sistemas redox - Departamento Estrella Campos

Facultad de Química
Cátedra de Química Inorgánica
DEPARTAMENTO
“ESTRELLA CAMPOS”
QUÍMICA GENERAL II 2006
Procesos Redox III: Sistemas Redox
Semana 16
Bibliografía: “Sistemas Redox”, Material Elaborado por la Cátedra de Química Inorgánica.
Ejercicios de aplicación
1) Ordene las siguientes especies en orden creciente de poder oxidante. Suponga pH cero y
condiciones estándar para todas las especies involucradas.
Fe2+, Ca, Ca2+, F2, Cr2O72-, O2, H2O2, S2O82-, Ni, Ni2+, H2O, H+
2) Seleccione un agente oxidante capaz de oxidar Br- a Br2 (ac) en condiciones estándar.
3) Seleccione un agente reductor capaz de reducir al ion iodato a iodo en condiciones estándar.
4) a) Prediga que reacción ocurrirá en una solución 1 M en sulfato de hierro (II) y 1 M en
permanganato de potasio a pH cero.
b)Calcule el valor de la constante de equilibrio, a 298 K, para la reacción anterior.
c)¿Cómo se verán afectados los valores de potencial de reducción de los pares MnO4- / Mn2+ y
Fe3+/Fe2+ al variar el pH de la solución? Discuta mediante un diagrama de E vs pH. Suponga
concentraciones 1 M para todas las especies, excepto [H+].
5) a) Utilizando el siguiente diagrama de Latimer calcule el potencial estándar de reducción del
par Cu2+/Cu.
Cu2+
0.159
Cu+
0.520
Cu
?
b)Realice un estudio de la establidad de una solución 1M de la especie Cu+ en solución
acuosa, en condiciones estándar.
c)Calcule el potencial estándar de reducción del par CuI(s)/Cu(s) a partir de los siguientes
datos: E° Cu+/Cu y Kps(CuI) = 1,1x10-12.
DATOS: Consulte la tabla de potenciales estándar de reducción
Ejercicios de autoevaluación
1) Consulte la tabla de potenciales estándar de electrodo y seleccione un agente oxidante capaz
de transformar:
i) I- en I2
ii) Sn en Sn2+
iii) I2 en IO3b) Seleccione un agente reductor que pueda convertir:
i) Cu2+ en Cu
ii) Br2 en Briii) Co2+ en Co
DATOS: E° IO3- / I2= 1,195 V
2) Indique en cuál de las siguientes opciones las especies aparecen correctamente ordenadas
según su carácter oxidante, en medio ácido.
a) MnO4- > I- > NO3- > Fe2+ > Ca
b) Fe2+ > I- > NO3- > MnO4- > Ca
c)MnO4- > NO3- > I- > Fe2+ > Ca
d)MnO4- > NO3- > Fe2+ > I- > Ca
e)ninguna de las anteriores
3) Prediga en cada caso cuál será el sentido de la reacción espontánea si todas las especies
involucradas se encuentran en condiciones estándar.
i) I2(s) + 2Br- (ac) → Br2(l) + 2I- (ac)
ii) Zn(s) + 2Fe3+ (ac) → Zn2+(ac) + 2Fe2+(ac)
iii) O2 (g) + 4H+ (ac) + 4Cl- (ac) → 2H2O + 2Cl2(g)
4) Indique cuál es el valor de la constante de equilibrio, a 298 K, para la reacción
Cr2O72- + 3H2SO3 + 2H+ → 3 SO42- + 2Cr3+ + 4H2O
a) 10118
b) 1059
c) 10153
d) 1072
e)ninguna de las anteriores
5) Indique cuál es el valor de la constante de equilibrio, a 298 K, para la reacción
Zn2+ + H2SO3 + H2O → SO42- + Zn(s)+ 4H+
a) 10-32
b) 10 32
c) 1016
d) 10--64
e)ninguna de las anteriores
6) Indique cuál es el valor de la constante de equilibrio, a 298 K, para la reacción
2Cu2+ + H3PO2 + H2O → H3PO3 + 2Cu+ + 2H+
a) 1022
b) 1044
c)10-11
d)1011
e)ninguna de las anteriores
7) Indique qué sucederá si se mezcla una solución 1M de Cr2O72- con una solución 1M de
H2SO3, pH=0:
a)El ión dicromato se oxidará a cromato
b)El ión sulfito se reducirá a sulfato
c)El ión dicromato se reducirá a cromo (III)
d)El ión sulfito se reducirá a SO2
e)Ninguna de las anteriores
8) Determine que reacciones tendrán lugar entre los siguientes conjuntos de especies en las
condiciones de presión y concentración que se indican:
a) Hg22+(ac,0,25M), pH=4, pO2=0,25atm, Hg°(l)
b) Fe3+(ac,0,5M), Fe2+(ac,1x10-4M), pH=2, pO2=0,5
c) Fe3+(ac,1x10-4M), Fe2+(ac,0,5M), pH=2, pO2=0,5
9) i)Indique cuál es el valor de la constante de equilibrio, a 298 K, para la reacción
Cl2 + 2OH- → Cl- + ClO- + H2O
a)1031,8
b)10-31,8
c)1063,6
d)1015,9
e)ninguna de las anteriores
ii)¿Qué indica este valor acerca de la estabilidad de las disoluciones acuosas básicas de cloro?
iii) En medio ácido la desproporcionación del Cl2 daría como productos Cl- y HClO. Indique
mediante un diagrama de potencial vs. pH en qué rango de pH dicho proceso de
desproporcionación es espontáneo.
DATOS: E° ClO-/Cl2 = 0,42 V (medio básico)
E° HClO/Cl2 = 1,63 V (medio ácido)
E° Cl2/Cl- = 1,36 V
10) La separación de plutonio y uranio es uno de los pasos más importantes en la producción de
plutonio para centrales de energía nuclear. Indique que sustancia es capaz, en condiciones
estándar, de reducir el ión PuO22+ a Pu4+, pero no el ión UO22+ a U4+.
PuO22+ + 4H+ + 2e- → Pu4+ + 2H2O
UO22+ + 4H+ + 2e- → U4+ + 2 H2O
E° = 1,04 V
E° = 0,33 V
a)cloruro de cobre(II)
b)cloruro de estaño(II)
c)nitrato de plata
d)nitrato ferroso
e)ninguna de las anteriores
11) Indique cuál de las siguientes afirmaciones referidas al comportamiento redox es correcta:
a)El poder oxidante del ión dicromato aumenta al aumentar el pH.
b)El peróxido de hidrógeno es mejor reductor en medio ácido.
c)El potencial del par Cl2/Cl- aumenta al disminuir el pH.
d)El ión permanganato es un fuerte agente reductor.
e)Ninguna de las anteriores.
12) Dados los siguientes diagramas de Latimer:
NO3
-
BrO4-
0,803
1,07
1,00
1,59
1,77
-----> N2O4 ------> HNO2 -----> NO -----> N2O -------> N2
1,76
1,50
1,60
1,07
- ------->
---------> BrO3
BrOH --------> Br2 ----------> Br-
i) El potencial estándar del par NO3-/HNO2 vale:
a) 1,87 V
b) 0,937 V
c) 0,267 V
d) 0,912 V
e) ninguna de las anteriores
ii) El potencial del par BrO3-/Br- vale:
a) 0,695 V
b) 4,17 V
c) 1,39 V
d) 0,912 V
e) ninguna de las anteriores
iii) Suponga que tiene una solución que contiene BrO3- (1M) y otra que contiene HNO2 (1M).
Indique cuál de las siguientes afirmaciones es correcta:
a)El bromato es oxidado a perbromato.
b)El bromato se reduce a perbromato.
c)El ácido nitroso se oxida a tetróxido de dinitrógeno.
d)El ácido nitroso se reduce a monóxido de mononitrógeno.
e)Ninguna de las anteriores.
13) Las siguientes reacciones se efectuaron todas a 25°C con todas las especies solubles en
concentración 1M:
Zn(s) + Pb2+(ac) → Zn2+(ac) + Pb(s)
Ti(s) + Zn2+(ac) → Zn(s) + Ti2+(ac)
2Lu(s) + 3Ti2+(ac) → 2Lu3+(ac) + 3Ti(s)
Utilizando solamente esta información pronostique si las siguientes reacciones ocurrirán en
condiciones similares:
a)
b)
c)
Pb(s) + Ti2+(ac) → Pb2+(ac) + Ti(s)
2Lu (s) + 3Pb2+(ac) → 2 Lu3+(ac) + 3Pb(s)
2Lu3+(ac) + 3Zn(s) → 3Zn2+(ac) + 2Lu(s)
14) Se desea preparar una solución 1M de Sn2+ a pH=0, a partir de cloruro de estaño(II)
¿Cuál(es) de los siguientes ácidos podría usar para acidular la solución ?
a) H2SO4 o H3PO4
b) HNO3 o HCl
c) HI
d) HCl o H3PO4
e) ninguna de las anteriores
15) La oxidación de Cl- con iones Cr2O72- en las siguientes condiciones: [Cl-] = 1M [Cr2O72-] =
0,2 M pCl2 = 1atm. [Cr3+]=0,01M:
a) es espontáneoa en todo el rango de pH
b) es necesario un pH menor que -0,02 para que sea espontánea
c) es necesario un pH mayor que -0,02 para que sea espontánea
d) no es posible oxidar Cl- a Cl2 utilizando dicromato como agente oxidante.
e)ninguna de las anteriores