EQUILIBRIOS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES

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1 1 EQUILIBRIOS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES 1. En medio ácido, el permanganato potásico, KMnO 4, reacciona con el sulfato de hierro(ii), FeSO 4, de acuerdo con la siguiente reacción no ajustada: KMnO 4 (ac) + FeSO 4 (ac) + H 2 SO 4 (ac) MnSO 4 (ac) + Fe 2 (SO 4 ) 3 (ac) + K 2 SO 4 (ac) + H 2 O (l) a) Escriba la reacción redox anterior ajustada tanto en su forma iónica como molecular. (1 punto) b) Calcule el volumen de una disolución de permanganato potásico 0,02 M necesario para la oxidación de 30 ml de sulfato de hierro(ii) 0,05M, en presencia de ácido sulfúrico. (1 punto) Julio Dada la pila, a 298 K: Pt, H 2 (1bar) H + (1M) Cu 2+ (1M) Cu(s). Indique, razonadamente, si son verdaderas o falsas cada una de las siguientes afirmaciones: (0,5 puntos cada apartado) a) El potencial estándar de la pila es ΔEº = + 0,34 V b) El electrodo de hidrógeno actúa como cátodo. c) El ión Cu 2+ tiene más tendencia a captar electrones que el ión H +. d) En la pila, el hidrógeno sufre una oxidación. DATOS.- Potenciales estándar en medio ácido en voltios (V): Eº(H+/H 2 ) = 0,00 ; Eº(Cu 2+ /Cu) = +0,34. Julio Se disuelven 0,9132 g de un mineral de hierro en una disolución acuosa de ácido clorhídrico. En la disolución resultante el hierro se encuentra como Fe2+(ac). Para oxidar todo este Fe 2+ a Fe 3+ se requieren 28,72 ml de una disolución 0,05 M de dicromato potásico, K 2 Cr 2 O 7. La reacción redox, no ajustada, que tiene lugar es la siguiente: Fe 2+ (ac) + Cr 2 O 2-7 (ac) Fe 3+ (ac) + Cr 3+ (ac) + H 2 O (l) a) Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción y la ecuación química global. (1 punto) b) Calcule el porcentaje en masa del hierro en la muestra del mineral. (1 punto) DATOS.- Masas atómicas: Fe = 55,85. Junio En medio ácido, el ión dicromato reacciona con el anión yoduro de acuerdo con la siguiente reacción no ajustada: Cr 2 O 2-7 (ac) + I - (ac) + H + (ac) Cr 3+ (ac) + I 2 (ac) + H 2 O (l) a) Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción y la ecuación química global. (0,8 puntos) b) Calcule la cantidad, en gramos, de yodo obtenido cuando a 50 ml de una disolución acidificada de dicromato 0,1 M se le añaden 300 ml de una disolución de yoduro 0,15 M. (1,2 puntos) DATOS: Masas atómicas.- I = 126,9. Septiembre Teniendo en cuenta los potenciales estándar que se dan al final del enunciado, responda razonadamente: a) Deduzca si los metales cinc, cobre y hierro reaccionarán al añadirlos, cada uno de ellos por separado, a una disoluciónácida [H + (ac)]= 1 M. (0,8 puntos) 1

2 2 b) Si disponemos de una disolución de Fe 2+ de concentración 1 M, razone qué metal (cobre o cinc), al reaccionar con Fe 2+, permitiría obtener hierro metálico. Escriba las semireacciones de oxidación y de reducción e indique qué especiese oxida y cuál se reduce. (1,2 puntos) DATOS: Eº (Zn 2+ /Zn) = 0,76 V; Eº (Cu 2+ /Cu) = + 0,34 V; Eº (Fe 2+ /Fe) = 0,44 V; Eº [H + (ac)/h 2 ] = 0,00 V. Septiembre Para determinar el contenido en hierro de cierto preparado vitamínico, donde el hierro se encuentra en forma de Fe(II), se pesaron 25 g del preparado, se disolvieron en medio ácido y se hicieron reaccionar con una disolución 0,1M en permanganato potásico necesitándose, para ello, 30 ml de ésta disolución. La reacción no ajustada que tiene lugar es la siguiente: MnO4- (ac) + Fe2+ (ac) + H+ (ac) Mn2+ (ac) + Fe3+ (ac) + H2O (l) a) Ajuste en forma iónica la reacción anterior por el método ión-electrón. (0,8 puntos) b) Calcule el % de hierro (en peso) presente en el preparado vitamínico. (1,2 puntos) DATOS.- Masas atómicas: Fe=55,8. Junio En medio ácido, el ión clorato, ClO 3 -, oxida al hierro (II) de acuerdo con la siguiente reacción no ajustada: ClO 3 - (ac) + Fe 2+ (ac) + H + (ac) Cl - (ac) + Fe 3+ (ac) + H 2 O (l) a) Escriba y ajuste la correspondiente reacción. (0,6 puntos) b) Determine el volumen de una disolución de clorato de potasio (KClO 3 ) 0,6 M necesario para oxidar 100 gramos decloruro de hierro (II) (FeCl 2 ) cuya pureza es del 90% en peso. (1,4 puntos) DATOS.- Masas atómicas: Fe = 55,8; O = 16; Cl = 35,5 ; K = 39,1. Junio Se prepara una pila voltaica formada por electrodos Ni 2+ (ac)/ni(s) y Ag+(ac)/Ag(s) en condiciones estándar. a) Escriba la semirreacción que ocurre en cada electrodo así como la reacción global ajustada. (1 punto) b) Explique qué electrodo actúa de ánodo y cuál de cátodo y calcule la diferencia de potencial que proporcionará la pila. (1 punto) DATOS.- Eº [Ni 2+ (ac)/ni(s)] = -0,23 V; Eº [Ag + (ac)/ag(s)] = +0,80 V. Junio Una manera de obtener Cl 2 (g) a escala de laboratorio es tratar el MnO 2 (s) con HCl(ac), según la siguiente reacción no ajustada: HCl(ac) + MnO 2 (s) Cl 2 (g) + MnCl 2 (ac) + H 2 O (l) Se pide: a) Escriba la ecuación ajustada de esta reacción. (0,8 puntos) b) El volumen de disolución acuosa 12 M de HCl que se necesita para obtener 6 L de cloro medidos a 1 atmósfera de presión y 0ºC, supuesto un rendimiento del 90%. (1,2 puntos) 2

3 3 DATOS: R=0.082 atm L mol -1 K -1 ; Masas atómicas H: 1 ; 0: 16; Cl: 35,5 ; Mn: 54,9 Septiembre Considerando los metales Zn, Mg, Pb, y Fe. a) Ordénelos de mayor a menor facilidad de oxidación. b) Cuál de estos metales puede reducir el Fe 3+ a Fe 2+, pero no el Fe 2+ a Fe?. Justifique las respuestas. Datos: Eº(Zn 2+ /Zn) = -0,76V ; Eº (Pb 2+ /Pb) = -0, 13V ; Eº (Mg 2+ /Mg) = -2,37V; Eº (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,77V; Eº (Fe 2+ /Fe) = -0,44V Junio Se prepara una pila voltaica formada por electrodos de Al 3+ /Al y Sn 2+ /Sn en condiciones estándar. a) Escribe la semirreacción que ocurre en cada electrodo así como la reacción global ajustada. b) Indica cuál actúa de ánodo y cuál de cátodo y calcule la diferencia de potencial que proporcionará la pila. Datos: Eº (Sn +2 / Sn) = - 0,137 V; Eº (Al +3 / Al) = - 1,676 V Septiembre Se dispone en el laboratorio de una disolución de Zn 2+ (ac) de concentración 1 M a partir de la cual se desea obtener zinc metálico Zn (s). Responde razonadamente: a) Si disponemos de hierro y aluminio metálicos, cual de los dos metales hemos de añadir a la disolución de Zn 2+ para obtener zinc metálico. b) Para la reacción por la cual se obtiene zinc metálico en el apartado anterior, indica la especie oxidante y la especie reductora. c) Cuántos gramos de metal utilizado para obtener zinc metálico ha de añadirse a 100 ml de la disolución inicial para que la reacción sea completa?. Datos: E o (Zn 2+ /Zn) = -0,76 V; Eº(Fe 2+ /Fe)= -0,44 V; Eº (Al 3+ /Al)= -1,68 V; Masas atómicas: AI: 27; Fe: 55,9 Junio El análisis químico del agua oxigenada (peróxido de hidrógeno), se realiza disolviendo la muestra en ácido sulfúrico diluido y valorando con una disolución de permanganato potásico, según la siguiente reacción no ajustada: H 2 SO 4 (ac) + KMnO 4 (ac) + H 2 O 2 (ac) MnSO 4 (ac) + O 2 (g) + K 2 SO 4 (ac) + H 2 O (l) A una muestra de 25 ml de agua oxigenada se le añaden 10 ml de ácido sulfúrico diluido y se valora con permanganato potásico 0,02 M, gastándose 25 ml de esta disolución. a) Escriba la ecuación ajustada de esta reacción. b) Calcule la molaridad de la disolución de agua oxigenada. c) Qué volumen de oxígeno, medido a 0 ºC y 1 atm de presión, produce la reacción?. -1 Datos: R = 0,082 atm L K -1 mol 3

4 4 Septiembre Los potenciales estándar de reducción de los electrodos Zn 2+ /Zn y Cd 2+ /Cd son, respectivamente, -0,76 V y V. Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones: a) Qué reacción se produce si una disolución acuosa 1M de Cd 2+ se añade a cinc metálico? b) Cuál es la fuerza electromotriz de la pila formada con estos dos electrodos en condiciones estándar? c) Qué reacciones se producen en los electrodos de esta pila? d) Cuál es el ánodo y cuál el cátodo de esta pila? Septiembre Considere las siguientes semirreacciones redox cuyos potenciales estándar se indican: Semirreacciones reducción Eº (V) Cl 2 (g) + 2e- 2Cl - (ac) + 1,36 I 2 (g) + 2e- 2I - (ac) + 0,535 Pb +2 (ac) + 2e- Pb (s) - 0,126 V +2 (ac) + 2e- V(s) - 1,18 a) Identifique el agente oxidante más fuerte. b) Identifique el agente reductor más fuerte. c) Señale, justificando la respuesta, la(s) especie(s) que puede(n) ser reducida(s) por el Pb(s). Escriba la(s) ecuación(es) química(s) correspondiente(s). Junio El análisis químico del agua oxigenada (peróxido de hidrógeno), se realiza disolviendo la muestra en ácido sulfúrico diluido y valorando con una disolución de permanganato potásico, según la siguiente reacción no ajustada: H 2 SO 4 (ac) + KMnO 4 (ac) + H 2 O 2 (ac) MnSO 4 (ac) + O 2 (g) + K 2 SO 4 (ac) + H 2 O (l ) A una muestra de 25 ml de agua oxigenada se le añaden 10 ml de ácido sulfúrico diluido y se valora con permanganato potásico 0,02 M, gastándose 25 ml de esta disolución. a) Escriba la ecuación ajustada de esta reacción. b) Calcule la molaridad de la disolución de agua oxigenada. c) Qué volumen de oxígeno, medido a 0 ºC y 1 atm de presión, produce la reacción? -1 Datos: R = 0,082 atm L K -1 mol Septiembre Responda a las siguientes preguntas, justificando la respuesta: a) Se puede guardar una disolución de nitrato de cobre (II) en un recipiente de aluminio? Y en un recipiente de cinc metálico? Y en uno de plata?. b) Se puede guardar una disolución de cloruro de hierro (II) en un recipiente de aluminio? Y en un recipiente de cinc metálico? Y en uno de cobre metálico?. 4

5 5 Datos: Eº (Cu 2+ /Cu)=+0,34 V; Eº (Ag + /Ag)=+0,80 V; Eº (Al 3+ /Al)= -1,67 V; Eº (Fe 2+ /Fe)= -0,44 V; Eº (Zn 2+ /Zn)= -0,74 V; Septiembre El sulfato de cobre, CuSO 4, se utilizó hace años como aditivo en piscinas para la eliminación de las algas. Este compuesto se puede preparar tratando el cobre metálico con ácido sulfúrico en caliente, según la reacción (no ajustada): Cu (s) + H 2 SO 4 (ac) CuSO 4 (ac) + SO 2 (g) + H 2 O (l) a) Ajuste la reacción en forma molecular. b) Calcule los ml de ácido sulfúrico de densidad 1,98 g/ml y riqueza 95% (en peso) necesarios para reaccionar con 10 g de cobre metálico. Datos: Masas atómicas.- H: 1; O: 16; S: 32; Cu: 63,5. Junio Dada la pila, a 298 K: Pt, H 2 (1 bar) H + (1M) Cu 2+ (1M) Cu (s) Indique si son verdaderas o falsas, las siguientes proposiciones: a) El potencial estándar de la pila es Eº = + 0,34 V. b) El electrodo de hidrógeno actúa como cátodo c) El ión cobre, Cu 2+, tiene más tendencia a captar electrones que el protón, H +. d) En esta pila, el hidrógeno sufre una oxidación. Datos: Eº (H + /H 2 )= +0,00 V; Eº (Cu 2+ /Cu)= +0,34 V Junio En medio ácido, la reacción entre los iones dicromato, Cr 2 O 2-7, y los iones ioduro, I -, origina iones Cr 3+, yodo molecular, I 2, y agua. a) Identifica la especie que se reduce y la que se oxida e indica los numeros de oxidación de los átomos que se oxidan o se reducen. b) Ajusta la reacción iónica global c) Calcula los gramos de iodo molecular, I 2, que producirá la reacción de 25 ml de una disolución 0,145 M de dicromato de potasio, K 2 Cr 2 O 7, con un exceso de ioduro, I -. Datos. Masas atómicas: I:127 Septiembre Se prepara una pila voltaica formada por electrodos de Cu 2+/ Cu Ag + /Ag en condiciones estandars. a) Escriba la semirreacción que ocurre en cada electrodo, así como la reacción global ajustada. b) Indique cuál actúa de ánodo y cuál de cátodo y calcule la diferencia de potencial que proporcionará la pila en condiciones estandars. Datos: Eº (Cu 2+/ Cu)=+0,34 V; Eº (Ag + /Ag)=+0,80 V; 5

6 6 Septiembre Se añade Br 2 (l) a una disolución que contiene ión Cl - y a otra disolución que contiene ión I -. a) Razone si en alguno de los dos casos se producirá una reacción de oxidación reducción. b) En caso de producirse, indique que especie química se reduce, cuál se oxida y ajuste la reacción correspondiente. Datos: Potenciales de reducción estándar: E 0 (I 2 /I - ) = 0,53 V ; E 0 (Br 2 / Br - ) = 1,07 V; E 0 (Cl 2 / Cl - ) = 1,36 V Junio En presencia de ácido clorhídrico, el clorato de potasio oxida al cloruro de hierro (II), pasando éste a cloruro de hierro (III) y formándose además cloruro de potasio y agua de acuerdo a la reacción (no ajustada): KClO 3 (ac) + FeCl 2 (ac) + HCl (ac) KCl (ac) + FeCl 3 (ac) + H 2 O (l) a) Escriba la ecuación ajustada de esta reacción. b) Calcule los gramos de cloruro de potasio que se pueden obtener por reacción entre 25 ml de disolución 0,15 M de clorato de potasio con 1 gramo de cloruro de hierro (II) en medio ácido. Datos: Masas atómicas: H:1; O:16; Cl: 35,5; K: 39,1; Fe: 55,6 Septiembre Se prepara una pila voltaica formada por electrodos estándar de Sn 2+ /Sn y Pb 2+ /Pb. a) Escriba la semirreacción que ocurre en cada electrodo, así como la reacción global ajustada. b) Indique cuál actúa de ánodo y cuál de cátodo y calcule la diferencia de potencial que proporcionará la pila. Datos: E O (Sn 2+ /Sn)= - 0,137V ; E O (Pb 2+ /Pb)= - 0,125V Junio El dicromato de potasio en disolución acuosa, acidificada con ácido clorhídrico, reacciona con el cloruro de hierro (li) según la siguiente reacción (no ajustada): FeCl 2 (ac) + K 2 Cr 2 O 7 (ac) + HCI(ac) FeCI 3 (ac) + CrCl 3 (ac) + KCI(ac) + H 2 O(l) En un recipiente adecuado se colocan 3,172 g de cloruro de hierro (ll), 80 ml de dicromato de potasio 0,06 M, y se añade ácido clorhídrico en cantidad suficiente para que tenga lugar la reacción: a) Escriba la ecuación ajustada de esta reacción. b) Calcule la masa (en gramos) de cloruro de hierro (lli) que se obtendrá. DA TOS.- Masas atómicas: CI: 35,5; Fe: 55,9 Junio La siguiente reacción (no ajustada) se lleva a cabo en medio ácido: MnO 2 + As 2 O 3 + HCl MnCl 2 + As 2 O 5 + H 2 O Contestar justificando la respuesta: a) Cúal es el compuesto oxidante y cuál el reductor? 6

7 7 b) Ajustar estequiométricamente la reacción en forma molecular. c) Cuántos ml de HCl de densidad 1,18 g/ml y riqueza 35% (en peso) se necesitarán para poder obtener 115 g de pentóxido de arsénico As 2 O 5?. Datos.- Masas atómicas : H:1 ; Cl:35,5 ; O:16 ; Mn:54,9 ; As:74,9 Septiembre Una pila voltaica consta de un electrodo de magnesio sumergido en una disolución 1 M de Mg(NO 3 ) 2 y otro electrodo de plata sumergido en una disolución 1 M de AgNO 3 a 25ºC. a) Escribe la semireacción que ocurre en cada electrodo así como la reacción global ajustada. b) Indica qué electrodo actúa como ánodo y cuál como cátodo y calcula la diferencia de potencial que proporciona la pila. Datos: E 0 (Mg 2+ /Mg)=-2,37 V; E 0 (Ag + /Ag)=+0,80 V. Septiembre Si tenemos la reacción (no ajustada): K 2 Cr 2 O 7 + FeSO 4 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 a) Razone cuál es la especie oxidante y cuál la especie reductora. b) Ajuste la reacción molecular. c) Calcule los gramos de sulfato de hierro (II) que reaccionaran con 50 ml de una disolución acuosa que contiene 1 g de dicromato de potasio. Datos: masas atómicas Cr: 52 O: 16 K: 39 Fe: 56 S: 32 H: 1 Junio a) Indica si se produce alguna reacción al añadir un trozo de Zn metálico a una disolución acuosa de Pb(NO 3 ) 2 1M. b) Se producirá alguna reacción si añadimos Ag metálica a una disolución de PbCI 2 1M? Datos: Potenciales normales de reducción: Pb +2 /Pb= -0,13 V; Zn +2 /Zn= -0,76 V; Ag + /Ag= 0,80 V Junio Por acción de los iones permanganato, MnO - 4, sobre los iones Fe 2+, en medio ácido, se producen iones Mn 2+ e iones Fe 3+. a) Identifique la especie que se reduce y la que se oxida indicando los números de oxidación de cada una de las especies. b) Ajuste la reacción iónica global. c) Se dispone de 125 ml de una disolución FeCl 2 de concentración desconocida. Para conseguir la transformación todos los iones Fe 2+ en Fe 3+ fue necesario añadir 16,5 ml de una disolución 0,32 M de MnO - 4. Cuál es la concentración de FeCl 2 en la disoludición valorada. Septiembre

8 8 31. Se dispone de Pb y Zn metálicos y de dos disoluciones A y B. La disolución A contiene Pb 2+ 1 M y la disolución B contiene Zn 2+ 1 M. Teniendo en cuenta estos materiales y los que considere necesarios: a) Indique esquemáticamente cómo construiría una pila electroquímica. b) Indique las reacciones que tiene lugar y calcule el potencial estándar de dicha pila. Datos: Potenciales normales de reducción: Eº(Pb 2+ /Pb) = -0,13 V; Eº(Zn 2+ /Zn) = -0,76 V Septiembre El metal zinc, reacciona con nitrato potásico en presencia del ácido sulfúrico, dando sulfato de amonio, sulfato de potasio, sulfato de zinc y agua, según la reacción: Zn + KNO 3 + H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 + K 2 SO 4 + ZnSO 4 + H 2 O a) Ajuste la reacción dada. b) Cuántos gramos de zinc reaccionan con 45,45 gramos de nitrato potásico. c) Indique qué compuesto actúa como reductor y cuál es la variación de electrones que se intercambian en el proceso. Datos.- Masas atómicas: N = 14 ; O = 16 ; K = 39 ; Zn = 65,3 Junio Sabiendo que los potenciales normales de reducción de los metales potasio, cadmio y plata valen: Eº (K + /K) = - 2,92 voltios; Eº (Cd 2+ /Cd) = -0,40 voltios; Eº (A + /Ag) = +0,80 voltios. Se desea saber: a) Si dichos metales reaccionan con una disolución 1 M de ácido clorhídrico b) En cada caso, qué potencial acompaña el proceso. Junio Al tratar el dióxido de manganeso (MnO 2 ) con ácido clorhídrico, se obtiene cloruro de manganeso (II), cloro gas y agua. a) Escriba e iguale la reacción molecular del proceso, indicando el agente oxidante y el reductor. b) Determine el volumen de ácido clorhídrico comercial de densidad 1,18 g/ml y riqueza del 36%, necesario para obtener 500 ml de cloro gas a 5 atm de presión y 25ºC. Datos: Masas atómicas: H = 1; Cl = 35,5, R = 0,082 atm L/(mol K) Septiembre En medio ácido, la reacción entre los iones permanganato, MnO - 4, y los iones sulfito, SO 2-3, produce iones Mn 2+ e iones sulfato, SO 2-4. a) Identifique la especie que se reduce y la que se oxida. b) Identifique la especie oxidante y la especie reductora. c) Ajuste la reacción iónica global. 8

9 9 d) En el laboratorio, se dispone de 150 ml de una disolución de SO 2-3 de concentración desconocida. Calcule la concentración de SO en dicha disolución si para conseguir la transformación completa de los iones SO 3 en SO 2-4 fue necesario añadir 24,5 ml de una disolución 0,152 M de MnO - 4. Junio El aluminio se obtiene por el proceso Hall-Heroult a partir de la bauxita, un mineral que contiene Al 2 O 3. Una vez separado el Al 2 O 3, se funde y se somete a electrólisis. Las reacciones son: 4 Al 3+ (l) + 12 e - 4 Al (l) 6 O 2- (l) 3 O 2 (g) + 12 e - GLOBAL: 4 Al 3+ (l) + 6 O 2- (l) 4 Al (l) + 3 O 2 (g) a) Calcule la cantidad de carga eléctrica consumida para obtener 1000 kg de aluminio. b) Calcule la masa de oxígeno producido al obtener 1000 kg de aluminio, y también el volumen que ocuparía dicho gas a 20 ºC y 1 atm de presión. c) Indique qué semirreacción corresponde al cátodo y cuál al ánodo, qué especie se oxida y cuál se reduce. Datos: A r (Al) = 27; A r (O) = 16; R = 0,082 atm l/mol K; Constante de Faraday : F = C/mol e - Septiembre El SO 2 presente en el aire es el principal responsable de la lluvia ácida. Se puede determinar la concentración de SO 2 del aire haciendo que dicho compuesto se disuelva y realizando una volumetría redox con una disolución de ión permanganato. La reaccion es: 5 SO MnO H 2 O 5 SO Mn H + a) Indique qué especie química se oxida y cuál se reduce especificando los cambios de estado de oxidación. b) Al analizar una disolucion que contiene SO 2 disuelto se comprueba que se necesitan 7,4 ml de disolución 0,0080 M de MnO - 4. Calcule el número de moles y el número de gramos de dióxido de azufre que contiene dicha disolucion. c) El SO 2 de la disolución del apartado anterior proviene de una muestra de 500 litros de aire. Calcule la presión del SO 2 en dicha muestra de aire a 25 ºC. Datos: A r (O) = 16; A r (S) = 32. R = 0,082 atm l/(k mol) Junio Se mezclan 1,0 litro de disolución que contiene ión dicromato (Cr 2 O 2-7 ) 0,10 M y 1,0 litro de disolución que contiene ión yoduro (I - ) 0,10 M. Ambas disoluciones contienen también un exceso de iones H +. De esta manera se produce la siguiente reacción: Cr 2 O 2-7 (ac) + 6 I - (ac) + 14 H + (ac) 2 Cr 3+ (ac) + 3 I 2 (ac) + 7 H 2 O a) Calcular la masa de I 2 que se formará. 9

10 10 b) Calcular la concentración de Cr 3+ en la disolución resultante de la mezcla, expresada en moles/litro, considerando que los volúmenes son aditivos. c) Indicar qué elemento se oxida y cuál se reduce en la reacción, así como qué especie química es el oxidante y cuál el reductor. Datos: A r (O) = 16, A r (Cr) = 52, A r (I) = 127 Septiembre Se mezclan en un vaso, A, volúmenes iguales de una disolución que contiene iones Ag + y otra disolucion que contiene iones Fe 2+. En otro vaso, B, se mezclan volúmenes iguales de disolución que contiene iones Ag + y otra disolución que contiene iones Fe 3+. Razonar si en alguno de los vasos se producirá reacción. En caso de producirse, escribirla e identificar las especies oxidante y reductora. Datos: Potenciales de reducción estándar: Fe e - Fe ; E 0 = -0,44 V; Fe e - Fe ; E 0 = -0,04 V; Fe e - Fe 2+ ; E 0 = +0,77 V; Ag e - Ag ; E 0 = +0,80 V; Junio En el despegue de algunas naves espaciales se ha utilizado como propelente una mezcla de hidracina (N 2 H 4 ) y tetraóxido de dinitrógeno (N 2 O 4 ), produciéndose en la reacción gran cantidad de nitrógeno gas y vapor de agua: 2 N 2 H 4 (l) + N 2 O 4 (l) 3 N 2 (g) + 4 H 2 O (g) a) Identificar las especies oxidante y reductora y calcular el número de electrones intercambiados por cada molécula de hidracina que reacciona. b) Calcular el volumen que ocuparían los gases producidos al reaccionar 1000 kg de hidracina, suponiendo que se obtienen a 100 ºC y 1,0 atm de presión. c) Cuál debe ser la relación entre la masa de hidracina y de tetraóxido de dinitrógeno en la mezcla combustible. Datos: A r (H) = 1, A r (N) = 14, A r (O) = 16, R = 0,082 atm L/mol K Junio Suponer que se dispone de dos barras metálicas, una de plomo y otra de cinc, y de dos disoluciones, una que contiene Pb 2+ 1 M y la otra contiene Zn 2+ 1 M. a) Explicar cómo se construiría una pila con dichos materiales, dibujando un esquema de la misma. b) Calcular la diferencia de potencial o fuerza electromotriz de la pila. c) Escribir las semireacciones que ocurren en cada semipila y la reacción global. Indicar además qué electrodo es el cátodo y cuál el ánodo. Datos: Pb e - Pb ; Eº = - 0,13 V; Zn e - Zn ; Eº = - 0,76 V 10

11 11 Septiembre La soldadura aluminotérmica se basa en el calor generado en la reacción: 2 Al (s) + Fe 2 O 3 (s) Al 2 O 3 (s) + 2 Fe (s) a) Si partimos de 100 g de cada uno de los reactivos qué masa de hierro podemos obtener?, cuántos átomos de hierro corresponden a dicha masa?. b) Indicar qué especie se oxida y cuál se reduce en la reacción anterior, así como cuál es el oxidante y cuál es el reductor, justificando la respuesta. c) Demostrar el carácter exotérmico de la reacción. Datos: Pesos atómicos: O = 16; Al = 27; Fe = 56; Numero de Avogadro = 6, Entalpías de formación ΔH f (kj/mol): Fe 2 O 3 = -822; Al 2 O 3 = Septiembre Se burbujea cloro gas (Cl 2 ) en una disolución que contiene iones Fe 2+ y Fe 3+ a la misma concentración. Qué reacción se producirá, si es que se produce alguna? En caso de producirse, escribir la reacción ajustada, indicando qué especie se oxida y cuál se reduce, qué especie actúa como oxidante y cuál como reductora. Datos: Potenciales de reducción standard: Fe e - Fe ; Eº= - 0,44 V; Fe e - Fe ; Eº= - 0,04 V; Fe e - Fe 2+ ; Eº= + 0,77 V; Cl e - 2 Cl - ; Eº= + 1,36 V Septiembre En las plantas industriales cloro-álcali se realiza la electrólisis de disoluciones de cloruro de sodio para obtener cloro e hidrógeno gaseosos e hidróxido de sodio. Las reacciones que se producen son: 2 CI - (ac) Cl 2 (g) + 2 e - 2 H 2 O (I) + 2 e - 2 OH - (ac) + H 2 (g) Global 2 CI - (ac) + 2 H 2 O (I) Cl 2 (g) + 2 OH - (ac) + H 2 (g) Si obtenemos 100 gramos de H 2 en una célula cloro-álcali: a) Qué masa de Cl 2 se habrá obtenido en el mismo tiempo? b) Qué cantidad de carga eléctrica habrá circulado por la célula de electrólisis? 11

12 12 c) Indicar cuál de las semirreacciones corresponde al cátodo y cuál al ánodo y qué especie se oxida y cuál se reduce. Datos: Pesos atómicos: H = 1; O = 16; CI = 35,5; Constante de Faraday F = C/ mol e - Junio a) Ajustar la siguiente reacción redox: MnO HOOC-COOH + H + Mn 2+ + CO 2 + H 2 O b) Dar el nombre de todas las especies que intervienen en la reacción anterior e indicar cuál actúa como agente oxidante y cuál como reductor. Junio El agua oxigenada es una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) que tiene propiedades desinfectantes. La concentración de H 2 O 2 en dichas disoluciones se puede determinar mediante una volumetría redox utilizando permanganato potásico (KMnO 4 ). La reacción que se produce es: 2 KMnO H 2 O H 2 SO 4 2 MnSO O 2 + K 2 SO H 2 O a) Indicar qué especie química se oxida y cuál se reduce, especificando los cambios en los números de oxidación. b) Para analizar una disolución de H 2 O 2 se toman 5,0 ml de la misma y se comprueba que se necesitan exactamente 39,3 ml de una disolución 0,50 M de KMnO 4 para hacer reaccionar cuantitativamente el peróxido. Calcular la concentración de la disolución de H 2 O 2 expresándola en forma de molaridad y gramos/litro. c) Tenemos 1 litro de disolución 0,893 M de H 2 O 2. Si todo el peróxido pudiera transformarse en oxígeno gas, según la reacción: 2 H 2 O 2 (ac) O 2 (g) + 2 H 2 O (l). Qué volumen de gas obtendríamos medido en condiciones normales? Datos: Pesos atómicos: H = 1; O = 16; K = 39; Mn = 55, R = 0,082 atm litro/grado mol Septiembre Escribir ecuaciones moleculares ajustadas para las reacciones siguientes: a) El zinc se disuelve en ácido clorhídrico para formar cloruro de zinc (II) e hidrógeno gaseoso. b) El sodio se disuelve en agua para formar hidróxido de sodio e hidrógeno gaseoso. 12

13 13 c) El hierro se disuelve en ácido nítrico para formar nitrato de hierro (III), dióxido de nitrógeno gaseoso y agua. Septiembre a) Ajustar la siguiente reacción redox: I 2 + HNO 3 HIO 3 + NO 2 + H 2 O b) Nombrar todas las especies que intervienen, especificando la fórmula y el nombre de la especie que falta, e indicando si se trata de un ácido. Junio a) Calcular la cantidad máxima de nitrato de cobre que se podría obtener por reacción de 100 cm 3 de disolución 3 M de ácido nítrico sobre 10 g de cobre, si la única reacción que se produce es: 3 Cu (s) + 8 HNO 3 (ac) 3 Cu(NO 3 ) 2 (ac) + 2 NO (g) + 4 H 2 O (l) b) Indicar qué especie se oxida y cuál se reduce en la reacción redox del apartado anterior. Indicar también qué especie química es el oxidante y cuál el reductor. Datos: Peso atómicos: H: 1; N: 14; O: 16; Cu: 63,5 Septiembre Se añade Br 2 (l) a una disolución que contiene ion Cl - y a otra disolución que contiene ion I -. Razonar si en alguno de los dos casos se producirá una reacción redox. En caso de producirse indicar cuál se reduce, cuál se oxida y lo que observaríamos. Datos: I 2 (s) + 2e - 2 I - (ac) ; E o = 0,53 V; Br 2 (l) + 2e - 2 Br - (ac) ; E 0 = 1,07 V; Cl 2 (g) + 2e - 2 Cl - (ac) ; E 0 = 1,36 V. Septiembre La pila Daniell se utilizó en tiempos pasados como fuente de corriente continua. Podria estar constituida por un electrodo de cobre sumergido en una disolución 1 M de iones Cu 2- y un electrodo de cinc sumergido en una disolución 1 M de iones Zn 2+. a) Escribir las semireacciones que ocurren en cada semipila y la reacción global. b) Indicar qué especie química se oxida, cuál se reduce y qué electrodo va perdiendo masa al funcionar la pila. Decir también qué electrodo será el polo positivo y cuál el polo negativo de la pila. Datos: Zn e - Zn ; E 0 = -0,76 V; Cu e - Cu ; E 0 = 0,34 V Junio

14 Una batería de automóvil está constituida por placas de dióxido de plomo PbO 2 (polo positivo) y placas de plomo Pb (polo negativo), sumergidas en una disolución de ácido sulfúrico H 2 SO 4. Durante la descarga, las placas positivas se van transformando en sulfato de plomo PbSO 4, según: PbO 2 (s) + H 2 SO 4 (ac) + 2H + (ac) + 2e - PbSO 4 (s) + 2H 2 O (l) Supongamos, que en el arranque del automóvil, extraemos de la batería una corriente de 10 A durante 1 minuto: a) Qué masa de PbO 2 se habrá transformado en PbSO 4?. b) Cuántos moles de H 2 SO 4 de la disolución se habrán consumido a consecuencia de la reacción del apartado anterior? Datos: Pesos atómicos: H = 1, O = 16, S = 32, Pb = 207; 1 F = coulombs/mol e - Junio Queremos dorar (recubrir de oro) un objeto metálico de bisuteria. Para ello lo sometemos a electrólisis en una disolución que contiene iones Au 3+. a) Dibujar un esquema de la célula electrólisis con todos los elementos necesarios y escribir la semirreacción que ocurrirá en el cátodo. b) Si hacemos pasar por la célula 1470 coulombs de carga eléctrica, que masa de oro habremos depositado? Datos: Peso atómico: Au: 197, Constante de Faraday F = Coulombs/mol e Septiembre Se introduce una barra de cobre en un vaso que contiene una disolución de ion Ag +. En otro recipiente que contiene una disolución de ion Cu 2+ se introduce una barra de plata. Razonar si en alguno de los casos se producirá una reacción redox. En caso de producirse indicar qué especie se reduce, cuál se oxida y lo que observaríamos. Datos: Cu e - Cu ; Eº = 0,34 V; Ag + + e - Ag ; Eº = 0,80 V Septiembre Ajustar la siguiente reacción redox que se produce en medio ácido, por el método del ión electrón K 2 Cr 2 O 7 + HCl KCl + CrCl 3 + Cl 2 + H 2 O Junio

15 a) Qué es la corrosión metálica? (Explica el tipo de reacción química que se produce y los reactivos y productos que intervienen) Qué importancia tiene la corrosión metálica? b) Sugerir un método para evitar la corrosión metálica. c) Ordenar los tres metales siguientes: hierro, cobre y magnesio; según su resistencia creciente a la corrosión. Datos: Mg e - Mg ; Eº = -2,37 V; Fe e - Fe ; Eº = -0,44 V; Cu e - Cu ; Eº = 0,34 V Junio Un procedimiento experimental válido para obtener cloro gaseoso, en un laboratorio escolar, consiste en hacer reaccionar el HCl (aq) con el KMnO 4 (aq) dentro de una campana de gases. a) Realizar un dibujo que represente el proceso seguido para poder recoger el cloro obtenido. Explicarlo. b) Escribir la reacción ajustada si el manganeso del permanganato se transforma en Mn (II), en medio ácido. c) Hallar el volumen de HCl cuya densidad es 1,18 g cm -3 y cuya riqueza es del 39% necesario para producir 250 ml de cloro medidos a 1 atm de presión y 23 ºC. Datos: Ar(Cl) = 35,5 ; Ar(H) = 1 Septiembre El dicromato amónico (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 se descompone al calentarlo desprendiendo un gas. Un alumno emite la siguiente hipótesis: "el gas formado puede ser amoníaco (NH 3 ) o nitrógeno (N 2 )". a) Cita una experiencia que permita comprobar si el gas formado es o no amoníaco. b) Escribe la reacción que ocurrirá al calentar el dicromato de amonio si anteriormente se ha comprobado que el gas desprendido no es NH 3. c) En esta reacción indica que especie química se ha oxidado y cuál se ha reducido. Septiembre Conectamos en serie dos cubetas por las que circula la misma corriente. Una cubeta tiene Cu(NO 3 ) 2 y la otra Ni(NO 3 ) 2. La concentración es 1M; Ar(Cu) = 63,5 ; Ar(Ni) = 58,7 a) En cuál de los dos cátodos se recoge mayor masa, dónde se encuentra el nitrato de cobre(ii) o el nitrato de níquel? Por qué? b) Quiero niquelar un objeto y necesito gastar 5,87 g de níquel, qué cantidad de electricidad hará falta que pase por los elesctrodos de la cubeta electrolítica? 15

16 16 c) Si la corriente que hacíamos circular era de 30 A, da el tiempo en segundos que será necesario para niquelar el objeto. Septiembre El pentóxido de iodo, es un reactivo muy importante, puesto que puede oxidar al gas monóxido de carbono, extremadamente tóxico, a dióxido de carbono, en ausencia de agua, formándose iodo. Por consiguiente, se utiliza para la detección y determinación de pequeñas cantidades de monóxido que mezclado con otros gases, es uno de los mayores agentes de contaminación de la atmófera. a) Indicar los números de oxidación del carbono y del iodo en las sustancias en las que intervienen. b) Escribir la reacción ajustada. c) El dióxido de carbono es un gas que provoca el llamado "efecto invernadero". Justifica en qué consiste ese efecto y de dónde procede la producción de la gran cantidad de gas citado que diariamente se vierte en la atmósfera. Junio

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