cargas sumando electrones. N H e S N H S e Se identifican los procesos y se combinan las ecuaciones para eliminar los electrones Semireacción de reducción [ N H e N H] Semireacción de oxidación S S e Reacción ionica global N 8H [ ] S N S H Se transforma la ecuación a molecular Reacción molecular global HN HS N S H Junio 016. Pregunta B.- Se hacen reaccionar KCl, CrCl y KH, produciéndose K Cr, KCl y H. a) Formule las semirreacciones que tienen lugar, especificando cuál es el agente oxidante y cuál el reductor y ajuste la reacción iónica. b) Ajuste la reacción molecular. c) Ajuste la semirreacción Cr 7 /Cr en medio ácido y justifique si una disolución de K Cr 7 en medio ácido es capaz de oxidar un anillo de oro. Datos. Eº (V): Au /Au 1,50; Cr 7 /Cr 1,. Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b). a. Reacción redox en medio básico. Reacción sin ajustar: Elementos que cambian de valencia: Cl Cr KCl CrCl KH KCr KCl H 6e ( V) Cl Proceso de reducción xidante KCl e ( III) Cr( VI) Proceso de oxidación Re ductor CrCl Semireacciones iónicas sin ajustar Semireacción de reducción Semireacción de oxidación Cl Cl Cr Cr Se ajusta el oxígeno y el hidrógeno teniendo en cuenta que el medio es básico, y por lo tanto, en el termino donde haya exceso de oxígeno se suman tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno haya en exceso con la intención de igualar el exceso de oxigeno e hidrogeno y de esa forma poder ajustar sumando H en el otro miembro. Semireacción de reducción Cl H Cl Semireacción de oxidación Cr Cr H Semireacción de reducción Semireacción de oxidación Cl Cr H 8H Cl Cr 6H H Se ajustan las cargas, sumando electrones en el término donde halla exceso de carga positiva o defecto de carga negativa

3 Cl H Cl 6H Cr 1 8H Cr 1 H 5 Semireacción de reducción Cl H 6e Cl 6H Semireacción de oxidación Cr 8H Cr H e Se combinan las ecuaciones para eliminar los electrones Semireacción de reducción Cl H 6e Cl 6H Semireacción de oxidación Cr 8H Cr H e Reacción iónica global Cl Cr 16H H Cl Cr 8H Se simplifican los compuestos que estén repetidos en los dos miembro Reacción iónica global Cl Cr 10H Cl Cr 5H b. Por tanteo se llega a la ecuación molecular Reacción molecular KCl CrCl 10KH 7KCl KCr 5H c. Ajuste en medio ácido: 7 6H Cr Cr Se ajusta el oxígeno sumando en el término donde falte oxígeno tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno falten. Cr 7 Cr 7H Se ajusta el hidrógeno sumando en el término donde falte hidrógeno tantos protones como átomos de hidrógeno falten. Cr 7 1H Cr 7H Se ajustan las cargas sumando las cargas de cada miembro por separado y sumando electrones en el término donde haya defecto de carga negativa o exceso de carga positiva Cr 1H Cr 7H 7 7 1H 6e Cr 7H Cr Para que un proceso redox sea espontáneo, su potencial tiene que ser positivo. La oxidación del oro con una disolución de dicromato, requiera la reducción del dicromato a cromo (III) (proceso catódico) y la oxidación del oro a oro (III)(proceso anódico) Eº Eº ( cátodo) Eº ( ánodo) Eº ( Cr, H Cr ) Eº ( Au Au) 1, 1,50 0,17 < 0 La oxidación del oro con dicromato potásico no es espontánea, la disolución de dicromato no es capaz de oxidar el anillo de oro. Modelo 016. Pregunta 5B.- En medio ácido clorhídrico, el clorato de potasio reacciona con cloruro de hierro(ii) para dar cloruro de hierro(iii) y cloruro de potasio, entre otros. a) Escriba y ajuste la reacción molecular global. b) Calcule la masa de agente oxidante sabiendo que para su reducción completa se emplean 0 ml de una disolución de cloruro de hierro(ii),5 M. Datos. Masas atómicas: 16,0; K 9,0; Cl 5,5 Puntuación máxima por apartado: 1 punto. a. Formulación de la reacción sin ajustar: KCl FeCl HCl FeCl KCl Elementos que cambian de valencia.

4 Cl Fe 6e ( V) Cl ( Reducción) e Fe ( xidación) Semireacciones iónicas sin ajustar: Semireacción de reducción Semireacción de oxidación Cl Fe Cl Fe Se ajusta el oxigeno. Por ser en medio ácido, donde haya defecto de oxígeno se suman tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno haya en defecto. Semireacción de reducción Cl Cl H Semireacción de oxidación Fe Fe Se ajusta el hidrógeno. Donde haya defecto de hidrógeno se suman tantos protones como átomos de hidrógeno haya en defecto. Semireacción de reducción Cl 6H Cl H Semireacción de oxidación Fe Fe Se ajuntan las cargas sumando electrones en el miembro necesario, donde haya exceso de carga positiva o donde haya defecto de carga negativa. Semireacción de reducción Cl 6H 6e Cl H Semireacción de oxidación Fe Fe e Se combinan linealmente las ecuaciones para eliminar los electrones. Semireacción de reducción Cl 6H 6e Cl H Semireacción de oxidación 6 ( Fe Fe e ) Reacción iónica global Cl 6Fe 6H 6Fe Cl H Por tanteo se transforma la reacción iónica global a molecular KCl 6FeCl 6HCl 6FeCl KCl H b. El agente oxidante es la especie química que se reduce KCl. Masa molecular 9 5,5 16 1,5 g/mol Por factores de conversión: 1Ld s,5 mol FeCl 1mol KCl 1,5 g KCl m KCl 0 mld s,0 g KCl 1000 mld s 1Ld s 6 mol FeCl mol KCl Septiembre 015. Pregunta 5B.- El permanganato de potasio actúa como oxidante en medio ácido, dando como producto Mn. Por el contrario, como oxidante en medio básico el permanganato de potasio da como producto Mn. a) Ajuste las semirreacciones del anión permanganato como oxidante en medio ácido y en medio básico. b) Razone qué medio es necesario (ácido o básico) si se quiere usar permanganato de potasio para oxidar una barra de plata. c) De acuerdo con los resultados del apartado anterior, calcule qué volumen de una disolución de permanganato de potasio 0, M es necesario para oxidar 10,8 g de plata metálica. Datos. Eº (V): Ag /Ag 0,80; Mn /Mn 1,51; Mn /Mn 0,59. Masa atómica Ag 108. Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b). a. En medio ácido: Mn Mn Se ajusta el oxígeno sumando en el miembro donde haya defecto, tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno falten

5 Mn Mn H Se ajusta el hidrógeno sumando en el miembro donde haya defecto, tantos protones (H ) como átomos de hidrógeno falten Mn 8H Mn H Se ajustan las cargas sumando electrones donde haya exceso de carga positiva o defecto de carga negativa, obteniendo la ecuación iónica ajustada Mn 8H 5e Mn H En medio básico: Mn Mn El oxigeno y el hidrógeno se ajustan simultáneamente en dos pasos. En el miembro donde haya exceso de oxígeno, se suman tantas moléculas de oxígeno como átomos de oxigeno haya en exceso. Mn H Mn Se ajusta el oxígeno e hidrógeno sumando oxidrilos en el miembro donde falten. Mn H Mn H Se ajustan las cargas sumando electrones donde haya exceso de carga positiva o defecto de carga negativa, obteniendo la ecuación iónica ajustada Mn H e Mn H b. Para que un proceso red-ox sea espontáneo, su potencial global debe ser positivo, teniendo en cuenta que la oxidación de la plata tiene un potencial de 0,80v, para poder llevar a cabo el proceso se deberá de elegir una reducción cuyo potencial sea superior a 0,80v. Según los datos de potencial de reducción del permanganato en ambos medios, para poder oxidar la plata usando permanganato, se deberá llevar a cabo en medio ácido. Mn 8H 5e Mn H 1,51v 5 Ag Ag e 0,80 v Mn 8H 5Ag Mn 5Ag H Eº 0,71v c. Teniendo en cuenta los coeficientes estequiométricos de la reacción iónica global, y usando factores de conversión: 1mol Ag 1mol KMn 1L ( d s) V( KMn ) 10,8 g Ag KMn 0,1L 108 g Ag 5 mol Ag 0, mol KMn Septiembre 015. Pregunta A.- Una disolución de ácido nítrico concentrado oxida al zinc metálico, obteniéndose nitrato de amonio y nitrato de cinc. a) Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción de este proceso, y la reacción molecular global. b) Calcule la masa de nitrato de amonio producida si se parte de 1,08 g de Zn y 100 ml de ácido nítrico comercial, que posee un 68% en masa de ácido nítrico y una densidad de 1,1 g ml 1. Datos. Masas atómicas: H 1,0; N 1,0; 16,0; Zn 65,. Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto. HN Zn NH N Zn N a. Reacción sin ajustar: N( V) Elementos que cambian su número de oxidación: 0 Zn e e N Zn Semireacciones iónicas sin ajustar: Semireacción de reducción : Zn Zn N NH falten Se ajusta el oxígeno añadiendo en el miembro donde falte, tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno 5

6 Semireacción de reducción : N Zn Zn NH H falten global. Se ajusta el hidrógeno añadiendo en el miembro donde falte, tantos protones (H ) como átomos de hidrógeno Semireacción de reducción : Se ajustan las cargas sumando electrones. N 10H Zn Zn NH Zn Zn H Semireacción de reducción : N 10H 8e NH H Se combinan las dos semireacciones para eliminar entre las dos los electrones, obteniendo la reacción iónica Semireacción de reducción : Re accion iónica global e ( Zn Zn e ) N 10H 8e NH H Zn N 10H Zn NH H Para obtener la reacción molecular global se transforman los iones en compuestos. En este caso hay que utilizar 10 moléculas de ácido nítrico. De las 10 moléculas de HN, una se reduce a amonio ( NH ) y las restantes actúan de ión portador formando sales. Reacción molecular global Zn 10HN Zn( N) NHN H b. Reactivo limitante: se comparan las fracciones formadas por el número de moles inicial de cada reactivo y su respectivo coeficiente estequiométrico, la menor será la del reactivo limitante. m g 1,08 n( Zn) o 0, mol M 65, 1,1 g ( d s) 68 g HN 1mol HN HN o 100 ml d s 1,1mol HN ml ( d s) g ( d s) g HN ( Zn) 0, n( HN ) 1,1 n n o 0,05 < 0, Reactivo limitante Zn Los cálculos estequiométricos se hacen a partir del Zn. 1mol NH N 80 g NH N m N mol Zn 1mol NHN NH N 0, mol Zn g NH Junio 015. Pregunta 1B.- Ajuste las siguientes reacciones redox en sus formas iónica y molecular, especificando en cada caso cuáles son las semirreacciones de oxidación y reducción: a) K Cr 7 HI KI CrI I H b) KBr H S K S Br S H Puntuación máxima por apartado: 1 punto a. K Cr 7 HI KI CrI I H Los elementos que cambian de valencia son: Cr ( VI) e Cr( III) Reducción 1e 0 I I xidación Semireacciones iónicas en medio ácido ajustadas: Semireacción de oxidación I I e Semireacción de reducción Cr7 1H 6e Cr 7H 6

7 Para obtener la reacción iónica global, se combinan las dos semireacciones para eliminar los electrones. Semireacción de oxidación ( I I e ) Semireacción de reducción Cr7 1H 6e Cr 7H Reacción iónica global Cr7 6I 1H Cr I 7H Completando los iones se llega a la reacción molecular global, hay que tener en cuenta que el HI se va a comportar como reductor y como ácido, por lo que habrá que poner tantos como indique el número de protones (1), 6 de ellos se oxidarán para formar iodo molecular y el resto actuarán como ión portador formando sales en el segundo Cr, K. miembro con los cationes metálicos K Cr7 1HI CrI I 7H KI b. KBr H S K S Br S H. Los elementos que cambian de valencia son: e 0 Br Br xidación S ( VI) e S( IV) Reducción Semireacciones iónicas en medio ácido ajustadas: Semireacción de oxidación Br Br e Semireacción de reducción S H e S H Para obtener la reacción iónica global, se combinan las dos semireacciones para eliminar los electrones. Semireacción de oxidación Br Br e Semireacción de reducción S H e S H Reacción iónica global S Br H Br S H Para obtener la reacción molecular hay que emplear dos moléculas de ácido sulfúrico que proporcionan los cuatro protones necesarios, una molécula se reduce a S y la otra forma K S. H S KBr Br S KS H Modelo 015. Pregunta B.- Dada la siguiente reacción sin ajustar: K Cr 7 KCl H S Cr (S ) Cl H K S, a) Indique el estado de oxidación del cromo en las dos especies químicas en las que participa, y el estado de oxidación del cloro en las dos especies químicas en las que participa. Indique la especie que se oxida y la que se reduce. Indique la especie reductora y la especie oxidante. b) Ajuste las semireacciones que tienen lugar y la reacción molecular global. c) Calcule la cantidad máxima (en moles) de Cl que se puede obtener a partir de moles de KCl. Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y b); 0,5 puntos apartado c). a. En el K Cr 7, el número de oxidación del Cr es 6. En el Cr (S ), el número de oxidación del Cr es En el KCl, el número de oxidación del Cl es 1 En el Cl, el número de oxidación del Cl es 0 El K Cr 7 se reduce (gana electrones) y por tanto es la especie oxidante El KCl se oxida (pierde electrones) y por tanto es la especie reductora. b. Ajuste por el método ión electrón en medio ácido: Semireacción de reducción : Cr Reacción iónica global : Cr 7 7 6Cl 1H 6e 1H Cr ( Cl Cl e ) Cr 7H Cl 7H Reacción molecular global: K Cr 7 6KCl 7H S Cr (S ) Cl 7H K S 7

8 c. ( Cl ) mol ( KCl) ( Cl ) ( KCl) mol n 1mol Cl 6 mol Junio 01. Pregunta 5B.- Se lleva a cabo la valoración de 100 ml de una disolución de peróxido de hidrógeno con una disolución de permanganato de potasio de concentración 0,1 M, obteniéndose MnCl, y KCl. La reacción se lleva a cabo en medio ácido clorhídrico y se consumen ml de la disolución de permanganato de potasio. a) Indique el estado de oxidación del manganeso en el ion permanganato y en el dicloruro de manganeso, y del oxígeno en el peróxido de hidrógeno y en el oxígeno molecular. Indique la especie que se oxida y la que se reduce. Indique la especie reductora y la especie oxidante. b) Formule y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción molecular global. c) Calcule la concentración molar del peróxido de hidrógeno empleado. d) Calcule el volumen de oxígeno molecular desprendido, medido a 700 mm Hg y 0 ºC. Dato. R 0,08 atm L mol 1 K 1. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a. En el ión permanganato En el dicloruro de manganeso ( ) En el peroxido de hidrógeno En el oxígeno molecular Mn, el manganeso tiene número de oxidación 7. MnCl, el manganeso tiene número de oxidación. H, el oxígeno tiene número de oxidación 1., el oxígeno tiene número de oxidación 0. El ión es el REDUCTR y se XIDA oxígeno molecular. El catión Mn(VII) es el XIDANTE y se REDUCE a manganeso (II) b. Reacción no ajustada: H KMn HCl MnCl KCl La reacción se ajusta mediante el método ión-electrón en medio ácido. 1. Se plantean las semirreacciones de oxidación y reducción en forma iónica. H Semireacción de reducción : Mn. Ajustados todos los elementos excepto hidrógeno y oxígeno, se ajusta el oxígeno sumando en el miembro donde falte oxígeno tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno falten H Semireacción de reducción : Mn Mn Mn H. Se ajusta el hidrógeno sumando en el miembro donde falte hidrógeno tantos protones como átomos de hidrógeno falten. Semireacción de reducción : Mn H 8H Mn H H. Se ajustan las cargas sumando electrones en el miembro donde halla exceso de carga positiva o en el miembro donde halla defecto de carga negativa. Semireacción de reducción : Mn H 8H 5e H Mn e H 5. Se combinan las ecuaciones para eliminar los electrones, obteniendo la reacción iónica global Semireacción de reducción : Re acción iónica global :5H 5 ( H H e ) ( Mn 8H 5e Mn H ) Mn Se simplifican los protones de ambos miembros. 16H 5 Re acción iónica global :5H Mn 6H 5 Mn 8H Mn 10H 6. Se transforman los iones en sales o ácidos, obteniendo la reacción molecular ajustada. 8H 8

9 5H KMn 6HCl 5 MnCl 8H c. Con los datos del enunciado y la reacción ajustada se puede calcular el número de moles de H que reaccionan, y conocido el volumen donde están contenidos, se calcula la concentración de la disolución de peroxido de hidrógeno. H 5 5 n ( H ) n( KMn ) KMn Teniendo en cuenta que las dos componentes están en disolución. 5 5 M M( H ) V( H ) M( KMn ) V( KMn ) ( KMn ) V( KMn ) M H V H 5 0,1 10 0,0575 mol L M H KCl d. KMn 5 5 n( ) n( KMn ) M( KMn ) V n 5 KMn 5 mol L ( ) 0,1 10 L 5,75 10 mol Aplicando la ecuación de gases ideales, se calcula el volumen. atm L 5,75 10 mol 0,08 0 K nrt P V nrt v mol K 0,155 L P 700 atm 760 Modelo 01. Pregunta A.- A 0 ml de una disolución de CuS 0,1 M se le añade aluminio metálico en exceso. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción y oxidación e indique el comportamiento oxidante o reductor de las especies que intervienen. b) Calcule Eº y justifique si la reacción es o no espontánea. c) Determine la masa de aluminio necesaria para que se consuma todo el sulfato de cobre. Datos. Eº(Cu /Cu) 0, V; Eº(Al /Al) 1,69 V. Masa atómica: Al 7,0. Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos; b) 0,5 puntos. a. Reacción red-ox. Semireacción de oxidación Semireacción de reducción Reacción iónica global ( Al Al e) ( Cu e Cu) Al Cu Al Cu Al Re ductor Cu xidante b. Eº Eº ( Cu Cu) Eº ( Al Al ) Eº ( Cu Cu) Eº ( Al Al) 0, ( 1,69),0 v c. Por factores de conversión: 0 10 L( d s) m Al Eº > 0 G < 0 Espontánea G nfe 0,1 mol Cu mol Al 7 g Al 0,05 g L( d s) mol Cu mol Al Septiembre 01. Pregunta A5.- El ácido clorhídrico concentrado reacciona con el dióxido de manganeso produciendo cloro molecular, dicloruro de manganeso y agua. a) Ajuste las semirreacciones iónicas y la reacción molecular global que tienen lugar. b) Calcule el volumen de ácido clorhídrico, del 5% en masa y densidad 1,17 g cm, necesario para hacer reaccionar completamente 0,5 g de dióxido de manganeso. Datos. Masas atómicas: H 1,0; 16,0; Cl 5,5 y Mn 55,0. Puntuación máxima por apartado: 1 punto. 9

10 a. Reacción de oxidación-reducción HCl Mn Cl MnCl H e 0 Elementos que cambian de número de oxidación: Cl Cl e Mn( IV) Mn( II) Semireacción de oxidación Cl Cl e Semireacción de reducción Mn H e Mn H Reacción ionica global Cl Mn H Cl Mn H Reacción molecular global: HCl Mn Cl MnCl H b. Por factores de conversión: 1mol Mn mol HCl 6,5 g HCl 100 g d s 1cm d s V HCl 0,5 g Mn,05 cm 87 g Mn 1mol Mn mol HCl 5 g HCl 1,17 g d s Junio 01. Pregunta B.- El sulfuro de cobre (II) reacciona con ácido nítrico, en un proceso en el que se obtiene azufre sólido, monóxido de nitrógeno, nitrato de cobre (II) y agua. a) Formule y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, indicando cuáles son los reactivos oxidante y reductor. b) Formule y ajuste la reacción molecular global. c) Calcule la molaridad de una disolución de ácido nítrico del 65% de riqueza en peso y densidad 1, g cm. d) Calcule qué masa de sulfuro de cobre (II) se necesitará para que reaccione completamente con 90 ml de la disolución de ácido nítrico del apartado anterior. Datos. Masas atómicas: H 1,0; N 1,0; 16,0; S,0 y Cu 6,5. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. Solución a. Reacción sin ajustar: CuS HN S N Cu( N ) H e 0 Elementos que cambian de valencia: S S e N( V) N( II) Semireacciones iónicas sin ajustar: Se ajusta en medio ácido: S Semireacción de reducción : N S Semireacción de reducción : N S e H S e N N H Reductor CuS xidante HN b. Para obtener la ecuación molecular ajustada, se combinan las semirreacciones iónicas eliminando entre las dos los electrones y obteniendo la reacción iónica global ( S S e ) Semireacción de reducción : ( N H e N H) S N 8H S N H De la reacción iónica global, por tanteo, se obtiene la reacción molecular global. CuS 8HN S N Cu N H c. Por factores de conversión: Masa molecular HN g/mol 10

11 [ HN ] g 1, cm ( d s) ( d s) 1000 cm 1L d ( d s) 65 g HN 1mol HN 1, mol s 100 g d s 6 g HN L d. Por factores de conversión: Masa molecular CuS 6,5 95,5 g/mol 1L 1, mol HN mol CuS 95,5 g CuS m CuS 90 ml 6, g 1000 ml 1L 8 mol HN mol CuS CuS Modelo 01. Pregunta 5B.- A 0 ml de una disolución de CuS 0,1 M se le añade polvo de hierro en exceso. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción e indique el comportamiento oxidante o reductor de las especies que intervienen. b) Calcule Eº y justifique si la reacción es o no espontánea. c) Determine la masa de hierro necesaria para llevar a cabo esta reacción. Datos. Eº(Cu /Cu) 0, V; Eº(Fe /Fe 0 ) 0,0 V; Masa atómica Fe 56. Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b). a. Semireacción de reducción : Cu [ Cu e Cu] [ Fe Fe e ] Fe Cu Fe xidante Cu Reductor Fe b. Eº Eº ( Re ducción) Eº ( xidación) Eº ( Cu Cu) Eº ( Fe Fe) Eº ( Cu Cu) ( Eº ( Fe Fe ) Eº ( Cu Cu) Eº ( Fe Fe ) 0, 0,0 0,8 V > 0 Gº nfeº : G < 0 Espontánea Eº 0,8 V c. Con la estequiometria de la reacción y mediante factores de conversión, se calcula la masa de hierro necesaria para reducir el catión Cu contenido en 0 ml de disolución de CuS 0,1 M. 0,1 mol ( CuS ) 1mol( Cu ) mol( Fe) 56 g( Fe) m Fe 0 10 L CuS 0.11 g Fe L ( CuS ) 1mol( CuS ) mol Cu 1mol( Fe) Septiembre 01. Pregunta B1.- Ajuste las siguientes reacciones iónicas redox. Indique para cada caso el agente oxidante y el reductor. a) H Br H Br H b) Mn Sn H Mn Sn H Puntuación máxima por apartado: 1 punto. e a. Elementos que cambian de valencia: e Br Br Semireacciones iónicas sin ajustar: Semireacción de reducción: H H Semireacción de oxidación: Br Br Ajuste de masa en medio ácido: Semireacción de reducción: H H H Semireacción de oxidación: Br Br Ajuste de cargas: Semireacción de reducción: H H e H 11

12 Semireacción de oxidación: Br Br e La ecuación iónica global se obtiene combinando las dos Semireacciones iónica ajustadas para eliminar entre ambas los electrones, en este caso basta con sumar las ecuaciones H H e H Br Br e H Br H H Br Agente oxidante: H Agente reductor: Br b. Elementos que cambian de valencia: Mn Sn e ( VII) Mn( II) e ( II) Sn( IV) Semireacciones iónicas sin ajustar: Semireacción de reducción: Mn Mn Semireacción de oxidación: Sn Sn Ajuste de masa en medio ácido: Semireacción de reducción: Mn 8H Mn H Semireacción de oxidación: Sn Sn Ajuste de cargas: Semireacción de reducción: Mn 8H 5e Mn H Semireacción de oxidación: Sn Sn e La ecuación iónica global se obtiene combinando las dos Semireacciones iónica ajustadas para eliminar entre ambas los electrones, en este caso la primera se multiplica por y la segunda por 5 y se suman. [ Mn 8H 5e Mn H] 5 [ Sn Sn e ] Mn 5Sn 16H Mn 5Sn 8H Agente oxidante: Mn Agente reductor: Sn Modelo 01. Pregunta 5B.- Se requieren g de una disolución acuosa comercial de peroxido de hidrogeno para reaccionar totalmente con 15 ml de una disolución de permanganato de potasio (KMn ) 0, M, en presencia de cantidad suficiente de acido sulfúrico, observándose el desprendimiento de oxigeno molecular, a la vez que se forma sulfato de manganeso (II). a) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción y la reacción molecular global del proceso. b) Calcule la riqueza en peso de la disolución comercial de peroxido de hidrogeno, y el volumen de oxigeno desprendido, medido a 7 ºC y una presión de 700 mm Hg. Datos. R 0,08 atm L mol1 K1. Masas atómicas: H 1; 16. Puntuación máxima por apartado: 1 punto. a. Reacción red-ox sin ajustar: KMn H H S MnS Elementos que cambian de valencia: 1

13 Mn e ( VII) Mn( II) e Se ajusta la reacción por el método ión electrón en medio ácido Semireacciones iónicas sin ajustar: Semireacción de reducción : Mn Mn H Se ajusta el oxígeno sumando en el miembro donde haya defecto tantas moléculas de H como átomos de oxígeno falten. Semireacción de reducción : Mn Mn H H Se ajustan el hidrógeno sumando protones en el miembro donde haya defecto de hidrógeno. Semireacción de reducción : Mn 8H Mn H H H Se ajustan las cargas sumando electrones en el miembro donde haya exceso de carga positiva o defecto de carga negativa. Semireacción de reducción : Mn 8H 5e Mn H H H e Se combinan las semireacciones para eliminar los electrones. Semireacción de reducción : Mn 8H 5e Mn H 5 H H e Reacción iónica global: Mn 5H 16H Mn 5 8H 10H La reacción global se obtiene simplificando y transformando los protones en ácido sulfúrico y los iones en sales sulfatadas. Reacción global : KMn 5H HS MnS 5 8H KS b. El apartado se realiza por estequimetria a partir de los moles de permanganato potásico utilizados, que es el único compuesto del que conocemos la cantidad exacta que ha reaccionado. Por estar en disolución: n 1 KMn M V L 0, mol L 10 mol KMn KMn Para calcular la riqueza de la disolución comercial de peróxido de hidrógeno, se necesita calcular el número de moles que han reaccionado de dicho compuesto. H n( KMn ) n H 10 7,5 10 mol KMn m( H ) n( H ) M( H ) 7,5 10 mol g mol 1 0,55 g La riqueza de la disolución se obtiene comparando la masa de H con la de la disolución. m ( H ) 0,55 R H Comercial ,75% mdisolución 1

14 xigeno desprendido, se calcula a partir del número de moles que reaccionado de H 0. 5 n( ) n( H ) 7,5 10 mol H 5 Conocidos los moles de oxigeno, el volumen se calcula mediante la ecuación de gases idesles. atm L 7,5 10 mol 0,08 00 K n ( ) RT V mol K 0, L P 700 atm 760 Septiembre 011. Pregunta B.- A 50 ml de una disolución acida de Mn 1, M se le añade un trozo de 1,7 g de Ni(s), obteniéndose Mn y Ni. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción iónica global. b) Justifique cuantitativamente que el Mn sea el reactivo limitante. c) Calcule la concentración final de iones Ni y Mn en disolución, suponiendo que el volumen no ha variado. d) Determine la masa de Ni que queda sin reaccionar. Dato. Masa atómica Ni 58,7. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos. a. Se pide ajustar la reacción: Mn Ni H Mn Ni Semireacciones iónicas sin ajustar Semireacción de reducción : Mn Mn Ni Ni El ajuste de masas se realiza en medio ácido, los oxígenos se ajustan con moléculas de agua y los hidrógenos con protones. Semireacción de reducción : Mn 8H Mn H Ni Ni El ajuste de cargas se hace sumando electrones. Semireacción de reducción : Mn 8H 5e Mn Ni Ni H e La reacción iónica global se obtiene combinando las dos sermireacciones para eliminar los electrones. Semireacción de reducción : ( Mn 8H 5e Mn H) 5 Ni Ni e Reacción iónica global : Mn 5Ni 16H Mn 5Ni 8H b. Para determinar el reactivo limitante se comparan las fracciones del número inicial de moles de reactivos y sus coeficientes estequiométricos, la menor de las fracciones corresponderá al reactivo limitante. ( Mn ) o M( Mn ) V( Mn ) 1, , 0 n n m( Ni) 1,7 n ( Ni) o M( Ni) 58,7 0, ( Mn ) n( Ni) o < c. Por factores de conversión: Ni 5 5 n Ni n Mn Mn 5 o Reactivo limitante Mn 5 n 0,06 0,15 mol ; [ ] ( Ni ) 0,15 Ni M V

15 Mn Mn n d. n( Ni) n( Ni) n( Ni) ( Ni ) n( n Mn ) 0,06 mol ; [ ] ( Mn ) 0,06 Mn 1, M m Ni o 1,7 exc o Reacc M Ni m Ni n Ni M Ni 0,10 mol 58,7 g exc exc 5,87 mol V n( Ni ) Formado 0,15 0,10 mol 58,7 g Junio 011. Pregunta B.- Se hace reaccionar completamente una muestra de dióxido de manganeso con ácido clorhídrico comercial, de una riqueza en peso del 8% y de densidad 1,18 kg L 1, obteniéndose cloro gaseoso y Mn. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Escriba la reacción molecular global que tiene lugar. c) Cuál es la masa de la muestra de dióxido de manganeso si se obtuvieron 7, L de gas cloro, medidos a 1 atm y 0 C? d) Qué volumen de ácido clorhídrico comercial se consume? Datos. R 0,08 atm L mol 1 K 1 ; Masas atómicas: H 1; 0 16; Cl 5,5; Mn 55. Puntuación máxima por apartado: 0.5 puntos. a. Mn HCl Cl( g) Mn e Elementos que cambian de valencia; Mn Mn 1e 0 Cl Cl Semireacción de reducción : Mn H e Mn H Cl Cl e b. Se combinan las semirreacciones para eliminar los electrones (en este caso con sumar las semirreacciones se eliminan los electrones), obteniéndose la reacción iónica global. Mn H e Mn H Cl Cl e Mn Cl H Mn Cl H La reacción global se obtiene a partir de la iónica transformando los protones en ácido clorhídrico y el manganeso (II) en dicloruro de manganeso, utilizando los cloruros que se han añadido en exceso con el ácido clorhídrico y no se han oxidado Mn HCl MnCl Cl H c. La estequiometria de la reacción permite obtener el factor de conversión entre el cloro y el dióxido de manganeso Mn 1 n( Mn ) n( Cl ) Cl 1 El número de moles de cloro gaseoso se obtiene con la ecuación de gases ideales. PV 1atm 7, L P V nrt : n( Cl ) 0, mol RT atm L 0,08 9 K mol K ( Mn ) n( Cl ) 0,mol : ( Mn ) n( Mn ) M( Mn ) 0, mol 87 6,1 g n HCl Cl d. Por estequiometria: n( HCl) n( Cl ) 1 g mol m ( HCl) 0, 1, mol : m ( HCl) n( HCl) M( HCl) 1, mol 6,5,8 g n g mol 15

16 En la reacción se consumen,8 g de HCl, si proviene de una disolución de de 8% de riqueza en peso, la masa de la disolución necesaria será: ms ms,8 %( Peso) 100 md s , g de disolución md s %( Peso) 8 Conocida la masa de la disolución y la densidad se puede calcular el volumen del ácido clorhídrico comercial d kg g d s 1,18 1,18. L ml m 115, g V 97,7 ml d 1,18 g ml Modelo 011. Problema 1B.- El dicromato de potasio oxida al yoduro de sodio en medio ácido sulfúrico formándose, entre otros, sulfato de sodio, sulfato de potasio, sulfato de cromo (III) y yodo molecular. a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Formule la reacción iónica y diga cuales son las especies oxidante y reductora. c) Formule la reacción molecular. d) Si tenemos 10 ml de disolución de yoduro de sodio y se necesitan para su oxidación 100 ml de disolución de dicromato de potasio 0, M, cual es la molaridad de la disolución de yoduro de sodio? Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos. Se pide ajustar por el método ión-electrón la siguiente reacción química: K Cr7 NaI HS NaS KS Cr ( S ) I Elementos que cambian de valencia: Cr e ( VI) Cr( III) : Ganancia de electrones. Reducción e 0 I I : Perdida de electrones. xidación a. Semireacciones iónicas sin ajustar: Semireacción de reducción : Cr7 Cr I I Ajuste en medio ácido. En la semireacción de reducción se ajusta el cromo poniendo un dos al catión Cr y en la de oxidación se ajusta el iodo poniendo un dos al anión I. Semireacción de reducción : Cr7 Cr I I En la semireacción de reducción se ajustan los oxígenos añadiendo al segundo miembro tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno halla en defecto (7 moléculas) Semireacción de reducción : Cr7 Cr 7H I I En la reacción de reducción se ajusta el hidrógeno añadiendo al miembro con defecto de hidrógeno tantos protones (H ) como átomos de hidrógeno halla en defecto (1H ). Semireacción de reducción : Cr7 1H Cr 7H I I Una vez concluido el ajuste de masa se hace el ajuste electrónico, sumando electrones en el miembro con exceso de carga positiva o con defecto de carga negativa. En la semireacción de reducción existe un exceso de carga positiva en el primer miembro (doce cargas positivas en el primer miembro y seis cargas positivas en el segundo miembro), se suman 6 electrones en el primer miembro para ajustar las cargas. En la semireacción de oxidación, existe un defecto de carga negativa en el segundo miembro (dos cargas negativas en el primer miembro cero cargas en el segundo) se suman dos electrones en el 16

17 segundo miembro para ajustar las cargas. De esta forma se obtienen las semireacciones de oxidación y reducción ajustadas. Semireacción de reducción : Cr7 1H 6e Cr 7H I I e b. La reacción iónica global se obtiene combinando las dos semireacciones para eliminar los electrones. Semireacción de reducción : Cr7 1H 6e Cr 7H I I e Reacción iónica global: Cr7 6I 1H Cr I 7H c. La reacción molecular se obtiene a partir de la iónica transformando los iones en sales y los protones en ácido. Teniendo en cuenta que el ácido empleado es diprótido (H S ), el número de moléculas de ácido es la mitad del número de protones necesarios. Los uniones sulfatos, actúan como iones portadores y formaran sales sulfatadas en el segundo miembro con todos los cationes metálicos provenientes de las sales del primer miembro (Na, K ). K Cr7 6NaI 7H S Cr ( S ) I K S Na S 7H d. Este último apartado se hace mediante la estequiometría de la reacción a partir del factor de conversión entre el dicromato potásico y el ioduro de sodio. NaI 6 n( NaI) 6n( KCr7 ) KCr7 1 Por estar en disolución: M( NaI) V( NaI) 6 M( KCr7 ) V( KCr7 ) M ( K Cr ) V( K Cr ) - 0, M L M NaI M V( NaI) L Septiembre 010. FM. Cuestión A.- El dicromato de potasio oxida al yoduro de sodio en medio ácido sulfúrico originándose, entre otros, sulfato de sodio, sulfato de cromo (III) y yodo. a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Formule la reacción iónica y diga cuáles son las especies oxidante y reductora. c) Formule la reacción molecular. d) Justifique si el dicromato de potasio oxidaría al cloruro de sodio. Datos. Eº ( Cr 7 / Cr ) 1, V; Eº ( Cl / Cl ) 1,6 V Puntuación máxima por apartado: 0.5 puntos. K Cr 7 NaI H S Cr S I Na S Cr e ( VI) Cr( III) e I I a. Se ajustan las semireacciones en medio ácido Semireacción de reducción: Cr 7 1H 6e Cr 7H Semireacción de oxidación: I I e b. Se combinan las semireacciones para eliminar los electrones. Cr7 1H 6e Cr 7H ( I I e ) Cr7 1H 6I Cr 6I 7H xidante K Cr 7 Reductor NaI c. Se completan las especies iónicas formando sales, y los protones se transforman en moléculas de ácido. 17

18 ( S ) 6I 7H Na S K K Cr 7 6NaI 7H S Cr S d. Para que un proceso red-ox sea espontáneo, el potencial debe ser positivo ( G nfe). El potencial de un proceso red-ox es la suma de los potenciales de cada una de las semirreacciones. Eº Eº ( Cr 7 / Cr ) Eº ( Cl / Cl ) Eº ( Cr 7 / Cr ) ( Eº ( Cl / Cl ) E º 1, ( 1,6 ) 0,0v < 0 Proceso no espontáneo Septiembre 010. FM. Problema 1B.- El cadmio metálico reacciona con ácido nítrico concentrado produciendo monóxido de nitrógeno como uno de los productos de la reacción: a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la ecuación molecular global. b) Calcule el potencial de la reacción y justifique si la reacción se produce de manera espontánea. c) Qué volumen de ácido nítrico 1 M es necesario para consumir completamente 0, gramos de cadmio? Datos. Masa atómica de Cd 11; Eº (Cd /Cd 0 ) 0,0 V, Eº ( N / N) 0, 96 V Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos, y b) 0,5 puntos. Se nos plantea a justar la siguiente reacción red-ox: Cd HN Cd N N V a. Semireacciones iónicas en medio ácido: e Cd( II) e N( II) Cd Semireacción de reducción : N H e N H Cd Cd e Reacción iónica global: se combinan las semirreacciones iónicas para eliminar los electrones N ( N H e N H ) ( Cd Cd e ) Cd 8H N Cd Conocida la reacción iónica global se obtiene la molecular completando los iones que se transforman en ácidos y sales. Teniendo en cuenta que el ácido que se va a emplear es el ácido nítrico, las sales que se formarán serán nitratos. H ( N ) H 8HN Cd N Cd b. El potencial de un proceso red-ox es la suma de los potenciales de cada una de las semirreacciones. Eº Eº N / N Eº Cd / Cd Eº N / N Eº Cd / Cd ( ( 0,0) 1,6 v 0 E º 0,96 > Para que un proceso red-ox sea espontáneo, el potencial debe ser positivo ( G nfe). Reacción espontánea. c. Este apartado se resuelve por estequiometría. HN Cd N Cd N H 8 El factor de conversión entre el cadmio y el ácido nítrico es: 8 8 n HN Cd HN ( Cd ) Teniendo en cuenta el estado de agregación de cada uno de los reactivos (acido nítrico en disolución y cadmio en sólido): m ( Cd) mol 0, g M HN V HN : 1 V( HN ) M( Cd) L 11 g mol n 18

19 ( HN ) 0,015 L 15 ml V Junio 010. FM. Problema B.- Al mezclar sulfuro de hidrógeno con ácido nítrico se forma azufre, dióxido de nitrógeno y agua. a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Formule la reacción molecular global indicando las especies oxidante y reductora. c) Cuántos gramos de azufre se obtendrán a partir de cm de ácido nítrico comercial de 65 % en masa y densidad 1,9 g cm? d) Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno que se obtiene, medido a 700 mm de Hg y 5 ºC Datos: R 0,08 atm L mol 1 K 1 ; masas moleculares: H 1; N 1; 0 16; S Puntuación máxima por apartado: 1 punto. H S HN S N H a. Elementos que modifican su valencia: S e S xidación e 1 N( IV) N V Reducción xidación : S S Semirreacciones iónicas: Reducción : N N Ajuste en medio ácido. Para ajustar en masa la semireacción de reducción se suma en el segundo miembro una molécula de H (por faltar un átomo de oxígeno), para ajustar el hidrógeno se suman dos protones en el primer miembro. xidación : S S Reducción : N H N H Para el ajustar electrónico se suman las cargas de cada miembro y se igualan sumando electrones exceso de carga positiva o defecto de negativa. xidación : S S e Reducción : N H 1e N H b. Para obtener la ecuación global se combinan las dos semirreacciones para eliminar los electrones Para obtener la ecuación molecular se completan los iones formando ácidos. H S HN S N H xidante (especie que gana electrones): HN Reductor (especie que pierde electrones): H S c. Por estequiometria: S HN 1 1 n ( S) n HN El número de moles de ácido nítrico se calcula a partir del volumen de disolución y sus especificaciones comerciales (densidad y riqueza ó % en masa). Vd s cm md s d d s Vd s cm 1,9 g cm,6 g Conocida la masa de la disolución, el tanto por ciento en masa ó riqueza permite calcular la masa de ácido nítrico, y con la masa el número de moles. 19

20 n m % 65 d s m( HN ) 1,68 g M( HN ) 1 6 g mol ( HN ) m,6 1,68 g ( HN ) 0, mol Conocidos los moles de ácido nítrico que reaccionan se calcula los moles de S que se obtienen 1 1 n( S) n( HN ) 0, 0,17 mol m ( S) n( S) M( S) 0,17 mol g 5, g mol d. Por estequiometria: N HN 1 1 n ( N ) n ( N ) 0, n HN Conocido el número de moles con la ecuación de gases ideales se calcula el volumen. nrt 0, 0,08 98 V( N ) 9 L P Septiembre 009. Problema B.- Se quiere oxidar el ión bromuro, del bromuro de sodio, a bromo empleando una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno 0, M en presencia de ácido sulfúrico. Respecto a dicha reacción: a) Ajuste las semirreacciones iónicas y la reacción molecular global. b) Calcule el potencial estándar para la reacción global. c) Calcule la masa de bromuro de sodio que se oxidaría a bromo empleando 60 ml de peróxido de hidrógeno. d) Calcule el volumen de bromo gaseoso, medido a 150 C y 790 mm Hg, desprendido en el proceso anterior. Datos. Eº Br /Br 1,06 V; Eº H 0 /H 1,77 V; R 0,08 atm L K 1 mol 1 ; masas atómicas: Na ; Br 80. Puntuación máxima por apartado: 0,50 puntos H S NaBr H Br H a. Cambio de valencia: Br - 1e Br - 1e 0 Reacción molecular global: NaBr H H S Br H Na S b. f.e.m. ó potencial de la reacción Eº 0,71v > 0 Espontánea. c. En la reacción molecular ajustada, se busca el factor de conversión de peróxido de hidrógeno en bromuro de sodio. NaBr n( NaBr) n( H ) H 1 El número de moles de bromuro de sodio se calcula como masa dividido por masa molecular (se pide la masa en gramos de bromuro de sodio), mientras que el número de moles de peroxido de hidrógeno se calcula como molaridad por volumen. m( NaBr) M( H ) V( H ) M NaBr 0

21 ( NaBr) 0, mol l : m ( NaBr),7 g m g 10 mol l d. En la reacción molecular ajustada, se busca el factor de conversión de peróxido de hidrógeno en bromo molecular. Br 1 n( Br ) n( H ) H 1 0, mol n Br l 0,01 mol l Conocidos los moles, se aplica la ecuación de gases ideales y se obtiene el volumen de bromo. atm L 0,01 mol 0,08 K n R T P V n R T : V mol K 0, L P 790 atm 760 Modelo 009. Cuestión.- Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción en medio ácido (sin ajustar): Fe Cr 7 H Fe Cr H a) Indique el número (estado) de oxidación del cromo en los reactivos y en los productos. b) Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción. c) Ajuste la reacción iónica global. d) Razone si la reacción es o no espontánea en condiciones estándar a 5 C. Datos a 5 C. Eº: Cr 7 / Cr 1, V; Fe / Fe 0,77 V Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto. a. Cr 7 : Cr(VI); Cr : Cr(III) b. Reacción de reducción-oxidación en medio ácido - Semirreacción de reducción: Cr 7 1 H 6 e Cr 7 H - Semirreacción de oxidación: Fe 1 e Fe c. Se combinan las dos semireacciones para eliminar los electrones d. La espontaneidad de las reacciones es función del signo de la energía libre ( G) Gº nfeº : Gº 0 ESPNTÁNEA E o < T 0,56 V Junio 008. Problema A.- Las disoluciones acuosas de permanganato de potasio en medio ácido (ácido sulfúrico), oxidan al peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) formándose oxígeno, su1fato de manganeso (II), sulfato de potasio y agua. a) Formule y ajuste las semireacciones iónicas de oxidación y reducción y la reacción molecular. b) Calcule los gramos de oxígeno que se liberan al añadir un exceso de permanganato a 00 ml de peróxido de hidrógeno 0,01 M. c) Qué volumen ocuparía el obtenido en el apartado anterior, medido a 1 C y 70 mm Hg? Datos. R 0,08 atm L K 1 mol; masa atómica: 16; 1 atm 760 mm Hg Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos; c) 0,5 puntos. a. Se formulan los componentes de la reacción. KMn H H S MnS H K S Se buscan los elementos que cambian de valencia: - Manganeso: El Mn 7 gana electrones y pasa a Mn. Proceso de reducción 1

22 - xígeno: El pierde electrones y pasa a. Proceso de oxidación. Se plantean por separado las semireacciones de reducción y de oxidación. Se ajusta el oxígeno. Por estar en medio ácido, donde falta oxígeno, se suman tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno falten. Se ajusta el hidrógeno. En el miembro donde falte hidrógeno, se suman tantos protones (H ) como átomos de hidrógeno falten. Se ajusta la carga en cada una de las semireacciones intentando igualar la carga en ambos miembros, para ello se suman o se restan electrones en el primer miembro de cada semirreacción. Se combinan las ecuaciones para eliminar los electrones entre las dos, obteniéndose la reacción iónica global. Por tanteo, y teniendo en cuenta que el ácido utilizado es el ácido sulfúrico, se obtiene la reacción molecular ajustada. KMn 5H H S MnS 5 8H K S b. A partir de la reacción molecular ajustada, y mediante cálculos estequiométricos se calculan los moles de oxígeno conocidos los moles de peroxido de hidrógeno que reaccionan. 1 n n H H 1 El número de moles de agua oxigenada se obtiene, por ser una disolución, de la definición de molaridad. mol n( ) n( H ) M( H ) V( H ) 0' L 10 mol L Factor de conversión: Conocidos los moles de oxígeno, con la definición de número de moles se calcula la masa de oxígeno. m gr n : m( ) n( ) M( ) 10 mol 0'06 gr 6 mg M mol c. Conocidos los moles de oxígeno, la ecuación de gases ideales permite calculas el volumen que ocupan. P V nrt atm L 10 mol 0'08 9 K nrt V mol k 0'05 L P 70 atm 760

23 Modelo 008. Problema B.- Dada la reacción en la que el ión permanganato (tetraóxomanganato (VII)) oxida, en medio ácido, al dióxido de azufre, obteniéndose ión tetraoxosulfato (VI) e ión manganeso (II). a. Ajuste la reacción iónica por el método del ión-electrón. c. Calcule el volumen de una disolución de permanganato 0,015M necesario para oxidar 0, g de dióxido de azufre. Datos: Potenciales estándar de electrodo: Mn, H /Mn 1,51 v; S, H /S (g) 0,17 v; Pesos atómicos: S y 16 Puntuación máxima por apartado: a) y b) 0,75 puntos y c) 0,5 puntos. a. Se pide ajustar por el método ión-electrón la siguiente reacción iónica: H Mn S Mn S 1. Se buscan los elementos que cambian de valencia y se plantean por separado las semireacciones de reducción (ganancia de e ) y oxidación (perdida de e ).. Se ajustan las masas teniendo en cuenta que es medio ácido.. Se ajustan las cargas sumando o restando electrones, de cada reacción por separado.. Se combinan linealmente las ecuaciones para eliminar los electrones. Si por fuera de la combinación lineal colocamos los potenciales de cada una de las semireacciones y los sumamos, se obtiene el potencial global de la reacción. Al potencial de la semirreacción de oxidación se le a de cambiar el signo pues se ha invertido el orden de la reacción. Semirreacción global iónica: Mn 5S H Mn 5S H c. Por estequiometria de la reacción: Mn 5S H Mn 5S H Mn n( Mn ) n( S ) S 5 5 El número de moles de permanganato, por estar en disolución, se calcula a partir de la definición de molaridad, el número de moles de dióxido de azufre, por ser un sólido, se calcula dividiendo la masa en gramos entre el peso molecular. m( S ) 0' gr V M : V 0'015 Mn Mn 5 M( S ) mol Mn l 5 6 gr mol V Mn 0' 1 l 1 ml

24 Junio 007. Cuestión.- En una disolución en medio ácido, el ión Mn oxida al H, obteniéndose Mn, y H. a) Nombre todos los reactivos y productos de la reacción, indicando los estados de oxidación del oxígeno y del manganeso en cada uno de ellos. b) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción en medio ácido. c) Ajuste la reacción global. d) Justifique, en función de los potenciales dados, si la reacción es espontánea o no en condiciones estándar. Datos. Eº (Mn / Mn ) 1,51 V; Eº ( /H ) 0,70 V Puntuación máxima por apanado: 0.5 puntos. a) Mn : Ión permanganato. Estado de oxidación del Mn 7. H : Peroxido de hidrógeno (agua oxigenada). Estado de oxidación del 1. Mn : Ión manganoso ó manganeso (II). Estado de oxidación del Mn : xigeno molecular. Estado de oxidación del 0. H : Agua. Estado de oxidación del b) Semireacción de reducción: Mn 8H 5e Mn H Semireacción de oxidación: H e H c) Cátodo Re ducción, donde: Ánado : xidación d) Eº Eº ( Cátodo) Eº ( Ánodo) ( Mn Mn ) Eº ( H ) 1'51 0'70 0'81v 0 Eº Eº G nfe G < 0 Proceso ESPNTÁNE E > 0 > Cuestión.- En disolución ácida, el ión dicromato oxida al ácido oxálico (H C ) a C según la reacción (sin ajustar): Cr 7 H C Cr C a) Indique los estados de oxidación de todos los átomos en cada uno de los reactivos y productos de dicha reacción. b) Escriba y ajuste las semireacciones de oxidación y reducción. c) Ajuste la reacción global. d) Justifique si es espontánea o no en condiciones estándar. Datos.- Eº (Cr 7 / Cr ) 1, V; Eº (C /H C ) 0,9 V Puntuación máxima por apartado: 0 5 puntos. a. - Reactivos. Cr 7 - Productos. Cr : Cr : 6 : : H : 1 H C : C : : C : C : : e) Escriba y ajuste las semireacciones de oxidación y reducción. b. - Semirreacción de reducción: Cr 7 1H 6e Cr 7H

25 - Semirreacción de oxidación: H C e C H c. Combinando linealmente las dos ecuaciones para eliminar los electrones, se obtiene la ecuación iónica global del proceso. Nota: bservar como hemos cambiado el signo al proceso de oxidación d. La espontaneidad de los procesos de transferencia de electrones viene determinada por el valor del potencial, ya que este se relaciona con la variación de energía libre ( G) según la relación G nfe, donde n es el número de electrones que se transfieren (valor positivo) y F es la constante de Faraday (F 96500C/Eq), por lo tanto: - Sí E > 0 G < 0. Reacción espontánea - Si E 0 G 0. Sistema en equilibrio - Si E < 0 G >0. Reacción no espontánea, espontánea en sentido contrario. Eº T 1 8 v > 0 G < 0 Reacción ESPNTÁNEA Septiembre 006. Problema A. Se sabe que el ión permanganato oxida el hierro (II) a hierro (III), en presencia de ácido sulfúrico, reduciéndose él a Mn (II). a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción y la ecuación iónica global. b) Qué volumen de permanganato de potasio 0,0 M se requiere para oxidar 0 ml de disolución 0,1 M de sulfato de hierro (II) en disolución de ácido sulfúrico? Puntuación máxima por apartado: 1,0 punto. H S a. Mn Fe Mn Fe Elementos que varían su valencia: Mn : 7 : Gana e Fe : : Pierde e Las semireacciones (S.R.) ajustadas en medio ácido son: b. En el punto de equivalencia de una volumetría red-ox se debe cumplir: nº Eq gr xidante nº Eq gr Reductor que aplicado al problema propuesto: nº Eq gr ( NaMn ) nº Eq gr FeS Debido al estado de agregación (disolución) N KMn V KMn N FeS V FeS Teniendo en cuenta la relación entre la normalidad y la molaridad (N M v) M KMn v KMn V KMn M FeS v FeS V FeS siendo v la valencia redox ó numero de electrones que se transfieren en la semirreacción. 0'0 mol 5 Eq V KMn 01' mol 1 Eq 0 10 L mol L mol L 0 10 L V KMn 5

26 Junio 006. Problema B.- En la oxidación de agua oxigenada con 0, moles de permanganato, realizada en medio ácido a 5 C y 1 atm de presión, se producen L de y cierta cantidad de Mn y agua. a) Escriba la reacción iónica ajustada que tiene lugar. b) Justifique, empleando los potenciales de reducción, si es una reacción espontánea en condiciones estándar y 5 C. c) Determine los gramos de agua oxigenada necesarios para que tenga lugar la reacción. d) Calcule cuántos moles de permanganato se han añadido en exceso. Datos: R 0,08 atm L K 1 mol 1 ; E (Mn /Mn ) 1,51 V; Eº( /H ) 0,68 V Masas atómicas: 16; H 1. Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos a. H Mn Mn Elementos que cambian de valencia: Mn : 7 Gana electrones : 1 0 Semireacciones ajustadas en medio ácido. H Pierde electrones b. La condición necesaria y suficiente para que un proceso red-ox sea espontáneo es que el potencial total de la reacción sea positivo. E > 0 G < 0 : ESPNTÁNEA G nfe : E < 0 G > 0 : N ESPNTÁNEA El potencial total de una reacción red-ox se puede obtener como resta de los potenciales de reducción del cátodo (reducción) menos el potencial de reducción del ánodo (oxidación). o o o E T E ( Re ducción) E ( xidación) CÁTD ÁND E Eº Mn o T Mn Eº H 1'51 0'68 0'8v > 0 ESPNTÁNEA c. Los cálculos estequiométricos se realizan a partir del oxigeno obtenido en la reacción. H 5 GAS P V 1atm L n H n 0'08 5 R T atm L 0'08 98K mol K m( H ) gr n H M H 0'08mol '7gr mol moles d. Los moles de permanganato que reacciona se calcula por estequiometria conocidos los moles e oxígeno formados. Mn n( Mn ) R n( ) 0'08 0'0moles n( Mn ) Exc n( Mn ) o n( Mn ) R 0' 0'0 0' 168moles 6