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 75^ºC 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 1100^ºC 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 T_A 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) + CO_{2 (g)} ZnO _(s) + CO_(g)

b) SO_{2 (g)} + ½ O_{2 (g )} SO_{3 (g)}

c) CH_{4 (g)} + 2O_{2 (g)} CO_{2 (g)} + 2 H₂O _(g)

d) NH_{3 (ac)} + H₂O _(l) NH₄⁺ _(ac) + OH^- _(ac)

2) Para la reacción:

N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} 2NH_{3 (g)} K_c= 0,286 a 500 ºC

Calcular Kc y Kp a esa temperatura para:

a) 2NH_{3 (g)} N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)}

b) 1/2 N_{2 (g)} + 3/2 H_{2 (g)} NH_{3 (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 Br_{2 (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:

SO_{2 (g)} + ½ O_{2 (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) + O_2(g) 2NO_{2 (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) + H_{2 (g)} DH<0

La mezcla resultante puede usarse como combustible industrial.

a) Calcule K_p y K_c 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:

NH₄CO₂NH_{2 (s)} 2 NH_{3 (g)} + CO_{2 (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:

Cl_2(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:

H_2(g) + CO_2(g) H₂O_(g) + CO_(g) (K_p = 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 DG^o de formación del HCl_(g) a 25^oC vale –95,30 kJ/mol.

a)Calcular el valor de K_p para la formación del HCl_(g) a esa temperatura.

b)En un recipiente se encuentran 0,5 atm de H_2(g), 0,2 atm de Cl_2(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 227^oC ocurre la siguiente reacción:

N_2(g) + 3 H_2(g) 2NH_{3 (g)} DH = -91,8 kJ

Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 25,62 gramos de N_2(g), 1,94 gramos de H_2(g) y 40,6 gramos de NH_3(g)

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

b)En un sistema en equilibrio a 227^oC 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:

CaF_2(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:

N_2(g) + O_2(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 (K_a = 10^-8).

19) a) Calcule el pH de una solución de Ag(OH) 0,03 M (K_b=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 (K_a=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? ( K_a 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)? (K_a= 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 (K_a=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 K_a, a y a%.

27) Calcule el pH y el grado de disociación de una solución de NH₄OH 0,01 M. K_b = 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:

CrO₄^2- + SO₃^2- ¾¾® Cr(OH)₃ + SO₄^2-

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) + KClO_{3 (ac)} + I_{2 (s)} ¾¾® KIO_{3 (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 NO_{2 (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