QUÍMICA ANALÍTICA I PRIMER EXAMEN MUESTRA: Equilibrio

QUÍMICA ANALÍTICA I
PRIMER EXAMEN MUESTRA: Equilibrio químico y Eq. Red-OX.
TOMÁS GUERRERO..
Sus respuestas a preguntas abiertas o numéricas deberán anotarse CON PLUMA (TINTA) en la hoja de respuestas
EN EL RECUADRO CORRESPONDIENTE.
1. Califique de verdadero o falso cada uno de las siguientes aseveraciones (Valor = 1 punto).
a. Para una reacción química en disolución acuosa, la expresión termodinámica de la constante de equilibrio es igual
al producto de las actividades de los productos elevadas a su coeficiente estequiométrico entre el producto de las
actividades de los reactivos elevadas a su coeficiente estequiométrico.
b. En la expresión de la constante de equilibrio, o ley de Guldberg y Waage, deben incluirse las concentraciones de
especies iónicas en disolución, concentración de gases y precipitados que se formen en el curso de la reacción y
el disolvente.
c. A mayor fuerza iónica –mayor concentración de electrolitos en disolución- la actividad de una especie química
disminuye con respecto a su concentración.
d. A menor fuerza iónica –menor concentración de electrolitos en disolución- los coeficientes de actividad toman un
valor muy cercano a la unidad, lo cual nos permite aproximar que en la práctica, la actividad es prácticamente
igual a la concentración de una especie química y por ello escribimos la ley de acción de masas con
concentraciones en lugar de actividades.
e. El coeficiente de actividad es una cantidad que depende de los factores, entre otros, de los potenciales de
electrodo de las especies redox, la acidez del medio y la presencia de compuestos orgánicos en el sistema.
2. Para las siguientes reacciones no balanceadas, escriba correctamente la expresión de la constante de equilibrio,
suponga en todo caso, que se está trabajando en un medio muy diluido y que por tanto el coeficiente de actividad
es igual a uno (en caso de requerirlo, balanceé las ecuaciones en medio ácido) (Valor = 1 punto).
a.
b.
c.
d.
e.
Zn(CN)2(s)↓ ⇆ Zn2+(ac) + CN-(ac)
Cr2O72-(ac) + Fe° ⇆ Fe2+(ac) + Cr3+(ac)
Ce4+(ac) + Sn2+(ac) ⇆ Sn4+(ac) + Ce3+(ac)
Cu2+(ac) + NH3(ac) ⇆ Cu(NH3)42+(ac)
H2O2(ac) ⇆ O2(g) + H2O
3. El ácido cianhídrico (HCN) puro es un líquido sumamente venenoso que hierve alrededor de los 26 °C, es
precursor de cianuros de sodio y potasio que se utilizan ampliamente en la minería y en algunos otros campos, es
soluble en agua y tiene un pKa de 9.21. El ácido cianhídrico experimenta el siguiente equilibrio ácido-base (Valor
= 2 puntos).
HCN(ac) ⇆ H+(ac) + CN-(ac)
a. Calcule la concentración de una disolución de ácido cianhídrico que se prepara tomando de una disolución
concentrada (3 F), 5 mL, los cuales se llevan al aforo de un matraz de 100 mL con agua bidestilada y desionizada.
b. Realice el balance de cargas y de materia para los componentes de dicho equilibrio.
c. Escriba correctamente la expresión de la constante de equilibrio para esta reacción.
d. Con base en la información proporcionada calcule las concentraciones de todas las especies al equilibrio.
e. Calcule el pH de dicha disolución.
4. En un matraz de fondo plano se mezclan ciertas disoluciones de manera que inicialmente se tiene la siguiente
composición: [AuBr2-] 0.075 M, [Cr2O72-] 0.01667 M y [IO3-] 0.0075 M. Con base en siguientes potenciales de
semicelda (Valor = 3 puntos):
Par Ox/Red
Cr2O72-/Cr3+
AuBr4-/AuBr2IO3-/I2
E° (eV)
1.33
0.82
1.19
a. Exprese la ecuación de Nernst completa para cada par redox.
b. Realice el análisis cualitativo completo indicando las especies que Ud. espera queden en concentración apreciable
una vez alcanzado el equilibrio, indique también la región donde Ud. espera que quede el potencial del sistema
una vez alcanzado el equilibrio.
c. Realice el análisis cuantitativo completo, calcule la concentración de TODAS las especies químicas al equilibrio
incluyendo el valor del potencial al eq. SI REALIZA ALGUNA APROXIMACIÓN EXPLIQUE CUAL ES Y PORQUE
LA REALIZA.
5. Se preparó la siguiente disolución (Valor = 3 puntos):
21.2826 g de
SnCl2∙2H2O
150 mL
12 mL
100 mL
Al mismo tiempo se preparó la siguiente disolución:
20 mL
20.2150 g de
Ce(SO4)2∙4H2O
200 mL
Dis. A
200 mL
25 mL
100 mL
50 mL
200 mL
Dis. B
Se mezclan las disoluciones A y B, se sabe que los potenciales de semicelda son E°(CeIV/Ce3+) = 1.44 eV y E°(SnIV/Sn2+) :
calcule lo siguiente:
a. Las concentraciones iniciales de las disoluciones A, B y de la mezcla (sistema de estudio).
b. Calcule la constante de equilibrio (valor numérico) y exprese la constante de equilibrio (ley de acción de
masas) para la reacción que ocurre.
c. Realice de forma breve el análisis cualitativo para esta reacción, es decir, describa si la reacción es
cuantitativa o no, espontánea o no, hacia donde se desplaza el equilibrio y un valor aproximado tanto de
concentraciones al equilibrio como de potenciales.
d. Exprese la ecuación de Nernst para ambos pares redox.
e. Realice el cálculo de todas las concentraciones al equilibrio y calcule el potencial al equilibrio.