UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICOFACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

PROGRAMA DE QUÍMICA

ASIGNATURA: Química Analítica I Prof. C. Caicedo

EJERCICIOS SOBRE EL EQUILIBRIO DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

1. Ordene las siguientes sustancias en orden decreciente de su fuerza oxidante (de mayor a menor fuerza oxidante):

a. S2O82- , MnO4

- , Cr2O72- , H2O2 , Cd2+ , Cu2+, K+ , HClO.

b. C12H22O11, CO, CO2, H2C2O4, CH4, C2H2, C2H4.c. b. HBrO, HBrO3, HBr, Br2O·3, Br2

2. Exprese la ecuación de Nernst para el equilibrio de reducción en medio ácido y básico de los siguientes pares redox: SO4

2-/H2SO3, Cr2O7/Cr3+, MnO4 /Mnˉ 2+.

3. Suponiendo que los potenciales estándar de reducción no estuvieran basados en el hidrógeno, ENH, sino en el plomo, o sea:

Pb2+ + 2e Pb(s) E0 = 0.00 vCúal sería el valor del potencial normal de reducción para el sistema Sn2+/Sn(s)

4. 25 mL de una solución de U4+ 0.010M a pH 1.00 se oxidan a UO22+ con Br2(ac) 0.050M. Calcule

el potencial de la solución después de haber agregado 25 mL de Br2(ac).

5. Para la siguiente reacción:

a. Diga en qué sentido se desarrollará la reacción espontáneab. Escriba la ecuación balanceada, exprese y calcule el valor de la constante de equilibrio. c. Si existe un mol de cada uno de los reactantes por litro de solución, cuál es el valor del

potencial de la solución cuando finaliza la reacción y se establece el equilibrio.

6. Para la siguiente celda,

a. Escriba la ecuación de la reacción de celda y exprese su potencial normal,

b. calcule el valor de la constante de equilibrio de la reacción,

c. calcule su potencial y diga si la celda es galvánica o electrolítica.Eº Zn2+/Zn = -0.763 v, Eº Cr2O7

2-/Cr3+ = +1.33 v

7. Para la siguiente celda:Pt/ Ti3+ (0.100M),TiO2+ (0.200M), HClO (0.002M)║MnO4

- (0.002M), Mn2+ (0.050M), HNO2 (0.002 M) / Pt.

a. Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción y ecuación neta de la reacción de celda que se produce.

b. Exprese la constante de equilibrio y calcule su valor.c. Calcule el potencial de la celda y diga si esta celda tal como está escrita es galvánica o

electrolítica.

8. El elemento bromo constituye algunos sistemas redox como los siguientes: BrO3-/HBrO

HBrO/Br2 , Br2/Br- cuyos valores de potenciales estándar son respectivamente: 1.491V, 1.584V y 1.098V. Diga si este elemento tiene especies que son anfolitos y si hay dismutación; de haberla,

a. Escriba la ecuación de dismutación, exprese y calcule el valor de la constante de equilibrio de la reacción de dismutación.

b. Calcule el potencial del nuevo par redox formado por la dismutación.

9. Se quiere separar el Fe3+ (en forma de Fe(OH)3) del Mg2+ en una solución acuosa que los contiene a concentración 0.010 M cada uno. En qué intervalo de valores de pH se habrá separado el 99.9% de Fe3+ del Mg2+.Datos: pKps Fe(OH)3: 37.2 pKps Mg(OH)2: 11.05

10. Para la siguiente celda:Pt(s)|Fe3+(0.024M), Fe2+(0.122M) || Cr2O7

2-(0.060M), Cr3+(0.035M), H+(0.012M) |Pt(s)

a. Escriba la ecuación balanceada de la reacción de celda.b. Exprese la constante de equilibrio de la reacción y calcule su valor.c. Calcule el potencial de la celda y diga si esta es galvánica o electrolítica.

Potenciales estándar, E° Fe3+/Fe2+: 0.771 V, E° Cr2O72-/Cr3+: 1.33 V

11. 25 mL de una solución que contiene UO2+ y Fe2+ en HClO4 1M, fueron valorados con KMnO4

0.00987 M, el cual adiciona desde una bureta. Los dos puntos finales ( de equivalencia) se obtienen cuando la bureta marca los siguientes volúmenes: 12.73 y 31.21 mL de KMnO4.

a. Escriba las ecuaciones de las reacciones en el orden en que suceden, exprese las constantes de equilibrio y calcule su valor.

b. Calcule la molaridad de UO2+ y Fe2+ en la mezcla.

c. Calcule el potencial cuando se han adicionado los siguientes volúmenes de KMnO4: 0, 6.365, 12.73, 21.97, 31.21 y 33.0 mL de KMnO4 0.00987 M. La [H+] es constante.

12. En una solución que contiene iones Fe3+, se le adiciona un pedazo de hierro metálico, con el propósito de reducir el Fe3+ a Fe2+. Una vez establecido el equilibrio, se encuentra que la concentración de Fe2+ en la solución es 0.01 M. Para este equilibrio:

a) Escriba la ecuación de la reacción, exprese la constante de equilibrio y calcule su valor.b) Calcule la concentración de Fe3+ en equilibrio con Fe2+ y Fe metálico.c) Calcule el valor del potencial de la solución.

13. Para la siguiente celda electroquímica:

Cd ( s) ∣Cd2+¿ (0.55M )∣ ∣ Ag+¿ (0.78M )∣ Ag ( s) ¿ ¿

a) Escriba la semirreacción de oxidación y de reducción.b) Escriba la ecuación neta balanceada de la reacción de celdac) Diga cuál electrodo es el ánodo y cuál es el cátodo.

d) Diga cuál es la especie oxidante y cuál la reductora.e) Si los valores de los potenciales estándar o normales son: E° Cd 2+|Cd(s) = -0.402 V y E°

Ag+|Ag(s) = +0.799 V, Calcule el valor del potencial de la celda y diga si esta es galvánica o no.

14. Una celda electroquímica se construye colocando separadamente, electrodos de platino en dos vasos, conectados a través de un puente salino. Un vaso contiene una solución de FeSO4, Fe2(SO4)3 y H2SO4 (todos 0.01M); el otro vaso contiene KMnO4, MnSO4 y H2SO4 (todos 0.01M).

a. Usando notación convencional, haga una representación esquemática de la celda.b. Escriba las reacciones de semicelda y la reacción global espontánea de la celda.c. Cuando se conectan los dos electrodos por medio de un alambre, ¿cuál de los dos

actúa como ánodo?d. Calcule el potencial de celda.e. Calcule la constante de equilibrio para la reacción de celda. Datos: Eº,

Datos E° Fe3+/Fe2+: 0.771 V, MnO4-/Mn2+: 1.507 V, pKa2 de H2SO4: 1.99

15. Para la siguientes celda:Pt/Ti3+(0.010M),TiO2+(0.020M), H+(0.002M)║MnO4

-(0.002M),Mn2+(0.050M), H+ (0.002 M)/Pt.

a. Escriba la ecuación neta de la reacción de celda que se produce.b. Exprese la constante de equilibrio y calcule su valor.c. Calcule el potencial para cada celda.

Eº MnO4- / Mn2+ : +1.51v Eº TiO2+/Ti3+ : +0.100v

16. Se mezclan 20 mL de una solución de Cr2+ 0.05 M con 20 mL de Cr2O72- 0.05 M, en medio ácido,

pH=0.00. a) Diga si al realizar esta mezcla se produce reacción de intercambio electrónico o no.

Identifique al agente oxidante y al reductor; escriba la ecuación del equilibrio que se establezca, exprese y calcule el valor de la constante.

b) Determine el valor del potencial de la mezcla.Eº Cr2O7

2-/Cr3+ = 1.38 V Eº Cr3+/Cr2+ = - 0.42 V

17. El elemento bromo constituye algunos sistemas redox como los siguientes: BrO3-/HBrO,

HBrO/Br2, Br2/Br- cuyos valores de potenciales estándar respectivamente son: 1.491V, 1.584V y 1.098V.

a) Indique qué especies del bromo son anfolitos, cuáles son estables y cuales no lo son.b) Si hay dismutación de algunas especies, escriba la respectiva ecuación de la reacción

de dismutación, expresando la constante de equilibrio y calculando su valor. c) Obtenga el valor del potencial del nuevo par redox formado por la dismutación.

18. A una solución que contiene iones Fe3+, Fe(NO3)3 por ejemplo, se le adiciona un pedazo de hierro metálico, con el propósito de reducir el Fe3+ a Fe2+. Una vez establecido el equilibrio, se encuentra que la concentración de Fe2+ en la solución es 0.01 M. Para este equilibrio:

a) Escriba la ecuación de la reacción que se produce, exprese la constante de equilibrio y calcule su valor.

b) Obtenga la concentración de Fe3+ que se encuentra en equilibrio con Fe2+ y Fe metálico.

c) Calcule el valor del potencial de la solución.Eº Fe3+/Fe2+ = 0.771 V Eº Fe2+/Fe(s) = - 0.44 V

19. Veinte mililitros de una solución que contiene Cr2+ se hace reaccionar con K2Cr2O7, 0.108 M, el cual se agrega desde una bureta de 25 mL, obteniéndose el punto de equivalencia, cuando se han adicionado 17.34 mL de K2Cr2O7, 0.108 M. Si los potenciales estándar de los sistemas Cr3+/Cr2+ y Cr2O7

2-/Cr3+ son: -0.424V y 1.36V respectivamente, a) Si al adicionar K2Cr2O7, 0.108 M se produce reacción química de intercambio

electrónico o no? Escriba la ecuación de lo que se produzca, exprese la constante de equilbrio y calcule su calor.

b) Calcule el potencial de la solución de Cr2+ antes de agregar K2Cr2O7, 0.108 M.c) Calcule la concentración de Cr2+ en los 20 mL de la muestra originald) Calcule el potencial de la solución cuando se han adicionado; 1 mL, 8.67 mL,17.34 mL,

20 mL

20. Para la siguiente celda, escriba la ecuación de la reacción de celda, exprese y calcule el valor de la constante de equilibrio de la reacción, calcule el valor del potencial de la celda y diga si la celda es galvánica o electrolítica:

Eº Cr2O72-/Cr3+ = 1.38 V Eº Ag+/Ag(s) = 0.799 V Eº AgCl(s)/Ag(s) = 0.222 V

Ciudadela Universitaria del Atlántico, Barranquilla, noviembre de 2014