martes, 1 de enero de 2013

Electroquímica (Universidad)




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En los siguientes ejercicios hay cuatro posibles soluciones: a, b, c y d; sólo una de ellas es totalmente correcta 


Ejercicio 1
Disponemos de una pila denominada de concentración. La concentración de los iones Zn 2+ es 1 M en la semicelda B y 0,5 M en la semicelda A. El volumen de disolución en ambas semiceldas es de 2 L

Se dan las siguientes afirmaciones:            quimicafacil
1. La semicelda B será el cátodo de la pila, y por tanto el polo positivo de la misma.  
2. La pila se parará cuando las concentraciones de Zn 2+  en ambas semiceldas se igualen. 
3. El diagrama de la pila mostrada sería: Zn│Zn 2+ (0,5 M) ││ Zn 2+ (1M)│Zn 
4. La pila se parará cuando haya pasado 0,25 F de carga. 
5. El potencial inicial de la pila será mayor si la concentración de Zn 2+  en la semicelda A es 0.7 M 
6. El potencial de la pila aumentará si se aumenta la cantidad de Zn metálico en la semicelda A. 

Las afirmaciones correctas son: 
a) 1, 3, 6 
b) 2, 3, 4  
c) 1, 2, 3 
d) 2, 3, 5 




Ejercicio 2
Se desea realizar una electrolisis, para ello se conecta el polo negativo de la batería a un electrodo de Cu sumergido en una disolución acuosa de  [Cu 2+]= 1 M  y el polo positivo a un electrodo de Pt sumergido en una disolución acuosa de [Ni 2+]= 1 M ; indique los productos obtenidos en la electrolisis                 quimicafacil
Datos: E(Cu 2+/ Cu)= 0,34 V ; E(Ni 2+/ Ni)= -0,25 V ; E(O2/ OH-)= 0,40 V ; E(H+/ H2)= 0,00 V ; sobretensión del oxígeno= 1 V
 
a) Se obtiene Ni y Cu 
b) H2 y Cu 
c) O2 y Ni 
d) Cu y O2



Ejercicio 3
Se desea proteger una pequeña estructura de acero, expuesta a la intemperie, de la  corrosión. Para conseguirlo se pone en contacto eléctrico con una pieza de cinc.  
Datos: Eº(Zn 2+/Zn)= -0,76 V, Eº(Fe 2+/Fe)= -0,44 V  
Se puede afirmar que (señalar la opción correcta):   quimicafacil 

a) Mediante este sencillo dispositivo se consigue que el cinc sea el ánodo y sufra el proceso de corrosión y que el hierro sea el cátodo quedando protegido al reducirse dicho metal.  
b) Al no estar la estructura provista de un recubrimiento de Zn, no se conseguirá la protección completa del acero. 
c) Se produce protección catódica de la estructura, es decir el Zn actúa como cátodo protegiendo la estructura. 
d) Se producirá la oxidación del Zn por ser más activo y se reducirá el oxígeno atmosférico sobre la estructura de acero que actuará como cátodo.  



Ejercicio 4
Se prepara una pila uniendo dos semiceldas formadas por una disolución equimolar de Fe 2+(ac)/ Fe 3+(ac) en contacto con un electrodo de grafito, que actúa cómo ánodo y una disolución de Ag +  en contacto con un electrodo de Ag metálica. 
E (Ag +/ Ag)= 0,799 V ; E (Fe 3+/  Fe 2+)= 0,771 V
¿Cuál debe ser la concentración de Ag+ para que el potencial de la pila galvánica formada por la unión de las dos semiceldas sea igual a cero?   quimicafacil 

a) [Ag+] = 2,982 M 
b) [Ag+] = 0,335 M 
c) [Ag+] = 0,568 M 
d) [Ag+] = 4,330 M  



Ejercicio 5
De acuerdo con el enunciado de la pregunta 4, determinar la constante de equilibrio para la reacción:     quimicafacil
Fe 2+(ac) + Ag +(ac)  ----- Fe 3+(ac) + Ag (s)
a) K= 2,98 
b) K= 0,57 
c) K= 0,33 
d) K= 4,33 



Ejercicio 6
Cuando a T= 25ºC se añade Hg líquido  en exceso a una disolución de Fe 3+  de concentación 10 -3  M se comprueba que, una vez alcanzado el equilibrio el 94,6% del hierro inicial se  ha reducido hasta Fe 2+ (ac). Calcule Eº para el par Hg2 (2+) /Hg(l) suponiendo que la única reacción que ocurre es:       quimicafacil
Fe (3+) (ac) + Hg (l) ------  Fe (2+) (ac) + Hg2 (2+) (ac)

a) E Hg2 (2+)/ Hg)= -0,746 V 
b) E Hg2 (2+)/ Hg)= 0,746 V
c) E Hg2 (2+)/ Hg)= - 0,796 V
d) E Hg2 (2+)/ Hg)=   0,796 V



Ejercicio 7
Se electroliza medio litro  de disolución acuosa de 0,1 M  de ácido sulfúrico haciendo circular una intensidad de corriente de 1 A obteniéndose oxígeno e hidrógeno. Calcule el tiempo necesario para obtener 10 gramos de oxígeno sabiendo que el rendimiento de la 
electrolisis para la obtención de oxígeno es del 85%, (pues se producen otras reacciones de oxidación de forma simultánea)                          quimicafacil  

a) 1260 minutos 
b) 148 minutos 
c) 39,4 horas 
d) 2,3 horas 



Ejercicio 8
En relación con la pregunta 7, calcule el número de moles de hidrógeno que se forman como resultado de la electrolisis en estas condiciones, suponiendo que la reacción catódica de reducción a H2 se da con un rendimiento del 100%.         quimicafacil

a) 0,61 mol de H2
b) 0,31 mol de H2
c) 0,74 mol de H2
d) 0,37 mol de H2
 

sábado, 1 de diciembre de 2012

Equilibrios de solubilidad

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Resuelva sus dificultades en Física y Química de una forma amena y sencilla.

Referencia: Q7-001
A cierta temperatura la solubilidad del hidróxido de magnesio en agua es 6.E-4 M
(a) ¿Cuál es el valor de su Ks?
(b) ¿Cuál sería su solubilidad en una disolución de hidróxido de sodio 0,1 M?

Referencia: Q7-002
(a) Calcúlese el producto de solubilidad del hidróxido de hierro (lll) a cierta temperatura, si su solubilidad es 4,7.E-5 g/ L
(b) Hállese la solubilidad del cloruro de plata en g/ L ; si Ks= 1,6.E-10

Referencia: Q7-003
Una disolución es 4.E-2 M en fluoruro de sodio, y añadimos nitrato de bario hasta que la concentración de iones bario sea 3.E-4 M :
(a) ¿Precipitará el fluoruro de bario?  Ks(BaF2)= 1,7.E-6
(b)¿Qué cantidad máxima de ión plata podemos añadir a una disolución 0,2 M de cloruro de sodio antes de que precipite el cloruro de plata? Ks(AgCl)= 1,6.E-10

Referencia: Q7-004
Una disolución es 0,34 M en sulfato de magnesio y 7,0.E-4 M en nitrato de zinc. Añadimos hidróxido de potasio hasta que se forme un precipitado. Hallar:
(a) la naturaleza del precipitado
b) la concentración de ión zinc en el momento que precipita el hidróxido de magnesio. 
Ks Mg(OH)2= 1,2.E-11 ;  Ks Zn(OH)2= 1,2.E-17

Referencia: Q7-005
Una piscina olímpica mide aproximadamente 50 m de largo, 10 m de ancho y 190 m de profundidad. Si el agua está saturada en carbonato de magnesio:
¿cuántos gramos de magnesio contiene? Ks= 2,6.E-5

Referencia: Q7-006
La solubilidad del ioduro de plomo (II) es 0,664 g/ L
(a) calcular el Kps de dicha sal.
(b) ¿cuál será su solubilidad en una disolución 0,1 M de ioduro de potasio.
Datos : Masas atómicas : Pb = 207 ;  I = 127  ;  K = 39

Referencia: Q7-007
Accidentalmente 0,02 mg de cloruro de sodio caen dentro de un frasco que contiene 400 mL de disolución 2.E-5 M de nitrato de plata:
 ¿aparecerá un precipitado de cloruro de plata? (Ks= 1,8.E-10)

Referencia: Q7-008
Cuando a una disolución acuosa de cloruro de magnesio se le añade otra de hidróxido sódico, se forma un precipitado blanco. A continuación, si le adiciono una disolución de ácido clorhídrico, el precipitado se disuelve. 
Explique estos hechos, escribiendo las reacciones que tienen lugar.

Referencia: Q7-009
En un vaso tenemos una disolución saturada de carbonato de plata que tiene algo de precipitado en el fondo. Este precipitado se podrá disolver añadiendo una disolución concentrada de:
(a) nitrato de plata.
(b) ácido nítrico.
(c) amoníaco.
(d) carbonato de sodio.

Referencia: Q7-010
PRUEBA:   solubilidad/ 010
(1) Indica razonadamente la respuesta correcta para las siguientes cuestiones:
Cuestión a : al añadir ácido clorhídrico a un precipitado de carbonato de calcio:
a.1.- se disuelve el precipitado.
a.2.- aumenta el precipitado.
a.3.- se desprende CO2.
a.4.- no afecta, ya que no hay ión común.
a.5.- a.1 y a.3.

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Cuestión b : en un recipiente mezclamos fluoruro de sodio con sulfato de bario hasta [F¯]= 0,1 M ; y [Ba(2+)]= 2 M ; sabiendo que Ks(BaF2) = 1,7.E-6:
b.1.-  Qs= Ks.
b.2.-  precipita ya que Qs> Ks.
b.3.-  precipita ya que Qs< Ks.
b.4.-  no precipita ya que Qs< Ks.
b.5.-  no precipita ya que Qs> Ks.


(2) La solubilidad del cloruro de plata en agua pura es 1,3.E-5 mol/ L :
(a) ¿cuál es el número máximo de gramos de cloruro de plata que pueden disolver por litro?.
(b) ¿cuál será la constante del producto de solubilidad de esta sal?.
(c) ¿cuál será su solubilidad en agua de mar en la que la concentración de ión cloruro es 0,55 M?

 

jueves, 1 de noviembre de 2012

Electroquímica (Reacciones de oxidación y reducción)

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-- Otros ejercicios propuestos para que usted avance,
-- Nuestras recomendaciones para que usted consiga sus objetivos ...
Y volvemos al punto de partida en el que usted nos vuelve a enviar su nuevo pedido, trabajamos como su Profesor en casa.

Referencia: Q6-001
a- Ajustar la reacción entre el permanganato potásico con el ácido clorhídrico para dar cloruro de manganeso (II), cloro (gas), agua y cloruro de potasio, por el método del ion-electrón.
b- ¿Qué volumen de cloro se obtiene al reaccionar 250 mL de ácido clorhídrico 0,4 M  con exceso de permanganato de potasio?

Referencia: Q6-002
Ajusta la reacción: HCl + K2 Cr2 O7 ---> Cl2 + CrCl3 + H2O + KCl ;
por el método del ion-electrón.

Referencia: Q6-003
Si una corriente de 3 A circulase a través de cloruro de magnesio fundido durante 4 h :
a- ¿Cuál sería la masa de magnesio depositada?
b- ¿Qué volumen de cloro se desprendería a 750 mm Hg y 20ºC ?

Referencia: Q6-004
Se desea recubrir una superficie de 10 cm² con una capa de cobre de 1,5 mm de espesor.
 ¿Durante cuánto tiempo debe circular una corriente de 3,4 A por una disolución de nitrato de cobre (II), para lograr este objetivo? d(Cu)= 8900 kg/ m³

Referencia: Q6-005
a- ¿Cuál será la reacción espontánea que tendría lugar si coexistiesen las siguientes especies  químicas: (Cu)2+, Cu, (Al)3+ y Al ?
b- ¿Cuál será la especie que se reduce, y cuál la reductora?
                 Datos:  eº             V   
                    (Cu)2+ / Cu       + 0,34                        llamamos eº, al potencial standard
                                                                                                     de reducción
                    (Al)3+ /  Al        -  1,66


Referencia: Q6-006
Se hace pasar una corriente eléctrica a través de una disolución acuosa que contiene Cu(2+) durante 5 minutos. El cátodo, constituido por una lámina de Cu metal, incrementa durante ese tiempo su masa en 1,24 g
(a) ¿cuál es el proceso químico que ha tenido lugar en el cátodo?:
(b) ¿qué número de electrones y qué cantidad de electricidad ha circulado por el cátodo?.
(c) ¿cuál es la intensidad de corriente empleada en la experiencia?.
        1 Faraday = 96500 C   NA = 6,023.E23


Referencia: Q6-007
Cuando se trata una disolución de yoduro de sodio con ácido sulfúrico, se forman yodo elemental,
SO2 (g), agua y sulfato de sodio.
(a) escribe una ecuación ajustada para el proceso anterior y,
(b) calcula el volumen de disolución de H2SO4 3,0 molar necesarios para formar 1,0 g de yodo.
      masa atómica de yodo = 126,9 g  ;  R = 0,082 atm.L.mol¯¹.K¯¹


Referencia: Q6-008
De las ecuaciones químicas que a continuación se proponen:
(a) BaCl2 + H2SO--------->  BaSO4 + 2 HCl
(b) NH3 + HCl ----------->   NH4Cl
(c) Cl2 + 2 NaBr ---------->  Br2 + 2 NaCl
Indica razonadamente cuál de ellas representa un proceso redox. En él indique qué especie química se oxida, cuál se reduce, y qué especie actúa como agente oxidante y cuál como reductor.


Referencia: Q6-009
Considere las siguientes potenciales standard de reducción (Cl2/Cl¯) = 11,36 V  ;  e°(I2/I¯) = 0,52 V
(a)¿cuál de las cuatro especies químicas antes mencionadas presentan mayor poder oxidante?.
(b) ¿cuál de ellas es la más reductora?.
(c) ¿cuál será el proceso redox que, en condiciones standard, podrá tener lugar entre estas especies?

Referencia: Q6-010
PRUEBA:   2_QUÍMICA/ REDOX/  010
(1) Indica razonadamente la respuesta correcta para las siguientes cuestiones:
CUESTION A.
Sabiendo que el 
 de los sistemas: Cu(2+) / Cu  y  Cl2 / Cl¯  son 0,34 y 1,36 V ;  la reacción :
           Cl2 + Cu----------->2 Cl¯ + Cu(2+)
a.1-    está en equilibrio, e° = 0
a.2-    es espontánea.
a.3-    no será espontánea.
a.4-    tendrá un potencial: e° = 1,36 + 0,34 = 1,7 V
a.5-    desprende espontáneamente Cl2 (g) como producto.
CUESTION B.
En el proceso redox:   2 KCl + H20 ------------> 2 KOH + H2 + Cl
b.1-   el potasio se oxida,
b.2-   el oxígeno actúa como reductor,
b.3-   el cloro actúa como oxidante,
b.4-   el ión cloruro se reduce,
b.5-   el ión cloruro se oxida.

(2) Una célula electrolítica contiene 2000 cm³ de una disolución de cloruro de cobre (I). Se pasa corriente de 1,5 A durante 5 horas, al cabo de ese tiempo se depositó todo el cobre. Escribe el proceso que tiene lugar en el cátodo y calcula la molaridad de la disolución inicial de cloruro de cobre (I).