Ejercicios 5 Masas atómicas

Ejercicios 5

Cuando se hace reaccionar ácido nítrico con zinc metálico se obtiene, entre otros productos, ión amonio en forma de nitrato de amonio y zinc divalente en forma de nitrato de zinc.

1. Complete y ajuste la reacción mediante el método ión-electrón y determine los gramos de oxidante que se reducen con 1 mol de electrones.
2. Calcule el volumen de una disolución de ácido nítrico, que contiene 3,15 g de ácido por litro de disolución, necesario para oxidar 3,27 g de zinc metálico presente en un residuo procedente de la minería.

Datos.- Masas atómicas: H = 1,0; N = 14,0; O = 16,0; Zn = 65,4.

Solución:

a)             4·        [Zn                        →        Zn2+  +  2e-]

                [NO3- + 10H+ + 8e-         →        NH4+ + 3H2O]

[pic 1]

                10HNO3  +  4Zn        →  NH4NO3 + 4Zn(NO3)2  +  3H2O

Gramos de oxidante (HNO3) que se reducen con unmol de electrones = 63/8 = 7,9 g

NOTA: También debe valorarse parcialmente si la reacción se ajusta en forma iónica

1. [HNO3] = 3,15/PM = 3,15/63 = 0,05 M

Moles de Zn = 3,27/65,4 = 0,05 moles de Zn presentes;

Como la estequiometría HNO3: Zn es 10:4, serán necesarios 10·0,05/4 = 0,125 mol de HNO3

V = nº moles / [HNO3] = 0,125/0,05 = 2,5 L

Complete y ajuste, en medio ácido, las Semireacciones de oxidación y de reducción así como la reacción global. Indique si son espontáneas las reacciones globales en función de los potenciales redox.

1. Cr2O72–  +  S2–  + H+  ⇄  Cr3+ + ...
2. KMnO4  +  HCl  +  SnCl2  ⇄  SnCl4  +  ...

Datos.        Eº Cr2O72–/Cr3+ = 1,33 V;  Eº S/S2– = 0,14 V;

Eº MnO4–/Mn2+ = 1,51 V;  Eº Sn4+/Sn2+ = 0,15 V

Solución:

a) Semireacciones:

Cr2O72- + 14H+ + 6e- ⇄ 2Cr3+ + 7H2O                Eº =   1,33 V

S2- ⇄ S + 2e-                                                Eº = - 0,14 V

                Reacción global:        

        Cr2O72- + 14H+ + 3S2- ⇄ 2Cr3+ + 3S + 7H2O        Eº =   1,19 V

Eº > 0; ΔGº < 0  ⇒ espontánea

b) Semireacciones:

MnO4- + 8H+ + 5e- ⇄ Mn2+ + 4H2O                  Eº =  1,51 V

Sn2+ ⇄ Sn4+ + 2 e-                                        Eº = -0,15 V

Reacción global:

2 KMnO4 + 16HCl + 5SnCl2 ⇄ 2MnCl2 + 5SnCl4 + 8H2O + 2KCl         ;Eº = 1,36 V

Eº > 0; ΔGº < 0 ⇒ espontánea

Conociendo los potenciales normales de reducción de los halógenos:

a) Escriba las siguientes reacciones y determine cuáles serán espontáneas:

1. Oxidación del ión bromuro por yodo
2. Reducción de cloro por ión  bromuro
3. Oxidación de ioduro con cloro.

1. Justifique cuál es la especie más oxidante y cuál es más reductora.        

Datos: EºF2/F - =2,85 V,  EºCl2/Cl- =1.36 V,  EºBr2/Br- = 1,07 V, Eº I2/I- = 0,54 V

Solución:

a)

1. Reacción no espontánea. El potencial de reducción  del yodo es menor que el del bromo.

2. Reacción espontánea. El potencial de reducción del cloro es superior al del bromo.

                  Cl2   + 2 Br - → 2Cl-  + Br2                   Eº = 1,36-1,07= 0,29 V

1. Reacción espontánea. El potencial de reducción del cloro es superior al del yodo.

                   Cl2  + 2I- →  2Cl-  + I2                                Eº= 1,36-0,54= 0,82 V

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