CUESTIONES Y PROBLEMAS DE SELECTIVIDAD EN LAS UNIVERSIDADES ANDALUZAS REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES

Transcripción

1 CUESTIONES Y PROBLEMAS DE SELECTIVIDAD EN LAS UNIVERSIDADES ANDALUZAS REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES 1. El KMnO 4, en medio ácido sulfúrico, reacciona con el H 2 O 2 para dar MnSO 4, O 2, H 2 O y K 2 SO 4. a) Ajusta la reacción molecular por el método del ión-electrón. b) Qué volumen de O 2 medido a 1520 mm Hg y 125 C se obtiene a partir de 100 g de KMnO 4? DATOS: R = 0,082 atm L mol 1 K 1 ; Masas atómicas (C) = 12 u; (O) = 16 u; (K) = 39 u; (Mn) = 55 u. Resultado: b) 25,78 L. 2. Una muestra de un metal se disuelve en ácido clorhídrico y se realiza la electrólisis de la disolución. Cuando han pasado por la célula electrolítica 3215 C, se encuentra que en el cátodo se han depositado 1,74 g de metal. Calcula: a) La carga del ión metálico. b) El volumen de cloro desprendido medido en condiciones normales. DATOS: 1 F = C; masa atómica (metal) = 157,2 u. Resultado: a) 3 electrones; b) 0,374 L. 3. Sabiendo que: Zn (s) Zn 2+ (1M) H + (1M) H 2 (1 atm) Pt(s) ε o pila = 0,76 V. Zn (s) Zn 2+ (1M) Cu 2+ (1M) Cu (s) ε o pila = 1,10 V. Calcula los siguientes potenciales estándar de reducción: a) ε o (Zn 2+ /Zn) y b) ε o (Cu 2+ /Cu). Resultado: a) ε o (Zn 2+ /Zn) = 0,76 V; b) ε o (Cu 2+ /Cu) = 0,36 V. 4. a) Indica los números de oxidación del nitrógeno en las siguientes moléculas: N 2 ; NO; N 2 O y N 2 O 4. b) Escribe la semirreacción de reducción del HNO 3 a NO 5. Dadas las siguientes reacciones: NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O;

2 Cu + Cl 2 CuCl 2 CH O 2 CO H 2 O a) Justifica si todas son de oxidación-reducción. b) Identifica el agente oxidante y el reductor donde proceda. 6. Se electroliza una disolución acuosa de NiCl 2 pasando una corriente de 0,1 A durante 20 horas. Calcula: a) La masa de níquel depositada en el cátodo. b) El volumen de cloro, medido en C. N., que se desprende en el ánodo. DATOS: 1 F = C; Masas atómicas (Cl) = 35,5 u; (Ni) = 58,7 u. Resultado: a) 2,19 g Ni; b) 0,836 L. 7. La siguiente reacción redox tiene lugar en medio ácido: MnO 4 + Cl + H + Mn 2+ + Cl 2 + H 2 O Indica, razonando la respuesta, la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) El Cl es el agente reductor. b) El MnO 4 experimenta una oxidación. c) En la reacción, debidamente ajustada, se forman también 4 moles de agua por cada mol de MnO 4 8. El bromuro sódico reacciona con ácido nítrico, en caliente, según la reacción: NaBr + HNO 3 Br 2 + NO 2 + NaNO 3 + H 2 O a) Ajusta esta reacción por el método del ión-electrón. b) Calcula la masa de bromo que se obtiene cuando 100 g de bromuro de sodio se tratan con ácido nítrico en exceso. DATOS: Masas atómicas (Br) = 80 u; (Na) = 23 u. Resultado: b) 77,67 g Br Razona la certeza o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) Todas las reacciones de combustión son procesos redox. b) El agente oxidante es la especie que dona electrones en un proceso redox. c) El ánodo, en una pila, es el electrodo en el que se lleva a cabo la oxidación.

3 10. Dada la siguiente reacción redox: HCl + K 2 Cr 2 O 7 CrCl 3 + KCl + Cl 2 + H 2 O a) Ajusta la reacción por el método del ión-electrón. b) Calcula la molaridad de la disolución de HCl si cuando reaccionan 25 ml de la misma con exceso de K 2 Cr 2 O 7 producen 0,3 L de Cl 2 en C.N. Resultado: a) [HCl] = 2,52 M. 11. La notación de una pila electroquímica es: Mg Mg 2+ (1 M) Ag + (1 M) Ag. a) Calcula el potencial estándar de la pila. b) Escribe y ajusta la ecuación química para la reacción que ocurre en la pila. c) Indica la polaridad de los electrodos. DATOS: ε o (Ag + /Ag) = 0,80 V; ε o (Mg 2+ /Mg) = 2,36 V. 12. El monóxido de nitrógeno se puede obtener según la siguiente reacción: Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O a) Ajusta por el método del ión-electrón esta reacción en sus formas iónica y b) Calcula la masa de cobre que se necesita para obtener 5 L de NO medidos a 750 mm de Hg y 40 C. 1 DATOS: Masas atómicas (Cu) = 63,5 u; R = 0,082 atm L mol 1 K Resultado: b) 18,1 g Cu. 13. Se dispone de una pila con dos electrodos de Cu y Ag sumergidos en una disolución 1 M de sus respectivos iones, Cu 2+ y Ag +. Contesta sobre la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) El electrodo de plata es el cátodo y el de cobre el ánodo. b) El potencial de la pila es 0,46 V. c) En el ánodo de la pila tiene lugar la reducción del oxidante. DATOS: ε o (Ag + /Ag) = 0,80 V; ε o (Cu 2+ /Cu) = 0,34 V 14. Para la reacción HNO 3 + C CO 2 + NO + H 2 O, justifica la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes: a) El número de oxidación del oxígeno pasa de 2 a 0. b) El carbono se oxida a CO 2 c) El HNO 3 se reduce a NO

4 15. Se realiza la electrolisis completa de 2 L de una disolución de AgNO 3 durante 12 minutos, obteniéndose 1,5 g de plata en el cátodo. a) Qué intensidad de corriente ha pasado a través de la cuba electrolítica? b) Calcula la molaridad de la disolución inicial de AgNO 3. DATOS: Masas atómicas (Ag) = 108 u; (N) = 14 u; (O) = 16 u; F = C Resultado: a) I = 1,86 A; b) [AgNO 3 ] = 0,007 M. 16. La siguiente reacción tiene lugar en medio ácido: Cr 2 O C 2 O 2 4 Cr 3+ + CO 2 a) Ajústala por el método del ión-electrón. b) Calcula el volumen de CO 2, medido a 700 mm Hg y 30 C, que se obtendrá cuando reaccionan 25,8 ml de una disolución de K 2 Cr 2 O 7 0,02 M con exceso de 2 ión C 2 O 4 DATOS: R = 0,082 atm L mol 1 K 1. Resultado: b) 83,61 L. 17. La siguiente reacción tiene lugar en medio ácido: BrO 4 + Zn Br + Zn 2+. a) Ajusta la reacción iónica por el método del ión-electrón. b) Calcula la riqueza de una muestra de Zn si 1 g de la misma reacciona con 25 ml de una disolución 0,1 M de iones BrO 4. DATOS: Masa atómica (Zn) = 65,4 u. Resultado: b) 65,4 % de riqueza. 18. El ácido nítrico reacciona con el sulfuro de hidrógeno según: HNO 3 (aq) + H 2 S (g) NO (g) + SO 2 (g) + H 2 O (l). a) Ajusta por el método del ión-electrón esta reacción en sus formas iónica y b) Calcula el volumen de sulfuro de hidrógeno, medido a 700 mm Hg y 60 C, necesario para reaccionar con 500 ml de una disolución 0,5 M de ácido nítrico. DATOS: R = 0,082 atm L mol 1 K 1. Resultado: b) V (H 2 S) = 3,706 L. 19. Teniendo en cuenta los potenciales de reducción estándar de los pares: ε o (Ag + /Ag) = 0,80 V, y ε o (Ni 2+ /Ni) = 0,25 V.

5 a) Cuál es la fuerza electromotriz, en condiciones estándar, de la pila que se puede construir? b) Escribe la notación de la pila y las reacciones que tienen lugar. 20. Dada la reacción: K 2 Cr 2 O 7 (aq) + Na 2 SO 3 (aq) + H 2 SO 4 Cr 2 (SO 4 ) 3 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + Na 2 SO 4 (aq) +H 2 O. a) Ajusta por el método del ión-electrón esta reacción en sus formas iónica y b) Calcula la molaridad de una disolución de Na 2 SO 3, si 15 ml de ésta reaccionan totalmente en medio ácido, con 25,3 ml de disolución K 2 Cr 2 O 7 0,06M. Resultado: b) [Na2SO3] = 0,3 M. 21. 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) Ajusta por el método del ión-electrón esta reacción, en forma iónica y b) Qué volumen de disolución 0,02 M de permanganato de potasio se necesitan para oxidar 30 ml de disolución de sulfato de hierro(ii) 0,05 M, en presencia de ácido sulfúrico? Resultado: b) V = 15 ml. 22. El ácido sulfúrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio según la reacción: H 2 SO 4 + KBr K 2 SO 4 + Br 2 + SO 2 + H 2 O. a) Ajústala por el método del ión-electrón y escribe las dos semiecuaciones redox. b) Calcula el volumen de bromo líquido (densidad 2,92 g ml 1 ) que se obtendrá al tratar 90,1 g de bromuro de potasio con suficiente cantidad de ácido sulfúrico. DATOS: Masas atómicas (Br) = 80 u; (K) = 39 u. Resultado: b) V = 20,74 ml. 23. Para platear un objeto se ha estimado que es necesario depositar 40 g de plata.

6 a) Si se realiza la electrolisis de una disolución acuosa de sal de plata con una corriente de 2 amperios cuánto tiempo se tardará en realizar el plateado? b) Cuántos moles de electrones han sido necesarios para ello? DATOS: Masas atómicas (Ag) = 108 u; F = C mol 1. Resultado: a) 4,96 h; b) 0,37 moles de electrones. 24. El gas cloro se puede obtener por reacción de ácido clorhídrico con ácido nítrico, produciéndose simultáneamente dióxido de nitrógeno y agua. a) Ajusta la ecuación iónica y molecular por el método del ión electrón. b) Calcula el volumen de cloro obtenido, a 17 C y 720 mm de Hg, cuando reaccionan 100 ml de disolución de ácido clorhídrico 0,5 M, con ácido nítrico en exceso. DATOS: R = 0,082 atm L mol 1 K 1. Resultado: b) V = 0,628 L. 25. a) Justifica si los siguientes procesos son redox: HCO 3 + H + CO 2 + H 2 O; I 2 + NO 3 HIO 3 + NO + H 2 O. b) Escribe las semiecuaciones de oxidación y de reducción en el que proceda. 26. En la siguiente tabla se indican los potenciales estándar de distintos pares en disolución acuosa. Par redox Fe 2+ /Fe Cu 2+ /Cu Ag + /Ag Pb 2+ /Pb Mg 2+ /Mg ε (V) 0,44 0,34 0,80 0,14 2,34 a) De estas especies, razona: Cuál es la más oxidante? Cuál es la más reductora? b) Si se introduce una barra de plomo en una disolución acuosa de cada una de las siguientes sales: AgNO 3, CuSO 4, FeSO 4 y MgCl 2, en qué caso se depositará una capa de otro metal sobre la barra de plomo? Justifica la respuesta. 27. Dados los valores de potencial de reducción estándar de los sistemas Cl 2 /Cl = 1,36 V, Br 2 /Br = 1,07 V y I 2 /I = 0,54 V. Indica razonadamente: a) Cuál es la especie química más oxidante entre las mencionadas anteriormente?

7 b) Es espontánea la reacción entre el cloro molecular y el ión yoduro? c) Es espontánea la reacción entre el yodo molecular y el ión bromuro? 28. En disolución acuosa y en medio ácido sulfúrico el sulfato de hierro(ii) reacciona con permanganato de potasio para dar sulfato de manganeso(ii), sulfato de hierro(iii) y sulfato de potasio. a) Escribe y ajusta las correspondientes reacciones iónicas y la molecular del proceso por el método del ión-electrón. b) Calcula la concentración molar de una disolución de sulfato de hierro(ii) si 100 ml de esta disolución han consumido 22,3 ml de una disolución acuosa de permanganato de potasio 0,02 M. Resultado: b) [FeSO 4 ] = 0,0223 M. 29. El dióxido de manganeso reacciona en medio hidróxido potásico con clorato de potasio para dar permanganato de potasio, cloruro de potasio y agua. a) Ajusta la ecuación molecular por el método del ión-electrón. b) Calcula la riqueza en dióxido de manganeso de una muestra si 1 g de la misma reacciona exactamente con 0,35 g de clorato de potasio. DATOS: Masas atómicas (O) = 16 u; (Cl) = 35,5 u; (K) = 39 u; (Mn) = 55 u. Resultado: b) 49,8 %. 30. El ácido sulfúrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio para dar bromo, dióxido de azufre sulfato de potasio y agua. a) Escribe y ajusta la ecuación molecular por el método del ión-electrón. b) Calcula los gramos de bromo que se producirán cuando se traten 50 g de bromuro de potasio con exceso de ácido sulfúrico. DATOS: Masas atómicas (K) = 39 u; (Br) = 80 u. Resultado: b) 33,61 g Br 2.