SOLUCIONES. UNIDADES DE CONCENTRACIÓN Y SOLUBILIDAD.

 

(PyL 6. Primera Parte)

 

 1) Una botella de ácido bromhídrico concentrado tiene la siguiente información en la etiqueta:"48% p/p en  HBr;  Densidad: 1,5  g/ml”. Calcule (a) la fracción molar y (b) la molaridad  del  HBr  en  esta solución.

                         

2) ¿Cuál es el volumen de HCl concentrado (densidad 1,19 g/ml,  38% de HCl en peso) que se necesita para preparar 4,5 litros de ácido 0,02 M?

             

3).La solubilidad del MgCl2 en agua a  20°C es 54 g  por 100 g de H2O.  Calcule  la  solubilidad  en  (a)  porcentaje  en  peso.  (b) molaridad. La densidad de la solución saturada es 1,32 g/ml.

             

 4) Se necesitan 500 ml de una solución 0,100 M de HCl. Se dispone de una solución 3,00 M de HCl y de un matraz volumétrico de 500 ml. ¿Qué volumen de solución 3,00 M se debe medir y diluir con agua en el  matraz?

                         

5) Se mezclan 50 ml de una solución 15% p/p de NaCl (densidad =1,08 g/ml) con 75 ml de solución 0,72 M de NaCl. Hallar la concentración de la solución resultante en a) % p/v, b) M.

             

6) ¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico  puro  hay  en  un  litro  de solución al 70% (p/p) si la densidad de la solución es 1,521 g/ml? Si 50 ml de esta solución se mezclan con 30 ml de una solución 0,3 M de HNO3 ¿Cuál será la concentración de la solución final de H+, NO3- y SO4-2

                         

7) Una solución de ácido sulfúrico contiene 820,6 g de H2SO4 por litro de solución Luego se mezclan 30 ml de esta solución con 25 ml de una solución 20% p/p de NaOH con densidad de 1.243 g/ml.

a)Calcular los gramos de Na2SO4 formados

b)Calcular los gramos de reactivo en exceso que no reaccionaron

             

8) Calcule  la  concentración  molar  de la solución obtenida mezclando 150 ml de solución de K3PO4 15 % p/v con:  

                         

a) 200 ml de agua destilada.      

 b) 300 ml de solución de K3PO4 0,12 M.       

 c) 120 ml de solución de K3PO4 10 % p/p y densidad = 1,05 g/ml.

 

9) 4 g de NaOH se disuelven en H2O para obtener 250 ml de solución.

La densidad de la solución = 1,08 g/ml.            

                         

a)Expresar su concentración en % p/p, % p/v, M, m y X.       

b)¿Qué volumen de la misma debe tomarse para preparar 500 ml de solución 0,25 M?         

c)A 150 ml de la solución del inciso a) se le añaden 200 ml de solución 1,2% p/v de  NaOH.  Calcular la M de la solución resultante.         

d)A 50 ml de la solución inicial se le añaden 30 ml de solución de HCl 1M ¿Cuántos  gramos de sal se forman? ¿Cuántos gramos del reactivo en exceso quedan sin reaccionar?

             

 10) La solubilidad del KNO3 es 155 g / 100 g de H2O a 75 °C  y 38 g / 100 g de H2O a 25 °C.       

 a) ¿La disolución de esta sal en H2O es un proceso exo o endotérmico?         

 b) ¿Cuál es la composición del sistema final cuando se enfrían 350 g de solución saturada   

 desde  75ºC a 25 °C?

                         

 11) ¿Cuál será la solubilidad de una sustancia a 80 °C si cuando se enfría una solución saturada a esa temperatura hasta 0 °C se obtienen 300 g de solución saturada y  20 g de cristales? La solubilidad a 0°C es 40 g/100 g de H2O.

                         

12) La solución saturada de KClO4 en agua  a 80 ˚C tiene una concentración de 4,44 g / 100 g de H2O. Al enfriar 150 g de una solución saturada desde 80 ˚C hasta 60 ˚C, la masa de sal precipitada es de 3,28 g. Calcular la solubilidad de la sal a  60 ˚C en g de sal / 100 g de H2O.

             

                         

13) Para obtener una solución saturada de KCl a 20 ˚C  cuya densidad es de 1,1 g/ml,  es necesario disolver 36,5 g de sal en 100 ml de H2O.       

 a)¿Qué molaridad tendrá la solución?   

 b)¿Qué fases se encuentran presentes y en que cantidad cuando se mezclan a 20 ˚C 0,8 moles de KCl con 50 g de H2O. Solubilidad a 20 °C = 25,5 g/100g de solución = 34.23 g/100g de H2O.

                         

 

PROPUESTA EXPERIMENTAL  

                         

a) Visualización de la variación de la solubilidad del PbI2 con  la temperatura:   

                         

 a-1) En un tubo de ensayo colocar 10 ml de agua destilada y agregar  5 (cinco) gotas de  solución de  ioduro de potasio (IK) y luego 5 (cinco) gotas de Acetato de Plomo (PbAc2). Agitar y observar el  precipitado de color amarillo:           

                         

                         

PbAc2  +  2 KI  ®      2 KAc  +  PbI2

                                     

                         

 a-2) Calentar a baño María el tubo hasta la completa  disolución  de precipitado.        

 a-3)  Dividir la solución en dos tubos de ensayo y colocarlos en  una  gradilla.  Dejar  enfriar lentamente uno de ellos y el otro enfriar bajo canilla. Observar e interpretar             

 

 b) Determinación de la curva de solubilidad de Nitrato  de  Potasio (KNO3):    

                         

Preparar 5 tubos de ensayo con la cantidad de KNO3 indicada en la tabla y agregar a cada uno 10 ml de H2O adicionándole un termómetro. Colocar los tubos en un baño de H2O a ebullición hasta disolución del sólido . Retirar del baño y agitar hasta aparición del sólido. Tomar esta temperatura.         

           

Completar la tabla y graficar  con los datos obtenidos, solubilidad vs temperatura.        

                         

            Tubo No                     Peso(cada 10 g de agua)         t(oC) experimentales      

            1                                 5.0 g                                                                           

            2                                   7.2 g                                                                           

            3                                 8.2 g                                                                           

            4                                 10.6 g                                                                           

            5                                 13.4 g                                                                                                   

 En base al gráfico decir si la solubilidad del KNO3 es un proceso endo o exotérmico.             

                         

 c) Influencia de la polaridad del solvente sobre la  solubilidad de un soluto:      

                         

  En dos tubos de ensayo colocar 3 (tres) ml de  tetracloruro de carbono (CCl4) y 3 (tres) ml de agua A uno  de  los tubos agregarle unos cristales de dicromato de potasio (K2Cr2O7) y al otro cristales de iodo (I2),agitar.        

 Observar e interpretar  

 

 

SISTEMAS BINARIOS CONDENSADOS.

 

(PyL 6. Segunda Parte)

 

1) Describa lo que ocurre en un diagrama de un eutéctico sencillo cuando:        

a)desciende la temperatura desde una solución líquida con composición eutéctica hasta una temperatura inferior a la del eutéctico.

b) idem al anterior pero para una solución de composición distinta a  la del eutéctico.   

c) se parte de uno de los componentes puro y se le agrega el otro componente en forma        creciente (a temperatura inferior a  la  del eutéctico).       

d)idem al anterior  pero  a  una  temperatura  superior  a  la  del eutéctico aunque inferior al punto de fusión del componente puro.     

e) se calienta un sistema con la composición del eutéctico.        

f) se  calienta  un  sistema con composición distinta a la del eutéctico.   

 g) se calienta un sistema que tiene solo uno de los componentes.          

 

En los primeros dos casos grafique las curvas de enfriamiento. En los últimos tres casos grafique las curvas de calentamiento.             

                         

2) Sabiendo que la temperatura de fusión del metal A es de 780 °C, la del metal B es 1080 °C, y que constituyen un sistema de sólidos con una temperatura eutéctica de 470 °C que corresponde a una composición de 40% p/p A:        

 

 a) Construya un diagrama de fases para dicho sistema.            

 b) Marque en el mismo y aplique la regla de las fases a un punto que corresponde a una   temperatura de 500 °C con una composición de 80% p/p de B. ¿Cuál es la composición de la/s fase/s en equilibrio en dicho punto?     

c) Considere que al sólido A que se encuentra inicialmente a 600 °C se le adiciona B   gradualmente. Describa los cambios que ocurren en el sistema hasta que se llega a una  composición de 90% p/p de B. Marque dicho proceso en el diagrama de fases.    

d)400 g de una solución líquida  a 1200 oC, de composición 60% en A, se enfría hasta  una temperatura apenas superior a la del eutéctico. Determinar la masa y composición  de cada una de las fases presentes.           

e)Graficar las curvas de enfriamiento para un sistema de composición 70% p/p  A y otro de  composición 40% p/p A, desde 1100ºC hasta 200 °C.     

                         

 3) Dos sustancias, A y B, forman un eutéctico sencillo de  composición 60 % p/p en A. ¿Cuáles serán las fases y de que composición cada una, que se obtendrán al enfriar hasta una  temperatura  apenas superior a la del eutéctico, 500 g de una solución líquida de A y  B que tiene un 30 % p/p de A?

                                     

4) a) ¿Cuál será la composición de un sistema A y B que presenta un eutéctico sencillo de 30% p/p en B, si al enfriar 220 g del mismo a una temperatura apenas superior a la del eutéctico, se obtienen 30 g de B(s)?.

b) ¿Qué masa y de que componente habría que agregar al sistema anterior para que al enfriar desde TA  hasta la temperatura apenas superior a la eutéctica  se obtenga solo líquido?

 

5) Un sistema de dos metales (A y B) completamente miscibles en fase sólida contienen 3 x 1024 átomos del metal A (P.A.R. = 170) y 500 gramos del metal B. A cierta temperatura (T1) esa mezcla está formada por dos fases de la siguiente composición:     

 

            A)      fase líquida: 75% p/p A              fase sólida: 52% p/p A      

                         

a) Calcular la masa de cada una de las fases presentes a la temperatura T1,  y las masas de      A y B en cada una de ellas.                

b)Graficar la curva de enfriamiento para un sistema de composición 70% p/p  A, partiendo desde una temperatura a la cual los dos metales se encuentran fundidos,  hasta la solidificación total.      

c) ¿Qué condiciones deben reunir dos metales para ser miscibles en estado sólido en todas  proporciones?

 

 6) Sabiendo que el Ni y el Cu son totalmente solubles en los estados sólido y líquido y que sus temperaturas de fusión normal son de 1455 y 1084 ˚C respectivamente.          

                         

a)  Graficar el diagrama correspondiente           

b) Calcule el número de grados de libertad en las distintas zonas del diagrama de fases  correspondiente.         

c) Si a 1300˚C la fase líquida tiene un 45% en peso de Ni y la fase sólida contiene 58%  peso de Ni, calcule la masa de las dos fases en equilibrio a esa temperatura obtenidas al enfriar desde 1500 ˚C, 200 g de  una aleación que contiene 47% en peso de Cu.

 

           

PROPUESTA EXPERIMENTAL

 

Visualización de las propiedades de un eutéctico con respecto  a sus componentes.

           

Colocar los cinco tubos de ensayo que contienen respectivamente bismuto, plomo, carmio, estaño y una porción de la aleación de Wood, a baño María. Observar e interpretar.

             

 

Metal

Proporción en la aleación (%)

Punto de fusión(°C)

Bismuto

50

271

Plomo

25

327

Cadmio

12.5

321

Estaño

12.5

232

Aleación

 

70

 

 

EQUILIBRIO QUÍMICO Y IÓNICO

 

(PyL 7)

 

 1)  Escriba las expresiones de las constantes de equilibrio en cada caso:

             

            a) Zn(s)   +  CO2 (g)                 ZnO (s)   + CO(g)   

            b) SO2 (g) + ½ O2 (g  )               SO3 (g)    

            c) CH4 (g)  +  2O2 (g)                 CO2 (g)  + 2 H2O (g)       

            d) NH3 (ac) + H2O (l)               NH4+ (ac) +  OH- (ac)         

                                     

2) Para la reacción:

 

N2 (g) + 3 H2 (g)       2NH3 (g)           Kc= 0,286 a 500 ºC

 

Calcular Kc y Kp a esa temperatura para:

 

a)   2NH3 (g)     N2 (g) + 3 H2 (g)               

 

b)  1/2  N2 (g) + 3/2 H2 (g)     NH3 (g)     

 

             

3) A 25 ºC la siguiente reacción:  A(g)    2 B (g) tiene una constante de equilibrio igual a 0,90.       

 a)Indique cuál/es de los siguientes sistemas están en equilibrio:

 

 

Sistema 1

Sistema 2

Sistema 3

Volumen (l)

1

4

5

A/moles

0,25

1,2

0,7

B/moles

1,4

0,4

0,15

 

 b) ¿Qué ocurrirá con los sistemas que no están en equilibrio?

 

4) A 350 K la Kp   del siguiente equilibrio es 0,15:       

                         

NOBr(g)                    NO(g)    +   ½ Br2 (g)

                         

            Al mezclar 0,50 atm de NOBr, 0,40 atm de NO y 0,20 atm de Br2, ¿ocurre alguna reacción? Si es así, ¿se forma o reacciona Br2 ?

 

5) Indique cuáles de las perturbaciones listadas resultan en un aumento de la concentración de SO3 en  equilibrio en un sistema donde ocurre:   

                         

            SO2 (g)  +  ½ O2 (g)              SO3 (g)             ΔH< 0       

                         

a)  aumento de la concentración de SO2           

b)  disminución de la concentración de SO2      

c)  aumento del volumen del recipiente  

d) disminución del volumen del recipiente          

e)  aumento de la temperatura   

f) disminución de la temperatura                                    

 

6) Dado el siguiente equilibrio:   

                         

2NO(g)  +  O2(g)    2NO2 (g)                     DH < O

                         

Marque las opciones correctas que indiquen que sucederá con el equilibrio y con la constante de equilibrio:     

                         

a)  el equilibrio se desplaza hacia la derecha      

b)  el equilibrio se desplaza hacia la izquierda    

c)  el equilibrio no se desplaza   

d)  la constante aumenta            

e)  la constante disminuye          

f)   la constante no cambia         

                         

Para cada una de las  perturbaciones del sistema:          

                         

i) Se aumenta la presión.           

ii) Se disminuye la temperatura.             

iii) Se extrae NO2.        

iv) Se agrega catalizador.          

                         

7) A temperaturas cercanas a 800 ºC, el vapor de agua reacciona con el C según:       

                         

C(s)  + H2O (g)      CO (g)  +  H2 (g)                DH<0

                        

La mezcla resultante puede usarse como combustible industrial.          

 

a) Calcule Kp y Kc sabiendo que cuando se alcanza el equilibrio en un recipiente de 5 litros a 800 ºC, hay 0,8 moles de H2, 0,8 moles de CO,  0,3 moles de H2O y 0,10 moles de C.        

 

b) Para cada una de las perturbaciones del sistema en equilibrio (I- IV):

I)   Se aumenta la presión

II)  Se aumenta el volumen

III) Se enfría el sistema

IV) Se agrega C(s)

           

Indique que  ocurrirá con el mismo y con el valor de la constante, eligiendo las opciones correctas de las dadas a continuación. Cada una de ellas puede ser utilizada más de una vez o  ninguna:             

                         

    i)  equilibrio se desplaza hacia la derecha      

    ii) equilibrio se desplaza hacia la izquierda     

    iii) el equilibrio se mantiene constante            

    iv) la constante aumenta        

    v) la constante disminuye       

    vi) la constante permanece igual        

                         

8) El carbamato de amonio, NH4CO2NH2 se disocia completamente según:    

                         

NH4CO2NH2 (s)                2 NH3 (g)   +  CO2 (g)

                         

Si en el equilibrio la presión total es 1,2 atm.     

                         

a)¿Cuánto  vale  Kp y cuánto vale Kc (la temperatura es 25ºC)?          

                         

 b) Para cada una de las siguientes perturbaciones del sistema en equilibrio, marque la     opción correcta que indique que sucederá con   la  presión de NH3:        

                         

 i) Se agrega CO2.  

ii) Se agrega NH4CO2NH2 .

iii) Se disminuye el volumen.

                         

10) El Cl2 en agua sufre el siguiente proceso:    

                         

Cl2(g)  + H2O ( l)  Cl-(ac) + ClO-(ac) + 2H+ (ac) + calor

                         

 ¿Qué medio (ácido, neutro o básico) qué presiones (altas o bajas) y qué temperaturas (altas o bajas) permitirían  retener  más cloro en solución? Marque la opción que contenga las tres respuestas correctas:   

                         

 a) medio básico, altas presiones y bajas temperaturas.             

 b) medio ácido, bajas presiones y altas temperaturas   

 c) medio ácido, altas presiones y altas temperaturas     

 d) medio neutro, bajas presiones y bajas temperaturas             

 e) medio básico, bajas presiones y altas temperaturas  

                        

                         

 11) Dada la reacción en equilibrio a 2000 K:   

                         

H2(g)  +  CO2(g)                H2O(g)  +  CO(g)   (Kp = 4,4)

                         

 para cada una de las siguientes perturbaciones:            

                         

 i) agregado de H2;      ii) agregado de Ar;       iii) agregado de H2O;    iv) agregado de CO;

 v) extracción de CO    

 

Elija el gráfico que muestra la variación de [CO] en el tiempo.                           

  

 12) El DGo de formación del HCl(g) a 25oC vale –95,30 kJ/mol.          

           

a)Calcular el valor de Kp para la formación del HCl(g) a esa temperatura.         

b)En un recipiente se encuentran 0,5 atm de H2(g), 0,2 atm de Cl2(g) y 0,6 atm de HCl(g)

Calcular el DG en estas condiciones, y en base a su valor predecir si el sistema se encuentra en equilibrio. En caso de no estar, indicar en qué sentido ocurre el desplazamiento.  

                               

13) En un recipiente de 3 litros a 227oC ocurre la siguiente reacción:    

                         

N2(g)  + 3 H2(g)      2NH3 (g)          DH = -91,8 kJ

                         

Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 25,62 gramos de N2(g), 1,94 gramos de H2(g) y 40,6 gramos de NH3(g)

             

a)Calcular el valor de Kc a esa temperatura y a 500oC.             

b)En un sistema en equilibrio a 227oC se encuentra que la concentración de H2 es 0,8 M y la concentración de N2 es 0,4 M, calcular la concentración de NH3.   

           

 14) Para la reacción de disolución del CaF2 en agua:

             

CaF2(s)    2F- (ac) + Ca2+(ac)          Kc= 4 x 10-11

           

a) Calcular las concentraciones de ambos iones una vez alcanzado el equilibrio             

b) Calcular la solubilidad del CaF2 en gramos/ litro a esa temperatura.  

                         

15) En un recipiente de  1 litro se colocan 2 moles de A, 3 moles de B y 0,5 mol de C. Una vez alcanzado el equilibrio se encuentra que la [A] = 1,5 M. Calcular las concentraciones de B y C, sabiendo que la reacción es:      

                         

A(ac)   +   B(ac)        2 C(ac)

 16) Dada la siguiente reacción:             

                         

N2(g)    +   O2(g)      2 NO(g)     DH = 180,5 KJ ;        Kc = 2,5 x 10 – 3   a 2400 K

           

En un recipiente de 5 litros se introducen 10 moles de N2 ,  240 g de O2  y  0,01 mol de NO.              

                         

a) Determinar si el sistema se encuentra en equilibrio, y de no estarlo, indicar hacia qué  lado debe evolucionar la reacción para alcanzarlo.             

b) ¿Cuáles son las concentraciones en el equilibrio?      

c) ¿Qué valor tiene Kp?            

d) ¿Cuáles son las presiones parciales de cada gas en el estado inicial y  si una vez   alcanzado el equilibrio?                             

e) Determinar el valor de Kc a 1200 K, suponiendo que  ΔH se mantiene constante.    

                         

17) Ordenar en forma creciente de pH las siguientes soluciones de igual concentración, sin efectuar cálculos : HCl;  NH4OH;  HCN;  Ca(OH)2 ;  HF;  H2SO4 ; KOH;  HAc.        

                         

18) a) ¿Cuál será la concentración en % p/v de una solución de HCl cuyo pH es 1,45?.           

 b) Compare el pH de la solución anterior con el que tendrían soluciones de igual  concentración molar de: i) H2SO4, ii) HClO (Ka = 10-8).        

                         

19) a) Calcule el pH de una solución de Ag(OH) 0,03 M (Kb=2,1x10-4).        

 b)¿Cuál será el % p/v de una solución de HClO4 de pOH=10,1?        

 c)¿Cuál será la molaridad de una solución de HF de pH= 3,0 (Ka=4,5x10-4)?                        

           

 20) Se pretende tener soluciones de HNO3 , HAc y H2SO4 , cada  una  de ellas con un pH 5,7. ¿Qué concentraciones molares tendrán cada una de las soluciones? ( Ka del HAc es 1,8 x 10-5).        

                         

 21)¿Cuáles son las concentraciones de HCO2H y HCO2- y el pH en una solución 10-3 M de HCO2H (ácido fórmico o metanoico)? (Ka= 1,86x10-4).   

 

 22) Se prepara una solución de HAc a partir de 10 ml de  HAc  45  %  p/p  y densidad 1,43 g/ml y agua destilada  hasta un volumen final de 500 ml. Calcule el pH de la sol. resultante. Ka (AcH) = 1,8.x10-5  PMR (AcH) = 60        

                         

 23) ¿A qué volumen habrá que diluir 10 ml de solución 0,2 M de HCN (Ka=7,1x10-10) para obtener una solución de pH=6?  

                                     

 24) Calcular el pH de una solución que resulta de mezclar 100 ml 0.1 M de HCl y 50 ml de Ca(OH)2 0.2 M.            

                         

 25) Una solución al 38% p/p de HNO3 tiene una densidad de 1,2 g/ml; calcular el pH y pOH de la solución resultante de mezclar:            

a) 10 ml de solución original  +  agua destilada hasta obtener 500 ml de solución.         

b) 10 ml de la solución obtenida en a)  +  20 ml de solución 0,12 M de H2SO4 .          

c) 10 ml de la solución obtenida en a)  +  20 ml de solución 0,2 M de NaOH.             

             

                         

26) El pH de una solución 0,1 M de un ácido monoprótico débil es 3,2. Calcular Ka, a y  a%.                                  

27) Calcule el pH y el grado de disociación de una solución de NH4OH  0,01 M. Kb = 1,8 x 10-5  .   

28) AH y BH son dos ácidos genéricos. Las soluciones 0,1 M de los mismos tiene un pH 1 y 2,7. a)¿Qué tipo de ácido (fuerte o débil) será cada uno?. Calcule o estime sus constantes de disociación.            

b) Indique qué sucederá con el equilibrio y con la constante de disociación de BH cuando:

i-se agrega agua; ii- se agrega KOH; iii-se agrega HNO3.        

c) ¿Qué sucederá con el pH y el grado de disociación de una solución de BH cuando se

aumente la concentración inicial?           

                         

                                                             

                         

 PROPUESTA EXPERIMENTAL   

                         

 1) Colocar en un tubo 10 ml de agua destilada y 2 gotas de FeCl3 y 1 gota de NH4SCN.       

 Dividir en 4 tubos:        

a) Al primer tubo agregarle FeCl3         

b) Al segundo tubo agregar NH4SCN  

c) Al tercer tubo agregar NH4Cl           

d) Testigo.        

 

Comparar los colores de todos los tubos y explicar lo ocurrido.           

                         

La reacción que ocurre es:        

                         FeCl3  +   3 NH4SCN        Fe (SCN)3  +   3 NH4Cl

                                                                               (rojo)

                         

 2)  En un tubo de ensayo colocar 2-3 ml de agua destilada y 10 gotas de solución de  K2Cr2O7. Luego adicionarle gotas de  NaOH hasta aparición del color amarillo.    

En otro tubo con 2-3 ml de agua destilada colocar 10 gotas de Na2CrO4 y luego ir agregando HCl hasta aparición del color naranja.             

                         

Cr2O7=   + 2  OH-        CrO4=  +    H2O

                                           (naranja)                       (amarillo)  

                        

                         

Aprovechando este equilibrio:

a)      ¿cómo haría para obtener CrO4=  a partir de Cr2O7=?   

b)      ¿cómo lograría el cambio inverso?        

c)      ¿ En qué medio (ácido, neutro o alcalino) existirá preferentemente cada una de las

               especies anteriores?   

 

 

REDOX. METODO DEL ION ELECTRÓN

 

(PyL 8)

 

 

1) Complete y equilibre las siguientes ecuaciones iónicas por el método del ion electrón:           

En medio ácido:

             

NO2 ¾¾® NO3- + NO        

Mn++ + BiO3-  ¾¾® MnO4- + Bi3+  

I- + H2O2  ¾¾® I2 + H2O    

Zn  + NO3-  ¾¾® Zn2+ + NH4+       

                         

En medio alcalino:

             

CrO42- + SO32-  ¾¾® Cr(OH)3 + SO42-     

MnO4-  + H2O2  ¾¾® MnO2 + O2              

Br2  ¾¾®  Br- + BrO3-         

Al  + OH-  ¾¾®  AlO2- + H2            

                         

 2) Completar y equilibrar las siguientes reacciones mediante el método ion-electrón.    

 

a)  H2SO4 + Fe°  ®  SO2­ + Fe (SO4)          

b)  KMnO4 + KI + SO4H2  ®   MnSO4 + I2              

c) HNO3 + Sn°  ®  Sn4+  + NO­       

d) Cr2O7 -2 + Fe +2  ®   Fe +3 + Cr +3             

e) Cl2  ®  Cl- + ClO3-  (1/2 alcalino)    

f)  Na2S + Cl2    ®  Na2SO4  +  NaCl  (1/2 alcalino)              

g) F2 + H2O  ®  F- + H2O2    (1/2 ácido)        

h) O2 + Cr(OH)3 ¯  ®  CrO4-2           

 

3) Equilibre las siguientes ecuaciones por el método del ion-electrón:

             

 a) KMnO4 + H2O2 + H2SO4  ¾¾® K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2          

 b) K2Cr2O7 + Fe(SO4) + H2SO4 ¾® Cr2(SO4)3 + K2SO4 + Fe2(SO4)3  + H2O   

 c) Cl2 + NaOH  ¾¾® NaCl + NaClO3 + H2O       

 d) MnO2 + HCl  ¾¾® Cl2 + MnCl2 + H2O            

 e) HNO3 +  Zn  ¾¾® NH4NO3 + Zn(NO3)2 + H2O          

 f) HNO3 +  Fe  ¾¾® NO2 + Fe(NO3)2 + H2O      

 g) K2CrO4 + K2SO3 + H2O ¾¾® Cr(OH)3 + K2SO4 + KOH      

 h) H2O2 +  KI  ¾¾®  I2 + KOH     

                         

4) Dada la siguiente reacción

 

KCl (ac) + KClO3 (ac)  + I2 (s)   ¾¾®  KIO3 (ac) + HCl(ac)

 

a)      Completar y balancear utilizando el método del ion electrón

b)      ¿Cuantos gramos de clorato de potasio se requieren para oxidar 2,7 g de iodo?

c)      Si reaccionan 0,2 moles de iodo, calcular los gramos de iodato de potasio obtenidos

d)      Si la masa de cloruro de potasio obtenida en el inciso anterior se encuentran disueltos en 2,6 litros de solución, determinar su concentración en %p/v y M

 

5) El H2O2 reacciona con KMnO4 liberando O2

 

a)      Balancear por el método del ion electrón en medio de ácido sulfúrico

b)      ¿Qué volumen de O2 en CN se obtiene cuando reaccionan 1,2 moles de la sal con 100 g de H2O2 en cantidad suficiente de sulfúrico?

c)      ¿Cuántos g de MnSO4 se formaron?

d)      Si la concentración inicial de H2O2 era de 4,2 M, calcular el volumen que reaccionó.

 

6) Que volumen de solución de K2Cr2O7  0,1 M se requiere para oxidar 100 ml de solución de Na2SO3 0,2 M, en medio ácido?

 

7) Se hacen reaccionar 100 ml de HNO3 concentrado (65% p/p y densidad 1,4 g/ml) con 18 gs de Cu, obteniendose NO2 y Cu(NO3)2. Calcular:

 

a)      la concentración molar del ácido una vez concluída la reacción.

b)      el volumen de NO2 (g) obtenido en condiciones normales.

 

8) 15,8 ml de solución de KMnO4 0,004 M en medio ácido reaccionan completamente con 0,10 g de una mezcla que contiene sulfato ferroso y sulfato férrico. ¿Qué porcentage p/p de la mezcla era sulfato ferroso?

 

9) 15 ml de KMnO4 1 M reaccionan completamente con 20 ml de HCl.

 

a)      ¿Cuál es la concentración molar inicial del HCl?

b)      ¿Cuál es la M de la solución de MnCl2 resultante?

c)      ¿Qué volumen habrá que diluir la solución del inciso b) para que su concentración sea 0,10 M ?

 

 

 

 

 

 

PROPUESTA EXPERIMENTAL    

                         

 1) OXIDO-REDUCCIÓN    

                         

Se realizarán cuatro reacciones químicas:          

                         

a) En un tubo de ensayo se colocan 5 ml de una solución de KMnO4. Se agregan 5 ml de una solución de HCl. Tiene lugar la reacción:        

                         

                               KMnO4 + HCl  ¾¾® MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O        

                         

b) En un tubo de ensayo se colocan 5 ml de una solución de K2Cr2O7. Se agregan 5 ml de una solución de HCl. Caliente el sistema. Tiene lugar la reacción:            

                         

                             K2Cr2O7 + HCl  ¾¾® CrCl3 + KCl + Cl2 + H2O          

                         

                                                 

c) En un tubo de ensayo se colocan 5 ml de una solución de KMnO4. Se agregan 5 ml de una solución de KI. Tiene lugar la reacción:           

                         

                          KMnO4 + KI + H2O  ¾¾® MnO2 + KIO3 + KOH          

                         

d) En un tubo de ensayo se colocan 5 ml de una solución de K2Cr2O7. Se agregan 5 ml de una solución de H2O2 y unas gotas de solución  de H2SO4. Tiene lugar la reacción:   

                         

                    K2Cr2O7 + H2O2  + H2SO4  ¾¾® Cr2(SO4)3 + K2SO4 + O2 + H2O            

 

 

e)En un tubo de ensayo se colocan 5 ml de una solución de IK. Se agregan 5 ml de una solución de H2O2. Tiene lugar la reacción:

 

IK  +  H2O2  ¾¾® I2 + KOH 

                  Incoloro                          pardo

 

Para cada una de las reacciones anteriores indicar:        

                         

            a)¿Qué modificación observa cuando se mezclan los reactivos?            

            b)¿Qué función química desempeña cada reactivo?       

            c) Equilibre las ecuaciones por el método del ión-electrón.        

                         

 

Pilas y Electrólisis. Corrosión

 

(PyL9)

 

1)  Calcule la cantidad de electricidad (c y F) necesaria para:    

 

a) reducir 1 mol de ion Fe3+ ;    

b) reducir 1 mol de Fe2+ ;         

c) oxidar 1 mol de ion Cl- a Cl2 ;           

d) transformar 1 mol de   Cr+3 a Cr0               

 2) Calcular la fem normal de las pilas posibles entre los siguientes pares (use los potenciales de la tabla)          

 

a) Cu/Cu+2 y Cl2 /Cl-               b) Fe+2 /Fe+3 y Ag+ /Ag            

c) Zn/Zn+2 y H+ /H2                 d) Ni/Ni+2 y Pb+2 /Pb   

e) Br2(Pt) /Br- //Cl2  /Cl- (Pt)     

 

3) Calcular la masa de cobre metálico depositada en un electrodo cuando pasan 2,5 A a través de una solución de CuSO4 durante 70 minutos.       

                                     

4) ¿Durante cuánto tiempo tendría que efectuarse la electrólisis de una solución de Au2(SO4)3 para depositar 5 g de oro, cuando circula una corriente de 0,25 A?           

 

5) Una solución conteniendo iones Pt electroliza por el pasaje de una corriente de 2,5 A durante 2 hs. Transcurrido ese tiempo, se deposita en el cátodo9,09 g de Pt metálico. ¿Cuál es el número de oxidación de los iones Pt?         

 

6) En una celda electrolítica ocurre la reducción de M+2(ac) a M0. Calcular la masa atómica relativa de M, sabiendo que se deposita un gramo de M(S) cuando circula una corriente de 0,498 amperios durante 47 minutos. 

 

7) Indicar si las siguientes reacciones  son  espontáneas  (usar  la tabla de potenciales):            

a) Br2  + Ag0  ¾¾® AgBr    

b) I2 + Ag0   ¾¾®  AgI        

c) Cr2O7-2 +  H2O2 (medio ácido) ¾¾® Cr+3 + O2             

d) Fe+2 + Ni+2  ¾¾®  Fe+3 + Ni0     

e) PbO2 +  Mn+2  (medio ácido)  ¾¾® Pb+2 + MnO4-         

                         

 8) Para cada par siguiente, arme la pila correspondiente, conectando con la hemipila standard de hidrógeno y señale  la  dirección  en que circulan los e- . Suponga concentración 1M en todos los casos:         

a)Zn+2, Zn;  b)  Cu+2, Cu;  c)  MnO4- ,Mn+2  en (½  H+); d) Fe+3, Fe2+ ; e)Cl2,Cl- .

 Use la tabla de potenciales.      

                         

 9) Indicar la reacción espontánea que se producirá en cada caso al mezclar los pares redox que se dan (usar la tabla de potenciales); calcular su fem normal:      

 

 a) Sn+4 /Sn+2 y Cd+2/ Cd0                  b) Cu+2 /Cu0  y H+ /H2             

 c) ClO4- /ClO3- y MnO4-/Mn+2          d) H2O2 /H2O   y Cl2 /Cl-         

                         

10) Un electrodo de Ag se encuentra sumergido en una solución de AgNO3 a 25°C. ¿Cuál debe ser la molaridad de tal solución si el electrodo muestra un potencial de reducción de 0,785 voltios respecto al electrodo estándar de hidrógeno ?              

           

11) a) Calcular la FEM de la pila formada por el par Ag+/Ag0  y Fe+2/Fe0 en las siguientes situaciones             

i) En condiciones estándar         

ii) Con [Fe+2] = 0,010 M  y [Ag+1] = 1,0 M    

iii) Con [Ag+1] = 0,010 M  y [Fe+2] = 1,0 M                

           

b) Calcule la constante de equilibrio      

           

 12) a) Calcule la fem de las pilas (use la tabla de potenciales):  

i)    Al/Al3+ (0,1M) // Cu2+ (0,15M)/Cu            

ii)    Al/Al3+ (0,12M)//Zn2+ (0,1M)/Zn  

iii)    Fe3+ (0,1M)/Fe2+ (1,5M)//Ag+ (1M)/Ag   

                         

b) Calcule la cte. de equilibrio y la variación de energía libre para cada una de las pilas anteriores.        

13) Calcular la FEM de una pila de concentración armada con dos electrodos de Ni, uno sumergido en una solución de Ni+2 de concentración 5x10-4 M y el otro en una solución de Ni+2 de concentración 0,3 M. Identificar el cátodo y el ánodo.

 

14) Una celda de concentración de Ag está formada por dos electrodos de Ag sumergidos en sendas soluciones de AgNO3. Si la concentración de AgNO3 de una de las soluciones es de 0,010 M y la FEM de la pila a 25ºC  Es de 0,0828 V, calcular la concentración de la otra solución.

 

15) Un tanque de acero suave que contiene una solución de NaNO3  se corroe a una velocidad de 5 x 10-4 mg / dm2 seg. Asumiendo que la corrosión en la superficie interior es uniforme, cuanto tiempo tardará en corroerse 0,9 mm?  (densidad del hierro = 7,8 g/cm3).

             

16) Una chapa de hierro ha sido recubierta por una capa de zinc. La velocidad de corrosión es de 10-5 A/cm2. Suponiendo que la corrosión del Zn fuera uniforme, ¿cuál sería la reducción del espesor de la capa de Zn al cabo de un año?. (PAR(Zn): 65,4; densidad: 7.13 g/cm3).

 

17) Un tubo de acero que transporta agua potable se está corroyendo a una velocidad de 27300   mg por m2 por año. a) Cuál será la velocidad de corrosión en mm por año?                        

 b) Cuánto tardará en disminuir el espesor de la pared del mismo en 0,25 mm?

 

18) Con la tabla de potenciales, elija metales que sirvan de ánodo de sacrificio para:

(i) Al (E(Al3+/Al)= -1.67 V;

 

(ii) Cu (E(Cu2+/Cu)= + 0.337 V

 

(iii) Fe (E(Fe2+/Fe)= - 0.44 V

 

 Escriba las ecuaciones que ocurrirán en cada caso.                         

                                                                                                      

 19) Explique mediante ecuaciones porqué una tira de Fe galvanizado no se corroe y una de   hojalata sí. Escriba las ecuaciones correspondientes, indicando cada caso el ánodo y el cátodo.                                                    

                                                                                                      

20) Se pretende proteger anódicamente al Fe, indique cuál/cuáles de los siguientes metales usaría con tal fin: Cu, Ni, Mg, Sn, Zn. Justifique con las ecuaciones correspondientes a la corrosión en aire.                                             

 

 21) Las relaciones de Pilling y Bedworth para el óxido de Mg y de Ni son respectivamente: 0.84 y 1.68. Indique cuál será el comportamiento de estos metales frente a la corrosión química.   

                                                                                                      

                                                                                                      

 

 

 

 

PROPUESTA EXPERIMENTAL

 

 

 1) ELECTRÓLISIS  

                         

Colocar una solución de KI de concentración no definida en una caja de Petri.             

Agregar 2 ó 3 gotas de fenolftaleína. Introducir dos electrodos de grafito sobre los bordes de la placa de Petri y conectarlos a una fuente de corriente continua.        

                         

Observar la aparición de color en cada uno de los electrodos. Interpretar

             

Reacciones     

                         

            2 I-                  ®        I2 + 2 e-                       oxidación (ánodo)         

            2 H2O + 2 e-    ®          H2 + 2 OH-                 reducción (cátodo)       

 

 

2) ACUMULADOR DE PLOMO:

 

i)Generación del electrodo de PbO2

 

En un vaso de precipitado se colocan dos placas de plomo y una solución de H2SO4. Se conectan ambos electrodos a una fuente de corriente continua y se deja que circule corriente durante aproximadamente 30 minutos.

 

Reacciones:

 

 

 

 

 

 

 

 

ii) Descarga del acumulador

 

Para determinar la FEM del acumulador se conectan los electrodos generados anteriormente a un multímetro.

 

 

Reacción de descarga:

 

 

 

 

 

 

 

 

Reacción de carga:

 

 

3) CORROSIÓN:

 

a) Se observará la corrosión producida en una cupla Fe-Cu que se encuentra sumergida en agar conteniendo los indicadores ferroxil y fenolftaleína.

 

El primer indicador facilita la visualización de la zona de corrosión del Fe (anódica) ya que reacciona con los iones Fe2+ de acuerdo a:

 

Reacción anódica

 

Fe            Fe2+   +    2 e-

 

3 Fe+2    +    2 [Fe (CN)6]-3               [Fe (CN)6]2 Fe3  (azul)

 

La fenolftaleína facilita la visualización de la zona catódica donde de acuerdo a la concentración de oxígeno en el medio puede ocurrir alguna de las siguientes reacciones:

 

Reacción catódica

 

2 H2O  +   2 e-           H2    +   2 OH-  (en ausencia de oxígeno)

 

2 H2O  +   O2   +  4e-          4OH-   (en presencia de oxígeno)

 

Fenolftaleína +  OH-                     coloración rojiza.

 

Interpretar lo observado

 

b) Se visualizará la corrosión que ocurre en una cupla Fe-Zn sumergida en agar conteniendo ferroxil y fenolftaleína.

 

Interpretar lo observado

 

c) Se visualizará la corrosión que ocurre en clavos nuevos y desengrasados sumergidos en agar conteniendo ferroxil y fenolftaleína en las siguientes condiciones:

 

a.       Clavo derecho

b.      Clavo doblado en su parte central.

 

Interpretar lo observado

 

d) Se visualizará la corrosión que ocurre en clavos nuevos y desengrasados colocados en forma vertical en un tubo de ensayo conteniendo agar con ferroxil y fenolftaleína.

 

Interpretar lo observado