REACCIONES REDOX PROBLEMAS. 1) El permanganato de

REACCIONES REDOX
PROBLEMAS.
1)
El permanganato de potasio oxida al agua oxigenada en disolución de ácido sulfúrico dando lugar a oxígeno,
sulfato de manganeso (II), sulfuro de potasio y agua.
a) Escribir y ajustar la ecuación de la reacción.
b) ) Cuántos gramos de sulfato de manganeso (II) se formarán en al reacción de 20 g de permanganato de
potasio y 20,5 ml de agua oxigenada (densidad = 1,3 g/ml y riqueza 30 %).
DATOS. M.a(Mn) = 54,94 ;M.a(S) = 32,06 ;M.a(K) = 39,10 ;M.a(O) =16
2)
Al hacer reaccionar cobre con una disolución de ácido nítrico se forma nitrato de cobre, óxido de nitrógeno (II) y
agua. Se partió de 1,729 g de cobre puro. Calcúlese:
a) El volumen de disolución de HNO3 0,75 M que se necesita para disolver todo el cobre.
b) El volumen de NO medido a 310 K y 1,04 atm que se obtiene.
DATOS. M.a(Cu) = 63,54 ; M.a(N) = 14 ; M.a(O) = 16
3)
Al reaccionar el estaño con ácido nítrico, el estaño se oxida a dióxido de estaño y se desprende óxido de
nitrógeno (II) .
a) Escribe la ecuación ajustada de esta reacción.
b) Si el estaño forma parte de una aleación y de 1 Kg de la misma se obtienen 0,382 Kg de dióxido de estaño,
hallar el % de estaño en la aleación.
DATOS. M.a(N) = 14 ; M.a(Sn) =118,7 ; M.a(O) = 16
4)
La oxidación de la hidracina (N2H4) con agua oxigenada (H2O2) catalizada por Cu2+ se utiliza para la propulsión
de cohetes. En la reacción se produce nitrógeno y vapor de agua, desprendiéndose 154 Kcal/mol.
a) Formular y ajustar la reacción correspondiente.
b) Calcular la cantidad de agua oxigenada necesaria para oxidar completamente 16 g de hidracina.
c) Si los reactivos están inicialmente a 24 1C, ) qué temperatura alcanzarán los gases formados si su calor
específico molar es 8 cal/K.mol ?.
d) Calcular la presión final si la reacción se realiza en un recipiente cerrado de 100 c.c , suponiendo que los gases
formados se comportan como ideales.
5)
En medio sulfúrico, el permanganato de potasio oxida al ácido nitroso hasta ácido nítrico. Determínese:
a) La masa equivalente del permanganato en este proceso.
b) El volumen de KMnO4 0,75 M que se necesita para oxidar 20,0 g de ácido nitroso.
DATOS. M.a(Mn) = 54,94 ; M.a(K) = 39 ; M.a(N) = 14 ; M.a(O) = 16
6)
) Cuántos gramos de cobre se pueden obtener al reducir el óxido de cobre (I) con el hidrógeno que se obtiene al
disolver 5,23 g de Zn en ácido clorhídrico ?. ) Qué volumen mínimo de HCl 0,5 M se necesita para disolver todo
el Zn ?.
DATOS. M.a(Zn) = 65,4 ; M.a( Cu) = 63,5
7)
A partir del cromo presente en 1,20 g de un compuesto desconocido se preparan 250 c.c de disolución de Cr 2O72(ión dicromato). Para conocer la concentración de ión dicromato en dicha disolución, se toman 25 c.c de una
disolución 0,1 M de Fe2+ y se añaden lentamente la disolución de ión dicromato, necesitándose 27,40 c.c de esta
última para oxidar el Fe2+ a Fe3+ . Sabiendo que la reacción tiene lugar en medio ácido y que el ión dicromato se
reduce a ión Cr3+, calcular el % de cromo presente en el compuesto desconocido.
DATOS. M.a(Cr) = 52
8)
) Qué volumen de oxígeno puro, en m3 ,medido a la presión atmosférica y a 330 K de temperatura, se precisa
para oxidar 4 g de hierro a óxido de hierro (III) ?.
DATOS. M.a(Fe) = 56 ; M.a(O) = 16
9)
Los potenciales normales de reducción de los semisistemas Cu2+/Cu y Al3+/Al son, respectivamente, 0,34 v y 1,67 v . Si con ellos se construyera una pila, indique:
REACCIONES REDOX.
Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á1
a) Nombre y reacción en cada electrodo.
b) Reacción global de la pila.
c) La f.e.m normal de la pila.
10)
Dos cubas electrolíticas contienen disoluciones acuosas de nitrato de plata y ácido sulfúrico, respectivamente. Al
pasar simultáneamente por las dos disoluciones una misma corriente eléctrica, en la primera se depositan 0,093 g
de plata. Calcular el volumen de hidrógeno que, en condiciones normales, se libera en la segunda disolución.
DATOS. M.a(Ag) = 107,8 ;
11)
Una disolución acuosa de CuSO4 se electroliza con una corriente constante durante cuatro horas exactamente,
depositándose 16,583 g de cobre metálico. ) En qué electrodo se deposita el cobre ?. ) Cuál es la intensidad de la
corriente ?.
DATOS. M.a(Cu) = 63,5
12)
A través de dos células electrolíticas que contienen sulfato de cobre (II) y cloruro de aluminio respectivamente,
circulan sendas corrientes de 8 Amperios durante dos horas y 20 min.
a) Escribir la ecuación química correspondiente al proceso que tiene lugar en el ánodo y al que tiene lugar en el
cátodo de cada célula.
b) Calcular las cantidades de cobre y de aluminio que se habrán obtenido en las células anteriores al cabo del
tiempo indicado.
DATOS. M.a( Cu) = 63,5 ; M.a(Al) = 27 ; 1F = 96.500 C/mol e - .
13)
Calcule el peso de plata metálica que se deposita en el cátodo y la concentración de ión plata metálica que queda
en disolución,una vez finalizada la electrólisis de 1 lit. de disolución acuosa de nitrato de plata (I) 0,1 M, cuando
se hace pasar a través de ella una corriente de 0,5 A durante 2 horas.
DATOS. M.a(Ag) =108 ; 1F = 96.500 C/mol e-
14)
Calcular la molaridad de una disolución acuosa de KMnO4, de la que 40 c.c oxidan en medio ácido, a 3,04 g de
sulfato de hierro (II), dando como producto sulfato de manganeso (II).
DATOS: M.a(S)=32 ; M.a(Mn)=55 ; M.a(Fe)=56 ; M.a(K)=39 ;M.a(O)=16
15)
Dada la reacción:
HNO3 + S ---> H2SO4 + NO
ajustarla por el método del ión-electrón y calcular cuántos gramos de NO se pueden obtener haciendo reaccionar
6 g de S con ácido nítrico.
DATOS: M.a(N)=14 ; M.a(O)=16 ; M.a(S)=32
16)
Se extrae una corriente constante de 1 A de una pila Daniell:
Zn/Zn2+(1 M) // Cu2+(1 M)/Cu
durante 2 horas. Calcule las variaciones de peso que se observarán en las barras de Zn y de Cu. Calcule también la
f.e.m de la pila antes y después del paso de la corriente. Suponga que el volumen de las disoluciones de Cu 2+ y de
Zn2+ es de 1 lit. en cada caso.
DATOS: 1 e- = 1,6.10-19 C. Eo(Zn2+/Zn)=-0,76v ; Eo(Cu2+/Cu)=0,34v
M.a(Zn)=65,37 ; M.a(Cu)=63,54
17)
El permanganato de potasio en medio sulfúrico transforma el sulfato de hierro (II) en sulfato de hierro
(III),pasando él a sal de manganeso (II). Ajustar la reacción iónica y molecular. )Cuántos ml de disolución de
permanganato 0,5 M serán necesarios para valorar 2,40 g de sulfato de hierro (II) ?.
DATOS:
M.a(Fe)=55,8 ; M.a(S)=32 ; M.a(O)=16
18)
Calcular el potencial suministrado por una pila formada por la semipila: [Fe 3+]=1,0 M / [Fe2+]=0,02 M y la otra
semipila formada por:
[MnO4-]=5.10-4 M / [Mn2+]=0,01 M , operando en medio ácido de pH = 3 .
DATOS: Eo(Fe3+/Fe2+)=0,77v ; Eo(MnO4-/Mn2+)=1,51v
19)
Se somete a electrólisis ZnCl2 fundido haciendo pasar una corriente de 3 A durante cierto tiempo, hasta que se
depositan 24,5 g de Zn metálico.
a) Indique las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo.
REACCIONES REDOX.
Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á2
b) Calcule el tiempo necesario para realizar el proceso.
c) Determine el volumen de gas liberado (en C.N) durante la electrólisis.
DATOS: M.a(Zn)=65,5 ; M.a(Cl)=35,5 ; 1 F = 96.500 C/mol
20)
Cuando se mezclan disoluciones acuosas de permanganato de potasio y sulfato de hierro (II) en presencia de
ácido sulfúrico, se forma sulfato de manganeso (II), sulfato de hierro (III), sulfato de potasio y agua
a) Escribir y ajustar la reacción.
b) Suponer que 50 ml de una disolución de sulfato de hierro (II) 0,2 M necesitan 28 ml de una disolución de
permanganato de potasio para su oxidación. Calcular la concentración de la disolución de permanganato de
potasio.
DATOS: M.a(Mn)=55 ; M.a(K)=39 ; M.a(Fe)=55,85 ; M.a(S)=32 ; M.a(O)=16
CUESTIONES TEÓRICAS.
21)
Se trata una barra de hierro metálico con HCl. ) Se oxidará a Fe2+ ?. En caso afirmativo escribir la ecuación
redox que tiene lugar.
DATOS. Eo(Fe2+/Fe) = -0,44 v .
22)
Realice un esquema de una pila en la que participen los semipares:
Zn2+/Zn y Cu2+/Cu
) Qué tipo de especie química utilizaría para la construcción del puente salino?.
Si los potenciales normales de reducción de ambos semipares son respectiva-mente -0,76 v y 0,34 v indique qué
electrodo actuará como ánodo y cuál como cátodo.
23)
Describe el electrodo de hidrógeno como electrodo de referencia e indica los criterios que se siguen para elaborar
una tabla de potenciales normales de electrodo.
24)
Ajustar las siguientes reacciones en disolución acuosa:
a))
Medio ácido:
Cr2O72- + Sn2+ <===> Sn4+ + Cr3+
ClO- + I- <===> I2 + Cl-
b))
Medio básico:
Bi2O3 + ClO- <===> BiO3- + ClCo2+ + H2O2 <===> Co3+
25)
) Qué ocurrirá si a una disolución de sulfato de cobre (II) le añadimos trocitos de zinc ?. )Qué ocurriría si a una
disolución de sulfato de hierro (II) le añadimos limaduras de cobre ?.
DATOS. Eo [Cu2+/Cu] = 0,34 v ; Eo [Zn2+/Zn] = - 0,76 v ; Eo [Fe2+/Fe] =- 0,44 v
26)
Los potenciales normales de reducción de los semisistemas Cu2+/Cu y Al3+/Al son, respectivamente 0,34 v y 1,67 v . Si con ellos se construyera una pila, indique:
a) Nombre y reacción en cada electrodo.
b) Reacción global de la pila.
c) La f.e.m normal de la pila.
27)
En medio ácido, el clorato de potasio reacciona con cloruro de hierro (II) para dar cloruro de hierro (III) y cloruro
de potasio. Ajústese la reacción completa por el método del ión-electrón y calcule los equivalentes del oxidante y
del reductor.
DATOS. M.a(Cl) = 35,5 ; M.a(K) = 39 ; M.a(Fe) = 55,8 ;M.a(O) =16
28)
Los iones nitrito y permanganato reaccionan en un medio ácido y dan iones nitrato y manganeso (II),
respectivamente.
a) Ajustar la reacción correspondiente por el método del ión-electrón.
b) Escribir la ecuación molecular correspondiente si el nitrito de sodio reacciona con el permanganato de
potasio cuando se emplea ácido sulfúrico.
REACCIONES REDOX.
Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á3
29)
Ajústese la ecuación siguiente:
Sb2S5 + HNO3 ---> HSbO3 + S + NO + H2O
30)
Ajuste y complete la reacción en la que el dicromato de potasio oxida al ácido sulfhídrico en presencia de
ácido sulfúrico, sabiendo que, entre otras cosas, se obtienen sulfato de cromo (III) y azufre.
31)
Determinar el sentido favorecido de las siguientes reacciones a partir de condiciones estándar:
Fe2+ + I2 <===> Fe3+ + ICu + Ag+ <===> Cu2+ + Ag
Hg2+ + Hg <===> Hg22+
Ajustar dichas reacciones y señalar las especies, de todas las propuestas, de mayor poder oxidante. Señalar,
asimismo, las de mayor poder reductor.
DATOS.
Eo (Fe3+/Fe2+) = 0,77 v ; Eo (Ag+/Ag) = 0,80 v ; Eo (I2/I-) = 0,54 v ; Eo (Hg2+/Hg22+) = 0,92 v ;
Eo
2+
o
2+
(Cu /Cu) = 0,34v ; E (Hg2 /Hg) = 0,79 v
32)
Deducir si el cloro o el yodo pueden reaccionar con iones Fe(II) y transformarlos en iones Fe(III), en medio
acuoso, a partir de los siguientes datos:
Eo (Cl2/Cl-) = 1,36 v ; Eo (I2/I-) = 0,54 v ; Eo (Fe3+/Fe2+) = 0,77 v
Escribir y ajustar las respectivas reacciones iónicas, indicando los agentes oxidante y reductor.
33)
La f.e.m de la pila:
Cd / Cd2+(1 M)//H+(1 M)/H2(1 at),Pt
es de 0,40 v. )Cuál es el potencial normal de reducción del electrodo de cadmio?.
34)
En una pila formada con electrodos de Zn2+/Zn y Ni2+/Ni, unidos por un puente salino lleno de disolución
acuosa de Kcl:
a) Por el circuito externo, los electrones circulan desde el electrodo de Ni al de Zn.
b) En cambio, por el circuito interno los electrones circulan desde el electrodo de Zn al de Ni.
c) Por el circuito interno circulan iones positivos desde el electrodo de Zn al de Ni.
d) Por el circuito interno circulan también iones negativos desde el electrodo de Zn al de Ni.
e) Los iones Cl- del puente salino circulan hacia el electrodo de Ni.
f) El electrodo de Ni es el polo positivo de la pila.
g) Cuando la pila funciona cierto tiempo, el electrodo de Zn metálico ha perdido peso.
Comente si le parecen ciertas o falsas las anteriores afirmaciones, corrigiendolas en caso necesario.
DATOS. Eo (Zn2+/Zn) = -0,76 v ; Eo (Ni2+/Ni) = -0,25 v
35)
La f.e.m normal de la siguiente pila:
Zn / Zn2+(1 M) // Sn2+(1 M) / Sn
es 0,62 v. Cuál será el potencial normal de reducción del electrodo de Sn2+/Sn?
DATOS. Eo(Zn2+/Zn) = -0,76 v
36)
Se construye una pila con electrodos de Ag+/Ag y Zn2+/Zn , unidos mediante un puente salino conteniendo
disolución de NH4Cl. Indicar:
a) Las reacciones que tienen lugar en los electrodos.
b) La polaridad de los electrodos.
c) ) Cuál será el ánodo y cuál el cátodo.
d) En qué dirección de desplazarán los iones NH4+ y los Cl- del puente salino.
e) La reacción global de la pila.
f) La f.e.m normal de esta pila.
DATOS. Eo (Ag+/Ag) = 0,80 v ; Eo (Zn2+/Zn) = -0,76 v
37)
Por acción del permanganato de potasio, el ácido clorhídrico se oxida a cloro libre que se desprende y el
permanganato se reduce a Mn2+. Ajustar y completar la ecuación correspondiente.
38)
Ajustar la reacción de oxidación-reducción siguiente:
K2Cr2O7 + HCl + H2SO4 <===> Cr2(SO4)3 + Cl2 + K2SO4 + H2O
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H.C.B.
á4
39)
Basándote en los potenciales normales de electrodo, determinar si el ácido nítrico oxidará al Fe2+ dando NO como
producto de reacción.
Razona la respuesta.
DATOS: Eo (Fe3+/Fe2+) = 0,77 v ; Eo (NO3-/NO) = 0,96 v
40)
Un método para obtener cloro en el laboratorio consiste en dejar caer gota a gota ácido clorhídrico concentrado
sobre permanganato de potasio. Si uno de los productos finales es el cloruro de manganeso (II), escribir y ajustar
esta reacción. ) A qué tipo de reacciones pertenece?
41)
Una pila está formada por los siguientes electrodos:
SO42-/H2SO3 // Ag+/Ag
a) Escribir las reacciones anódicas y catódicas.
b) Escribir la reacción global de la pila.
c) Calcular la Eo de la pila.
DATOS: Eo (SO42-/SO32-) = 0,20 v ; Eo (Ag+/Ag) = 0,80 v
42)
Indique razonadamente si el Co2+ tiene capacidad para oxidar al Fe2+ a Fe3+, sabiendo que los potenciales
normales de los correspondientes electrodos son:
Eo (Co2+/Co) = -0,28 v ; Eo (Fe2+/Fe) = -0,44 v
43)
) Qué sucedería si se utilizase una cuchara de aluminio para agitar una disolución de nitrato de hierro (II) ?. ) Y
si se utilizase una cuchara de hierro para agitar una disolución que contiene iones de aluminio ?.
DATOS: Eo (Al3+/Al) = -1,67 v ; Eo (Fe2+/Fe) = -0,44 v
44)
Ajustar por el método del ión-electrón la ecuación global representativa de la reacción entre el ácido nítrico y el
zinc para dar iones zinc e iones amonio.
45)
) Cuales de los siguientes metales reaccionarán con HCl 1 M ?.
Li , Cu , Ag , Mg
DATOS:
Eo (Li+/Li)=-3,05v ; Eo (Cu2+/Cu)=0,34v ; Eo (Ag+/Ag)=0,80v ; Eo (Mg2+/Mg)=-2,37v
46)
En la reacción del ión Fe2+ a Fe3+. ) Como actúa el ión Fe2+ como oxidante o como reductor ?.
47)
Explique las analogías y las diferencias entre una pila galvánica y una célula electrolítica.
48)
Aplicando el método del ión-electrón ajustar la reacción siguiente indicando el oxidante y el reductor:
NaBr + MnO2 + H2SO4---> Br2 + MnSO4 + NaHSO4 + H2O
49)
) Por qué no se encuentran metales alcalinos en la naturaleza en estado elemental ?.
50)
)Por qué el flúor no se encuentra en la naturaleza en forma de gas (F 2) ?.
51)
Decir para cada una de las siguientes sentencias si es verdadera o falsa. Si es falsa reescribirla correctamente.
a) En una célula electroquímica la oxidación siempre ocurre en el ánodo.
b) Las condiciones estándar de las células electroquímicas son: concentración 1,0 M para las especies disueltas y
1 atm de presión para los gases.
c) Todas las reacciones de oxidación-reducción tienen un voltaje (potencial de pila) con signo negativo.
d) En una célula electroquímica el ánodo recibe los electrones.
52)
Dadas las siguientes semirreacciones y correspondientes potenciales:
O2 + 2 H+ + 2 e- ---> H2O2
Eo = 0,68 v
+
NO3 + 4 H + 3 e ---> NO + H2O
Eo = 0,96 v
2+
o
Fe + 2 e ----> Fe
E =-0,44 v
señalar, justificando la respuesta, cuál es el agente oxidante más fuerte y cuál es el agente reductor más fuerte.
53. Los siguientes datos se refieren a potenciales normales de reducción de distintos pares, en disolución acuosa:
Eo(Cu2+/Cu+)=0,15 v ; Eo(Cu2+/Cu)=0,34 v ; Eo(Ag+/Ag)=0,80 v; Eo(Zn2+/Zn)=-0,76 v ; Eo(Li+/Li)=-2,92 v
REACCIONES REDOX.
Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á5
a) ) Cuál es el agente oxidante más fuerte de las especies listadas anteriormente?.)Y el más reductor?.
b) Escribir y ajustar el equilibrio químico entre los siguientes sistemas: Cu-Ag+ ; Zn-Cu2+ ; resaltando con una
flecha el sentido preferente del equilibrio.
REACCIONES REDOX.
Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á6