Problemas-Resueltos-Tema9

Problemas resueltos de electroqu´
ımica.

12 de abril de 2011

1. Al efectuar la electr´lisis de una disoluci´n de HCl se desprende cloro en el ´nodo.
o
o
a
¿Qu´ volumen de cloro, medido en condiciones normales, se desprender´ al pae
a
sar una carga de 50.000 C.? DATOS: R=0,082 atm.l/mol.K ; F=96.500 C; masa
at´mica Cl= 35,5
o
Seg´n las leyes de Faraday, con 96500 C se desprende 1equivalente electroqu´
u
ımico de Cl2 en
el ´nodo. Por tanto, los equivalentes electroqu´
a
ımicos desprendidos ser´n:
a
EqCl2 =

50000
= 0, 518
96500

Al ser la valencia electroqu´
ımica del Cl2 =2, ya que:
2Cl− → Cl2 + 2e−
el peso de un equivalente de Cl2 ser´ 71/2 = 35, 5g. Por tanto, los 0,518 equivalentes pesan
a
0,518·35,5=18,39 g. de Cl2 que corresponden a 18,39/71=0,259moles de Cl2 . Estos moles de
Cl2 en condiciones normales (1 mol en C.N. ocupa 22,4l.) ocupar´n un volumen de 5,80 litros
a
de Cl2 .
2. El zinc reacciona con ´cido n´
a
ıtrico, originando nitrato de zinc (II) y nitrato am´nico
o
en disoluci´n. Escriba y ajuste la reacci´n por el m´todo del ion-electr´n y calcule
o
o
e
o
los gramos de ´cido n´
a
ıtrico que se necesitar´n para disolver10 g de zinc con un
a
rendimiento del 100 %. Masas at´micas: Zn = 65,4 ; O = 16 ; N = 14 ; H = 1.
o
a) Seg´n el enunciado, los elementos que cambian de n´mero de oxidaci´n son el Zn (0 → +2)
u
u
o
+
y el N (+5 → -3 ,N H4 ).

Las semirreacciones de oxidaci´n-reducci´n ser´n:
o
o
a
4 (Zno −→ Zn+2 + 2e− )
−
10H + + N O3 + 8e− −→ N H + 4 + 3H2 O

con lo que la ecuaci´n i´nica ser´:oo
a
4Zn + 10HN O3 −→ 4Zn(N O3 )2 + N H4 N O3 + 3H2 O

2
b) Seg´n la reaccion ajustada, 4 · 65,4 g de Zn reaccionan con 10 · 63 g de HN O3 (P.M. HN O3
u
= 63) por lo que por 10 g de Zn ser´n necesarios 6300 / 4 · 65,4 = 24,08 gramos de HN O3 .
a
3. Las disoluciones acuosas de ´cido n´
a
ıtrico oxidan al cobre a ion c´ prico (Cu2+ ) y
u
desprenden vapores nitrosos. Se pide:
a )Formular y ajustar las semirreacciones i´nicas correspondientes a dicho proceo
so en el supuesto de que los vapores nitrosos est´n constituidos exclusivamente
e
por ´xido n´
o
ıtrico (NO).
b ) Formular la reacci´n molecular completa correspondiente al proceso global.
o
c ) Calcular los cent´
ımetros c´ bicos de disoluci´n n´
u
o
ıtrica 0,5 M que se gastar´n
a
en disolver 4,94 g de cobrepuro.
Masas at´micas: Cu = 63,5 ; N = 14,0 ; O = 16,0 ; H = 1.
o
a) Las semirreacciones i´nicas son:
o
−
2 (4H + + N O3 + 3e− −→ N O + 2H2 O) (reduccion)
´

3 (Cuo −→ Cu2+ + 2e− ) (oxidacion)
´
−
8H + + 2N O3 + 3Cuo −→ 2N O + 4H2 O + 3Cu2+ (Reaccion ionica global)
´´

b) Reacci´n molecular:
o
8HN O3 + 3Cu −→ 2N O + 4H2 O + 3Cu(N O3 )2
c) El n´mero de moles de Cu son 4,94 / 63,5 =0,078, y tal como indica el ajuste de la reacci´n,
u
o
se necesitar´n (8/3) · 0,078 moles de HN O3 , que corresponder´n a un volumen de disoluci´n
a
a
o
de 416 cm3 .
4. En disoluci´n ´cida el clorato pot´sico oxida al cloruro ferroso que pasa a cloruro
oa
a
f´rrico, quedando ´l reducido a cloruro pot´sico m´s agua. Se pide:
e
e
a
a
a ) Escribir y ajustar la correspondientereacci´n i´nica.
oo
b ) Determinar el equivalente gramo de clorato pot´sico para esa clase de reaccioa
nes.
Masas at´micas: Cl = 35,5 ; O = 16 ; K = 39,1.
o
(a) Escribimos la reacci´n sin ajustar en forma i´nica, atendiendo al enunciado, que ser´:
o
o
a
H+

−
ClO3 + F e+2 −→ F e+3 + Cl− + H2 O

3
−
Para ajustarla, observamos que el ion ClO3 pasa a Cl− reduci´ndose. La semirreacci´n de
eo

reducci´n ser´:
o
a
−
6H + + ClO3 + 6e− −→ Cl− + 3H2 O

As´
ımismo, el F e+2 se oxida a F e+3 , dando lugar a la semirreacci´n de oxidaci´n:
o
o
F e+2 − 1e− −→ F e+3
Multiplicando por 6 la semirreacci´n de oxidaci´n y sum´ndola a la de reducci´n se llega a:
o
o
a
o
−
6H + + ClO3 + 6F e+2 −→ Cl− + 3H2 O + 6F e+3

que es la ecuaci´n ajustada en forma i´nica. En forma...