QUÍMICA 2n ACTIVITATS COMPLEMENTÀRIES P.A.U. OXIDACIÓ-REDUCCIÓ

Transcripción

1 1. Ajusta aquestes reaccions pel mètode del nombre d'oxidació. Identifica en cada cas qui és l'oxidant i qui el reductor: a) HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O b) HCl + K 2 Cr 2 O 7 KCl + CrCl 3 + Cl 2 + H 2 O c) MnO + PbO 2 + HNO 3 HMnO 4 + Pb(NO 3 ) 2 + H 2 O d) FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + SO2 2. Ajusta aquestes reaccions redox pel mètode de l'ió-electró: a) H 2 O 2 + I - + H + I 2 + H 2 O b) ClO - Cl - + ClO 3 - c) Zn + HNO 3 Zn(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O d) HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O e) K 2 Cr 2 O 7 + HI + HClO 4 KClO 4 + Cr(ClO 4 ) 3 + I 2 + H 2 O f) KI + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + I 2 + H 2 S + H 2 O g) FeSO 4 + H 2 SO 4 + KMnO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O h) FeSO 4 + HBrO + HCl FeCl 3 + HBr + H 2 SO 4 + H 2 O i) K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + H 2 S Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O + S + K 2 SO 4 3. Ajusta aquestes reaccions redox pel mètode del nombre d'oxidació: a) I 2 + HNO 3 HIO 3 + NO 2 + H 2 O b) Ca 3 (PO 4 ) 2 + SiO 2 + C CaSiO 3 + P 4 + CO c) NH 3 + O 2 NO + H 2 O d) CuO + NH 3 N 2 + H 2 O + Cu 4. Ajusta aquestes reaccions redox pel mètode de l'ió-electró en medi àcid: a) MnO NO H + Mn 2+ + NO H 2 O b) Na 3 AsO 4 + Zn + H 2 SO 4 AsH 3 + ZnSO 4 + H 2 O + Na 2 SO 4 c) ZnS + HNO 3 ZnSO 4 + NO 2 + H 2 O d) AsO Cr 2 O H + AsO Cr 3+ + H 2 O 5. Ajusta aquestes reaccions redox que ocorren en medi bàsic: a) NO Al + OH - NH 3 + AlO 2 - b) Cr 2 (SO 4 ) 3 + KClO 3 + KOH K 2 CrO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O 1

2 c) Cr(OH) 3 + Cl 2 + OH - CrO Cl - + H 2 O d) Fe(OH) 2 + SO H 2 O FeS + Fe(OH) 3 + OH - 6. Ajusta les següents reaccions redox pel mètode que consideres més adequat: a) Fe 2 O 3 (s) + CO (g) Fe (s) + CO 2 (g) b) Cu (s) + HNO 3 (aq) Cu(NO 3 ) 2 (aq) + NO (g) + H 2 O (l) c) KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 MnSO 4 + O 2 + K 2 SO 4 + H 2 O d) H 2 O 2 (aq) O 2 (g) + H 2 O (l) e) N 2 H 4 (l) + N 2 O 4 (l) N 2 (g) + H 2 O (g) f) Cr 2 O 7 2- (aq) + I - (aq) + H + (aq) Cr 3+ (aq) + I 2 (aq) + H 2 O (l) g) SO 2 + MnO H 2 O SO Mn 2+ + H + h) KClO 3 (aq) + FeCl 2 (aq) + HCl (aq) KCl (aq) + FeCl 3 (aq) + H 2 O (l) i) HCl + KMnO 4 Cl 2 + MnCl 2 + H 2 O + KCl 7. Es pot determinar el calci de la sang o l'orina si el precipitem en forma d'oxalat de calci (CaC 2 O 4 ). El precipitat es dissol en àcid sulfúric i es valora amb permanganat de potassi. Recollim una mostra d'orina de 24 hores d'un pacient adult i n'agafem un volum petit que valorem amb 28,9 ml de permanganat de potassi 0,0857 mol/l. a) Calcula els grams d'oxalat que hi ha en la mostra. b) Si la quantitat normal de Ca 2+ en un adult oscil la entre 100 i 300 mg per cada 24 hores, indica si la mostra està dins l'interval normal. (S: a) 0,792 g d'oxalat de calci ; b) és normal: 248 mg de Ca 2+ ) 8. L'àcid nítric reacciona amb el gas sulfur d'hidrogen i produeix sofre, òxid de nitrogen (II) i aigua. a) Escriu l'equació ajustada de la reacció. b) Determina el volum de sulfur d'hidrogen, mesurat a 60 0 C i 760 torr, que fa falta per a reaccionar amb 500 ml d'una dissolució d'àcid nítric del 65,3 % de riquesa i densitat 1,4 g/ml. (S: b) 298 L) 9. L'àcid nítric reacciona amb el zinc i dóna nitrat de zinc, òxid de nitrogen (II) i aigua. a) Escriu i ajusta la reacció. b) Calcula el volum d'àcid nítric (d = 1,3 g/ml, riquesa 72 %) que cal per a dissoldre un tros de granalla de zinc que pesa 3 g. (S: b) 8,24 ml) 10. La fosfina (trihidrur de fòsfor) és un gas que reacciona amb iode i aigua, de manera que s'obté àcid "hipofosforós" (H 3 PO 2 ) i iodur d'hidrogen gas. a) Escriu i ajusta la reacció. b) El iodur d'hidrogen que s'obté es dissol en aigua i es forma una dissolució d'àcid iodhídric d'un 52 % de riquesa i densitat 2,7 g/ml. Calcula el volum que es pot obtenir d'aquesta dissolució si partim de 3 L de fosfina mesurats en condicions normals. 2

3 (S: b) 48,8 ml) 11. Una alumna llig aquesta informació: Parell redox E 0 (V) Ni 2+ /Ni -0,25 Ag + /Ag 0,80 a) Explica quin significat químic té dir que "el potencial estàndard del parell Ni 2+ /Ni val -0,25 V". b) Explicita el disseny de la pila formada per aquests dos parells i detalla: 1. El signe de cadascun dels elèctrodes. 2. La f.e.m. estàndard que pot proporcionar la pila dissenyada. 3. Les semireaccions que tenen lloc espontàniament en cada vas quan connectem els elèctrodes i la reacció redox global. 4. L'oxidant i el reductor. c) Raona si els metalls argent i níquel podran ser atacats per l'àcid clorhídric i en cas afirmatiu escriu les reaccions adients. (S: b) 2. E 0 = 1,05 V) 12. Electrolitzem una dissolució aquosa que conté sulfat de zinc i sulfat de cadmi, fins que es diposita tot el zinc i tot el cadmi. Això requereix que passe un corrent de 2 A durant 10 hores i s'obté una mescla d'ambdós metalls que té una massa de 35,44 g. Determina el percentatge de zinc que conté la mostra metàl lica. (S: 25,47 %) 13. Per tal de niquelar una làmina fem servir una dissolució de sulfat de níquel (II) i li fem passar un corrent de 12,0 A. En el càtode es forma níquel i hidrogen. El rendiment de formació de níquel és del 55 %. a) Determina la massa de níquel dipositat i el volum d'hidrogen, mesurat en condicions normals, que s'ha format al cap d'una hora. b) Si el càtode és una làmina de dimensions 4,0 cm per 4,0 cm, calcula el gruix del recobriment de níquel, si la seua densitat és 8,9 g/cm 3. (S: a) 7,26 g de Ni ; 2,24 L d'h 2 ; b) 0,255 mm) 14. Fem l'electròlisi d'una dissolució de ZnBr 2 i es dipositen zinc metàl lic i brom líquid. Si han circulat un total de 4, C per la cel la electrolítica, determina: a) la massa de zinc produïda; b) el volum de brom format (d = 3,12 g/ml); c) el temps que dura l'electròlisi si el corrent és de 7 A. (S: a) 15,6 g de Zn ; b) 12,23 ml ; 6, s) 15. Dels següents processos digueu els que són d'oxidació-reducció i assenyaleu l'espècie oxidant i l'espècie reductora. Indiqueu el canvi en el nombre d'oxidació. i. Al 2 O NaOH = 2 NaAlO 2 + H 2 O 3

4 ii. iii. QUÍMICA 2n ACTIVITATS COMPLEMENTÀRIES P.A.U. OXIDACIÓ-REDUCCIÓ CuO + H 2 = Cu + H 2 O Cl KOH = KCl + KClO + H 2 O 16. En les següents reaccions assenyaleu les substàncies oxidant i reductora, així com el canvi en el nombre d'oxidació que experimenten en els processos. i. Cu + H 2 SO 4 = Cu 2+ + SO SO 2 + H 2 O ii. Mg + H 3 O + = Mg 2+ + H 2 + H 2 O iii. H 2 S + SO 2 = S + H 2 O 17. Dels següents processos identifiqueu els que són d'oxidació-reducció, tot indicant el canvi en el nombre d'oxidació dels elements que s'oxiden i es redueixen. i. Fe 2 O H 2 = 2 Fe + 3 H 2 O ii. 3 PbF PCl 3 = 2 PF PbCl 2 iii. Al 2 (SO 4 ) 3 + Na 2 CO H 2 O = 2 Al(OH) Na 2 SO CO 2 iv. LiAlH H + = Li + + Al H 2 v. Cr 2 O OH - = 2 CrO H 2 O vi. 3 KClO = 2 KCl + KClO El permanganat de potassi, en medi àcid, és capaç d oxidar el sulfur d hidrogen a sofre elemental i el permanganat passa a ió manganés (II). Ajusteu la reacció iònica d'oxidació-reducció. A partir d ella, completeu la reacció utilitzant l'àcid sulfúric per al medi àcid. Indiqueu l'agent oxidant, l'agent reductor, així com l'espècie que s'oxida i l'espècie que es redueix. 19. Donada la reacció: MnO - 4 (aq) + SO 2-3 (aq) = MnO 2 (s) + SO 2-4 (aq), en medi àcid. a) Ajusteu-la pel mètode de l'ió-electró. b) Indiqueu l'espècie que s'oxida, la que es redueix, l'oxidant i el reductor. 20. Les següents reacciones transcorren en medi àcid. Ajusteu-les i indiqueu les espècies que s'oxiden i les que es redueixen. i. MnO 2 (s) + Cl - (aq) = Mn 2+ (aq) + Cl 2 (g) ii. I - - (aq) + Br 2 (l) = IO 3 (aq) + Br - (aq) 21. L'àcid sulfúric concentrat reacciona amb iodur d'hidrogen. En la reacció es forma iode, sulfur d'hidrogen i aigua. a) Escriviu i ajusteu la reacció redox. b) Calculeu la quantitat de iode obtingut al reaccionar 15 ml d'àcid sulfúric (d = 1'72 g/ml i riquesa del 92 %) amb 200 g de iodur d'hidrogen. 22. En dissolució aquosa i acidificada amb àcid sulfúric l'ió permanganat oxida l'ió ferro(ii) a ió ferro(iii), passant ell a ió manganès(ii). a) Ajustar la reacció iònica pel mètode de l'ió-electró. b) Calculeu la concentració d'una dissolució de sulfat de ferro(ii), expressada en mol/l, si 10 ml d'aquesta dissolució han consumit 22'3 ml d'una dissolució de permanganat de potassi de concentració 0'02 mol/l. 4

5 23. La reacció de l'àcid clorhídric amb òxid de manganès(iv) genera clorur de manganès(ii), clor i aigua. a) Escriviu i ajusteu la reacció estequiomètrica pel mètode de l'ió-electró. b) Quin volum de clor s'obté, mesurat a 700 mm d'hg i 30 C en reaccionar 150 ml d'àcid del 35 % de riquesa i densitat 1'17 g/ml, amb la quantitat necessària d'òxid de manganès(iv). 24. El nitrat de potassi (s) reacciona, en calent, amb clorur amònic (s) donant lloc a clorur de potassi (s), òxid de nitrogen(i) (g) i aigua (g). a) Escriviu i ajusteu la reacció redox pel mètode del nombre d'oxidació. b) S'escalfen 10 g de nitrat potàssic amb 12 g de clorur amònic. Calcula el volum de gas replegat sobre aigua, mesurat a 30 C i 1 atm. Pressió de vapor de l'aigua a 30 C = 31'82 mm d'hg. 25. L'àcid clorhídric concentrat redueix l'òxid de manganès(iv) a ió manganès(ii), i ell s oxida a gas clor i aigua. a) Escriviu i ajusteu la reacció redox corresponent, pel mètode de l'ió-electró. b) Calculeu la quantitat de pirolusita, amb una riquesa en MnO 2 d'un 72'6 %, necessària per a obtenir per reacció amb un excés d'àcid clorhídric concentrat 25 g de clor. 26. Una pila consta d'una semicel la que conté una barra de platí submergida en una dissolució 1 M de Fe 2+ i 1 M de Fe 3+. L'altra semicel la consisteix en un elèctrode de tal li submergit en una dissolució 1 M de Tl +. a) Escriviu les semireaccions en el càtode i en l'ànode i la reacció iònica global. b) Escriviu la notació de la pila i calculeu-ne la f.e.m. Dades: E ( Fe 3+ / Fe 2+ ) = +0'77 V; E (Tl + /Tl) = -0'34 V. 27. a) Escriviu les semireaccions que tenen lloc a l ànode i al càtode, així com la reacció global en la següent pila voltaica: Pt(s)/H 2 (g, 1 atm)/h + (aq, 1M)//Ag + (aq, 1M)/Ag(s). b) Calculeu la f.e.m. de la pila. Dades: E (Ag + /Ag) = +0'80 V. 28. Indiqueu raonadament si el Ni 2+ té capacitat per a oxidar al metall Cr a l'estat d'ió Cr 3+, sabent que els potencials redox estàndard valen: E (Ni 2+ /Ni) = -0'25 V i E (Cr 3+ /Cr) = +0'74 V Suposant condicions estàndard, raoneu si reaccionaran el NO 3 i el Zn en medi àcid, per a donar NH + 4 i Zn 2+. En cas afirmatiu, ajusteu la reacció que té lloc entre ells. Dades: E (NO - 3 /NH + 4 ) = +0'89 V i E (Zn 2+ /Zn) = -0'76 V. 30. Predigueu què succeirà si afegim brom molecular a una dissolució aquosa que continga iodur de sodi i clorur de sodi a 25 C i escriviu les possibles reaccions químiques espontànies. Dades: Potencials estàndard: (Cl 2 /Cl - ) = +1'36 V; (Br 2 /Br - ) = +1'07 V; (I 2 /I - ) = +0'53 V. 31. Els potencials estàndard de reducció dels parells redox Zn 2+ /Zn i Fe 2+ /Fe són respectivament -0'76 V i -0'44 V. a) Raona què passarà si a una dissolució de sulfat de ferro(ii), FeSO 4, li afegim 5

6 trossos de Zn. b) I si li afegim, en canvi, llimadures de Cu? (E (Cu 2+ /Cu) = +0'34 V). 32. Donats els potencials redox estàndard: E (Pb 2+ /Pb) = -0'126 V i E (Mg 2+ /Mg) = 2'36 V, justifiqueu en quin sentit es produirà la reacció: Mg 2+ + Pb = Mg + Pb Expliqueu raonadament si els metalls coure i manganès reaccionaran amb àcid clorhídric 1'0 M. En cas afirmatiu, escriviu la corresponent reacció redox. Dades: E (Mn 2+ /Mn) = -1'18 V; E (Cu 2+ /Cu) = +0'34 V. 34. Una pila voltaica està formada per un elèctrode de Zn en una dissolució 1 M de sulfat de zinc i un elèctrode de coure d'una dissolució de sulfat de coure(ii) a una temperatura de 25 C. Es demana: a) Semireacció que té lloc en cada elèctrode i reacció global. Quines són les espècies oxidant i reductora? b) Nom i signe de cadascun dels elèctrodes. Quina diferència de potencial proporcionarà la pila? E (Zn 2+ /Zn) = -0'76 V; E (Cu 2+ /Cu) = +0'34 V. 6