QUÍMICA de 2º de BACHILLERATO
ELECTROQUÍMICA
EJERCICIOS RESUELTOS QUE HAN SIDO PROPUESTOS EN LOS EXÁMENES DE LAS PRUEBAS DE ACCESO A ESTUDIOS UNIVERSITARIOS EN LA COMUNIDAD DE MADRID (1996 − 2013)
DOMINGO A. GARCÍA FERNÁNDEZ DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA I.E.S. EMILIO CASTELAR MADRID
Este volumen comprende 89 ejercicios -33 cuestiones, 12 preguntas y 44 problemas- resueltos de ELECTROQUÍMICA que han sido propuestos en 51 exámenes de QUÍMICA de las Pruebas de acceso a estudios universitarios en la Comunidad de Madrid entre los años 1996 y 2013, en las siguientes convocatorias: EXAMEN AÑO
Modelo Cuestiones
JUNIO Cuestiones
Problemas
1996
1
2
1997
1
1
1
1998
1
1
1
1
1
1
2
1 1
1999
Problemas
SEPTIEMBRE
1
1
Cuestiones
2
2000
1
1
1
2001
1
2
1 1
2002
1
1
1
1
2003
1
1
1
1
2004
1
1
1
1
2005
1
1
1
2006
1
1
2007
1
2008
1
2009
2
1 1
Fase General
2010 Fase Específica
1
Coincidencia
1 1
1 1
1
1
1 1
2
Problemas
1 1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2011
2
2
2012
2
2
2013
2
1
2
Para poder acceder directamente a la resolución de un ejercicio hay que colocarse en la fecha que aparece después de su enunciado y, una vez allí, pulsar: CTRL + “CLIC”
con el ratón.
Página 2
ENUNCIADOS Cuestiones 1−
Dada la reacción de oxidación-reducción: 2− − 2− SO3 + MnO4 → SO4 + Mn2+ . a) Indique los estados de oxidación de todos los elementos en cada uno de los iones de la reacción. b) Nombre todos los iones. c) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción en medio ácido. d) Escriba la reacción iónica global ajustada. Junio 2005
2−
Teniendo en cuenta la siguiente reacción global, en medio ácido y sin ajustar: K 2Cr 2O7 + HI → KI + CrI 3 + I2 + H2O . a) Indique los estados de oxidación de todos los átomos en cada una de las moléculas de la reacción. b) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global. Septiembre 2004
3−
Considere la reacción red-ox: 2− Cr 2O7 + Fe2+ + H+ → Cr 3+ + Fe3+ + H2O . a) ¿Qué especie es el oxidante y a qué se reduce?. ¿Pierde o gana electrones?. b) ¿Qué especie es el reductor y a qué se oxida?. ¿Pierde o gana electrones?. c) Ajuste por el método del ión-electrón la reacción molecular entre FeSO4 y K 2Cr 2O7 en presencia de ácido sulfúrico, para dar Fe2(SO4)3 y Cr 2(SO4)3, entre otras sustancias. Modelo 2002
4−
Considerando los siguientes metales: Zn , Mg , Pb y Fe: a) Ordénelos de mayor a menor facilidad de oxidación. 3+ 2+ 2+ b) ¿Cuáles de estos metales pueden reducir Fe a Fe pero no Fe a Fe metálico?. Justifique las respuestas. 0 2+ 0 2+ 0 2+ Datos: E (Zn / Zn) = −0,76 V ; E (Mg / Mg) = −2,37 V ; E (Pb / Pb) = −0,13V E0 (Fe2+ / Fe) = −0,44V ; E0 (Fe3+ / Fe2+) = 0,77 V . Modelo 2006
Página 3
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
5−
Dados los valores de potencial estándar de reducción de los siguientes sistemas: 0 0 0 − − − E (I2 / I ) = 0,53 V ; E (Br 2 / Br ) = 1,07 V ; E (Cl2 / Cl ) = 1,36 V indique razonadamente: a) ¿Cuál es la especie química más oxidante entre todas las mencionadas anteriormente?. b) ¿Cuál es la forma reducida con mayor tendencia a oxidarse?. c) ¿Es espontánea la reacción entre el cloro molecular y el ión yoduro?. d) ¿Es espontánea la reacción entre el ión cloruro y el bromo molecular?. Septiembre 1999
6−
Conociendo los potenciales normales de reducción de los halógenos: a) Escriba las siguientes reacciones y determine cuáles serán espontáneas: a.1) Oxidación del ión bromuro por yodo. a.2) Reducción de cloro por ión bromuro. a.3) Oxidación de ioduro con cloro. b) Justifique cuál es la especie más oxidante y cuál es más reductora. − − Datos: E0 (F2 / F ) = 2,85 V ; E0 (Cl2 / Cl ) = 1,36 V 0 0 − − E (Br 2 / Br ) = 1,07 V ; E (I2 / I ) = 0,54 V . Modelo 2004
7−
Para los pares red-ox: Cl2 / Cl , I2 / I y Fe3+ / Fe2+: a) Indique los agentes oxidantes y reductores en cada caso. b) Justifique si se producirá una reacción red-ox espontánea al mezclar Cl2 con una disolución de KI. c) Justifique si se producirá una reacción red-ox espontánea al mezclar I2 con 2+ una disolución que contiene Fe . d) Para la reacción red-ox espontánea de los apartados b) y c) ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción y la reacción iónica global. − − 0 0 Datos: E (Cl2 / Cl ) = 1,36 V ; E (I2 / I ) = 0,53 V 0 3+ 2+ E (Fe / Fe ) = 0,77 V. Junio 2010 (Fase Específica)
8−
Dados los siguientes pares red-ox: Mg / Mg ; Cl 2 / Cl ; Al / Al ; Ag / Ag: a) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción de cada uno de ellos. b) ¿Qué especie sería el oxidante más fuerte?. Justifique su respuesta. c) ¿Qué especie sería el reductor más fuerte?. Justifique su respuesta. 3+ d) ¿Podría el Cl2 oxidar al Al ?. Justifique su respuesta. − Datos: E0 (Mg2+ / Mg) = −2,37 V ; E0 (Cl2 / Cl ) = 1,36 V E0 (Al3+ / Al) = −1,66 V ; E0 (Ag+ / Ag) = 0,80 V Septiembre 2010 (Fase General)
−
−
2+
Página 4
−
3+
+
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
9−
Dada la siguiente tabla de potenciales normales expresados en voltios: a) Escriba el nombre de: - La forma reducida del oxidante más fuerte. - Un catión que pueda ser oxidante y reductor. - La especie más reductora. - Un anión que pueda ser oxidante y reductor. b) Escriba y ajuste dos reacciones que sean espontáneas entre especies que figuren en la tabla que correspondan a: - Una oxidación de un catión por un anión. - Una reducción de un catión por un anión.
Par red-ox −
E
Cl2 / Cl − − ClO4 / ClO3 − − ClO3 / ClO2 2+ Cu / Cu 2− 2− SO3 / S 2− 2− SO4 / S Sn4+ / Sn2+ 2+ Sn / Sn
0
1,35 1,19 1,16 0,35 0,23 0,15 0,15 −0,14
Junio 1998 10 − Razone: a) Si el cobre metal puede disolverse en HCl 1 M para dar cloruro de cobre (II) e hidrógeno molecular (H2). b) ¿Podría disolverse el Zn?. 0 2+ 0 + 0 Datos: E (Cu / Cu) = 0,34 Vº ; E (H / H2) = 0,00 V ; E (Zn2+ / Zn) = −0,76 V. Septiembre 1997 11 −
Considerando condiciones estándar, justifique cuáles de las siguientes reacciones tienen lugar espontáneamente y cuáles sólo pueden llevarse a cabo por electrólisis: 2+ a) Fe2+ + Zn Fe + Zn
b)
2 H2O (l )
c)
I2 + 2 Fe
d)
Fe + 2 Cr 3+
2+
2 H2 ( g ) + O2 ( g ) en medio ácido
−
2 I + 2 Fe
3+
Fe2+ + 2 Cr 2+ .
Datos: E0 (Fe2+ / Fe) = −0,44 V ; E0 (Fe3+ / Fe2+) = 0,77 V ;
E0 (Zn2+ / Zn) = −0,77 V ; E0 (O2 / H2O) = 1,23 V − E0 (Cr 3+ / Cr 2+) = −0,42 V ; E0 (I2 / I ) = 0,53 V . Junio 2003 −
12 −
En medio ácido, el ión permanganato (MnO 4 ) se utiliza como agente oxidante fuerte. Conteste razonadamente a las siguientes preguntas y ajuste las reacciones iónicas que se puedan producir: a) ¿Reaccionará con Fe ( s)?. b) ¿Oxidaría al H2O2?. 0 2+ 0 2+ Datos: E (Fe / Fe) = −0,44 V ; E (MnO4− / Mn ) = 1,51 V 0 E (O2 / H2O2) = 0,70 V . Junio 2002
13 −
Deduzca razonadamente, escribiendo la ecuación ajustada: 2− a) Si el hierro en su estado elemental puede ser oxidado a hierro (II) con MoO4 . − b) Si el hierro (II) puede ser oxidado a hierro (III) con NO3 . 0 2+ 0 3+ 2− Datos: E (Fe / Fe) = −0,44 V ; E (MoO4 / Mo ) = 0,51 V − E0 (Fe3+ / Fe2+) = 0,77 V ; E0 (NO3 / NO) = 0,96 V . Junio 1999
Página 5
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
14 −
Conteste razonadamente si las reacciones que se dan en los siguientes apartados serán espontáneas, ajustando los procesos que tengan lugar: 2+ a) Al agregar aluminio metálico a una disolución acuosa de iones Cu . b) Al agregar un trozo de manganeso a una disolución acuosa 1 M de Pb(NO 3)2. 0 3+ 0 2+ Datos: E (Al / Al) = −1,66 V ; E (Cu / Cu) = 0,34 V 0 2+ 0 2+ E (Mn / Mn) = −1,18 V ; E (Pb / Pb) = −0,12 V . Septiembre 2002
15 −
Considerando los datos adjuntos, deduzca si se producirán las siguientes reacciones de oxidación-reducción y ajuste las que puedan producirse: − 2+ a) MnO4 + Sn → − b) NO3 + Mn2+ → − − c) MnO4 + IO3 → − 2+ d) NO3 + Sn → − Datos: E0 (Sn4+ / Sn2+) = 0,15 V ; E0 (MnO4 / Mn2+) = 1,51V 0 0 − − − E (IO4 / IO3 ) = 1,65 V ; E (NO3 / NO) = 0,96 V . Septiembre 2000
16 −
Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones y ajuste por el método del ión-electrón las reacciones que tengan lugar de forma espontánea: a) ¿Qué especie es el oxidante más fuerte y cuál el reductor más fuerte?. b) ¿Qué sucede si una disolución de sulfato de hierro (II) se guarda en un recipiente de cobre?; ¿y si una de sulfato de cobre (II) se guarda en un recipiente de hierro?. c) ¿Se formará un recubrimiento metálico sobre una barra de plomo introducida en + una disolución acuosa 1 M de Ag ?. 0 2+ 0 2+ Datos: E (Mg / Mg) = −2,37 V ; E (Fe / Fe) = −0,44 V 0 2+ 0 2+ E (Pb / Pb) = −0,13 V ; E (Cu / Cu) = 0,34 V E0 (Ag+ / Ag) = 0,80 V . Modelo 2003
17 −
Dadas las dos reacciones siguientes sin ajustar: − − i) Br (ac) + Cl (ac) → Br 2 ( g ) + Cl2 ( g ) − + 2+ ii) Zn ( s) + NO3 (ac) + H (ac) → Zn (ac) + NO ( g ) + H2O . a) Justifique por qué una de ellas no se puede producir. b) Ajuste las semirreacciones de oxidación y de reducción de la reacción que sí se puede producir. c) Ajuste la reacción global de la reacción que sí se puede producir. d) Justifique si es espontánea dicha reacción. 0 0 − − Datos: E (Br 2 / Br ) = 1,06 V ; E (Cl2 / Cl ) = 1,36 V − E0 (Zn2+ / Zn) = −0,76 V ; E0 (NO3 / NO) = 0,96 V . Junio 2009
Página 6
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
−
2+
18 −
En una disolución en medio ácido el ión MnO 4 oxida al H2O2, obteniéndose Mn , O 2 y H2O. a) Nombre todos los reactivos y productos de la reacción, indicando los estados de oxidación del oxígeno y del manganeso en cada uno de ellos. b) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción en medio ácido. c) Ajuste la reacción global. d) Justifique, en función de los potenciales dados, si la reacción es espontánea o no en condiciones estándar. 0 2+ 0 − Datos: E (MnO4 / Mn ) = 1,51 V ; E (O2 / H2O2) = 0,70 V . Junio 2007
19 −
En disolución ácida el ión dicromato oxida al ácido oxálico (H2C2O4) a CO2 según la reacción (sin ajustar): 2− Cr 2O7 + H2C2O4 → Cr 3+ + CO2 . a) Indique los estados de oxidación de todos los átomos en cada uno de los reactivos y productos de dicha reacción. b) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción. c) Ajuste la reacción global. d) Justifique si es espontánea o no en condiciones estándar. 2− 0 3+ 0 Datos: E (Cr 2O7 / Cr ) = 1,33 V ; E (CO2 / H2C2O4) = −0,49 V. Septiembre 2006
20 −
Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción en medio ácido (sin ajustar): 2+ + 3+ 3+ 2− Fe + Cr 2O7 + H → Fe + Cr + H2O . a) Indique el número (estado) de oxidación del cromo en los reactivos y en los productos. b) Ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción. c) Ajuste la reacción iónica global. d) Razone si la reacción es o no espontánea en condiciones estándar a 25 ºC. 2− 0 3+ 0 3+ 2+ Datos a 25 ºC: E (Cr 2O7 / Cr ) = 1,33 V ; E (Fe / Fe ) = 0,77 V. Modelo 2009
21 −
Complete y ajuste, en medio ácido, las semirreacciones de oxidación y de reducción así como la reacción global. Indique si son espontáneas las reacciones globales en función de los potenciales normales red-ox: 2− 2− + 3+ a) Cr 2O7 + S + H Cr + ... KMnO4 + HCl + SnCl 2 SnCl 4 + ... 0 3+ 0 2− 2− Datos: E (Cr 2O7 / Cr ) = 1,33 V ; E (S / S ) = 0,14 V − 0 2+ 0 4+ 2+ E (MnO4 / Mn ) = 1,51 V ; E (Sn / Sn ) = 0,15 V .
b)
Modelo 2005
Página 7
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
22 −
El dicromato de potasio oxida al yoduro de sodio en medio ácido sulfúrico originándose, entre otros, sulfato de sodio, sulfato de cromo (III) y yodo. a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Formule la reacción iónica y diga cuáles son las especies oxidante y reductora. c) Formule la reacción molecular. d) Justifique si el dicromato de potasio oxidaría al cloruro de sodio. 0 3+ 0 2− − Datos: E (Cr 2O7 / Cr ) = 1,33 V ; E (Cl2 / Cl ) = 1,36 V . Septiembre 2010 (Fase Específica)
23 −
Escribir y ajustar las reacciones que tienen lugar en los siguientes casos: a) Si se introduce una barra de hierro en una disolución de nitrato de plata. b) Si se mezcla una disolución de permanganato de potasio en medio ácido con otra de cloruro de estaño (II). Datos: E0 (Ag+ / Ag) = 0,80 V ; E 0 (Fe2+ / Fe) = −0,44 V − 0 4+ 2+ 0 2+ E (Sn / Sn ) = 0,15 V ; E (MnO4 / Mn ) = 1,51 V . Junio 1996
24 −
Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) En una pila galvánica la reacción de reducción tiene lugar en el ánodo. 2+ b) En la pila Daniell la reducción de los cationes Cu tiene lugar en el polo positivo de la pila. c) En una pila galvánica el polo negativo recibe el nombre de cátodo. d) En la pila Daniell la oxidación del Zn tiene lugar en el ánodo. Junio 2010 (Fase General)
25 −
Suponiendo una pila galvánica formada por un electrodo de Mg ( s) sumergido en una disolución de Mg(NO 3)2 y un electrodo de Cu ( s) sumergido en una disolución de Cu(NO3)2, indique: a) La reacción que tendrá lugar en el ánodo. b) La reacción que tendrá lugar en el cátodo. c) La reacción global. d) El potencial de la pila. Datos: E0 (Mg2+ / Mg) = −2,37 V ; E0 (Cu2+ / Cu) = 0,34 V. Junio 2010 (Materias coincidentes)
26 −
En una pila electroquímica el ánodo está formado por una barra de cobre sumergida en una disolución acuosa de nitrato de cobre (II), mientras que el cátodo consiste en una lámina de plata sumergida en una disolución acuosa de nitrato de plata. a) Formule las semirreacciones del ánodo y del cátodo. b) Formule la reacción global iónica y molecular de la pila. c) Explique de forma justificada por qué se trata de una pila galvánica. d) Indique razonadamente el signo de ΔG 0 para la reacción global. Datos: E0 (Ag+ / Ag) = 0,80 V ; E 0 (Cu2+ / Cu) = 0,34 V. Septiembre 2008 Página 8
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
27 −
Se dispone de una pila formada por un electrodo de zinc, sumergido en una disolución 1 M de Zn(NO3)2 y conectado con un electrodo de cobre, sumergido en una disolución 1 M de Cu(NO3)2. Ambas disoluciones están unidas por un puente salino. a) Escriba el esquema de la pila galvánica y explique la función del puente salino. b) Indique en qué electrodo tiene lugar la oxidación y en cuál la reducción. c) Escriba la reacción global que tiene lugar e indique en qué sentido circula la corriente. d) ¿En qué electrodo se deposita el cobre?. 0 2+ 0 2+ Datos: E (Zn / Zn) = −0,76 V ; E (Cu / Cu) = 0,34 V. Septiembre 2001
28 −
Los electrodos de una pila galvánica son de aluminio y cobre. a) Escriba las semirreacciones que se producen en cada electrodo, indicando cuál será el ánodo y cuál será el cátodo. b) Calcule la fuerza electromotriz de la pila. c) ¿Cuál será la representación simbólica de la pila?. d) Razone si alguno de los dos metales produciría hidrógeno gaseoso en contacto con ácido sulfúrico. 3+ 2+ + Datos: Potenciales normales: Al / Al = −1,67 V ; Cu / Cu = 0,35 V ; H / H2 = 0,00 V. Septiembre 1998
29 −
Para un proceso electrolítico de una disolución de AgNO3, en el que se obtiene Ag metal, justifique si son verdaderas o falsas cada una de las siguientes afirmaciones: a) Para obtener un mol de Ag se requiere el paso de dos moles de electrones. b) En el ánodo se produce la oxidación de los protones del agua. c) En el cátodo se produce oxígeno. d) Los cationes de plata se reducen en el cátodo. Junio 2004
Página 9
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones de Electroquímica
30 −
La figura adjunta representa una celda para la obtención de cloro mediante electrólisis:
Conteste a las siguientes cuestiones: a) Escriba las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo. b) Señale cuál es la de oxidación y cuál la de reducción. c) La disolución inicial de cloruro de sodio tiene un pH = 7. ¿Se produce modificación del pH durante la electrólisis?, ¿por qué?. d) ¿Por qué se obtiene hidrógeno en lugar de sodio metálico?. Modelo 1999
31 −
Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Los metales alcalinos no reaccionan con los halógenos. b) Los metales alcalinos reaccionan vigorosamente con el agua. c) Los halógenos reaccionan con la mayoría de los metales, formando sales iónicas. d) La obtención industrial de amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno moleculares es un proceso rápido a temperatura ambiente, aunque no se utilicen catalizadores. Modelo 2009
32 −
La producción industrial de agua de cloro se basa en la reacción del cloro con agua, de forma que la disolución resultante se puede emplear como agente blanqueante y desinfectante debido al carácter oxidante del ión hipoclorito formado. La reacción que tiene lugar es: − + Cl2 + H2O . Cl + HClO + H a) b)
Explique razonadamente de qué tipo de reacción se trata. Complete y ajuste la reacción de forma apropiada. ¿Cómo se modificaría el rendimiento de la reacción si se adiciona una base?. Septiembre 1999
Página 10
Ejercicios de acceso a la Universidad − Cuestiones y Preguntas de Electroquímica
33 −
El esquema de obtención industrial del ácido nítrico puede resumirse en las siguientes etapas: I.− 4 NH3 + 5 O2 ΔH = −903,7 kJ 4 NO + 6 H2O II.− III.−
2 NO + O2 2 NO2 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO O2
ΔH = −113,36 kJ
NO
O2 NH3
a) b) c) d)
Reactor
NO
Refrigerante
NO2
Cámara de hidratación
HNO3
Escriba los números de oxidación del nitrógeno en cada uno de los compuestos. Explique qué tipo de reacción red-ox se produce en cada una de las etapas del proceso. ¿Cómo afectaría un aumento de presión y de temperatura en los equilibrios I y II?. Observe el esquema adjunto y razone si las etapas I y II se realizan a diferentes temperaturas. Junio 1997
Preguntas 34 −
Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando su respuesta: 2+ a) La reacción red-ox entre el Sn y el Pb es espontánea. b) El Sn se oxida espontáneamente en medio ácido. 2+ c) La reducción del Pb con sodio metálico tiene un potencial: E = 0,125 − 2 (−2,713) = 5,551 V 2+ d) La reducción del Sn con sodio metálico tiene un potencial: E = −0,137 − (−2,713) = 2,576 V. Datos: Potenciales normales de reducción (V): (Sn2+ / Sn) = −0,137 ; (Pb2+ / Pb) = +0,125 ; (Na + / Na) = −2,713 . Modelo 2013
35 −
Suponiendo una pila galvánica formada por un electrodo de Ag ( s) sumergido en una disolución de AgNO 3 y un electrodo de Pb ( s) sumergido en una disolución de Pb(NO3)2, indique: a) La reacción que tendrá lugar en el ánodo. b) La reacción que tendrá lugar en el cátodo. c) La reacción global. d) El potencial de la pila. 0 + 0 2+ Datos: E (Ag / Ag) = 0,80 V ; E (Pb / Pb) = −0,13 V . Junio 2011
Página 11
Ejercicios de acceso a la Universidad − Preguntas de Electroquímica
2+
−
36 −
Se intenta oxidar cobre metálico ( Cu → Cu + 2 e ) por reacción con ácido nítrico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. Considerando los potenciales indicados: a) Escriba y ajuste las semirreacciones de reducción de los tres ácidos. b) Calcule E 0 para las reacciones de oxidación del cobre con los tres ácidos y justifique que solo una de ellas es espontánea. − Datos: E0 (Cl2 / Cl ) = 1,36 V ; E0 (Cu2+ / Cu) = 0,34 V − E0 (NO3 / NO) = 0,96 V ; E 0 (SO42− / SO2) = 0,17 V . Septiembre 2011
37 −
A partir de los potenciales que se dan en los datos, justifique: a) La pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con mayor potencial. Calcule su valor. b) Las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior. c) La pareja de electrodos con la que se construirá la pila galvánica con menor potencial. Calcule su valor. d) Las semirreacciones del ánodo y el cátodo de la pila del apartado anterior. Datos: E0 (Sn2+ / Sn) = −0,14 V ; E0 (Pt2+ / Pt) = 1,20 V 0 2+ 0 3+ E (Cu / Cu) = 0,34 V ; E (Al / Al) = −1,79 V . Modelo 2012
38 −
A partir de los valores de los potenciales estándar proporcionados en este enunciado, razone si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa: a) Cuando se introduce una barra de cobre en una disolución de nitrato de plata, se recubre de plata. b) Los iones Zn2+ reaccionan espontáneamente con los iones Pb 2+, al ser positivo el potencial resultante. 2+ c) Cuando se introduce una disolución de Cu en un recipiente de plomo, se produce una reacción química. d) Cuando se fabrica una pila con los sistemas Ag+ / Ag y Zn 2+ / Zn , el ánodo es el electrodo de plata. Datos: E0 (Ag+ / Ag) = 0,80 V ; E 0 (Zn2+ / Zn) = −0,76 V 0 2+ 0 2+ E (Pb / Pb) = −0,14 V ; E (Cu / Cu) = 0,34 V . Junio 2012
39 −
Con los datos de potenciales normales de Cu / Cu y Zn / Zn, conteste razonadamente: a) ¿Se produce reacción si a una disolución acuosa de sulfato de zinc se le añade cobre metálico?. b) Si se quiere hacer una celda electrolítica con las dos especies del apartado anterior, ¿qué potencial mínimo habrá que aplicar?. c) Para la celda electrolítica del apartado b), ¿cuáles serán el polo positivo, el negativo, el cátodo, el ánodo y qué tipo de semirreacción se produce en ellos?. d) ¿Qué sucederá si añadimos zinc metálico a una disolución de sulfato de cobre?. 0 2+ 0 2+ Datos: E (Zn / Zn) = −0,76 V ; E (Cu / Cu) = 0,34 V . Modelo 2011
2+
Página 12
2+
Ejercicios de acceso a la Universidad − Preguntas de Electroquímica
40 −
A 30 mL de una disolución de CuSO 4 0,1 M se le añade polvo de hierro en exceso. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción e indique el comportamiento oxidante o reductor de las especies que intervienen. b) Calcule E0 y justifique si la reacción es o no espontánea. c) Determine la masa de hierro necesaria para llevar a cabo esta reacción. Datos: E0 (Cu2+ / Cu) = 0,34 V ; E 0 (Fe3+ / Fe) = −0,04 V ; masa atómica (u): Fe = 56 . Modelo 2013
41 −
El dicromato de potasio oxida al yoduro de sodio en medio ácido sulfúrico formándose, entre otros, sulfato de potasio, sulfato de cromo (III) y yodo molecular. a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Formule la reacción iónica y diga cuáles son las especies oxidante y reductora. c) Formule la reacción molecular. d) Si tenemos 120 mL de disolución de yoduro de sodio y se necesitan para su oxidación 100 mL de disolución de dicromato de potasio 0,2 M, ¿cuál es la molaridad de la disolución de yoduro de sodio?. Modelo 2011
42 −
Se hace reaccionar completamente una muestra de dióxido de manganeso con ácido −1 clorhídrico comercial, de una riqueza en masa del 38 % y de densidad: 1,18 kg∙L , obteniéndose cloro gaseoso y Mn 2+. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Escriba la reacción molecular global que tiene lugar. c) ¿Cuál es la masa de la muestra de dióxido de manganeso si se obtuvieron 7,3 L de gas cloro, medidos a 1 atm y 20 ºC?. d) ¿Qué volumen de ácido clorhídrico comercial se consume?. −1 −1 Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol ∙K Masas atómicas (u): H = 1 , O = 16 , Cl = 35,5 , Mn = 55. Junio 2011
43 −
Se requieren 2 g de una disolución acuosa comercial de peróxido de hidrógeno para reaccionar totalmente con 15 mL de una disolución de permanganato de potasio (KMnO4) 0,2 M, en presencia de cantidad suficiente de ácido sulfúrico, observándose el desprendimiento de oxígeno molecular, a la vez que se forma sulfato de manganeso (II). a) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción y la reacción molecular global del proceso. b) Calcule la riqueza en masa de la disolución comercial de peróxido de hidrógeno, y el volumen de oxígeno desprendido, medido a 27 ºC y una presión de 700 mm de mercurio. −1 −1 Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol ∙K ; masas atómicas (u): H = 1 , O = 16. Modelo 2012
Página 13
Ejercicios de acceso a la Universidad − Pr eguntas y Problemas de Electroquímica
−
44 −
A 50 mL de una disolución ácida de MnO 4 1,2 M se le añade un trozo de 14,7 g de Ni ( s), 2+ 2+ obteniéndose Mn y Ni . a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción iónica global. − b) Justifique cuantitativamente que el MnO4 sea el reactivo limitante. 2+ 2+ c) Calcule la concentración final de iones Ni y Mn en disolución, suponiendo que el volumen no ha variado. d) Determine la masa de Ni que queda sin reaccionar. Dato: Masa atómica (u): Ni = 58,7. Septiembre 2011
45 −
Se quiere recubrir la superficie superior de una pieza metálica rectangular de 3 cm 4 cm con una capa de níquel de 0,2 mm de espesor realizando la electrólisis de una sal de Ni 2+ . a) Escriba la semirreacción que se produce en el cátodo. b) Calcule la cantidad de níquel que debe depositarse. c) Calcule el tiempo que debe transcurrir cuando se aplica una corriente de 3 A. −3 Datos: Densidad del níquel = 8,9 g∙cm ; F = 96.485 C ; masa atómica (u): Ni = 58,7 . Junio 2012
Problemas 46 −
Se introduce una barra de Mg en una disolución 1 M de MgSO 4 y otra de Cd en una disolución 1 M de CdCl 2 y se cierra el circuito conectando las barras mediante un conductor metálico y las disoluciones mediante un puente salino de KNO3 a 25 ºC. a) Indique las reacciones parciales que tienen lugar en cada uno de los electrodos, muestre el cátodo, el ánodo y la reacción global y calcule el potencial de la pila. b) Responda a las mismas cuestiones del apartado anterior si en este caso el electrodo de Mg2+ / Mg se sustituye por una barra de Ag sumergida en una disolución 1 M de + iones Ag . 0 2+ 0 2+ 0 + Datos: E (Mg / Mg) = −2,37 V ; E (Cd / Cd) = −0,40 V ; E (Ag / Ag) = 0,80 V. Septiembre 2007
47 −
En dos recipientes que contienen 100 mL de disolución 1 M de sulfato de cinc y de nitrato de plata, respectivamente, se introducen electrodos de cobre metálico. Sabiendo que solo en uno de ellos se produce reacción: a) Calcule los potenciales estándar de las dos posibles reacciones y justifique cuál se produce de forma espontánea. Para el proceso espontáneo, indique la especie que se oxida y la que se reduce. b) Calcule qué masa de cobre ha reaccionado en el proceso espontáneo cuando se consume totalmente el otro reactivo. Datos: E0 (Zn2+ / Zn) = −0,76 V ; E 0 (Cu2+ / Cu) = 0,34 V ; E 0 (Ag+ / Ag) = 0,80 V Masa atómica (u): Cu = 63,5. Septiembre 2010 (Fase General) Página 14
Ejercicios de acceso a la Universidad − Problemas de Electroquímica
48 −
a)
Ajuste la siguiente reacción, escribiendo las semirreacciones de óxido-reducción que se producen: HClO + NaCl → NaClO + H2O + Cl2 . b) Calcule el volumen de disolución de ácido hipocloroso 0,1 M que sería necesario utilizar para obtener 10 g de cloro. Datos: Masas atómicas (u): H = 1,0 , O = 16,0 , Na = 23,0 , Cl = 35,5. Septiembre 1998
49 −
Considere la reacción: HNO3 + Cu
Cu(NO3)2 + NO ( g ) + H2O .
a) b) c)
Ajuste la reacción por el método del ión-electrón. Calcule los pesos equivalentes de HNO3 y Cu2+ . ¿Qué volumen de NO (medido a 1 atmósfera y 273 K) se desprenderá si se oxidan 2,50 g de cobre metálico?. Datos: Masas atómicas (u): H = 1,0 , N = 14,0 , O = 16,0 , Cu = 63,5 −1 −1 R = 0,082 atm∙L∙mol ∙K . Junio 1999
50 −
58,5 gramos de bismuto metálico reaccionan completamente con una disolución de ácido nítrico 14 M, obteniéndose monóxido de nitrógeno y Bi 3+. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Escriba la reacción molecular global que tiene lugar. c) ¿Qué volumen de disolución de ácido nítrico es necesario?. d) ¿Qué volumen de NO, medido a 1 atm y 25 ºC, se obtiene?. −1 −1 Datos: Masa atómica (u): Bi = 209 ; R = 0,082 atm∙L∙mol ∙K . Junio 2010 (Materias coincidentes)
51 −
El cadmio metálico reacciona con ácido nítrico concentrado produciendo monóxido de nitrógeno como uno de los productos de la reacción. a) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la ecuación molecular global. b) Calcule el potencial de la reacción y justifique si la reacción se produce de manera espontánea. c) ¿Qué volumen de ácido nítrico 12 M es necesario para consumir completamente 20,2 gramos de cadmio?. − Datos: Masa atómica (u): Cd = 112 ; E0 (Cd2+ / Cd) = −0,40 V ; E0 (NO3 / NO) = 0,96 V. Septiembre 2010 (Fase Específica)
52 −
Al mezclar sulfuro de hidrógeno con ácido nítrico se forma azufre, dióxido de nitrógeno y agua. a) Formule las semirreacciones de oxidación y reducción. b) Formule la reacción molecular global, indicando las especies oxidante y reductora. c) ¿Cuántos gramos de azufre se obtendrán a partir de 24 cm3 de ácido nítrico comercial, −3 de 65 % en masa y densidad: 1,39 g∙cm ?. d) Calcule el volumen de dióxido de nitrógeno que se obtiene, medido a 700 mm de mercurio y 25 ºC. −1 −1 Datos: R = 0,082 atm∙L∙mol ∙K ; masas atómicas (u): H = 1 , N = 14 , O = 16 , S = 32. Junio 2010 (Fase Específica) Página 15
Ejercicios de acceso a la Universidad − Problemas de Electroquímica
53 −
Se quiere oxidar el ión bromuro, del bromuro de sodio, a bromo empleando una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno 0,2 M en presencia de ácido sulfúrico. Respecto a dicha reacción: a) Ajuste las semirreacciones iónicas y la reacción molecular global. b) Calcule el potencial estándar para la reacción global. c) Calcule la masa de bromuro de sodio que se oxidaría a bromo empleando 60 mL de peróxido de hidrógeno. d) Calcule el volumen de bromo gaseoso, medido a 150 ºC y 790 mm de mercurio, desprendido en el proceso anterior. − Datos: E0 (Br 2 / Br ) = 1,06 V ; E0 (H2O2 / H2O) = 1,77 V −1 −1 R = 0,082 atm∙L∙mol ∙K Masas atómicas (u): Na = 23 , Br = 80. Septiembre 2009
54 −
El bromuro de potasio reacciona con el ácido sulfúrico concentrado para dar sulfato de potasio, bromo libre, dióxido de azufre y agua. Conteste a las siguientes preguntas: a) Formule y ajuste las semirreacciones iónicas red-ox y la reacción neta molecular. 3 b) ¿Cuántos cm de bromo se producirán al hacer reaccionar 20 g de bromuro de potasio con ácido sulfúrico en exceso?. −3 Datos: Masas atómicas (u): K = 39 , Br = 80 ; densidad del Br 2 = 2,8 g∙cm . Septiembre 2003
55 −
En un vaso que contiene 100 mL de disolución de concentración 10 M del ión Au 3+ se introduce una placa de cobre metálico. a) Ajuste la reacción red-ox que se podría producir. Calcule su potencial normal e indique si es espontánea. 3+ b) Suponiendo que se reduce todo el Au presente, determine la concentración resultante de iones Cu2+. Calcule los moles de electrones implicados. Datos: E0 (Au3+ / Au) = 1,52 V ; E 0 (Cu2+ / Cu) = 0,34 V. Junio 2004
56 −
Un vaso contiene 100 cm de disolución de cationes Au 0,03 M. Este catión se reduce y 3+ oxida simultáneamente (dismutación) a oro metálico (Au) y catión Au hasta que se agota todo el catión Au +. a) Ajuste la reacción red-ox que se produce. b) Calcule el potencial de la reacción. c) Calcule la concentración resultante de iones Au3+ en disolución. d) Calcule la masa de Au que se forma. Datos: E0 (Au3+ / Au) = 1,40 V ; E 0 (Au3+ / Au+) = 1,25 V ; E 0 (Au+ / Au) = 1,70 V −1 F = 96.500 C∙mol ; masa atómica (u) : Au = 197. Septiembre 2005
−3
3
+
Página 16
