Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág. 1

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1 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Qué cantidad de níquel se depositará en el cátodo de una celda electrolítica cuando se reduce una disolución de Ni 2+ al hacer pasar una corriente de 0,246 A durante un tiempo de s? Datos: 1 F = C mol 1 ; Masa atómica: Ni = 58, g mol ,0 ml de una disolución que contiene iones Fe 2+ reaccionan de forma completa con 18,0 ml de una disolución 0,10 M de permanganato de potasio. Calcule la concentración de iones Fe 2+ en la disolución y represente la reacción molecular ajustada. Datos: El permanganato en la reacción con el Fe 2+ pasa a óxido de manganeso(iv) 3. A 1,2 g de un mineral de hierro se le añade H 2 SO 4 diluido hasta que todo el hierro que contiene el mineral se disuelve como Fe 2+ (ac). Para oxidar este Fe 2+ (ac) a Fe 3+ (ac), en presencia de H 2 SO 4, se consumen 20 ml de disolución acuosa de KMnO 4 0,10 M. a) Escriba y ajuste por el método de ion electrón, en forma iónica y molecular, la reacción química que tiene lugar, sabiendo que el permanganato se reduce a Mn 2+ (ac). b) Calcule el porcentaje de hierro en el mineral. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Fe = 55,85 4. A 25 ºC se construye una pila Daniell con un electrodo de Zn introducido en 100 cm 3 de una disolución acuosa 1 M en ZnSO 4.H 2 O y un electrodo de Cu introducido en 100 cm 3 de otra disolución acuosa 1 M en CuSO 4.5H 2 O. a) Escriba las reacciones que tienen lugar en la pila y en cada electrodo. Indique la especie que se oxida, la que se reduce, la especie oxidante y la reductora. Qué voltaje proporcionará esta pila? b) Dibuje y etiquete la pila anterior describiendo adecuadamente el proceso que tiene lugar. Datos: (25 ºC). ξ 0 (V): Zn 2+ Zn = 0,6 ; Cu 2+ Cu = 0,34 5. A 30 ml de una disolución de CuSO 4 0,10 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 ξ 0 y justifique si la reacción es o no espontánea. c) Determine la masa de hierro necesaria para llevar a cabo esta reacción. Datos: ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V ; ξ 0 (Fe 3+ Fe) = 0,04 V ; Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Fe = A la vista de los potenciales normales de reducción, razone: a) si se desprenderá hidrógeno cuando se introduce una barra de sodio en una disolución 1 M de ácido clorhídrico; b) si se desprenderá hidrógeno cuando se introduce una barra de cobre en una disolución acuosa de ácido clorhídrico 1 M; c) si el sodio metálico podrá reducir a los iones Cu(II). Datos: ξ 0 (Na + Na) = 2,1 V ; ξ 0 (H + H 2 ) = 0,00 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V. A partir de disoluciones de Zn 2+ 1,0 M y Ag + 1,0 M, y empleando una disolución de KNO 3 2,0 M como puente salino, se construye en el laboratorio la pila siguiente, a una temperatura de 25 ºC: Zn(s) Zn 2+ (ac) Ag + (ac) Ag(s). a) Escriba las ecuaciones de las semireacciones de oxidación y reducción, y la ecuación de la reacción iónica global de la pila. Calcule la fuerza electromotriz (f.e.m.). b) Dibuje un esquema de la pila. Indique la polaridad y el nombre de cada electrodo y señale en qué sentido se mueven los iones del puente salino. Datos: Parejas redox Zn 2+ Zn y Ag + Ag ; ξ 0 (V), a 25 ºC: 0,6 ; +0,80

2 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág A partir de los potenciales que se dan, justifique: a) la pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con mayor potencial y calcule su valor; b) las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior; c) la pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con menor potencial y calcule su valor; d) las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior. Datos: ξ 0 (Sn 2+ Sn) = 0,14 V ; ξ 0 (Pt 2+ Pt) = 1,20 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V ; ξ 0 (Al 3+ Al) = 1,9 V 9. A partir de los siguientes potenciales de reducción estándar:ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V ; ξ 0 (Cd 2+ Cd) = 0,40 V y ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V, indique, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Con un electrodo de Zn 2+ Zn y otro de Cd 2+ Cd no se puede construir una pila, ya que ambos tienen potenciales de reducción estándar negativos y hace falta que uno sea positivo. b) Si en una disolución que contiene iones Cu 2 + se introduce una lámina de cinc, sobre ella se depositará cobre metálico. c) Si a una disolución que contiene iones Cd 2 + se añaden iones Cu 2+, se depositará cobre metálico. 10. A partir de los siguientes valores de potenciales estándar de reducción: ξ 0 (Ag + Ag) = +0,80 V ; ξ 0 (Ni 2+ Ni) = 0,23 V y ξ 0 (Cr 3+ Cr) = 0,4 V. a) De todas las combinaciones posibles tomando dos potenciales estándar de reducción, indique aquella que utilizaría para construir la pila voltaica que presente el valor de potencial estándar de pila más elevado. Justifique su respuesta. b) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global que ocurren en la pila construida en el apartado anterior. Indique el ánodo, el cátodo y calcule el potencial estándar de la pila. 11. A partir de los valores de los potenciales estándar proporcionados en este enunciado, razone si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa: a) Cuando se introduce una barra de cobre en una disolución de nitrato de plata, se recubre de plata. b) Los ioneszn 2+ reaccionan espontáneamente con los ionespb 2+, al ser positivo el potencial resultante. c) Cuando se introduce una disolución de Cu 2+ en un recipiente de plomo, se produce una reacción química. d) Cuando se fabrica una pila con los sistemasag + AgyZn 2+ Zn, el ánodo es el electrodo de plata. Datos: ξ 0 (Ag + Ag) = 0,80 V ; ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V ; ξ 0 (Pb 2+ Pb) = 0,14 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V 12. A través de un litro de disolución 0,100 M de nitrato de plata se hace pasar una corriente de 1,15 A durante 6 h exactas. a) Determine la masa de plata depositada en el cátodo. b) Calcule la molaridad del ion plata una vez finalizada la electrólisis, suponiendo que se mantiene el volumen inicial de la disolución. Datos: F = C mol 1 ; Masas atómicas: M at (g mol 1 ): N = 14 ; O = 16 ; Ag = A una disolución que contiene iones Fe 2+, Fe 3+ y Cu 2+, todos ellos en una concentración 1,0 M, se le añaden limaduras de hierro. Indique, razonando la respuesta, qué reacciones se producirán. Datos: Potenciales de reducción estándar: ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V ; ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = 0, V ; ξ 0 (Fe 2+ Fe) = 0,41 V 14. Ajuste en medio ácido los siguientes procesos redox por el método de ionelectrón: a) MnO 4 + NO2 Mn 2+ + NO 3 b) H 2 S + H 2 SO 3 S + H 2 O

3 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Ajuste la siguiente ecuación indicando la especie que actúa como oxidante y la que actúa como reductor: H 2 O 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O + O Ajuste la siguiente reacción en forma molecular por el método de ion electrón: I 2 (s) + HNO 3 (ac) HIO 3 (ac) + NO 2 (g) + H 2 O(l). 1. Ajuste la siguiente reacción entre el cobre y el ácido nítrico por el método de ionelectrón e indique la semirreacción de oxidación y la de reducción: Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O. 18. Ajuste la siguiente reacción, en forma molecular, por el método de ion electrón: HgS + HNO 3 HgSO 4 + NO + H 2 O 19. Ajuste las siguientes ecuaciones. Identifique al oxidante y al reductor y escriba las correspondientes semireacciones: a) Fe + O 2 Fe 2 O 3 b) Cl 2 + NaBr NaCl + Br 2 c) Si + F 2 SiF 4 d) H 2 + Cl 2 HCl 20. Ajuste las siguientes reacciones iónicas redox. Indique para cada caso el agente oxidante y el reductor. a) H 2 O 2 + Br + H + Br 2 + H 2 O b) MnO 4 + Sn 2+ + H + Mn 2+ + Sn 4+ + H2 O 21. Ajuste por el método de ion electrón, la siguiente reacción: KI + KMnO 4 + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + MnSO 4 + I 2 + H 2 O. a) Cuál es la especie oxidante y cuál es la reductora? Qué especie se oxida y cuál se reduce? b) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global. 22. Ajuste por el método de ion electrón, la siguiente reacción: KNO 2 + K 2 Cr 2 O + HClO 4 Cr(ClO 4 ) 3 + KNO 3 + KClO 4 + H 2 O. a) Cuál es la especie oxidante y cuál es la reductora? Qué especie se oxida y cuál se reduce? b) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global. c) Nombre los compuestos que participan en la reacción anterior. 23. 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 24 cm 3 de ácido nítrico comercial de 65 % en masa y densidad 1,39 g cm 3? d) Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno que se obtiene, medido a 00 mmhg y 25 ºC. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K 1 ; Masas atómicas (g mol 1 ): H = 1 ; N = 14 ; O = 16 ; S = Calcule la cantidad de aluminio que podrá obtenerse por electrólisis de una disolución de sulfato de aluminio(iii), Al 2 (SO 4 ) 3, utilizando una intensidad de amperios, durante una hora, si el rendimiento es del 80 %. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Al = 2 ; 1 F = C mol Calcule la cantidad de electricidad necesaria para depositar 100 g de cobre a partir de una disolución de CuSO 4. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Cu = 63,5 ; Constante de Faraday:F = C mol Calcule la masa de níquel depositada sobre el cátodo y el volumen de cloro (medido en condiciones normales) que se desprende en el ánodo en una electrólisis de NiCl 2 cuando pasa una corriente de 0,10 A durante 20 horas. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Ni = 58,1; Constante de Faraday: F = C eq 1

4 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Calcule ξ 0 para una célula galvánica cuya reacción es: 2 Fe I 2 Fe 2+ + I 2. Escriba las semirreacciones correspondientes al ánodo y al cátodo. Datos: ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = 0, V ; ξ 0 (I 2 I ) = 0,54 V 28. Cinco gramos de mineral que contiene óxido de hierro(iii) se disuelven en 10 ml de ácido clorhídrico comercial de densidad 1,19 g cm 3 y una riqueza del 35 % en masa, obteniéndose cloruro de hierro(iii) y agua. a) Escriba y ajuste la reacción redox que tiene lugar. b) Calcule la masa de cloruro de hierro(iii) que se forma, expresada en gramos. Datos: Masas molares: (g mol 1 ): Fe = 55,8; HCl = 36,5; Fe 2 O 3 = 159,6; FeCl 3 = 162,3 29. Complete y ajuste, en medio ácido, las semirreacciones de oxidación y de reducción así como la reacción global. Indique si son espontáneas las reacciones globales en función de los potenciales normales redox a) Cr 2 O + S + H Cr +... b) KMnO 4 + HCl + SnCl 2 SnCl Datos: ξ (Cr 2 O Cr ) = 1,33 V ; ξ 0 (S S 2 ) = 0,14 V ; ξ 0 2+ (MnO 4 Mn ) = 1,51 V ; ξ 0 (Sn 4+ Sn 2+ ) = 0,15 V 30. Con los datos de potenciales normales de Cu 2+ Cu y Zn 2+ Zn, conteste razonadamente: a) Se produce reacción si a una disolución acuosa de sulfato de zinc se le añade cobre metálico? b) Si se quiere hacer una celda electrolítica con las dos especies del apartado anterior, qué potencial mínimo habrá que aplicar? c) Para la celda electrolítica del apartado anterior, cuáles serán el polo positivo, el negativo, el cátodo, el ánodo y qué tipo de semirreacción se produce en ellos? d) Qué sucederá si añadimos zinc metálico a una disolución de sulfato de cobre? Datos: ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V 31. Con los siguientes datos, ξ 0 (Fe 2+ Fe) = 0,44 V y ξ 0 (Ag + Ag) = +0,80 V, indique razonadamente: a) las reacciones que se producen en los electrodos indicando el ánodo y el cátodo; b) la reacción global y el potencial estándar de la pila formada con estos electrodos 32. Conocemos los potenciales estándar de reducción, a 298 K, del cobre y del zinc: ξ 0 (Cu 2+ Cu)=+0,34V ; ξ 0 (Zn 2+ Zn)= 0,6V. a) Explique razonadamente qué reacción espontánea tendrá lugar en una pila formada por estos dos electrodos, en condiciones estándar y a 298 K. Calcule la fuerza electromotriz (f.e.m.) de la pila en estas condiciones. b) Deseamos comprobar experimentalmente la fuerza electromotriz de esta pila en condiciones estándar y a 298 K. Explique cómo la montaría en el laboratorio para hacer la comprobación, e indique el material y los reactivos que utilizaría. 33. Conociendo los potenciales normales de reducción de los halógenos, a) Escriba las siguientes reacciones y determine cuáles serán espontáneas: a.1) Oxidación del ion bromuro por yodo. a.2) Reducción de cloro por ion bromuro. a.3) Oxidación de ioduro con cloro. b) Justifique cuál es la especie más oxidante y cuál es más reductora. Datos: ξ 0 (F 2 F ) = 2,85 V ; ξ 0 (Cl 2 Cl ) = 1,36 V ; ξ 0 (Br 2 Br ) = 1,0 V ; ξ 0 (I 2 I ) = 0,54 V

5 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Considerando condiciones estándar, justifique cuáles de las siguientes reacciones tienen lugar espontáneamente y cuáles sólo pueden llevarse a cabo por electrólisis: a) Fe 2+ + Zn Fe + Zn 2+ b) 2 H 2 O 2 H 2 (g) + O 2 (g) en medio ácido c) I Fe 2+ 2 I + 2 Fe 3+ d) Fe + 2 Cr 3+ Fe Cr 2+ Datos: ξ 0 (Fe 2+ Fe) = 0,44 V ; ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0, V ; ξ 0 (O 2 H 2 O) = 1,23 V ; ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = 0, V ; ξ 0 (Cr 3+ Cr 2+ ) = 0,42 V ; ξ 0 (I 2 I ) = 0,53 V 35. Considerando la siguiente reacción redox: K 2 Cr 2 O + H 2 SO 4 + KCl Cr 2 (SO 4 ) 3 + Cl 2 + K 2 SO 4 + H 2 O, a) Nombre todos los componentes. b) Identifique el reductor y el oxidante de la reacción. Razónelo. c) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la ecuación molecular ajustada. d) Cuántos litros de Cl 2 se obtendrán (a 25 ºC y 1,2 atm) tras la reacción de 100 ml de una disolución 0,030 M de K 2 Cr 2 O? 36. Considerando los datos adjuntos, deduzca si se producirán las siguientes reacciones de oxidaciónreducción y ajuste las que puedan producirse: a) MnO 4 + Sn 2+ b) NO 3 + Mn 2+ c) MnO 4 + IO3 d) NO 3 + Sn 2+ Datos: ξ 0 (MnO 4 Mn 2+ ) = 1,51 V ; ξ 0 (IO 4 IO3 ) = 1,65 V ; ξ 0 (Sn 4+ Sn 2+ ) = 0,15 V ; ξ 0 (NO 3 NO) = 0,96 V 3. Considerando los potenciales estándar de reducción correspondientes a los pares redox que se indican abajo: a) Justifique razonadamente cuáles son el oxidante y el reductor más fuertes presentes en dichos pares. b) Deduzca si es de esperar que, en las condiciones estándar, el yodo molecular oxide al hierro(ii) hasta hierro(iii) reduciéndose él a ion yoduro. Datos: ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = +0, V ; ξ 0 (Mn 2+ Mn) = 1,18 V ; ξ 0 (I 2 I ) = 0,54 V 38. Considerando los siguientes metales: Zn, Mg, Pb y Fe, a) ordénelos de mayor a menor facilidad de oxidación; b) cuáles de estos metales pueden reducir Fe 3+ a Fe 2+ pero no Fe 2+ a Fe metálico? Justifique las respuestas. Datos: ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V ; ξ 0 (Mg 2+ Mg) = 2,3 V ; ξ 0 (Pb 2+ Pb) = 0,13 V ; ξ 0 (Fe 2+ Fe) = 0,44 V ; ξ 0 (Fe 3+ Fe) = 0, V 39. Considere la reacción: HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + NO(g) + H 2 O. a) Ajuste la reacción por el método de ionelectrón. b) Defina los conceptos de oxidante, reductor, oxidación y reducción. c) Calcule las masas equivalentes de HNO 3 y Cu 2+. d) Qué volumen de NO, medido a 1,00 atm y 23 K se desprenderá si se oxidan 2,50 g de cobre metálico? Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): H = 1,0 ; C = 12,0 ; O = 16,0 ; Cu = 63,5 ; R = 0,082 atm L mol 1 K 1

6 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Considere la siguiente reacción: 2 Ag + + Zn 2 Ag + Zn 2+. Si los potenciales normales de reducción son Ag + Ag = 0,80 V y Zn 2+ Zn = 0,6 V, a) explique cómo se podría construir una pila basada en la reacción anterior y dibuje un esquema de la misma; b) y si las concentraciones de todas las especies iónicas son 1,0 M, cuál será la f.e.m. de la pila? Qué electrodo disminuirá de masa? 41. Considere las siguientes semirreacciones: Ag + (ac) + e Ag(s) ; ξ 0 = 0,80 V. Cu 2+ (ac) + 2 e Cu(s) ; ξ 0 = 0,34 V. Sn 2+ (ac) + 2 e Sn(s) ; ξ 0 = 0,13 V. Zn 2+ (ac) + 2 e Zn(s) ; ξ 0 = 0,440 V. Na + (ac) + e Na(s) ; ξ 0 = 2,13 V. a) Justifique cuál es el oxidante más fuerte. b) Justifique cuál es el reductor más fuerte. c) Razone en base a los potenciales normales qué iones pueden ser reducidos por Sn(s). 42. Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones y ajuste por el método de ionelectrón las reacciones que tengan lugar de forma espontánea: a) Qué especie es el oxidante más fuerte y cuál el reductor más fuerte? b) Qué sucede si una disolución de sulfato de hierro(ii) se guarda en un recipiente de cobre? Y si una de sulfato de cobre(ii) se guarda en un recipiente de hierro? c) Se formará un recubrimiento metálico sobre una barra de plomo introducida en una disolución acuosa 1 M de Ag +? Datos: ξ 0 (voltios): (Mg 2+ Mg) = 2,3 ; (Fe 2+ Fe) = 0,44 ; (Pb 2+ Pb) = 0,13 ; (Cu 2+ Cu) = 0,34 ; (Ag + Ag) = 0, Conteste razonadamente si las reacciones que se dan en los siguientes apartados serán espontáneas, ajustando los procesos que tengan lugar: a) al agregar aluminio metálico a una disolución acuosa de iones Cu 2+ ; b) al agregar un trozo de manganeso a una disolución acuosa 1 M de Pb(NO 3 ) 2. Datos: ξ 0 (Al 3+ Al) = 1,66 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V ; ξ 0 (Mn 2+ Mn) = 1,18 V ; ξ 0 (Pb 2+ Pb) = 0,12 V 44. Cuando se añade ácido sulfúrico a una disolución de ioduro de potasio se forma iodo y se detecta olor de sulfuro de hidrógeno. Ajuste la correspondiente ecuación iónica por el método de ion electrón e indique cuál actúa de oxidante y cuál de reductor. 45. Cuando se hace reaccionar plata con ácido nítrico [trioxidonitrato(1 ) de hidrógeno] los productos obtenidos son nitrato de plata [trioxidonitrato(1 ) de plata], monóxido de nitrógeno y agua. a) Ajuste la ecuación iónica y molecular por el método de ionelectrón. b) Qué volumen del gas monóxido de nitrógeno, medido a 20 ºC y 50 milímetros de mercurio, se formará por reacción de 26,95 gramos de plata con un exceso de ácido nítrico? Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Ag = 10,8 ; R = 0,082 atm L mol 1 K Cuando se introduce una barra de Zn en una disolución acuosa de HCl se observa la disolución de la barra y el desprendimiento de burbujas de gas. En cambio, cuando se introduce una barra de plata en una disolución de HCl no se observa ninguna reacción. A partir de estas observaciones: a) razone qué gas se está desprendiendo en el primer experimento; b) justifique qué signo tendrán los potenciales ξ 0 (Zn 2+ Zn) y ξ 0 (Ag + Ag); c) justifique si se produce reacción cuando se introduce una barra de Zn en una disolución acuosa de AgCl.

7 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág. 4. Cuando se mezclan disoluciones acuosas de dicromato de potasio y de sulfato de hierro(ii), en presencia de ácido sulfúrico, se forma sulfato de hierro(iii), sulfato de cromo(iii), sulfato de potasio y agua. a) Escriba y ajuste la reacción en forma iónica y molecular por el método de ion electrón e indique el agente oxidante y el agente reductor. b) Si 50 ml de una disolución 0,20 M de sulfato de hierro(ii) necesitan 28 ml de disolución de dicromato de potasio para su total oxidación, calcule la concentración molar de la disolución de dicromato de potasio. 48. Cuando se mezclan disoluciones acuosas de permanganato de potasio, KMnO 4, y de ácido clorhídrico, HCl, se forma cloro gaseoso, Cl 2, cloruro de manganeso(ii), MnCl 2, cloruro de potasio, KCl, y agua. a) Escriba y ajuste la reacción en forma iónica y molecular por el método de ion electrón e indique el agente oxidante y el agente reductor. b) Calcule el volumen de Cl 2 (g), medido en condiciones normales, que se obtiene a partir de 100 ml de una disolución acuosa 0,20 M de permanganato de potasio, si reacciona todo el anión permanganato presente en la disolución. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K Dada la reacción de oxidaciónreducción: K 2 Cr 2 O + FeCl 2 Cr 3+ + Fe 3+, a) Indique los estados de oxidación de todos los elementos en cada una de las especies químicas de la reacción; b) escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción en medio ácido; c) escriba la reacción global ajustada; d) identifique, justificando brevemente la respuesta, el agente oxidante y el reductor Dada la reacción de oxidaciónreducción: SO 3 + MnO4 SO 4 + Mn, a) indique los estados de oxidación de todos los elementos en cada uno de los iones de la reacción; b) nombre todos los iones; c) escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción en medio ácido; d) escriba la reacción iónica global ajustada. 51. Dada la reacción en la que el ion permanganato [tetraoxidomanganato(1 )] oxida, en medio ácido, al dióxido de azufre, obteniéndose ion tetraoxidosulfato(2 ) e ion manganeso(ii), a) ajuste la reacción iónica por el método de ionelectrón; b) calcule el potencial estándar de la pila y justifique sí la reacción será o no espontánea en esas condiciones; c) calcule el volumen de una disolución de permanganato 0,015 M necesario para oxidar 0,32 g de dióxido de azufre Datos: Potenciales estándar de electrodo: MnO 4,H Mn = +1,51V ; SO4,H SO2 (g) = +0,1V ; Masas atómicas: M at (g mol 1 ): O = 16 ; S = Dada la reacción redox en disolución acuosa: KI + H 2 SO 4 + K 2 Cr 2 O K 2 SO 4 + H 2 O + Cr 2 (SO 4 ) 3 + I 2, a) ajuste por el método de ion electrón la reacción; b) calcule la molaridad de la disolución de dicromato de potasio, si 30 ml de la misma reaccionan con 60 ml de una disolución que contiene 80 g L 1 de yoduro de potasio. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): O = 16 ; K = 39 ; Cr = 52 ; I = Dada la reacción: KMnO 4 + Na 2 C 2 O 4 + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + MnSO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2, a) ajuste por el método de ionelectrón esta reacción en sus formas iónica y molecular; b) calcule la molaridad de una disolución de KMnO 4, sabiendo que 20 ml de la misma reaccionan por completo con 0,268 g de Na 2 C 2 O 4. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): C = 12 ; O = 16 ; Na = 23

8 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Dada la reacción: I 2 + MnO 4 IO 4 + Mn, a) ajústela por el método de ionelectrón e indique qué papel (oxidante o reductor) juega el I 2 en ella; b) calcule la cantidad de disolución de permanganato 0,50 M necesaria para reaccionar con 5,0 g de I 2. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): I = 126,9 55. Dada la reacción: KMnO 4 + FeSO 4 + H 2 SO 4 MnSO 4 + K 2 SO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O, a) ajuste por el método de ionelectrón esta reacción, en su forma iónica y molecular. b) qué volumen de disolución 0,020 M de permanganato de potasio se necesita para oxidar 30 ml de disolución de sulfato de hierro(ii) 0,050 M, en presencia de ácido sulfúrico? 56. Dada la reacción: KMnO 4 + KI + H 2 SO 4 I 2 + MnSO 4 + H 2 O, a) explique cuáles son las especies oxidantes y cuáles las reductoras; b) escriba las semirreacciones de reducción y de oxidación; c) escriba la reacción molecular ajustada por el método ion electrón. d) Se dispone de disolución de permanganato de potasio 2,0 M. Qué volumen habrá que utilizar si se quiere obtener 2,0 moles de yodo? 5. Dada la siguiente reacción de oxidaciónreducción en medio ácido (sin ajustar): Fe Cr 2 O + H Fe + Cr + H2 O, 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 25 ºC. Datos: Datos a 25 ºC: ξ (Cr 2 O Cr ) = 1,33 V ; (Fe Fe ) = 0, V 58. Dada la siguiente reacción que se lleva a cabo en medio ácido: 2 MnO 4 + S Mn 2+ + S(s), a) indique cuál es la especie oxidante y cuál la reductora y ajuste la ecuación por el método de ion electrón; b) calcule la concentración de una disolución de permanganato de potasio, si se necesitan 0 ml de ésta para reaccionar completamente con 300 ml de una disolución de sulfuro de sodio 1,5 M. 59. Dada la siguiente reacción, K 2 Cr 2 O + FeCl 2 + HCl CrCl 3 + FeCl 3 + KCl + H 2 O (redox) y haciendo uso del método de ion electrón, a) indique la especie que se oxida y la que se reduce, así como la especie oxidante y la reductora; b) escriba la reacción global ajustada; c) nombre cada uno de los compuestos que intervienen en dicha reacción. 60. Dada la siguiente reacción: KMnO 4 (ac) + SnCl 2 (ac) + HCl(ac) SnCl 4 (ac) + MnCl 2 (ac) + KCl(ac) + H 2 O(l), a) ajuste la siguiente reacción, en forma molecular, por el método de ionelectrón; b) calcule la masa equivalente del agente reductor. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): H = 1,0 ; C = 12,0; O = 16,0; Cl = 35,5 ; K = 39,1; Mn = 55; Sn = 118, 61. Dada la siguiente reacción: Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O, que transcurre en disolución acuosa, a) ajuste la reacción, en forma molecular, por el método de ion electrón; b) determine el volumen de HNO 3 del 68 % de riqueza y densidad 1,404 8 g cm 3 necesario para atacar 10 g de cobre. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): H = 1 ; N = 14 ; O = 16 ; Cu = 63,6

9 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Dada la siguiente tabla de potenciales estándar de reducción: ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) ξ 0 2+ (MnO 4 Mn ) ξ (Cr 2 O Cr ) ξ 0 (Cl 2 Cl ) 0, V 1,51 V 1,33 V 1,36 V a) ordene de mayor a menor fuerza oxidante los siguientes reactivos: cloruro de hierro(iii), permanganato de potasio, dicromato de potasio y cloro. Podría el permanganato de potasio oxidar los iones cloruro a cloro? Y el dicromato de potasio? Razone las respuestas. b) Escriba la siguiente reacción y ajústela por el método de ionelectrón: dicromato de potasio + cloruro de hierro(ii) + ácido clorhídrico cloruro de cromo(iii) + cloruro de hierro(iii) + cloruro de potasio + agua. c) Para oxidar el hierro(ii) presente en una disolución se necesitaron 20 ml de dicromato de potasio 0,5 M. Cuántos gramos de hierro(ii) había en dicha disolución? Datos: Masa atómica del hierro (u) = 55,9 63. Dada la siguiente tabla de potenciales normales expresados en voltios: a) Escriba el nombre de: a.1) la forma reducida del oxidante más fuerte a.2) un catión que pueda ser oxidante y reductor a.3) la especie más reductora a.4) un anión que pueda ser oxidante y reductor. b) Escriba y ajuste dos reacciones que sean espontáneas entre especies que figuren en la tabla que correspondan a: b.1) una oxidación de un catión por un anión b.2) una reducción de un catión por un anión. Par redox Cl 2 Cl ClO 4 ClO 3 ClO 3 ClO 2 Cu 2+ Cu 0 ξ 0 1,35 1,19 1,16 0,35 Par redox SO 3 2 S 2 SO 4 2 S 2 Sn 4+ Sn 2+ Sn 2+ Sn 0 ξ 0 0,23 0,15 0,15 0, Dadas las reacciones: 1) As 4 O 6 + Cl 2 + H 2 O H 3 AsO 4 + HCl 2) KCl + KMnO 4 + H 2 SO 4 MnSO 4 + K 2 SO 4 + Cl 2 + H 2 O, a) indique en cada caso cuáles son los agentes oxidantes y reductores; b) ajústelas por el método de ionelectrón. 65. Dadas las reacciones: KNO 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 KNO 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O KBiO 3 + MnCl 2 + HCl KMnO 4 + BiCl 3 + KCl + H 2 O, a) indique en cada caso cuáles son los agentes oxidantes y cuáles los agentes reductores; b) ajústelas por el método de ionelectrón. 66. Dadas las siguientes reacciones (sin ajustar): CaO + H 4 P 2 O Ca(OH) 2 Ag + HNO 3 AgNO 3 + NO 2 + H 2 O, razone a) si son de oxidaciónreducción; b) qué especies se oxidan y qué especies se reducen. 6. Dadas las siguientes reacciones, explique razonadamente cuáles corresponden a procesos redox, indicando qué especie se oxida, cuál se reduce, cuál es la especie oxidante y cuál la reductora. a) 4 KIO KHSO 3 2 I 2 + K 2 SO H 2 SO H 2 O. b) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2.

10 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág Dadas las siguientes reacciones: NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O ; Cu + Cl 2 CuCl 2 ; CH O 2 CO H 2 O, a) indique y justifique cuáles son de oxidación reducción; b) identifique el agente oxidante y el reductor donde proceda. 69. Dados los equilibrios: KMnO 4 + FeCl 2 + HCl MnCl 2 + FeCl 3 + KCl + H 2 O KMnO 4 + SnCl 2 + HCl MnCl 2 + SnCl 4 + KCl + H 2 O a) ajuste ambas reacciones y justifique si están desplazadas a la derecha. b) Calcule el volumen de KMnO 4 0,10 M necesario para oxidar el Fe 2+ y elsn 2+ contenidos en 10 g de una muestra que contiene partes iguales en masa de sus cloruros. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Cl = 35,5 ; Fe = 55,8 ; Sn = 118, ; ξ 0 (MnO 4 Mn 2+ ) = 1,56 V ; ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = 0, V ; ξ 0 (Sn 4+ Sn 2+ ) = 0,13 V 0. Dados los pares (Cd 2+ Cd) y (Cu 2+ Cu), si queremos construir una pila galvánica, a) cuál sería el ánodo y cuál el cátodo? b) Escriba la reacción iónica y calcule el potencial de electrodo normal (o estándar) de la pila (ξ 0 cel). Datos: ξ 0 (Cd 2+ Cd) = 0,40 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = +0,34 V 1. Dados los pares (Pb 2+ Pb) y (Zn 2+ Zn) y si queremos construir una pila galvánica, a) realice un esquema de la misma, señalando cuál es el cátodo y cuál es el ánodo; b) escriba las reacciones que tienen lugar en cada uno de los electrodos y la reacción global; c) calcule el potencial estándar de la pila y escriba su notación. d) En qué dirección circulan los electrones por el circuito? Datos: ξ 0 (Pb 2+ Pb) = 0,13 V ; ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V 2. Dados los potenciales normales ξ 0 (Cl 2 Cl ) = 1.36 V, ξ 0 (Br 2 Br ) = 1,0 V y ξ 0 (I 2 I ) = 0,53 V. a) Prediga qué sucedería si se añade Br 2 a una disolución acuosa de NaI y a otra de NaCl a 25 ºC. b) Escriba la(s) reacción(es) química(s) espontánea(s). 3. Dados los siguientes potenciales de reducción: ξ 0 (Ag + Ag) = +0,80 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = +0,34 V; ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V y ξ 0 (H + H 2 ) = 0,00 V, conteste a las siguientes cuestiones razonadamente: a) Cuál es la especie más oxidante? b) Cuál es la especie más reductora? c) Se podrá disolver Ag con ácido clorhídrico? d) Qué pasará si se introducen unas virutas de Zn en una disolución de nitrato de plata? 4. Dados los siguientes potenciales normales de reducción elija un agente reductor capaz de reducir Cd 2 + a Cd pero no Mg 2 + a Mg. Escriba la reacción global correspondiente. Datos: ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = +0, V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = +0,34 V ; ξ 0 (Cd 2+ Cd) = 0,40 V ; ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0, V ; ξ 0 (Mn 2+ Mn) = 1,18 V ; ξ 0 (Mg 2+ Mg) = 2,3 V ; ξ 0 (Ca 2+ Ca) = 2,8 V ; ξ 0 (K + K) = 2,93 V 5. Dados los siguientes valores de potenciales normales de reducción, razone si las siguientes reacciones químicas son o no espontáneas en condiciones estándar. a) Cr(s) + Al 3+ Al(s) + Cr 3+ b) 2 Br + Cl 2 Br Cl Datos: ξ 0 [Cr 3+ Cr(s)] = 0,4 V ; ξ 0 [Al 3+ Al(s)] = 0,66 V ; ξ 0 [Br 2 Br ] = +1,06 V ; ξ 0 (Cl 2 Cl ) = +1,36 V 6. Deduzca razonadamente por qué el hierro(ii) puede ser oxidado en medio ácido a hierro(iii) por el ion nitrato y, sin embargo, este mismo ion no puede oxidar al oro en su estado elemental a oro(iii). Justifique la respuesta desde el punto de vista electroquímico y escriba las reacciones correspondientes Datos: Potenciales estándar de reducción: NO 3 NO = 0,96 V ; Fe Fe = 0, V ; Au Au = 1,50 V

11 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág. 11. Deduzca razonadamente y escribiendo la reacción ajustada: a) si el hierro en su estado elemental puede ser oxidado a hierro(ii) con MoO 4 2 ; b) si el hierro(ii) puede ser oxidado a hierro(iii) con NO 3. Datos: ξ 0 (MoO 4 2 Mo 3+ ) = 0,51 V ; ξ 0 (NO 3 NO) = 0,96 V ; ξ 0 (Fe 3+ Fe 2+ ) = 0, V ; ξ 0 (Fe 2+ Fe) = 0,44 V 8. Después de poner 180 g de Zn en un vaso de precipitados con ácido clorhídrico 5 M y de que haya cesado la reacción, quedaron 35 g de Zn sin reaccionar. El proceso que tiene lugar es: Zn(s) + HCl(ac) ZnCl 2 (ac) + H 2 (g). Calcule: a) el volumen de hidrógeno medido en condiciones normales que se ha obtenido; b) el volumen de la disolución ácida que se empleó. Datos: M at H = 1 ; Cl = 35,5 ; Zn = 65,4 ; R = 0,082 atm L mol 1 K 1 9. Dibuje un esquema de la pila Daniell e indique el material de laboratorio y los reactivos utilizados para su construcción. 80. Dispone de los pares redox (Cr 2 O 2 Cr 3+ ) y (Ag + Ag), cuyos potenciales estándar de reducción en medio ácido son, respectivamente, +1,33y+0,80 V. Con ellos se construye una pila voltaica. a) Escriba las ecuaciones químicas ajustadas para las semirreacciones de reducción, de oxidación y para la reacción global que tiene lugar en la pila voltaica. b) Indique la semirreacción que ocurre en el ánodo y la que ocurre en el cátodo, así como el sentido en el que fluyen los electrones en la pila. Calcule el potencial estándar de la pila. 81. Disponemos de los pares redox (Fe 2+ Fe) y (O 2 H 2 O), con potenciales estándar de reducción 0,44 V y+1,23 V, respectivamente. Con ellos se construye una pila voltaica. a) Escriba las ecuaciones químicas ajustadas para las semirreacciones de oxidación, de reducción y para la reacción global de la pila voltaica. b) Indique la semirreacción que ocurre en el ánodo y la que ocurre en el cátodo, así como el sentido en el que fluyen los electrones en la pila. Calcule el potencial estándar de la pila. 82. Disponemos de una lámina de cinc introducida en un vaso de precipitados que contiene una disolución azul de sulfato de cobre(ii). Considerando que los potenciales de reducción a 25 ºC son: ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V ; ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V, responda razonando las respuestas: a) Escriba las reacciones que ocurren en el vaso de precipitados y razone el aspecto que tendrá la lámina de cinc a medida que avanza la reacción Qué sucederá al color azul de la disolución del sulfato de cobre cuando la reacción se haya completado? b) Dibuje el esquema de la pila que se puede construir con dos láminas, una de cinc introducida en disolución 1 M de sulfato de cinc(ii) y otra de cobre introducida en disolución 1 M de sulfato de cobre(ii). Indique sobre el esquema de la pila el sentido de la corriente de los electrones y el movimiento de los iones del puente salino. c) Calcule el valor de la f.e.m. estándar de la pila (a 25 ºC) e indique razonadamente el electrodo que actuará como cátodo en la pila. 83. Dos celdas electrolíticas que contienen nitrato de plata y sulfato de cobre(ii), respectivamente, están montadas en serie. Si en la primera se depositan 3,0 gramos de plata, a) calcule los gramos de cobre que se depositarán en la segunda celda; b) calcule el tiempo que tardarán en depositarse si la intensidad de la corriente es de 2,0 amperios. Datos:, Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Cu = 63,5 ; Ag = 10,9 ; Faraday: C mol Dos cubas electrolíticas que contienen disoluciones acuosas de AgNO 3 y Cu(NO 3 ) 2 respectivamente, están montadas en serie (pasa la misma intensidad por ambas). Si en 1 hora exacta se depositan en la segunda cuba 54,5 g de cobre, calcule: a) la intensidad de corriente que atraviesa las cubas; b) los gramos de plata que se depositarán en la primera cuba tras dos horas de paso de la misma intensidad de corriente. Datos: F = C mol 1 ; Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Cu = 63,5 ; Ag = 10,9

12 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág El ácido hipocloroso (HClO) reacciona con fósforo blanco (P 4 ) produciéndose ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) y ácido clorhídrico (HCl). a) Escriba las semirreaciones de oxidación y reducción. b) Ajuste las reacciones iónica y molecular por el método de ion electrón. 86. El ácido nítrico concentrado ataca al estaño metálico formándose dióxido de estaño sólido, dióxido de nitrógeno gaseoso y agua líquida. Se desea que, razonadamente: a) formule y ajuste la reacción, utilizando el método de ionelectrón, indicando oxidante y reductor; b) calcule el volumen de gas, medido en condiciones normales, que se desprenderá por cada 100 g de estaño que reaccione, si el rendimiento del proceso es del 80 %. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Sn = 118, 8. El ácido nítrico concentrado reacciona con carbono produciendo dióxido de nitrógeno, dióxido de carbono y agua. a) Ajuste, por el método de ionelectrón, la reacción molecular. b) Calcule el volumen de dióxido de carbono, medido a 25 ºC y 40 mmhg de presión, que se desprenderá cuando reaccione 1,000 kg de un carbón mineral, que tiene una riqueza en carbono del 60 %, con exceso de ácido nítrico. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K 1 ; Masas atómicas: M at (g mol 1 ): C = 12,0 ; O = 16,0 88. El ácido nítrico concentrado reacciona con mercurio elemental en presencia de ácido clorhídrico produciendo cloruro de mercurio(ii), monóxido de nitrógeno yagua. a) Ajuste la ecuación iónica y molecular por el método de ionelectrón. b) Calcule el volumen de ácido nítrico 2,0 M que se debe emplear para oxidar completamente 3,0 g de mercurio elemental. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Hg = 200,6 89. El ácido nítrico concentrado y caliente ataca al cinc metal formando trioxidonitrato(1 ) de cinc (nitrato de cinc) además de trioxidonitrato(1 ) de amonio (nitrato de amonio) y agua. Razonadamente: a) formule, ajuste y complete la reacción molecular citada utilizando el método de ionelectrón, indicando oxidante y reductor. b) Calcule la riqueza de una muestra de 100 g de mineral de cinc si, al ser atacada por ácido nítrico concentrado y caliente, se forman 234,58 g del nitrato de cinc, siendo el rendimiento de proceso del 90 %. Datos: Masas atómicas (g mol 1 ): N = 14 ; O = 16 ; H = 1 ; Zn = 65,3 90. El ácido nítrico oxida el bromuro de sodio a bromo transformándose en dióxido de nitrógeno. En la reacción se obtienen además nitrato de sodio y agua. a) Ajuste la ecuación iónica y molecular por el método de ion electrón. b) Calcule los litros de dióxido de nitrógeno, medidos a 2,0 atm y 25 ºC, que se pueden obtener en la reacción de 250 ml de ácido nítrico 2,0 M con un exceso de bromuro de sodio. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K El ácido nítrico oxida el cobre metálico al estado de oxidación + 2. a) Escriba la siguiente reacción y ajústela por el método de ionelectrón: Ácido nítrico + Cobre Dióxido de nitrógeno + Nitrato de cobre(ii) + Agua b) Si se pretendiese construir una pila basada en la anterior reacción, indique qué materiales y reactivos químicos se necesitarían para construir el electrodo que actúa como ánodo así como el potencial estándar de dicha pila. c) Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno (medido a 1 atmósfera de presión y 25 ºC de temperatura) que se producen al disolver con ácido nítrico 5 g de cobre metálico (masa atómica 63,5) suponiendo que el único gas que se desprende es dióxido de nitrógeno. Datos: ξ 0 (Cu 2+ Cu) = 0,34 V ; ξ 0 (NO 3 NO2 ) = 0,81 V ; R = 0,082 atm L mol 1 K 1

13 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág El ácido nítrico oxida el Cu a Cu 2+, y se desprenden vapores nitrosos. a) Escriba la reacción, ajustándola por el método ion electrón y suponiendo que el único gas que se desprende es el monóxido de nitrógeno. b) Indique qué especie química es el oxidante y cuál es el reductor. c) Calcule la cantidad de ácido nítrico 2,00 M necesario para disolver 5,00 g de cobre. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Cu = 63,6 93. El ácido nítrico reacciona con el cobre generando nitrato de cobre(ii), monóxido de nitrógeno (NO) y agua. a) Escriba la ecuación iónica del proceso. b) Asigne los números de oxidación y explique qué sustancia se oxida y cuál se reduce. c) Determine la ecuación molecular y ajústela mediante el método de ionelectrón. 94. El ácido nítrico reacciona con el sulfuro de hidrógeno dando azufre elemental, monóxido de nitrógeno y agua. a) Escriba y ajuste por el método de ion electrón la reacción correspondiente. b) Determine el volumen de H 2 S, medido a 60 ºC y 1,0 atm, necesario para que reaccione con 500 ml de HNO 3 0,20 M. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K El ácido sulfúrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio para dar bromo, dióxido de azufre, sulfato de potasio y agua. a) Escriba y ajuste la ecuación molecular por el método de ion electrón. b) Calcule los gramos de bromo que se producirán cuando se traten 50 g de bromuro de potasio con exceso de ácido sulfúrico. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): K = 39 ; Br = El ácido sulfúrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio y se obtiene sulfato de potasio, dióxido de azufre, bromo y agua. a) Ajuste la reacción molecular mediante el método de ion electrón. b) Indique cuál es la especie que actúa de oxidante. c) Cuántos gramos de bromo se obtienen a partir de 5,0 cm 3 de ácido sulfúrico concentrado con una riqueza del 90 % y densidad 1,82 g cm 3? Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): H = 1 ; O = 16 ; S = 32 ; Br = El ácido sulfúrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio según la reacción:h 2 SO 4 + KBr K 2 SO 4 + Br 2 + 5O 2 +H 2 O. a) Ajústela por el método de ionelectrón y escriba las dos semiecuacionesredox. b) Calcule el volumen de bromo líquido (densidad 2,92 g ml 1 ) que se obtendrá al tratar 90,1 g debromuro de potasio con suficiente cantidad de ácido sulfúrico. Datos: Masas atómicas: Br= 80; K = El ácido sulfúrico concentrado y caliente incrementa su potencial de oxidación y es capaz de oxidar el cobre metálico al estado de oxidación+2. a) Escriba la siguiente reacción y ajústela por el método de ionelectrón: Ácido sulfúrico + Cobre Dióxido de azufre + Sulfato de cobre(ii) + Agua. b) Si se pretendiese construir una pila basada en la anterior reacción, indique qué materiales y reactivos químicos se necesitarían para construir el electrodo que actúa como ánodo, así como el potencial estándar de dicha pila. c) Calcule el volumen de dióxido de azufre (medido a 1,0 atmósfera de presión y 25 ºC de temperatura) que se produce al disolver con ácido sulfúrico 5,0 g de cobre metálico (masa atómica 63,5) suponiendo que el único gas que se desprende es el dióxido de azufre. Datos: ξ 0 (Cu 2+ Cu) = +0,34 V ; ξ 0 (SO 4 2 SO2 ) = +0,54 V ; R = 0,082 atm L mol 1 K 1

14 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág El ácido sulfúrico es capaz de oxidar ciertos metales, desprendiéndose hidrógeno en la reacción. Considerando los valores de los potenciales normales que se acompañan responda razonadamente a la siguiente cuestión: reaccionará el Zn con ácido sulfúrico diluido? Datos: ξ 0 (Zn 2+ Zn) = 0,6 V ; ξ 0 (H + H 2 ) = 0,00 V 100. El ácido sulfúrico reacciona con cobre metálico para dar sulfato de cobre(ii), dióxido de azufre yagua. a) Ajuste la reacción por el método de ionelectrón. b) Determine la masa de sulfato de cobre(ii) que se obtendrá si se hace reaccionar 3 g de unadisolución de ácido sulfúrico del 96% de riqueza con 0,8 g de cobre. Datos: Masas atómicas: Azufre: 32; Oxígeno: 16; Hidrógeno: 1; Cobre: 63, El aluminio se produce industrialmente a unos ºC por electrolisis del óxido de aluminio fundido en una cuba con electrodos de carbono, según la reacción no ajustada: C + Al 2 O 3 Al + CO 2. Calcule el tiempo necesario de electrolisis para producir una tonelada de aluminio si se utiliza una corriente de A. Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Aluminio = 2,0 ; 1 F = C mol El aluminio y el clorato de potasio [trioxidoclorato(1 ) de potasio] reaccionan en ácido clorhídrico acuoso para dar cloruro de potasio, cloruro de aluminio(iii) y agua. a) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Identifique el reductor y el oxidante de la reacción. Razónelo. c) Ajuste la reacción redox empleando el método de ion electrón. d) Cuántos gramos de aluminio reaccionarán con 200 ml de una disolución 0,100 M de clorato de potasio? Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): Al = 2, El bromuro de potasio reacciona con el ácido sulfúrico concentrado para dar sulfato de potasio, bromo libre, dióxido de azufre y agua. Conteste a las siguientes preguntas: a) Formule y ajuste las semirreacciones iónicas redox y la reacción neta molecular. b) Cuántos cm 3 de bromo se producirán al hacer reaccionar 20 g de bromuro de potasio con ácido sulfúrico en exceso? Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): K= 39 ; Br = 80 ; densidad Br 2 = 2,8 g cm El cinabrio es un mineral que contiene sulfuro de mercurio(ii). Una muestra de cinabrio se hace reaccionar con una disolución de ácido nítrico [hidroxidodioxidonitrógeno] concentrado, de manera que el sulfuro de mercurio(ii) presente en el mineral reacciona con ácido formando monóxido de nitrógeno, sulfato de mercurio(ii) [tetraoxidosulfato(2 ) de mercurio(2+)] y agua. a) Ajuste la reacción molecular por el método de ion electrón. b) Calcule el volumen de ácido nítrico de concentración 12,0 M que reaccionará con sulfuro de mercurio(ii) presente en 10,0 g de cinabrio que contiene un 92,5% en masa de sulfuro de mercurio(ii) El cinc metálico puede reaccionar con los iones hidrógeno oxidándose a cinc(ii). a) Qué volumen de hidrógeno medido a 00 mmhg y ºC, se desprenderá si se disuelven completamente 0,50 moles de cinc? b) Si se realiza la electrólisis de una disolución de cinc(ii) aplicando una intensidad de 1,50 amperios durante 2 horas exactas y se depositan en el cátodo 3,66 g de metal, calcule la masa atómica del cinc. Datos: F = C eq 1 ; R = 0,082 atm L mol 1 K El clorato de potasio [trioxidoclorato(1 ) de potasio] reacciona con dicloruro de cobalto en medio básico de hidróxido de potasio produciendo cloruro de potasio, óxido de cobalto(iii) [trióxido de dicobalto] y agua. a) Ajuste la ecuación iónica y molecular por el método de ionelectrón. b) Calcule el volumen de disolución de clorato de potasio 1,5 M necesario para obtener 332 gramos de óxido de cobalto(3+). Datos: Masas atómicas: Co = 59 ; O = 16

15 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág El cloro es un gas muy utilizado en la industria química, por ejemplo, como blanqueador de papel o para obtener artículos de limpieza. Se puede obtener según la reacción: MnO 2 (s) + HCl(ac) MnCl 2 (ac) + Cl 2 (g) + H 2 O Se quieren obtener 42,6 g de cloro y se dispone de ácido clorhídrico 5,0 M y de óxido de manganeso(iv). a) Ajuste la reacción por el método ionelectrón. b) Calcule el volumen de la disolución de ácido clorhídrico y la masa mínima de óxido de manganeso(iv) que se necesitan para obtener los 42,6 g de cloro. Datos: Masas atómicas: Cl = 35,5 ; Mn = 55 ; H = 1 ; O = El cloro gaseoso puede obtenerse por la electrolisis de NaCl fundido. a) Dibuje un diagrama que represente el dispositivo que se emplea para la electrolisis del NaCl fundido. Represente el flujo de los electrones por el circuito externo e indique el signo del ánodo, el signo del cátodo, las reacciones que tienen lugar en cada uno de los electrodos y la reacción global. b) Si la electrolisis se realiza en celdas que operan a 4, amperios, calcule las masas de sodio metal y de cloro gaseoso que se obtendrán en un día de trabajo de una celda de este tipo. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Na = 23; Cl = 35,5; 1 F = C 109. El cloro se obtiene en el laboratorio según: MnO 2 + HCl MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O. a) Ajuste la reacción molecular por el método de ionelectrón. b) Calcule el volumen de ácido clorhídrico 0,20 M que es necesario utilizar para obtener 100 L de cloro medidos a 20 ºC y 60 mmhg. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K El cloro se obtiene por oxidación del ácido clorhídrico con dióxido de manganeso pasando el manganeso a estado de oxidación dos. a) Escriba y ajuste la reacción. b) Cuántos moles de dióxido de manganeso hay que utilizar para obtener exactamente dos litros de cloro gas, medidos a 25 ºC y una atmósfera? c) Qué volumen de ácido clorhídrico 2,0 M se requiere para obtener los dos litros de cloro del apartado b)? Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K El cloruro de potasio es oxidado por el ácido nítrico [trioxidonitrato(1 ) de hidrógeno] a clorato de potasio [trioxidoclorato(1 ) de potasio], reduciéndose aquel a monóxido de nitrógeno gaseoso y obteniéndose también agua en la reacción. a) Ajuste la ecuación iónica y molecular por el método de ionelectrón. b) Calcule el volumen de monóxido de nitrógeno, medido a 30 ºC y 1,2 atm, que se desprenderá en la reacción de 25 g de una disolución de ácido nítrico del 55% en masa. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K 1 ; Masas atómicas: H = 1 ; N = 14 ; O = El cobre reacciona con ácido nítrico concentrado para dar nitrato de cobre(ii) y dióxido de nitrógeno. a) Escriba la ecuación iónica ajustada. b) Calcule la pureza de una muestra de cobre si al tratar 10 gramos de dicha muestra con un exceso de ácido nítrico concentrado se desprenden 3,0 L de dióxido de nitrógeno medidos a 25 ºC y 1,0 atm de presión. c) Teniendo en cuenta la reacción anterior, indique qué semisistema tendrá un potencial de reducción más positivo el Cu 2+ Cu o el NO 3 NO2. Datos: Masas atómicas: M at (g mol 1 ): Cu = 63,5; R = 0,082 atm L mol 1 K El cobre se disuelve en ácido nítrico (hidroxidodioxidonitrogeno) diluido, formando nitrato de cobre(ii) y monóxido de nitrógeno además de agua. a) Escriba y explique las semirreacciones de oxidación y reducción indicando oxidante y reductor. b) Escriba la reacción global ajustada.

16 Problemas de Química 2º Bachillerato PAU Redox 15/04/2016 Pág El dicromato de potasio (K 2 Cr 2 O ) oxida, en medio ácido sulfúrico, al yoduro de potasio para dar sulfato de cromo(iii), sulfato de potasio, yodo y agua. a) Ajuste, por el método de ion electrón, la reacción iónica y la reacción molecular. b) Calcule el volumen de una disolución 1, M de dicromato de potasio necesario para oxidar 50 ml de yoduro de potasio 1, M El dicromato de potasio (K 2 Cr 2 O ), en medio ácido, oxida los iones cloruro hasta cloro reduciéndose a cromo(iii). a) Escriba y ajuste por el método ion electrón la ecuación iónica que representa el proceso anterior. b) Calcule cuántos litros de cloro, medidos a 20 ºC y 1,5 atm se pueden obtener si 20 ml de dicromato de potasio 0,2 M reaccionan con un exceso de cloruro de potasio en medio ácido. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K El dicromato de potasio oxida al yoduro de potasio en medio ácido sulfúrico produciéndose sulfato de potasio, yodo y sulfato de cromo(iii). a) Ajuste la reacción por el método de ionelectrón, indicando el oxidante y el reductor. b) Cuántos gramos de sulfato de cromo(iii) podrán obtenerse a partir de 5 g de dicromato de potasio si el rendimiento de la reacción es del 60%? 11. 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 cuáles son las especies oxidante y reductora. c) Formule la reacción molecular. d) Si tenemos 120 ml de disolución de yoduro de sodio y se necesitan para su oxidación 100 ml de disolución de dicromato de potasio 0,20 M, cuál es la molaridad de la disolución de yoduro de sodio? 118. El dicromato de potasio reacciona con cloruro de hidrógeno, dando lugar a cloro entre otros productos. a) Ajuste, por el método de ion electrón, la ecuación iónica que se produce. Escriba la ecuación molecular ajustada. b) Identifique el proceso de oxidación y el de reducción así como las especies oxidante y reductora El dicromato de potasio reacciona con yoduro de potasio en presencia de ácido sulfúrico para dar lugar a yodo molecular, sulfato de cromo(iii), sulfato de potasio y agua. a) Ajuste la ecuación por el método de ion electrón. b) Qué masa de yodo se podrá obtener si se tratan 15 ml de una disolución de dicromato de potasio 2,0 M con 40 ml de disolución de yoduro de potasio 1,0 M? Datos: Masa atómica: M at (g mol 1 ): I = 12, El dicromato de potasio, en medio ácido, oxida los iones cloruro hasta cloro reduciéndose a sal de cromo(iii). a) Escriba y ajuste por el método ionelectrón la ecuación iónica que representa el proceso anterior. b) Calcule cuántos litros de cloro, medidos a 20 ºC y 1,5 atm, se pueden obtener si 20mL de dicromato de potasio 0,20 M reaccionan con un exceso de cloruro de potasio en medio ácido. Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K El dicromato de potasio, en medio ácido, puede oxidar a los iones sulfito hasta sulfato, reduciéndose los iones dicromato hasta Cr 3+. a) Ajuste la reacción por el método ionelectrón. b) Determine el volumen de disolución 0,12 M de dicromato de potasio que se necesita para reaccionar, en medio ácido, con 50 ml de una disolución 0,10 M de sulfito de sodio.