1Reacciones de oxidacin-reduccin

RESOLUCIN DE CUESTIONES

Cuestin 1Dadas las siguientes reacciones:

Mg + 1/2 O2 MgOMg + Cl2 MgCl2

a) Explique lo que ocurre con los electrones de la capa de valencia de los elementos que intervienenen las mismas.b) Qu tienen en comn ambos procesos para el magnesio?c) Tienen algo en comn los procesos que le ocurren al oxgeno y al cloro?

Cuestin 2Razone la certeza o falsedad de las siguientes afirmaciones:a) Todas las reacciones de combustin son procesos redox.b) El agente oxidante es la especie que dona electrones en un proceso redox.

Cuestin 3a) Indique los nmeros de oxidacin del nitrgeno y del cloro en las siguientes especies: N2; NO; N2O;N2O4 ; HClO2 ; Cl2 ; HClb) Escriba la semirreaccin de reduccin del HNO3 a NO y la semirreaccin de oxidacin del HCl aHClO2.

Cuestin 4a) Defina el concepto electrnico de oxidacin y reduccin.b) Indique cul o cules de las semirreacciones siguientes:

ClO2- Cl- ; S SO42- ; Fe2+Fe3+ ;corresponden a una oxidacin y cul o cules a una reduccin.c) Indique la variacin del nmero de oxidacin del cloro, hierro y azufre.

Cuestin 5De las siguientes reacciones:

HCO3- + H+ CO2 + H2OCuO + NH3 N2 + H2O + Cu

KClO3 KCl + O2a) Justifique si son todos procesos redox.b) Escriba las semirreacciones redox donde proceda.

Cuestin 6Dadas las siguientes reacciones (sin ajustar):

CaO + H2O Ca(OH)2Ag + HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O

Razone:a) Si son de oxidacin-reduccin.b) Qu especies se oxidan y qu especies se reducen?

2Cuestin 7Dadas las siguientes reacciones:NaOH + HNO3 NaNO3 + H2OCu + Cl2 CuCl2CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2Oa) Justifique si todas son de oxidacin-reduccin.b) Identifique el agente oxidante y el reductor donde proceda.

Cuestin 8La siguiente reaccin redox tiene lugar en medio cido:MnO4- + Cl- + H+ Mn2+ + CI2 + H2OIndique, razonando la respuesta, la veracidad o falsedad de las afirmaciones siguientes:a) El Cl es el agente reductor.b) El MnO4 experimenta una oxidacin.c) En la reaccin, debidamente ajustada, se forman 4 moles de H2O por cada mol de MnO4.

Cuestin 9Ajuste la siguiente reaccin redox por el mtodo del ion-electrn:MnO2 + HCl Mn2+ + CI2 + H2O

Cuestin 10El permanganato de potasio (KMnO4) reacciona con el nitrito de sodio (NaNO2) en medio bsicoobtenindose dixido de manganeso (II) y nitrato de sodio (NaNO3).Ajuste la reaccin redox por el mtodo del ion-electrn:

Cuestin 11Si se introduce una lmina de cinc en una disolucin de sulfato de cobre (II), CuSO4, se observa queel cobre se deposita en la lmina, se pierde el color azul de la disolucin y la lmina de cinc sedisuelve.a) Explique, razonadamente, este fenmeno.b) Escriba las reacciones observadas.

Cuestin 12Explique mediante la correspondiente reaccin, que sucede cuando en una disolucin de sulfato dehierro (II) se introduce una lmina de:a) Cdb) ZnDatos. Eo (Zn2+/Zn) = - 076 V; Eo (Fe2+/Fe) = - 044 V; Eo (Cd2+/Cd) = - 040 V.

Cuestin 13A la vista de los siguientes potenciales de reduccin estndar:Eo (Na+/Na) = - 271 V; Eo (H+/H2) = 000 V; Eo (Cu2+/Cu) = + 034 VRazone:a) Si se desprender hidrgeno cuando se introduce una barra de sodio en una disolucin 1 M decido clorhdrico.b) Si se desprender hidrgeno cuando se introduce una barra de cobre en una disolucin acuosa decido clorhdrico 1 M.c) Si el sodio metlico podr reducir a los iones Cu (II).

3Cuestin 14a) Reaccionar una disolucin acuosa de cido clorhdrico con hierro metlico?b) Reaccionara una disolucin acuosa de cido clorhdrico con cobre?c) Qu ocurrir si se aaden limaduras de hierro a una disolucin de Cu2+.Justifique las respuestas.Datos: Eo (Cu2+/Cu ) = 034 V ; Eo (Fe2+/Fe) = - 044 V; Eo (H+/H2 ) = 000 V.

Cuestin 15A partir de los valores de potenciales de reduccin estndar siguientes:E0 (Cl2/Cl-) = + 136 V ; E0 (I2/I-) = + 054 V ; E0 (Fe3+/Fe2+) = + 077 VIndique, razonando la respuesta:a) Si el cloro puede reaccionar con iones Fe2+ y transformarlos en Fe3+.b) Si el yodo puede reaccionar con iones Fe2+ y transformarlos en Fe3+.

Cuestin 16Se sabe que el flor desplaza al yodo de los yoduros para formar el fluoruro correspondiente.a) Escriba las semirreacciones que tienen lugar.b) Sabiendo que Eo (I2/I-) = + 053 V, justifique cul de los tres valores de Eo siguientes: + 283 V ;+ 053 V y 047 V, corresponder al par F2/F-.

Cuestin 17Se construye una pila con los pares Fe2+/Fe y Sn4+/Sn2+.a) Indique que par acta como nodo, que par acta como ctodo y escriba lasreacciones que tienen lugar en cada electrodo.b) Calcule la f.e.m. de la pila.Datos: Eo (Fe2+/Fe) = - 045 V; Eo (Sn4+/Sn2+) = 015 V.

Cuestin 18Dados los potenciales de reduccin estndar:Eo (Pb2+/ Pb) = - 013 V y Eo (Cu2+/ Cu) = 034 V.a) Escriba las semirreacciones y la reaccin ajustada de la pila que puede formarse con esos pares.b) Calcule la fuerza electromotriz de la pila formada e indique que electrodo acta como nodo y cualcomo ctodo.

Cuestin 19Sabiendo que:Zn (s) Zn2+(1 M) H+(1 M) H2(1 atm)Pt(s) Eopila = 076 VZn(s) Zn2+(1 M) Cu2+(1 M) Cu(s) Eopila = 110 VCalcule los siguientes potenciales normales de reduccin:a) Eo (Zn2+/Zn).b) Eo (Cu2+/Cu)

Cuestin 20Se construye una pila, en condiciones estndar, con un electrodo de cobre y un electrodo de aluminio.a) Indique razonadamente cual es el ctodo y cual el nodo.b) Escriba el diagrama de la pila y calcule la f.e.m de la misma.Datos. E0 (Cu2+/Cu)= 034 V ; E0 (Al3+/Al) = -165 V.

4Cuestin 21Con los pares Hg2+/Hg y Cu2+/Cu, cuyos potenciales de reduccin estndar son, respectivamente,095 V y 034 V, se construye una pila electroqumica.a) Escriba las semirreacciones y la reaccin global.b) Indique el electrodo que acta como nodo y el que acta como ctodo.c) Establezca el diagrama de la pila y calcule la fuerza electromotriz de la pila.

Cuestin 22Dados los potenciales normales de reduccin Eo (Pb2+/Pb) = 013 V y Eo (Zn2+/Zn) = 076 Va) Escriba las semirreacciones y la reaccin ajustada de la pila que se puede formar.b) Indique que electrodo acta como nodo y cual como ctodo.c) Establezca el diagrama de la pila y calcule la fuerza electromotriz de la misma.

Cuestin 23Se dispone de dos electrodos, uno de Zn y otro de Ag, sumergidos en una disolucin 1 M de susrespectivos iones Zn2+ y Ag+. Los potenciales de reduccin estndar son: Eo(Zn2+/Zn) = - 076 V ;Eo(Ag+/Ag) = + 080 V. Indique, razonando la respuesta, la veracidad o falsedad de las afirmacionessiguientes:a) La plata es el ctodo y el cinc el nodo.b) El potencial de la pila que se forma es 004 V.c) En el nodo de la pila tiene lugar la reduccin del oxidante.

Cuestin 24Tres cubas electrolticas conectadas en serie, contienen disoluciones acuosas de AgNO3 la primera,de Cd(NO3)2 la segunda y de Zn(NO3)2 la tercera. Cuando las tres cubas son atravesadas por lamisma cantidad de corriente, justifique si sern ciertas o no las siguientes afirmaciones:a) En el ctodo se depositara la misma masa en las tres cubas.b) En las cubas segunda y tercera se depositara el doble nmero de equivalentes gramo que en laprimera.c) En las cubas segunda y tercera se depositaran la misma cantidad de sustancia.

Cuestin 25Indique, razonadamente, los productos que se obtienen en el nodo y en el ctodo de una celdaelectroltica al realizar la electrolisis de los siguientes compuestos:a) Bromuro de cinc fundido (ZnBr2)b) Disolucin acuosa de HCl.c) Cloruro de nquel fundido (NiCl2)Datos: Eo (Zn2+/Zn) = - 076 V ; Eo (Br2/Br-) = + 109 V; Eo (Cl2/Cl-) = + 136 V; Eo (Ni2+/Ni) = - 025 V.

5RESOLUCIN DE PROBLEMAS

Problema 1Dada la siguiente reaccin: As + HNO3 H3AsO3 + NOa) Ajuste la reaccin por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule el numero de molculas de NO que se pueden obtener a partir de 12 moles de As.

Problema 2Cuando el oxido de manganeso(IV) reacciona con cido clorhdrico se obtiene cloro, cloruro demanganeso(II) y agua.a) Ajuste esta reaccin por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule el volumen de cloro, medido a 20 C y 700 mm de mercurio de presin, que se obtienecuando se aade un exceso de cido clorhdrico sobre 20 g de un mineral que contiene un 75% enpeso de riqueza en dixido de manganeso.Datos. R = 0082 atmLK-1mol-1. Masas atmicas: O = 16; Mn = 55.

Problema 3

El yodo (I2) reacciona con el acido ntrico diluido formando acido ydico (HIO3) y dixido de nitrgeno.a) Ajuste la reaccin por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule los gramos de yodo y de acido ntrico necesarios para obtener 2 litros de NO2 (g) medidosen condiciones normales.Datos. Masas atmicas: H = 1; N = 14; O = 16; I = 127.

Problema 4

El I2O5 oxida al CO, gas muy toxico, a dixido de carbono en ausencia de agua, reducindose el a I2.a) Ajuste la reaccin molecular por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule los gramos de I2O5 necesarios para oxidar 10 litros de CO que se encuentran a 75 C y700 mm de mercurio de presin.Datos. R = 0082 atmLK-1mol-1. Masas atmicas: C = 12; O = 16; I = 127.

Problema 5

El monxido de nitrgeno gaseoso (NO) se prepara por reaccin del cobre metlico con cido ntrico,obtenindose, adems, nitrato de cobre (II) y agua.a) Ajuste por el mtodo del ion electrn la reaccin anterior.b) Cuntos moles de cido y que peso de cobre se necesitan para preparar 5 L de NO, medidos a730 mm de mercurio y a la temperatura de 25oC?Datos. R = 0082 atmLK-1mol-1. Masas atmicas: H = 1; N = 14; O = 16; Cu = 635.

Problema 6

El cido sulfrico reacciona con cobre para dar sulfato de cobre (II), dixido de azufre y agua.a) Ajuste, por el mtodo del ion electrn, la reaccin molecular.b) Qu masa de sulfato de cobre (II) se puede preparar por la accin de 2 mL de cido sulfrico del96 % de riqueza en peso y densidad 1,84 g/mL sobre cobre en exceso?Datos. Masas atmicas: H = 1; O = 16; S = 32; Cu = 63,5.

Problema 7

El cido sulfrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio segn la reaccin:H2SO4 + KBr K2SO4 + Br2 + SO2 + H2O

6a) Ajuste, por el mtodo del ion-electrn, la reaccin anterior.b) Calcule el volumen de bromo liquido (densidad 2,92 g/mL) que se obtendr al tratar 90,1 g debromuro de potasio con suficiente cantidad de cido sulfrico.Datos. Masas atmicas: K = 39; Br = 80.

Problema 8El acido ntrico (HNO3) reacciona con el sulfuro de hidrogeno (H2S) dando azufre elemental (S),monxido de nitrgeno (NO) y agua.a) Escriba y ajuste por el mtodo del ion-electrn la reaccin correspondiente.b) Determine el volumen de H2S, medido a 60 C y 1 atmsfera, necesario para que reaccione con500 mL de HNO3 02 M.Dato: R = 0082 atmLK-1mol-1.

Problema 9En medio cido, el ion cromato oxida al ion sulfito segn la ecuacin:

CrO42 + SO32 H+ Cr3+ + SO42 + H2Oa) Ajuste la ecuacin inica por el mtodo del ion-electrn.b) Si 25 mL de una disolucin de Na2SO3 reaccionan con 281 mL de disolucin 0088 M de K2CrO4 ,calcule la molaridad de la disolucin de Na2SO3.

Problema 10La siguiente reaccin redox tiene lugar en medio acido:

MnO4 + Ag + H+ Mn2+ + Ag+ + H2Oa) Ajuste esta reaccin por el mtodo del ion electrn.b) Calcule los gramos de plata metlica que podra ser oxidada por 50 mL de una disolucin acuosade MnO4- 02 M.Dato: Masa atmica, Ag = 108.

Problema 11

En una valoracin, 3125 mL de una disolucin 01 M de Na2C2O4 (oxalato de sodio) en medioacido consumen 1738 mL de una disolucin de KMnO4 de Concentracin desconocida. Sabiendoque el oxalato pasa a CO2 y el permanganato a Mn2+.a) Ajuste la ecuacin inica por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule la concentracin de la disolucin de KMnO4.Datos: Masas atmicas: O = 16; K = 39; Mn = 55.

Problema 12a) Calcule la masa equivalente del K2CrO4 cuando la especie CrO42- se reduce a Cr3+ en medioacido (consulte el problema n 9).b) Calcule la concentracin de la disolucin de KMnO4 del problema n 11, haciendo uso delconcepto de equivalente qumico.Datos: Masas moleculares: K2CrO4 = 294; KMnO4 = 158; Na2C2O4 = 134

Problema 13En medio acido, el ion permanganato se reduce a ion manganeso (II) y oxida al ion hierro (II) a ionhierro (III).a) Ajuste esta reaccin por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule el volumen de una disolucin 02 M de permanganato potsico que reacciona con 25 mLde una disolucin 2 M de cloruro de hierro (II).

7Problema 14Para conocer la riqueza de un mineral de hierro se toma una muestra de 2,5 gramos del mismo.Una vez disuelto el hierro en forma Fe2+, se valora, en medio cido sulfrico, con una disolucin deK2Cr2O7 con lo que se consigue oxidar el Fe (II) a Fe (III), reducindose el dicromato a Cr (III).a) Ajuste la reaccin inica por el mtodo del ion electrn.b) Si en la valoracin se han gastado 32 mL de disolucin 1 N de dicromato de potasio, determineel porcentaje en hierro que hay en la muestra.Dato. Masa atmica: Fe = 56.

Problema 15Dada la reaccin:

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2Oa) Ajuste la reaccin anterior por el mtodo del ion-electrn.b) Calcule los mL de disolucin 05 M de KMnO4 necesarios para que reaccionen completamentecon 24 g de FeSO4.Datos. Masas atmicas: O = 16; S = 32; Fe = 56.

Problema 16El estao metlico, en presencia de acido clorhdrico, es oxidado por el dicromato de potasio(K2Cr2O7) a cloruro de estao (IV) reducindose el dicromato a Cr (III).a) Ajuste, por el mtodo del ion-electrn, la ecuacin molecular completa.b) Calcule la riqueza en estao de una aleacin si un gramo de la misma una vez disuelta sevalora, en medio cido clorhdrico, con dicromato de potasio 0,1 M, gastndose 25 mL del mismo.Dato. Masa atmica: Sn = 119

Problema 17Para cada una de las siguientes electrolisis, calcule:a) La masa de cinc metlico depositada en el ctodo al pasar por una disolucin acuosa de Zn2+una corriente de 187 amperios durante 425 minutos.b) El tiempo necesario para que se depositen 058 g de plata tras pasar por una disolucin acuosade AgNO3 una corriente de 184 amperios.Datos. F = 96500 C. Masas atmicas: Zn = 654 ; Ag = 108.

Problema 18A travs de una cuba electroltica que contiene una disolucin de nitrato de cobalto (II) pasa unacorriente elctrica durante 30 minutos, depositndose en el ctodo 5 g de cobalto.a) Calcule la intensidad de la corriente que ha circulado.b) Cul es el numero de tomos de cobalto depositados?Datos. Masa atmica: Co = 59; F = 96500 C.

Problema 19a) Qu cantidad de electricidad es necesaria para que se deposite en el ctodo todo el orocontenido en un litro de disolucin 01 M de cloruro de oro (III)?b) Qu volumen de cloro, medido a la presin de 740 mm de mercurio y 25 C, se desprenderen el nodo?Datos: F = 96500 C; R = 0082 atmLK-1mol-1; Masas atmicas: Cl = 355; Au = 197

8Problema 20Se desea conocer la cantidad de electricidad que atraviesa dos cubas electrolticas conectadas enserie, que contienen disoluciones acuosas de nitrato de plata, la primera, y de sulfato de hierro (II),la segunda. Para ello se sabe que en el ctodo de la primera se han depositado 0'810 g de plata.a) Calcule la cantidad de electricidad que ha atravesado las cubas y la cantidad de hierrodepositada en el ctodo de la segunda cuba.b) Indique alguna aplicacin de la electrolisis.Datos: F = 96500 C. Masas atmicas: Fe = 56; Ag = 108.

Problema 21Se hace pasar una corriente elctrica de 25 A durante 2 horas a travs de una celda electrolticaque contiene una disolucin de Ni(NO3)2.a) Cuntos gramos de nquel metlico se depositaran en el ctodo?b) Cuntos moles de electrones se han necesitado?Datos: F = 96500 C. Masa atmica: Ni = 587

Problema 22

A travs de un litro de disolucin 01 M de nitrato de plata se hace pasar una corriente de 015 Adurante 6 horas.a) Determine la masa de plata depositada en el ctodo.b) Calcule la molaridad del ion plata una vez finalizada la electrolisis, suponiendo que se mantieneel volumen inicial de la disolucin.Datos: F = 96500 C. Masas atmicas: N = 14; Ag = 108.

Problema 23Una muestra de un metal se disuelve en acido clorhdrico y se realiza la electrolisis de ladisolucin. Cuando han pasado por la clula electroltica 3215 C, se encuentra que en el ctodo sehan depositado 174 g de metal. Calcule:a) La carga del ion metlico.b) El volumen de cloro desprendido medido en condiciones normales.Datos: F = 96500 C. Masa atmica del metal = 1572.

Problema 24El principal mtodo de obtencin del aluminio comercial es la electrolisis de las sales de Al3+fundidas.a) Cuntos culombios deben pasar a travs del fundido para depositar 1kg de aluminio?b) Si una clula electroltica industrial de aluminio opera con una intensidad de corriente de40000 A. Cunto tiempo ser necesario para producir 1 kg de aluminio?Datos: F = 96500 C. Masa atmica: Al = 27.

Problema 25Dos cubas electrolticas, conectadas en serie, contienen una disolucin acuosa de AgNO3, laprimera, y una disolucin acuosa de H2SO4, la segunda. Al pasar cierta cantidad de electricidad porlas dos cubas se han obtenido, en la primera, 0090 g de plata. Calcule:a) La cantidad de electricidad que pasa por las cubas.b) El volumen de H2, medido en condiciones normales, que se obtiene en la segunda cuba.Datos: F = 96500 C. Masas atmicas: H =1; Ag = 108.