Universidad Andrés Bello Departamento de Ciencias Químicas Facultad de Ciencias Exactas Segunda Prueba Solemne QUIM 200 Jueves 17 de noviembre, 2016
Nombre: ___________________________________________________ Sección: ________ ________ ____________________ _____________ ______________ _____________ ______ RUN: ________________-_____ Profesor: ______________ Responda las siguientes preguntas utilizando LÁPIZ DE PASTA, el NO hacerlo quita derecho a recorrección. Está prohibido pedir calculadora o cualquier otro material durante la prueba. Apague Apag ue su celular. Recuerde que la prueba es de desarrollo, por lo que debe just ju stifif icar ic ar tod t odas as sus s us r espues esp uestas tas .
SEA CUIDADOSO CON EL MANEJO DE LAS CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y CON EL REDONDEO
Puntaje / Nota: P
1
2
19
20
N 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 1.9 2.1 2.2 2.2 2.4 2.5 2.7 2.8 3.0 3.1 3.3 3.4 3.6 3.7 3.9
4.0
P 21
40
22
3
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4
24
5
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6
7
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14
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15
35
N 4.2 4.3 4.5 4.6 4.8 4.9 5.1 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8 6.0 6.1 6.3
16
36
17
37
18
38
6.4 6.6 6.7 6.9 7.0
Masas Masas mo lares (g/mol): O = 16,00; S = 32,07; Ca = 40,08; Br = 79,90; Ag = 107,87 Formulario: i.
° ° ° Ed = Eátd EÁd
ii.
° Ed = Ed , logQ
iii.
° 0 = Ed , logK
PREGUNTA
PUNTAJE
1 2 3 4 TOTAL
39
NOTA
I.A. Si la solubilidad del CaSO4 a 18 °C es 2,04 g/L. Determine: a) La Kps del CaSO4. (2 puntos)
Kps = [0,0150] = 2,25 · 10− b) Cuantos gramos de CaSO4 pueden disolverse, a la misma temperatura, en 1,0 L de K2SO4 de concentración 0,10 mol/L. (2 puntos)
Kps = [S][0,10S] 2,25·10− = 0,10 S = 2,20·10-3 mol/L Masa (g) = 2,20·10-3 mol/L·1,0 L·136,14 g/mol = 0,30 g
I.B. Si a una disolución que contiene Sr +2 y Ca +2, ambos de concentración 0,0010 mol/L, se le añade lentamente una disolución de Na2SO4 (Kps SrSO4 = 7,60·10-7 y Kps CaSO4 = 2,40·10-5), determine: a) Con los cálculos apropiados indique que ion precipita primero frente a la adición de sulfato de potasio.
(2 puntos)
Kps 7,60x10− − [ ] = SO = = 7,60 · 10− mol/L + [Sr ] 0,001 Kps − = [SO− ] = 2,40 · 10 mol/L + [Ca ] SrSO4 precipita prim ero.
b) Determinar la concentración del catión que precipita primero cuando se inicia la precipitación del segundo catión. (2 puntos) Kps 7,60 · 10− + = [Sr ] = =3,17·10− mol/L − − 2,40 · 10 [SO ]
c) Determinar el porcentaje que ha precipitado del primer catión cuando se inicia la precipitación del segundo catión. (2 puntos)
(0,001M3,17·10− M) ·100% x% = = 96,83% 0,001M
II.A. Calcule la concentración de Cu2+ que queda en disolución luego de mezclar CuSO4 (ac) 0,25 mol/L con NaCN (ac) 1,25 mol/L. Considere que el ion complejo que se forma es [Cu(CN)4]2 – y la constante de formación, Kf , tiene un valor de 1025. (6 puntos) − − Cu+ (c) 4 CN(c) ⇌ [Cu(CN) ](c)
Las concentraciones en equilibrio son:
[CN−] = 0,25 mol/L; [Cu(CN)− ] = 0,25 mol/L [Cu(CN)− ] [Cu+ ] = =6,4·10− mol/L − Kf [CN ]
II.B. Calcule el valor de la constante de formación, K f , para el ion complejo bis(tiosulfato)argentato(I) [Ag(S2O3)2]3 –, para ello considere los potenciales de reducción, E°([Ag(S2O3)2]3-/Ag0) = 0,015 V; E°(Ag+/Ag0) = 0,799 V. (4 puntos) − Ag+(c) 2S O− (c) ⇌ [Ag(S O )](c)
Las semireacciones son:
Ag+(c) 1e− ⇌ Ag E = 0,799 V
− − E = 0,015V Ag 2S O− (c) ⇌ [Ag(S O ) ](c) 1e − Ag+(c) 2S O− (c) ⇌ [Ag(S O )](c) Ed = 0,784 V ·,
K f = 10
,
= 10·, = 1,75 · 10
III. Calcule la masa de AgBr (s) que se puede disolver en 100 mL de una disolución 0,20 mol/L de KSCN(ac), si Kf [Ag(SCN)4]3 – = 1,2·1010 y Kps = 7,7·10 – 13.
La cantidad máxima de iones plata que se obtiene en disolución sin precipitar es Q = Kps.
[Ag+ ] = √ kps = 8,77 · 10− mol/L Cuando se forma el ion complejo, debe quedar en disolución de [Ag+] = 8,77·10 –7 mol/L. − ⇌ [Ag(SCN) ]− Ag+(c) 4SCN(c) (c)
Las concentraciones en equilibrio son: [Ag+] = 8,77·10 –7 mol/L; [SCN –] = 0,20 – 4Ci; [Ag(SCN)43 –] = 8,77·10 –7 mol/L.
[Ag(SCN)− ] K f = + [Ag ][SCN−] 1,2·10
8,77·10− = 8,77·10−[0,20 4] Ci = 0,050 mol/L
m = 0,100 L(0,050 mol/L)(187,77 g/mol) = 0,94 g
IV. El ácido oxálico, H2C2O4, está presente en muchas plantas y verduras, incluyendo algunos consumidos como alimento (el ruibarbo o las espinacas). El anión proveniente de este ácido forma precipitados con numerosos iones metálicos, siendo el oxalato de calcio, CaC2O4, el principal constituyente de cálculos renales. El oxalato, C2O42-, reacciona con permanganato, MnO 4-, en medio ácido de acuerdo a la siguiente reacción No balanceada: + + − C O− (c) MnO (c) H(c) → CO () Mn (c) H O () Dados los siguientes potenciales estándar de reducción, Eº:
CO ()/CO− (c) = – 0,43 V MnO− (c)/Mn+ (c) = 0,159 V Responda las siguientes preguntas:
a. Escriba las semi reacciones balanceadas que se llevan a cabo. (1 punto) Semi reacción de Oxidación: C O− (c) → CO () + Semi reacción de Reducción: MnO− (c) → Mn (c)
b. Complete y balancee la ecuación e identifique el agente oxidante y reductor. (2 puntos ) − 5 C O− (c) → 10 CO () 10 e + 2 MnO− + 10 e− 16 H(c) (c) → 2 Mn (c) 8 H O() + + − 5 C O− (c) 2 MnO (c) 16 H(c) → 10 CO () 2 Mn (c) 8 H O () − Agente Oxidante: MnO− (c); Agente Reductor: C O (c)
c. Con base a los potenciales estándar de reducción calcule la Fem estándar de la reacción. ( 2 puntos ) ° Ed = 0,159 (0,43 V) = 0,589
d. Determine el rango de pH donde la reacción es espontanea. (5 puntos )
0,589 V
0,0592 V 1 log + > 0 10 [H ]
0
