CutePDF Printer, Job 9 - Universidad Pablo de Olavide, de Sevilla

Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005. Hoja 13 Corregida
Área de Química-Física. Universidad Pablo de Olavide- pág. 1
94*.
a)Las reacciones parciales son:
Cu2+ +2 e- ↔ Cu
Pb2+ +2 e- ↔ Pb
El sentido de la reacción total se determina sabiendo que “la especie que se reduce tiene un valor de E mayor
que la que se oxida”. En las condiciones estándar, E(Cu2+/Cu)=Eº(Cu2+/Cu) es superior a
E(Pb2+/Pb)=Eº(Pb2+/Pb). Por tanto, la reacción espontánea es:
Pb+Cu2+ ↔Pb2++Cu
∆Eº= Eº(Cu2+/Cu)- Eº(Pb2+/Pb)=0.337-(-0.126)=0.463 V
b) De acuerdo con las reacciones parciales escritas en a), la reacción total implica el intercambio de n=2
electrones.
∆Gº=-n F Eº=-2·96500·0.463=-89360 CV/mol=-89360 J/mol
c) ∆E = ∆Eº−
[Pb 2+ ]
2.303RT
log
[Cu2+ ]
nF
Dado que [Pb2+]=[Cu2+](=0.5M), se computa log(1) que vale 0. Esto es, ∆E=∆Eº=0.463 V
95. Nos encontramos en las condiciones estándar:
Eº(H+/H2) > Eº(Pb2+/Pb)
se reduce H+
2 H++2 e- ↔ H2
reducción, cátodo
Pb2+ +2 e-← Pb
oxidación, ánodo
2H++Pb↔H2+Pb2+
Pb|Pb2+(1M)||H+(1M)|H2
96*.
Zn+Cu2+ ↔Zn2++Cu
Las reacciones parciales son:
Cu2+ +2 e- ↔ Cu
Zn2+ +2 e- ← Zn
∆Eº= Eº(Cu2+/Cu)- Eº(Zn2+/Zn)=0.337-(-0.7628)=1.100 V
De acuerdo con las reacciones parciales, la reacción total implica el intercambio de n=2 electrones.
Hay dos opciones para determinar la constante de equilibrio, usando ∆Gº o resolviendo directamente a partir
de los potenciales:
Opción 1:
∆Gº=-n F ∆Eº=-2·96500·1.100=-212300 CV/mol=-212300 J/mol
∆Gº=-RT lnK
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lnK=-212300/(-8.31·298)=85.73
K=1.7·1037
Opción 2:
∆E = ∆Eº−
[Zn2+ ] = ∆Eº− 2.303RT log K
2.303RT
log
[Cu2+ ]
nF
nF
En el equilibrio, ∆E=0. Vamos a suponer que estamos a 25ºC. Entonces 2.303RT/F=0.059
0.059
log K
2
1.100 ⋅ 2
log K =
= 37.3
0.059
K = 2 ⋅ 1037
0 = ∆Eº−
Nota: la diferencia entre los valores de K de la opción 1 y 2 se deben a los redondeos numéricos.
97*. Pb2+ +2 e- ↔ Pb
cátodo: E=Eº-0.059/n log(1/[Pb2+])= Eº-0.059/2 log(1/0.1)
ánodo: E=Eº-0.059/2 log(1/[Pb2+])= Eº-0.059/2 log(1/x)
∆E=Ecatodo-Eanodo
0.05= Eº-0.059/2 log(1/0.1)-[ Eº-0.059/2 log(1/x)]
0.05=-0.059/2 (log(1/0.1)-log(1/x))
0.05=-0.059/2 log(x/0.1)
log(x/0.1)=-0.05·2/0.059=-1.695
x/0.1=0.020
x=2.0·10-3 mol/l
98*.
a) Q=i t=4·30·60=7200 C
b) La carga de un electron es 1.6·10-19 C, entonces:
Ne=7200/1.6·10-19=4.5·1022
(nota: Ne representa el número de electrones transportados en estos
30 minutos, no el número de Avogadro!)
c) La reacción de reducción de la plata es:
Ag++1 e- ↔ Ag
Se necesita 1 mol de electrones por 1 mol de plata metálica producida.
Número de moles de plata se puede calcular, y de ahí deducir el número de moles de electrones:
nAg=7.84/107.9= 0.0727 mol=ne
El número de moles de electrones y el número de electrones estan relacionados a través del número de
Avogadro:
Ne=ne·ℵA
ℵA = Ne/ne·=4.5·1022/0.0727=6.19·1023
99*.
Cu2+ es el oxidante. Zn(s) es el reductor. Si la reacción es espontánea, se efectúa de izquierda a derecha. El
cátodo corresponde al par Cu2+/Cu (es decir, es la barrita de cobre) porque ahí es adonde se efectúa la
reducción, y el par Zn2+/Zn es el ánodo.
Si la reacción no es espontánea, transcurre de derecha a izquierda: Zn2+ es el oxidante, Cu(s) es el reductor.
El cátodo es entonces Zn2+/Zn y el ánodo Cu2+/Cu.
100.
O
*
R2
O
C
*
*
R1
O
a) grupos funcionales: 2 alquenos, 1 cetona, y 1 éster
b) Hay 3 carbonos asimétricos marcados con un asterisco en la figura.
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101*. a) CH3CHNH2COOH: aminoácido b) CH3CHO: aldehido c) CH3CH2COCH3: cetona d)
CH3CH2CONH2: amida
102*. 1. aminas: carácter básico
3. alcanos: baja reactividad química
4. ácidos carboxílicos: carácter ácido
2. aldehídos: el Carbono está en el estado de oxidación +1 (salvo el formaldehido), intermedio entre
alcoholes (-1 para un alcohol primario) y ácidos (+3), así que, dependiendo de las condiciones, puede ser
reductor u oxidante. Por tanto, la respuesta es la a, carácter reductor.