soluciones examenes redox

14
1.- El iridio es un metal precioso empleado en la fabricación del patrón del metro original (“que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de París”). Demuestre por medio del cálculo de las respectivas constantes de reacción si el iridio es soluble o no en: a) ácido clorhídrico b) ácido nítrico c) agua regia (mezcla de ácidos nítrico y clorhídrico). Datos H 3 O + /H 2 E 0 0 = 0 V ; NO 3 - /NO E 1 0 = 0,96V ; Ir 3+ /Ir E 2 0 = 1,16V ; IrCl 6 3- log 6 = 15,3 Solución: a) ácido clorhídrico (HCl) Reacción Química a considerar: Ir + H 3 O + + Cl - IrCl 6 3- + H 2 + H 2 O Sistemas implicados: IrCl 6 3- /Ir + 6Cl - E 3 0 = ? V IrCl 6 3- + 3e - Ir + 6Cl - H 3 O + /H 2 E 0 0 = 0 V H 3 O + + 1e - 1/2H 2 + H 2 O Reacción ajustada: Ir + 6Cl - + 3 H 3 O + 3/2H 2 + 3H 2 O + IrCl 6 3- Constante de la reacción: 3 3 6 3 6 2 / 3 1 2 O H Cl IrCl P k H r Cálculo de la constante de la reacción: 2 / 1 3 6 3 6 0 3 2 log 1 059 , 0 0 log 3 059 , 0 H P O H Cl IrCl E o lo que es lo mismo: 2 / 3 3 3 6 3 6 0 3 2 log 3 059 , 0 0 log 3 059 , 0 H P O H Cl IrCl E Por lo tanto: 3 3 6 3 6 2 / 3 2 log 3 059 , 0 O H Cl IrCl P H = 0 3 1 0 log 3 059 , 0 E k r 059 , 0 / 3 ) 0 ( 1 0 3 10 E r k Necesitamos conocer el valor de E 3 0 Cálculo de E 3 0 : Sistema que nos interesa: IrCl 6 3- /Ir + 6Cl - E 3 0 = ? V IrCl 6 3- + 3e - Ir + 6Cl - Información que tenemos: Ir 3+ /Ir E 2 0 = 1,16 V Ir 3+ + 3e - Ir 3 6 3 6 0 3 log 3 059 , 0 16 , 1 log 3 059 , 0 Ir Cl IrCl E Por lo tanto: V IrCl Cl Ir E 859 , 0 8591 , 0 ) 3 , 15 ( 3 059 , 0 16 , 1 log 3 059 , 0 16 , 1 log 3 059 , 0 16 , 1 6 3 6 6 3 0 3 por lo tanto: 678 , 43 059 , 0 / 3 ) 859 , 0 0 ( 059 , 0 / 3 ) 0 ( 1 10 10 10 0 3 E r k

Upload: marta-maria

Post on 07-Nov-2015

5 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

examenes redox

TRANSCRIPT

  • 1.- El iridio es un metal precioso empleado en la fabricacin del patrn del metro original (que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de Pars).

    Demuestre por medio del clculo de las respectivas constantes de reaccin si el iridio es soluble o no en:

    a) cido clorhdrico b) cido ntrico c) agua regia (mezcla de cidos ntrico y clorhdrico).

    Datos

    H3O+/H2 E00= 0 V ; NO3-/NO E10= 0,96V ; Ir3+/Ir E20= 1,16V ; IrCl63- log 6 = 15,3 Solucin:

    a) cido clorhdrico (HCl) Reaccin Qumica a considerar:

    Ir + H3O+ + Cl- IrCl63- + H2 + H2O Sistemas implicados: IrCl63-/Ir + 6Cl- E30= ? V IrCl63- + 3e- Ir + 6Cl- H3O+/H2 E00= 0 V H3O+ + 1e- 1/2H2 + H2O Reaccin ajustada: Ir + 6Cl-+ 3 H3O+ 3/2H2 + 3H2O + IrCl63- Constante de la reaccin:

    33636

    2/3

    12

    OHCl

    IrClPk Hr

    Clculo de la constante de la reaccin: 2/136360

    3

    2

    log1059,00log

    3059,0

    HPOH

    ClIrClE

    o lo que es lo mismo: 2/3

    33

    6

    360

    3

    2

    log3059,00log

    3059,0

    HPOH

    ClIrClE

    Por lo tanto: 336

    36

    2/32log

    3059,0

    OHCl

    IrClPH = 031 0log3059,0 Ekr

    059,0/3)0(1

    0310 Erk

    Necesitamos conocer el valor de E30 Clculo de E30: Sistema que nos interesa: IrCl63-/Ir + 6Cl- E30= ? V IrCl63- + 3e- Ir + 6Cl- Informacin que tenemos: Ir3+/Ir E20= 1,16 V Ir3+ + 3e- Ir

    36

    360

    3 log3059,016,1log

    3059,0 Ir

    ClIrClE

    Por lo tanto: VIrClClIrE 859,08591,0)3,15(3059,016,1log3059,016,1log3059,016,1 63663

    03

    por lo tanto: 678,43059,0/3)859,00(059,0/3)0(

    1 10101003 Erk

  • Conclusin: El iridio es insoluble en cido clorhdrico

    b) cido ntrico: Reaccin Qumica a considerar:

    Ir + NO3- + Ir3+ + NO + H2O Sistemas implicados: Ir3+/Ir E20= 1,16 V Ir3+ + 3e- Ir NO3-/NO E10= 0,96 V NO3- + 3e- + 4H3O+ NO + 6H2O Reaccin ajustada: Ir + NO3- + 4 H3O+ Ir3+ + NO + 6H2O Constante de la reaccin:

    4333

    2

    OHNO

    IrPk NOr

    Clculo de la constante de la reaccin:

    NOPOHNOIr

    4333 log

    3059,096,0log

    3059,016,1

    Por lo tanto:

    16,196,0log3059,0

    2 rk Luego: 169,10059,0/3)16,196,0(2 1010

    rk Conclusin: El iridio es insoluble en cido ntrico

    c) agua rgia: (HCl+HNO3) Reaccin Qumica a considerar:

    Ir + NO3- + Cl- IrCl63- + NO + H2O Sistemas implicados: IrCl63-/Ir + 6Cl- E30= 0,859 V IrCl63- + 3e- Ir + 6Cl- NO3-/NO E10= 0,96 V NO3- + 3e- + 4H3O+ NO + 6H2O Reaccin ajustada: Ir + NO3- +6Cl-+ 4 H3O+ IrCl63-+ NO + 6H2O Constante de la reaccin:

    436336

    3

    OHClNO

    IrClPk NOr

    Una reaccin muy parecida a la anterior: Ir + NO3- + 4 H3O+ Ir3+ + NO + 6H2O

    Cuya constante ya conocemos: 433

    3

    2

    OHNO

    IrPk NOr

    La diferencia entre kr2 y kr3 se debe a que en 3 el iridio est como IrCl63-, por lo tanto la diferencia entre las constantes hace intervenir el valor de la constante 6

    436336

    3

    OHClNO

    IrClPk NOr =

    3

    3

    43

    63

    36

    IrIr

    OHClNO

    IrClPNO

    Como

    4333

    2

    OHNO

    IrPk NOr , `por lo tanto:

  • 4363

    36

    3

    OHClNO

    IrClPk NOr =

    3

    3

    43

    63

    36

    IrIr

    OHClNO

    IrClPNO = 62rk = 3,15169,10 1010 = 105,13 CONCLUSION: El agua regia es capaz de disolver el iridio

  • 2.-Determine la constante de la reaccin qumica de disolucin del HgS con los reactivos que se mencionan e indique cual de ellos es ms adecuado para la solubilizacin del precipitado. a) Na4Y, b) HCl (OJO A LOS DATOS, QUE NO TIENE PROPIEDADES REDOX!!), c) HNO3 , d) HNO3 + HCl Datos: kw = 1.00 10-14 pkps HgS = 51.0 log HgY2- = 20.4 log HgCl42- = 15.2 log AuBr2- = 12.0 H2S/HS-/S2- pk1= 7.0 pk2 = 13.5 Eoo S/S2- = -0.48 V Eo1 NO3-/NO = 0.96 V a) Medio Na4Y Na4Y 4 Na+ + Y4- Reaccin: HgS + Y4- HgY2- + S2- KR = HgY2- S2- / Y4- Clculo: KR = ( HgY2- S2- / Y4-) x (Hg2+ / Hg2+) = Kps HgY2-= 10-30.6 b) Medio HCl ; HCl + H2O Cl- + H3O+ Reaccin: HgS + 2 H3O+ + 4 Cl- HgCl42- + H2S + 2 H2O, KR = HgCl42-H2S/ (H3O+2 Cl-4) Clculo: KR = HgCl42-H2S/ (H3O+2 Cl-4) x (Hg2+ S2- / Hg2+ S2-) KR = Kps HgY2- / k1 k2 = 10-15.3 c) Medio HNO3 Reaccin: HgS Hg2+ + S + 2 e- E2o NO3- + 4H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O E1o = 0.96 V En conjunto: 3 HgS + 2 NO3- + 8 H3O+ 3 Hg2+ + 3 S + 2 NO

    KR = Hg2+3 p2NO / NO3-2 H3O+8

    Clculo de E2o por comparacin con el sistema: S + 2 e- S2- ; E0o Ecuaciones de Nerst: E= Eoo + (0.06/2) log (1 / S2-) E= E2o + (0.06/2) log Hg2+ Igualando las ecuaciones y despejando E2o :

    E2o = Eoo + (0.06/2) log Kps = 1.05 V Clculo de la constante de la reaccin:

    E= E1o + (0.06/3) (2/2) log (NO3- H3O+4 / pNO) E= E2o + (0.06/2) (3/3) log Hg2+ Igualando las ecuaciones y reordenando los trminos para buscar la expresin de KR

    KR = 10 (Eo1 Eo2) 6 /0.06 = 10-9 d) Medio HNO3 + HCl Reaccin: HgS + 4 Cl- HgCl42+ + S + 2 e- E3o NO3- + 4H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O E1o = 0.96 V En conjunto: 3 HgS + 2 NO3- + 12 Cl- + 8 H3O+ 3 HgCl42- + 3 S + 2 NO

    KR = HgCl42-3 p2NO / NO3-2 H3O+8 Cl-12 Clculo de E3o por comparacin con el sistema: S + 2 e- S2- ; E0o

  • Ecuaciones de Nerst: E= Eoo + (0.06/2) log (1 / S2-) E= E3o + (0.06/2) log HgCl42- / Cl-4 Igualando las ecuaciones y despejando E3o :

    E3o = Eoo - (0.06/2) log Kps HgCl4 = 0.594 V Clculo de la constante de la reaccin:

    E= E1o + (0.06/3) (2/2) log (NO3- H3O+4 / pNO) E= E3o + (0.06/2) (3/3) log HgCl42- / Cl-4 Igualando las ecuaciones y reordenando los trminos para buscar la expresin de KR

    KR = 10 (Eo1 Eo3) 6 /0.06 = 1036.6

  • 3.- Examen Septiembre 2001. Deduzca a travs del clculo de las constantes de reaccin cual de los siguientes medios es el ms adecuado para disolver el paladio: a) cido clorhdrico, b) cido ntrico, c) agua regia (HCl+HNO3). Datos: 2H3O+/H2 E00 = 0,000 V (pH=0) ; Pd2+/Pd E10 = 0,987 V (pH=0) NO3-/NO E20 = 0,960 V (pH=0) ; PdCl42- log 4 = 6,94 A) en HCl Semirreacciones:

    Pd + 4 Cl- PdCl42- + 2 e- Eo3 desconocido 2 H3O+ + 2 e- H2 + 2 H2O Eoo = 0.000 V Reaccin qumica: Pd + 4 Cl- + 2 H3O+ PdCl42- + H2 + 2 H2O

    KR1 = PdCl42- pH2 / Cl-4 H3O+2 Clculo de Eo3

    Pd2+ + 2 e- Pd Eo1 = 0.987 V PdCl42- + 2 e- Pd + 4 Cl- Eo3 Aplico la ecuacin de Nernst a los dos sistemas

    E = Eo1 + 0.06/2 log Pd2+ ; E = Eo3 + 0.06/2 log PdCl42- /Cl-4 Igualo las expresiones y reordeno los trminos

    Eo3 = Eo1 + 0.06/2 log Pd2+Cl-4 / PdCl42- = Eo1 - 0.06/2 log 4 = 0.779 V Clculo de KR1 Aplico la ecuacin de Nernst a las semirreacciones iniciales

    E = Eo3 + 0.06/2 log PdCl42- /Cl-4 ; E = Eoo + 0.06/2 log H3O+2 / pH2 Igualo ambas ecuaciones y reordeno los trminos

    0.06/2 log PdCl42- pH2 / Cl-4 H3O+2 = Eoo - Eo3

    log KR1 = (Eoo - Eo3) 2 / 0.06 = -25.97 ; KR1 = 10-25.97 No se disuelve en HCl

    B) en HNO3 Semirreacciones

    Pd Pd2+ + 2 e- Eo1 = 0.987 V NO3- + 4 H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O Eo2 = 0.960 V

    Reaccin qumica: 3 Pd + 2 NO3- + 8 H3O+ 3 Pd2+ + 2 NO + 12 H2O

    KR2 = Pd2+3 p2NO / NO3-2 H3O+8 Clculo de KR2 Aplico la ecuacin de Nernst a las semirreacciones

  • E = Eo1 + 0.06/2 log Pd2+ ; E = Eo2 + 0.06/3 log NO3-H3O+4 / pNO

    Multiplico y divido los trminos prelogartmicos por el n de electrones que intercambia el otro sistema

    E = Eo1 + 0.06/2 (3/3) log Pd2+ ; E = Eo2 + 0.06/3 (2/2) log NO3-H3O+4 / pNO Igualo el denomidor del trmino prelogartmico y modifico los exponentes de las concentraciones

    E = Eo1 + 0.06/6 log Pd2+3 ; E = Eo2 + 0.06/6 log NO3-2H3O+8 / p2NO Igualo las expresiones y reordeno los trminos

    0.06/6 log Pd2+3 p2NO / NO3-2 H3O+8 = Eo2 - Eo1

    log KR2 = (Eo2 - Eo1) 6 /0.06 = - 2.7 ; KR2 = 10-2.7 No se disuelve en HNO3 C) En agua regia Semirreacciones

    Pd + 4 Cl- PdCl42- + 2 e- Eo3 =0.779 V NO3- + 4 H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O Eo2 = 0.960 V

    Reaccin qumica 3 Pd + 2 NO3- + 12 Cl- + 8 H3O+ 3 PdCl42- + 2 NO + 12 H2O KR3 = PdCl42-3 p2NO / Cl-12 NO3-2 H3O+8 Clculo de KR3 Aplico la ecuacin de Nernst a las semirreacciones E = Eo3 + 0.06/2 log PdCl42- /Cl-4 ; E = Eo2 + 0.06/3 log NO3-H3O+4 / pNO Multiplicoy divido los trminos prelogartmicos por el n de electrones que intercambia el otro sistema E = Eo3 + 0.06/2 (3/3) log PdCl42- /Cl-4 ; E = Eo2 + 0.06/3 (2/2) log NO3-H3O+4 / pNO Igualo el denomidor del trmino prelogartmico y modifico los exponentes de las concentraciones al igual que antes. Despus se igualan las expresiones y se obtiene la relacin de concentraciones deseada.

    log KR3 = log PdCl42-3 p2NO / Cl-12 NO3-2 H3O+8 = (Eo2 - Eo3) 6 /0.06 = 18.1

    KR3 = 1018.1 Se disuelve en agua regia

  • 4.- Deduzca a travs del clculo de las constantes de reaccin si una lmina de aluminio se disolver en alguno de los siguientes medios:

    a) cido clorhdrico b) cido ntrico c) cido ntrico en presencia de fluoruro sdico (HNO3 + NaF).

    Datos: 2H3O+/H2 E00 = 0,000 V (pH=0) ; Al3+/Al E10 = -1.677 V (pH=0) NO3-/NO E20 = 0,960 V (pH=0) ; AlF63- log 6 = 19.7 A) en HCl Semirreacciones:

    Al Al3+ + 3 e- Eo1 = -1.677 V 2 H3O+ + 2 e- H2 + 2 H2O Eoo = 0.000 V

    Reaccin qumica: 2 Al + 6 H3O+ 2 Al3+ + 3 H2 + 6 H2O

    KR1 = Al3+ (pH2)3 / H3O+6 Clculo de KR1 Aplico la ecuacin de Nernst a las semirreacciones iniciales E = Eo1 + 0.06/3 log Al3+ ; E = Eoo + 0.06/2 log H3O+2 / pH2 Se manipulan los trminos prelogartmicos y se igualan las ecuaciones Eo1 + 0.06/3 (2/2) log Al3+ = Eoo + 0.06/2 (3/3) log H3O+2 / pH2

    0.06/6 log Al3+ (pH2)2 / H3O+4 = Eoo - Eo1

    log KR1 = (Eoo - Eo1) 6 / 0.06 = 167.7

    B) en HNO3 Semirreacciones

    Al Al3+ + 3 e- Eo1 = -1.677 NO3- + 4 H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O Eo2 = 0.960 V

    Reaccin qumica: Al + NO3- + 4 H3O+ Al3+ + NO + 6 H2O

    KR2 = Al3+ pNO / NO3- H3O+4 Clculo de KR2 Aplico la ecuacin de Nernst a las semirreacciones E = Eo1 + 0.06/3 log Al3+ ; E = Eo2 + 0.06/3 log NO3-H3O+4 / pNO Igualo las ecuaciones Eo1 + 0.06/3 log Al3+ = Eo2 + 0.06/3 log NO3-H3O+4 / pNO 0.06/3 log Al3+ pNO / NO3- H3O+4 = Eo2 - Eo1

  • log KR2 = (Eo2 - Eo1) 3 / 0.06 = 131.85 C) En medio HNO3 + NaF Semirreacciones

    Al + 6 F- AlF63- + 3 e- Eo4 NO3- + 4 H3O+ + 3 e- NO + 6 H2O Eo2 = 0.960 V

    Reaccin qumica Al + NO3- + 6 F- + 4 H3O+ AlF63- + NO + 6 H2O

    KR3 = AlF63- pNO / NO3- F-6 H3O+4 Clculo de Eo4

    Al Al3+ + 3 e- Eo1 = -1.677 Al + 6 F- AlF63- + 3 e- Eo4

    Aplico la ecuacin de Nernst a los dos sistemas

    E = Eo1 + 0.06/3 log Al3+ ; E = Eo4 + 0.06/3 log AlF63-/ F-6 Igualo las expresiones y reordeno los trminos Eo4 = Eo1 + 0.06/3 log Al3+F-6 / AlF63- = Eo1 - 0.06/3 log 6 = -2.071 Clculo de KR3 Aplico la ecuacin de Nernst a las semirreacciones E = Eo4 + 0.06/3 log AlF63-/ F-6 ; E = Eo2 + 0.06/3 log NO3-H3O+4 / pNO log KR3 = log AlF63- pNO / NO3- F-6 H3O+4 = (Eo2 - Eo4) 3 / 0.06 = 151.6

  • Septiembre 2010 Se prepara una disolucin denominada A mezclando volmenes iguales de Cu(NO3)2 0,0200M y NH3 0,2000M. A la disolucin A se le aade cianuro potsico slido, KCN, hasta que su concentracin nominal inicial es 0,0100M, y posteriormente lentejas de NaOH hasta alcanzar un pH final de 12.

    1) Ajuste la reaccin qumica redox que tiene lugar al aadir KCN a la disolucin A y que aparece a continuacin sin ajustar.

    Cu(NH3)42+ + CN- Cu(CN)32- + CNO- + NH3 2) Calcule el valor de la constante de la reaccin. 3) A partir de la constante de la reaccin redox y de las concentraciones iniciales de reactivos,

    estime la concentracin de los compuestos en el equilibrio suponiendo un pH final de 12. 4) Deduzca la expresin necesaria para calcular el potencial de equilibrio de la disolucin y calcule

    dicho potencial de equilibrio, teniendo en cuenta las concentraciones calculadas en el apartado anterior.

    Datos: Cu2+/Cu+ E00= 0,16 V; CNO-/CN- E01= 0,69 V Cu(NH3)42+ log 4 = 9,30; Cu(CN)32- log3 = 38,70 Solucin: 1.- Ajuste de la reaccin qumica redox

    Cu(NH3)42+ + CN- Cu(CN)32- + CNO- + NH3 Sistemas implicados

    2x) Cu(NH3)42+ + 3CN- + 1e- Cu(CN)32- + 4NH3 CN- +2OH- CNO- + H2O +2e-

    Reaccin ajustada: 2Cu(NH3)42+ + 7CN- + 2OH- 2Cu(CN)32- + CNO- + 8NH3 + H2O 2.- Clculo del valor de la constante de la reaccin:

    2722438

    322

    3

    OHCNNHCuNHCNOCNCukr

    )()(

    Sistemas implicados Cu(NH3)42+ + 3CN- + 1e- Cu(CN)32- + 4NH3 E20 desconocido CN- +2OH- CNO- + H2O +2e- E01= 0,69 V

    En el equilibrio el potencial es nico.

    E = E20 + 4323

    3243

    10590

    NHCNCuCNNHCu

    )()(log,

    E = E10 + 220590

    OHCNCNOlog,

    Igualamos ambas expresiones una vez que ambas tienen el mismo trmino prelogartmico:

    E20 + 83223

    62243

    20590

    NHCNCuCNNHCu

    )()(log, = E10 +

    220590

    OHCNCNOlog,

    E20-E10 272243

    83

    223

    20590

    OHCNNHCuNHCNOCNCu

    )()(log, = rklog

    ,20590

    Luego:

  • 0590201

    0210

    ,/)( EErk

    Necesitamos conocer el valor de E20 para ello comparamos el sistema con el del Cu2+/Cu+ Sistemas implicados

    Cu(NH3)42+ + 3CN- + 1e- Cu(CN)32- + 4NH3 E20 desconocido Cu2+ +1e- Cu+ E00= 0,16 V 4323

    32430

    2 0590 NHCNCuCNNHCuE

    )()(log,

    CuCuE

    200 0590 log,

    3097038

    0032

    43

    43

    23

    200

    02 10

    10059016005900590243

    23

    ,

    ,

    )(

    )( log,,log,)()(log,

    NHCu

    CNCuECNNHCuNHCNCu

    CuCuEE

    E20= 1,8946 V

    Por lo tanto: 83400590269089461 101010

    0590201

    02 ,,/),,((

    ,/) EErk 3.-Clculo de la concentracin de los compuestos en el equilibrio:

    2Cu(NH3)42+ + 7CN- + 2OH- 2Cu(CN)32- + CNO- + 8NH3 + H2O Ecuaciones matemticas de interes:

    83402722438

    322

    3 10 ,)()(

    OHCNNHCuNHCNOCNCukr

    Balances de matria:

    23243223243010002 02000 )()()()(,, CNCuNHCuCuCuCNCuNHCuVVxCuTotal Nota las concentraciones de Cu2+ y Cu+ son despreciables

    32433 4100002 20000 NHNHCuVVxNH Total )(,, CNOCNCuCNCN Total 23301000 )(,

    Reactivo limitante:

    005002

    010002

    )Cu(NH 243 ,,

    ; 7

    010007

    ,CN ; Luego el reactivo limitante es CN-

    Nos dicen pH final 12, luego MOH 210 Como CN- es el reactivo limitante: MxCNCNO total 310431

    701000

    7

    ,,

    27

    23 formadototal CNCuCN

    )( ; Luego MxxCNCNCu total 323 10862701000272

    ,,)(

    243323243 1086201000 )(,)()(, NHCuxCNCuNHCuCuTotal Luego: MxxNHCu 33243 101471086201000 ,,,)( Del balance al NH3

    3332433 1014744100002 20000 NHxxNHNHCuVVxNH Total ,)(,, Luego : MxxNH 07144010147410000 33 ,,,

  • Para el clculo de [CN-] necesitamos la constante de equilibrio

    227238323

    272243

    83

    2238340

    101014707140104311086210

    CNxxx

    OHCNNHCuNHCNOCNCukr

    ,,,,

    )()(,

    Luego: MxCN 710561 , 4.- Clculo del potencial de equilibrio

    E = E20 + 432332

    430590NHCNCuCNNHCu

    )()(log,

    2E = 2E10 + 20590

    OHCNCNOlog,

    Por lo tanto:

    2432332

    4301

    02 059023

    OHCNCNO

    NHCNCuCNNHCuEEE

    )()(log,

    223

    43

    273

    1010431

    0714010862105611014705906902894613

    x

    xxxxE ,

    ,,,,log,,,

    E=0,945 V Tambien se puede clacular el potencial

    E = E20 + 4323

    32430590NHCNCuCNNHCu

    )()(log, =0,984V

    E = E10 + 220590

    OHCNCNOlog, =0,925V

  • Febrero 2010 2.- Se dispone de una disolucin de FeSO4 0,05 M y cuyo pH est tamponado a 1,5. A esta disolucin se le aade permanganato potsico slido, KMnO4, hasta que su concentracin nominal inicial es 0,05 M.

    1) Calcule la constante de la reaccin qumica redox que tiene lugar. 2) A partir de la constante de la reaccin redox y de las concentraciones iniciales de reactivos,

    estime la concentracin de los compuestos en el equilibrio. 3) Deduzca la expresin necesaria para calcular el potencial de equilibrio de la disolucin y

    calcule dicho potencial de equilibrio, teniendo en cuenta las concentraciones calculadas en el apartado anterior. Datos: Fe3+/Fe2+ Eoo = 0.77 V ; MnO4-/Mn2+ Eo1 = 1.49 V ; pkw = 14.0 1) Calcule la constante de la reaccin qumica redox que tiene lugar. FeSO4 Fe2+ + SO42- , KMnO4 K+ + MnO4- Fe2+ Fe3+ + e- Eoo MnO4- + 8 H3O+ + 5 e- Mn2+ + 12 H2O Eo1 Reaccin: MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H3O+ Mn2+ + 5 Fe3+ + 12 H2O

    835245322

    rOHFeMnO

    FeMnK

    23

    00 Fe

    Felog

    55

    1059,0

    EE ;

    2

    8

    3401 Mn

    OHMnOlog

    11

    5059,0

    EE

    Se igualan las ecuaciones y se reordenan los trminos: 52

    53002

    8

    3401

    Fe

    Felog

    5059,0

    EMn

    OHMnOlog

    5059,0

    E

    8342

    52

    5300

    01

    OHMnO

    Mn

    Fe

    Felog

    5059,0

    EE

    ; 0.610001 10log059.0

    5)( rr KKEE 2) A partir de la constante de la reaccin redox y de las concentraciones iniciales de reactivos, estime la concentracin de los compuestos en el equilibrio. MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H3O+ Mn2+ + 5 Fe3+ + 12 H2O CMnO4 = 0.05 M , CFe2+ = 0.05M , pH=1.5 (disolucin reguladora) Kr >> 1 la reaccin est desplazada hacia los productos El Fe2+ es el reactivo limitante, hay un exceso de MnO4-. Los compuestos de la reaccin qumica reaccionan entre s segn la proporcin:

  • 5

    Fe1

    Mn5

    Fe1

    MnO 3224

    luego la concentracin de los compuestos mayoritarios en el equilibrio es la siguiente: MnO4- = CMnO4 (CFe2+ / 5) = 0.04 M Mn2+ = (CFe2+ / 5) = 0.01 M Fe3+= CFe2+ = 0.05 M H3O+ = 10-1.5 M (regulada) La concentracin de Fe2+ en el equilibrio es minoritaria y la podemos calcular a partir de la expresin de Kr Fe2+= 10-11.64 M. 3) Deduzca la expresin necesaria para calcular el potencial de equilibrio de la disolucin y calcule dicho potencial de equilibrio, teniendo en cuenta las concentraciones calculadas en el apartado anterior. Aplicamos el procedimiento de clculo de potenciales en equilibrio. Fe2+ Fe3+ + e- Eoo MnO4- + 8 H3O+ + 5 e- Mn2+ + 12 H2O Eo1

    2

    3001 Fe

    Felog

    55

    1059,0

    EE (ec.)x1 ;

    28

    34012 Mn

    OHMnOlog

    11

    5059,0

    EE (ec.)x5

    52

    53001

    Fe

    Felog

    5059,0

    EE

    ; 52

    40

    3

    5

    4012

    Mn

    OHMnOlog

    5059,0

    E5E5

    El potencial de la disolucin es nico, E = E1 = E2 , sumamos las ecuaciones: 52

    40

    3

    5

    452

    5301

    00

    Mn

    OHMnO

    Fe

    Felog

    5059,0

    E5EE6

    , simplificando:

    2

    8

    34

    2

    301

    00

    Mn

    OHMnO

    Fe

    Felog059.0E5E

    61

    E

    Teniendo en cuenta el pH y las concentraciones en equilibrio: E = 1.36 V.