PAU/JUNIO-2004

Bloque 5

En el laboratorio se han realizado los siguientes experimentas en tubo de ensayo :

A) Escribir las ecuaciones iónicas de las reacciones químicas en las que ocurre algún fenómeno observable .

(0,50puntos)

B) Señalar el cada caso el oxidante v el reductor . (0,50puntos)

C) Justificar las observaciones realizadas utilizando la tabla de potenciales de reducción . (O,,75puntos)D) Dibujar un esquema de la pila que se podría forinar a partir de la reacción del tubo 3 indicando el cátodo y

el ánodo_ el sentido de la corriente de los electrones por el circuito externo y el de migración de los iones

en las disoluciones . (0, 75puntos)

Datos : E°(A13+'A1) = _1.66 V; E°(Cu 2t'Cu) = 0,34 V; E°(Aº~.Ag) = 0;80 V

a)

Las ecuacianes tcrrnícas jue representan .los procesos gctcrnt'cos gece b-enerLlinar en los ¿u6os 1 y 3son..

2 Alts) t 6 H tal) --~ 2A! 3a~~ -~- 3 H2 tg!Tino 3:

.2 Alts~ f 3 cm Z* g) ---.,- 2 Al siQygJ-f-

3Cuts1

,Irl

En el tubo 1, el oxidan~e es el prolon~ H4 del áctdo clorhídn'co,y eL

recluctor, el alurnr'ntó mefált'co. En el caso del ~u6o 3~ el oxt'danie es el tó-n 0.¿2-"el reduclor, de nuevo) el alumtitco,

c)

Podemos ~*asglc'car ,las observaciones ,ndt'cadas en la IWa caluJanci(o r,¿

poEenu'ct l de Ioti cuatro procesos,

recordando que un proceso redox Erans-curre esponEáneamen~e sólo si el poEenc ,ál es positivo .

TuboReducct'ón :

6 Htta~l t 6e' --- 3H2 (y)

E, ° = o,00V

0xídacfo?7 .

.ZAIts) -+~ .Z

ta !t~

+ 3e -Ez =

1,, 66 V

f'roceso .

2At ts) + 6H áq, --> 2Al tap t 3 HZty)Por ían4 se desprende H, tyas íii7coloro)

Tubo 2.Reducción :

2Htagi + 2e" ---~ H2 t9)

F, ° _ 0/ 00 v0xt'da ción :

2A

--~ 2A o 1 + 2e-

£20=-0, 8o V

proceso;

2 H -~Qy~ + .ZA9 ---> H2 t9 , v- 2A9 ia~)

-0, 8o V

,Cuba, no hay reacción

Dibo EAperrttier to Observación

1 Aluminio inetálico + Acido clorhídrico Comienza a desprenderse un gas incoloro

Plata Metálica + Acido Clorhídrico No octure nada

Aluminio + Disolución de Nitrato de Cobre(II) El aluminio se recubre de luí depósito de cobre

4 Plata + Disolución de Nitrato de Ahtminio No ocurre nada

Tubo 3:

Meduccián :

OX.cdac4ón :

3 Cuz~v i

+ 6 e -

---" 3 Cu tí)

2 Ae .2Ae3iag/ ,F d e'El °=+a,34V

r20 =+1,66V

Proceso :

3 Cu?-1± 2 AC~s~ -----" 3 C«cs , + 2At"

E° = + 2,00 V

Es decir, el oluminio se disolverá, recu6r.¿~ndo.,re de cobre me~á¿C'co

7"ub o 4Reducc¡ón :

A13+a?l

+ 3 e - ----~ At (s)

El * = -11 66 V

Oxic/ación :

3Acgcs,---"- 3A9-'C411 + 3 e - E¡° = - d, 80 V

Proceso:

A6 3 +coge -f 3Altse --+ At+ 3AJ caja

E°= -246 V

d1

En el ánodo Eiene l

ar la reacctá-n cle oxidaci"', 9 ene/cátodo,la de reducctán . Por Ion Eo, el ánodo, esíariít formado /por una burra,

meláb'ca de a~umiRCÓ, y el ccílodo por una de cobre

/.

Los elecErones citan de¿ a'rtoclo al cátodo . La l~ura muestra un.evuerna de .la pía as.c construida .

PAU/JUNIO-2005

BLOQUE 6En el laboratorio se han realizado los siguientes experimentos :

Experimento

Tubo 1

Tubo 2

Lámina de cobre + Disolución de sulfato de cinc

No se observa reacción

Lámina de cobre + Disolución de nitrato de plata

La disolución se vuelve azul

A) Justificar, utilizando los potenciales estándar de reducción ; por qué no se observa reacción en el tubo

1 . (0,5 puntos)

B) Utilizando el método del ión-electrón, escribir la ecuación fónica ajustada de la reacción que ha tenido

lugar en el tubo 2, indicando que especie se oxida y cual se reduce. (1 punto)

C) Dibujar un esquema de la pila que podría construirse utilizando la reacción del tubo 2 señalando el

ánodo, el cátodo y el sentido del movimiento de los iones del puente salino . (1 puntos)

Datos : E °(C u 2'ICu) = 0,34 V ; E °(Zn2,/Zn) = -0,76 V

a)

En el hubo 1 tenernos en conlaclo áímnos ale cobre de la {ámti2a con tiovesZn z+ de la clisoiueern2 cle suillaío de cinc . La reacci'án que puede

Cu(s~ + Zn?áq) --

pero el poíenc(ál de esta reacción sercá :Reducción: Z17

2,1

Oxidaccón:

Reocc ón:

Zn 2(4271 + Ca(5) ----~ Zn(s) + Cu Z

E° _ -1,10 V

Al ser E°<0, como AU ° _-n FEA ~a vartáaÓn de enerr 2á ~¿~re ole G(:¿~sserié posiíiva, por lo que e¿ proceso no serccc esponIcíneo. Por ello no se-

,observa rúnquna rea ccc¿ón en eL ~u.óo 1.

`"

.bl

La ecuación ióMca que lténe ~~ar es:t

t

zfeu(s~ -r A9 (ag1

~~u(ag i f A9cs1

donde eZ color azul de la dcso~uc.eón acuosa la proporczónon

Las dos sern rreocciones y la reaccion íónica _glo~al son:0xiVacion :

e"(S)

----~ Cu 2+~ t -e -

Reducción :

2Aj+(a?) + 2e -- 2Aycs)

R. 1 unica

2 /-~c iag~

f

cs1

Reactivos

Resultados

-f 2e -Znt5)

-o, 76 kI

cu(s)

=- C'u 2a~(f 2e -Ez = - o 34 V

z(a 1 1 -t 2 A,y(S,

F ° = t o, 4611

proceso será esponi< -áneo

a que E °? D . La esíVec,ie que se o~rr'da es eL

cobre metálico

~a )que se reduce, los iones Aq'

t Zn(s)

ocurr(i- es

Ios cónes Cu2~.

.E( ° = -0,34)/

la /,rqura muesIra un esquema de .~a ~.r'~cz . la reducctort.b-ene

lujaren el

r~cGÉoclo~ ~ue será un

1e%cErodo de plata; y .¿a oxidación en el anocLo,

rue será un elecírodo de cobre. Los electrones salen del ¿modo, qc¿e es e.¿iodo n yalivo, y se dt'r~gen hac.tá el cátodo, yue actt~a como

DiSOLUCi¿n ele C11CN031Z

DisobAci" de A9 N0 3

Por Oirno, ios ió-nes del puente saitizo, jue uérran el c,~i~cucÉo, se muevenen el senbélo inclicado en ¡o- jV'pura . En la zona del cátodo «desaparecen»tones A~f por lo que, Ibara mantener /a neuiral.,dad ele'clr.,ca, será necesarioun «awor~e» exIe

Trno de cargas ~osilr'vas, dos .tones Kt

Fn el comrarb'men~o clel ánodo <~,raparecen » cargas/11OSÍA'vaS

en

orrna ele

.eones Cu I ara mantener l neulr~dad eleclrtcQ Ivs .canes /V03carga ncclr'vcc, rnigron hauá. la -o-no-

C7

anócl~c4,

/V'0 TA

El enunciado del ,Problema deberrá lbroworciimcrr el poEenuir.¿

esícindar de reducción de /a semicelda ~7 f/A~ Oarct boder¿usñ1,t'car que co-n .la reace.,óyr que EronsGurre en el Euóo 2se ~

Vuede.

T~ormar una

fue

PAU/JUNIO-1998

Bloque 6Para determinar el contenido en hierro de un acero se disuelven 0.2886 g del mismo en HC1(aq). obteniéndose el ionFe-'+ que se valora en medio ácido (por ejemplo H-iSO4) con K Cr "0- 0,01618M obteniéndose Cr-- y. Fe'+.

a) Si al valorarse utilizan 41,14 cm? de K2Cr20-. ¿cuál es el porcentaje en masa de Fe en ese acero? (1 .5 puntos) .

b) Nombre las especies que intervienen en la reacción anterior e indique el oxidante, el reductor, la especie que seoxida y. la que se reduce (1 punto) .

Datos_- tilasa molar del Fe = 55.85 g mol -1 _

Q )

0d valorar Fa 2t» con dlcrVmaío Poíaslco,, K2 Cr. 07, en medeó dudo, se Producen-dos s. , u¿entes semírreacclónes

DxUchauón ;

r Z

---~

FeJ

-í- e

f

x 6

Reducción :

~ Cr 07 2-f //l, Ht f óe - --~ 2 Cr 3~ -t

H2 0

YrtFe 2t . (41,14cm3)X 4,01618mop Cr2 0~ 2X

ómviFe2~_ x

55,85y Fe'000 Cm 3

.~ mr¿ Lr2 07 z

' Mvl Fe z-,'0,2231JFe .

P _

'00- MFe

_

.100 x(0, Z231 y ) ^

77`

ortt*endo que el enunctc o se re¡ere a da vadoraclón~ ya que la le - oduet~r1<

asdei Fe en. H

JC¿ es .lqualmenie un ~roceso reclox, ~~er7dremos :

0xidaníe .

KZ Cr2 0,

l~>edaClor.

Fe 2-P

Cr.2

12

f ~4 H

+ 6 fe z

-'» 2 e/- a

-~- 6 Fe 3

-i- 1H20

macero

(0t 2886J )

C d~c'roma:Co ~e ~oCastó)

;z~ego .4 e~ecte que se oxea es ed Zmz Fe 2t (a Fe 3})~ Za eslbeceé que fe

reOduce es el tón Cr 0 Zj ¿9n COrtcre

, el Cr, ~ue ~a~a cle número críe

oMdacíórc +6 a_ número de ox,cct!auCr~ f .3

NOTA (Aiusfe de la ecuoúárrl en Pana molecular, suponi'endo Vue el único áuVosea el ciorhid rico )

Kz Cr2 0

-+)4 HCQ + 6 Fe CL

--> ZZ CrCL3 + 6 Fe U3 +Z KU-t-7HZ0

PAU/SEPTIEMBRE-1998

Bloque 6

Una muestra de un mineral de cobre con una masa de 0.400 g se disolvió en H\03 (aq) obteniéndose Cu=- (aq) . A ladisolución se le añadió un exceso de I - obteniéndose Cul (s) y Iy (aq) . El P obtenido se valoró con \a?S?03 (aq)_tiosulfato de sodio . 0.106 M obteniéndose I- e ion tetrationato . S406`- .

a) Si al valorar se usaron ?4.6 dina de \a S,,03_

cuáles el porcentaje en masa de Cu en el mineral? (1.5 puntos) .b) Indique el oxidante. el reductor . la especie que se oxida y la que se reduce en las reacciones anteriores (1 punto) .Dara.- Masa molar del C'u = 63,5 g mol- t .

a

3

(

Cu

--->

Cu 2+ + 2 e -

)

2 ( N03 ' -t t,H+ + 3e - -->- NO + 2H,0

3 cu -+ 2N03 + 9H+ -~ 3 Cu2±t- 2N0 + 4 HZ03 Cu + 8 N N0 3--~

3 Cu (N03 2+ ) -+ 2 NO + 4 H 2 0

SOCLI CU

2 ( Cu 2+

-i-

e -

---,

Cuy1

2 I~

--~ IZ A 2d"

2 Cu2'+

-+ 21 "

--~, 2 Cu + +

I 2

2 Cu 2+

+ 4 I - ---~ ,¿Cu I

+

.I z( . woleu.cl.a r )

2 5 2 03 2-

--° 54O6 -+ 2e'Iz +2¢" --1 21 +

.2 5203 2 + rZ --1 5406z_-+ 21

lo

= (24,6 cm 3 NaI S 2 03 ) x 0,406 mol Na 2 5203 x 1 mol Iz

x4000 cm 3 Na 2 S 2 03

2 mol rJa z 5z 03

X 63,59 Cu. = 0,1656) Cu4 Lmol Cu

400

A00 (0,46568 1 _

4 ~~ ly 0% Cu0,4003

(Tónica)

(molecular)

2 mvl Cu 2.+

A "4 ari Sz

b )

En la primera reacción el oxidonle es el N 5* del dcido nítrico , que se reduce.cx N z+ , del óxido níErico j el reductor eL Ca re se oxida a eu'+ (comon i E ru6 cúprico .

.Enla segunda reacción el oxiclanLe es e( Cu 2+ que se reduce a Cut leo-mo JocLurocuproso) .

el reduJor es el I que se oxida aT12 .

E n la Eercera reacc.irin el ox idanle es el 12,

que se reduce a 1 -el reduc~orel 52. 031 (corno Liosuliaiv sóc(.ico) fue se oxida 4

54 06 2- (como ~etrct io-nato

NOTA : En el enunciado het~ un 5rove errorf.PoSrci

. ico :

1~o°nde pone 24,6 dm 3debe poner 24, 6 cm a.

PAU/JUNIO-1999

BLOQUE 2

A 25'='C se construye una pila Daniell con tul electrodo de Zn introducido en 100 cm' de tuca disolución acuosa 1 Al enZ11S04-7H 0 y un electrodo de Cu introducido en 100 cm; de otra disolución acuosa 1 31 en CUS04-5H:0 .

1)

Escriba las reacciones que tienen lugar en la pila y en cada electrodo . Indique la especie que se oxida, la que sereduce- la especie oxidante y la reductora . ¿Qué voltaje proporcionará esta pila? (1,5 prontos) .

2)

Díbu e y etiquete la pila anterior describiendo adecuadamente el proceso que tiene lugar (i punto)_Datos (25°C) .-

Zn' :2n =-0,76: Cu' :e:u = 0,34 .

1)

Ariodo (oxiclaciónl ;

Zncs~

--,,

Z- In,

,

~

-}

Z¢ -E ° _ +0,_+6 V

CC1i'Od0 (reduccicm ) ;

CUL+

+ Ze'

cst

0, 34 V

R .3106aL

Zncs1 + CU Z+ --~ Zn 2+ + c. es)

E`=+11 10 Vo

_0

Eo

-b bien :

E

= E CATOVO - EANODo

E~Z+¡C,,~ -

Zn2+/Zn

1o134V)_(_0,7-6V)

la especie oXiclan%e es el Cu 2+ que se reduce a CIA 0 y la especie

reduct=ora es el Zr, ° que se oxida a zn 2-+

2)

Zn (si 1 Zn 2+ cal, i mi (1

Cu 2+cGi, 1 M) 1 Cu cs)

E ° _ ¡,¡0V

PAU/SEPTIEMBRE-1999

BLOQUE 61) ¿,Reaccionarán Cu o'-\-1n con tuca disolución acuosa 1 .0 _ti en HC1' En caso afirnuitivo_ escriba la reacción e indique

el oxidante, el reductor, la especie que se oxida y la que se reduce . ¿Qué voltaje proporcionará la pila? (1 .5 puntos) .2)

Dibuje y etiquete la pila anterior describiendo adecuadamente el proceso que tiene lugar (1 punto) .Datos.- E" (V): A,3n2+/Nln = _ 1,18 : H-fH = 0 : Cu1+/Cu = 0,34 .

~1

La reacción yue podría ocurrir en fre el Cu y el Ha reriá :

CU~s~ t 2H~+ ~ CuZ~1~

H 2 91

Reducción:

2H'cail + 2e - -' HZ c9 t

D

0Ox~élauán :

Cucs, --~ L'u z~o~r .t Ze'

EZ = -0,34 Vlilob

:

cs)

2H~ol

2a~t -Hrc9~

E_ - o,3 4 V

0 bien :- ..

= 0 --(YO ¡ 34V) =-0,34 V"CAT.

AN6 Do

H+/HZ

EC°u Z /Cu

,

Al ser E° <0, como 4G° = -nF'E° =~ A<r°> 0 .

por ~o que

~roceso no serzcL

esponiáneo . Por ello, no se observaría reacc.I'&n aCquna eníre el ¿?uy e,¿ He¿

~a reacuórt re ocurre mire d lyn -y eÍ /HCQ es :

Pin -t 2HU , /'MnC12 t HZ T

Ánodo (oxidación) :

Mncs)

--= hln ca~~ t 2e

+ s,18 I~

Cá~odo lreducc,rón ):

.2 H~ft

2e - --~ H? c9

F

R,jlo6al:

Mnt 2 H~Q,g~ =- Mn Z+

~~ + HZ,9~

F° = t x,18 Il

d 5íén

E°- ECÁTODO -EÁND00_EH+l

H2-EMn2+lMn

!8 VI = 1, 48 V

Al Ser E ° > 0, como dC° _ -nFE ° 4 d Cr °<o, por 4 que e< proceso será espon~íreo .El oxtdanfe es el K1 (enlorma de HC2) re se reduce a H2 gas-)

yel recfuc&r

es el Mnclj 1ue fe oxr'cla a Mn zf (como Mn Cf2 )-

2)

Mn(s) I Mn7_+

al, 1 M l

11ZH +rag) 1 M

1H Z (5)

ANODU

CÁTODO

Mn [si - Mná~~ 2e -2H~~+ 2e - -t Hz,y)

PAU/ASTURIAS/SEPTIEMBRE-2000

BLOQUE 4

Una disolución acuosa de K~Cr107 reacciona con KCI en medio ácido (H,S04) dando lugar a CI, (g) y Cr3+.

1)

Escriba y ajuste la ecuación que representa el prcceso anterior, nombrando las especies que en ella intervienen eindicando el oxidante, el reductor, la especie que se oxida y la que se reduce . (1,25 puntos).

2)

Calcule el volumen de Cl,, medido a 25°C y 1,2 atm, que puede obtenerse si reaccionan 100 cm3 de K,Cr,070,030M con un exceso de KCl en H-,S04. Suponga un rendimiento del cien por cien . (1,25 puntos) .

Dato.- R = 0,082 atm dm3 K-i mol - ' .

Cr2 0,2^ + a~ H+ + 6e - ---= 2 Cr 3+ + 1 H z 0

3 x (

2 CQ _

---~.

ce, + 2 e -

Cr2 01 2++ )4 H+ +6CI -2Cr 3+ +3CQ 2 +

H20

In Jorma mdecaCan :

KZ Crz 01

+

~ H2 S0y + 6 K U

--~ Cr2 (50,, ) 3 + 3 CQ 2 + 1 H2 0 + 4 KZ S 04D,icro,ma.~o

Áu:elo

Cloruro

Suljapo

Cloro

A~uctSul fa ;~poi¿5ico

sul lúrico

potásico

crdutiicd

~o~ásico

OxidanLe :

Cr1+, en Jorma de K2 Cr1 0~ , ve se reclute a Cr3+ en forma de Cr2 (Sati )3

ReCLUC6r : Ck - , en Jorma de KC¿ Jquese oxLcl,a. a Ci2 .

2Í

riCQ = (100cm 3 de dicru7nalo) x 0,030mcri Kz Crz 0}

x 3rn¿A CQ2= 0009 mol Cez2

4000 `I-n3dicro-mato

1 rnoi KZ Cr20}

RV= nRT

V _

nPT ^

(o,oo9 mo82atuc-LlR ,ucai)(298K ) 1 O, 49321

L de Cl z(1 ,2 atui?

PAU/JUNIO-2001

BLOQUEO(a) Supóngase una celda electroquímica que funciona en el sentido espontáneo de la reacción de la celda (celda voltaica).

Decir razonadamente si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones :

1)

Loselectrones se desplazan del cátodo al ánodo (0,5 puntos)

')

Loselectrones atraviesan el puente salino (0, 5 puntos)

3)

Lareducción tiene lugar en el electrodo positivo . (0,5puntos)

Trota : Se pueden facilitar las respuestas dibujando un esquema de la celda voltaica

(b) Cuando el cloruro de sodio se funde y se electroliza con electrodos inertes, ¿qué producto se forma en el ánodo? ¿y en el

cátodo' Escribir ambas reacciones . (1 punto)

a) En toda celda electroquímica (no importa en qué sentido funcione) la oxi-dación se produce en el ánodo . Si la celda es voltaica (pila), el ánodo esuna fuente de e y actúa como polo negativo . En él se generan los electro-nes que tomará el oxidante para reducirse, proceso que se dará en el cátodo.Según esto, será :

1) Falso. Según lo expuesto anteriormente .2) Falso . La misión del puente salino es cerrar el circuito eléctrico, y, me-

diante el electrólito contenido en él, mantener la neutralidad de carga enlas proximidades de los electrodos .

3) Cierto . Según lo expuesto en la introducción, la reducción se produceen el cátodo, electrodo al cual van los electrones y que actúa, por tanto,como electrodo positivo .

En la figura adjunta, utilizando como ejemplo la pila Daniell, se refleja to-do lo dicho .

+Q ánodo (oxidación) :

2 Cl- -> 2 e + C12

O cátodo (reducción) :

2 Na+ + 2 e -> 2 Na

b) Según lo expuesto en el apartado anterior, al ánodo irán los iones cloruro,que se oxidarán a cloro gaseoso, y al cátodo irán los iones sodio que se re-ducirán a sodio metálico . Es decir, en el ánodo se desprenderá cloro, y enel cátodo se irá depositando sodio . Las dos semirreacciones que tienen lu-gar son :

PAU/SEPTIEMBRE-2001

G)

b)

BLOQUESUna de las pilas más conocidas en un laboratorio de prácticas es la pila Damell .(a) Dibujar un esquema rotulado de la misma, señalando el sentido de circulación de los electrones . (1 pinito)(b) Indicar las reacciones que ocurren en cada electrodo, y el potencial de dicha pila . (1 punto)

Potenciales estándar. E°R')= Cu'ttc'u = t0,34 : Zn'ÍZn =-0,?6 .

(c) Hacer una breve descripción de los materiales que se necesitan para el montaje de dicha pila en el laboratorio . (0, 5puntos)

Anodo

Oxidación

0 0

E

`

cái-odo -

0

anodo

Anodo (oxidaciór~) :

Zncst

--=

Zn2 al 1 + 2e -E~ =+o¡ 16 VWodo (reduccitln) .

&-+(al) + 2e - -° Cu cs )

EZ s+o,34 VR. globa.~. ;

Zn~st } cu o ,-~

Znta~ t -kCuE° =+9, 10 V0 bien :

E

L+/C- EZnz+lZn

(+0 1 34 V) - (-D i 14 V )

E°=+1,1OV

Zn,0 I Zn Ca4) II C'u (a

) 1

Cátodo

Re ducúó~n

c)

Una pila Danra¿1 está formada loor un elecErodo de cinc luna barra de cri7c en.con~acto con sulfato de cri?cl 7 un electrodo de cobre luna barra de cobre encontac/o cort sulfato cjldn~ol , Cuando la concentracuvrt de los .cortes en las semicelclas es 1 M, el pofencrát, o I uerza elebrornoÉriz, de la pila osz lormodQ el fEl puente salino puede ser un hubo en «U» en cuJc o infertór so coloca una.dí'soluci'órt acuosa de uncí ,tal caym Pones sean inertes para el proceso redoxu e llene ,lugar en la pi/cc - xG

.Q/

, KIV03 , NH,, NOjSusexEremcrn loe faportancon aljodórt~

/cort el jii2 de yue puedan pasar ¡m ,r~rtes a su bravés srio yue se mué

el tubo,r

se coloca inverl -do conectando lar doJ sernt'celdrs .

s M

S 1'?

Malerlales :

2 rasos de preupltados Cables de conexió~n Cu 5041 Tubo en U Pinzas de cocodrilo Zn soy

Electrodo de Cu M~li'amperíme~ro KNO3f Electrodo cle Zn Gl~odón

PAU/JUNIO-2002

BLOQUES

Se construye tuia pila con sendos electrodos en condiciones nonnales o estandar de cobre_ E°(Cu'T; Cu) = 0,34 V, y

plata . E°(Ag 'Ag) = 0.80 V, unidos por un puente salino de nitrato de potasio . Justificar la veracidad o falsedad de

las siguientes afirmaciones :

(a) En el electrodo de cobre tiene lugar una reducción. (1 punto)

(b) Los iones K del puente salino migran hacia el electrodo de plata . (0, ?5puntos)

(c) Cuando fiuiciona la pila aumenta la masa del electrodo de cobre . (0, ?5puntos)

Nota : Se pueden facilitar las respuestas dibujando un esquema de la pila diseñada

A la viWa de los botenct'ales de reducción estándar, al Ferrer el sisferna.Aj'1A9 ma~or valor, el ion A9-" será la espect'e 7ue reduzca, proceso quetiene .lujar en el ánodo, tal

Ycomo muestra, la li'qui-a .

rSegcíh esto, tendremos re las oltrmaciones del enunc.,belo son :

a)

FALSA :

En el electrodo de cobre h'ene .iu~ar fa oxiclactán .

b)

VERDADERA : Al lbroductrse la reclucct*árr de ¿s tomes Aj+o Ay, seyenerct un defecto de carga bosih'va, que se ve compensacÍalbor Za

jract'ár~ de los iones k 'f' hacib la di'solució"r, queC011 tt'en e t

c)

FALSA : En el eleciroclo de ea se ~roc,¿uce la oXiclacio"rr ; es decti-, eL~roceso :

6.t

'Gnuz+ -t- 2e -tanlo, ocurre lo corr1rartó; dismirru~y e Áa masa de¿.

eledroclo de cobre.

PAU/SEPTIEMBRE-2002

BLOQUE 5

Se realizó tuca valoración (volumetría) redox para determinar la cantidad de Fe2O3 en una muestra de mineral de

hierro . Se disolvieron hasta su totalidad 0,500 g de mineral en ácido clorhídrico diluido . Tras reducir el Fe'`

procedente de la disolución del mineral a Fe 21, éste se valoró en medio ácido, con permanganato de potasio

0,06017, con lo cual el Fe2+- se oxidó de nuevo a Fe' - mientras que el Mn04 pasó a Mn2{. La muestra de mineral

requirió 7,50 niL del reactivo valorarte .

(a) Escribir la ecuación química correspondiente a la disolución del mineral en el ácido clorhídrico . (0,5puntos)

(b) Escribir y ajustar por el método del ion-electrón la reacción redox que tiene lugar en el transcurso de la

volumetría . (1 punto)

(c) Calcular el porcentaje (%) de Fe203 contenido en la inuestra . (1 punto)

Masas atómicas (u): Fe = 55,8 ; O = 16,0

a)

Fe2 03 + 6HQ --~ 2 Fe CQ3t 3 H 2 0

b)

5x(

Fez+

---,

Fe a+ +e -

)

1x( Mn0y- +8H++5e - -~ Mnz++4Hz0)

5 Fe 2+ +

MnO4- -t- $_ H +-" 5 Fe a+ +

Mn 2++ ~ Hz0

C )

rn

_

(Ti 50 ml. perman anoto) x

0,060 mol MnO; - X

5 dE -.9 FeFeZ03

1000 m1 permang.

1 MOL Mno,y_

4mol 'Fe z 03 x J59,69 Fez 03 0j-4965 Fe¿032 áE ~j

F¢

A mo{ Fe 2-03

P

r

400- M Fez03

'

400 x (0,77963 )Fe203

_

n1rn

( O Z 500J )3 5

19 1 °ln

FeZ 0 3

X

Reacción de valoratió-n en ~orrna molecular (suponienclo ~ue se pare del Fez+

coynn FeU z )

5 Fe Ce2 + KMn04 -h 8 HCQ - 5 Fe Ce3 + KU + MnCLZ + 4 H20

di

PAU/JUNIO-2003

Bloque 5

En el laboratorio se han realizado los siguientes experimentos en tubo de ensayo :

A) Escribir las ecuaciones iónicas de las reacciones químicas observadas . (0,30 puntos)

B) Señalar en cada caso el oxidante Y el reductor . (0,50puntos)

C) Justificar las observaciones realizadas utilizando la tabla de potenciales de reducción. (1,00puntos)

D) Dibujar un esquenka de la pila que se podría fonnar a partir de la reacción del tubo 1 indicando el cátodo y

el ánodo_ el sentido de la corriente de los electrones por el circuito externo y el de migración de los iones

en las disoluciones . (0,30 puntos)

Datos : E°(Zn'`'Zn) = _0.76 V ; E°(Cu`~ Cu) = 0,34 V; E°(Ap.''AL) = 0.80 V .

a)

Las ecuacíones ?uimt'cas son :Tubo 1 : Zn f

tst

2H cace

Zn cace

+ HZt9rTuáos 2 y 3 :

IVo hay reacct'ónTubo 4 :

euts~ t 2 A9 tacs ^0 C¿4 2oca f 2 Aicsi

6)

El oxidan~e es la especie re toma e - dismtrtuyendo, por fanbo, el valorde su numero de oxidación . En la reataron del tubo 1, el oxidan ¡e es N± e!probos, y el reducEor~ el cirrc me~álí'co, Zn . En el ibubo 4, la espeué oxt'clanle esel ,foro A3*, y ,la reductora, el cobre m e fcíli'c o, Cu .

c)

La especie ox.tdanbe, es decir, la 7ue expertinenEa el proceso de reducct'ó72,es a7uella co'n rnajor valor del pofencth¿ de reducción . Por lamo, para jue sereduzca el H -", el semisisferna M' * -t n e - --"- M (M es un metal)¡ ha detener un valor de E °menor cjue cero, hecho yue s¿lo ocurre para la rearcii~n deltubo).Por obro .ladó la reacctmi del Eubo 4 -héne ~ujar Por e :

E °1A9 -"lA9 1 > E n (Cu 2+/Cu 1

Por unto, los .emes se reduciríán a A9, oblJc ando a Cu a oxidar-fe a &4 2 .

ÁnodoZn

ZnSO, 1MElectrodode cinc

Puentesalino

Electrodode Pt

HCl 1MElectrodo

de hidrógeno

Tubo Eypelmento Obse-i>crcióii

1 Cinc Metálico + Acido Clorhídrico Comienza a desprenderse un gas incoloro

2 Cobre Metálico + Acido Clorhídrico No ocurre nada

Cobre - Disolución de Sulfato de Cinc No ocurre nada

Cobre + Disolución de Nitrato de Plata Sobre el cobre se forma un depósito gris metálico

PAU/SEPTIEMBRE-2003

Bloque-';El ácido nítrico oxida el cobre metálico al estado de oxidación +? .

A) Escribir la siguiente reacción t- ajustarla por el método del ión-electrón :

Ácido Nítrico + Cobre--~ Dióxido de Nitrógeno + Nitrato de Cobre(H) + Agua (1,00 puntos)

B) Si se pretendiese construir uua pila basada en la anterior reacción_ indicar que materiales y reactivas

químicos se necesitarían para coanstnuir el electrodo que actúa corno ánodo así como el potencial estándar

de dicha pila . (0,75puntos)

C) Calcular el voltunen de dióxido de nitrógeno (medido a 1 atmósfera de presión r ?5°C de temperatura)

que se producen al disolver con ácido nítrico 5 g de cobre metálico (masa atómica 63,5) suponiendo que el

iuúco gas que se desprende es dióxido de nitrógeno . (0, 75puntos)

Datos : E° (Cu'7Cu) = 0.3-1 V : E° (N10;'NQ) = 0,31 V: R = 0.08' atni.Limol.K .

a)

2 ( No3

+ 2 H+

1 d_

--~ NO Z + H70

Cu

Cuz++ 2e-

2 N03 + 4 H + +

--'f C, .s 2+ + 2 NO z + 2 HZ0Reaccivrn molecular aJustada:

Cu + 4 HN03 -'~

Cu (N03 ) z + 2 N0 z + 2

H20

b)

En el ánodo tiene~~j

ar ~a oxidación del cobre a Cu zf .

Por lo Eaniose uklizariá corro tctl unta barra de cobre gurne2¿da en unir dí :ro.lucrónde nc'Era~o cúprico , ea CN03 )z .

Anodo (oxi'dact*ón) .

C" -> Cu

+ 2e -- -Z+

£;

0"

, 34 VC'¿iodo (ieducctón): 2IN03- + 2H+-t e - -+ NOZ + H.201 EZ = 0, 8f V

R.Jlobal :

ú,c 4- 2NoJ "+4y -+ -~

f 2Naz +2Hzo~ E'= 047v

0 bien:

EO= Esírooo - Eo

c F

-E

_ <0, 81 V) -!o, 34 viÁNODO

/V03%N02ea s lCu

.'.

E° =

01 47

V

c)

n

c (5

Ou ) X

Ydí-,9 C¿ x

2mol Noz -, 0 15-75 Mol /YONOZ~

63,59 G,c

~df~ Ccc

`

i

Z

AV_nR7-

_ nRTc (0,1575mo1)(0,o82 afm-LlK.mol )(298 K) _ 3t 84 8 L NOzllain,)

a

PAU/SEPTIEMBRE-2004

cl

Bloque 5

El ácido sulfúrico concentrado y> caliente incrementa su potencial de oxidación y. es capaz de oxidar el cobre

metálico al estado de oxidación +2

A) Escribir la siguiente reacción y ajustarla por el método del ión-electrón: (1,00puntos)ácido sulfúrico - cobre -i dióxido de azufre - sulfato de cobre(II) - agua

B) Si se pretendiese construir una pila basada en la anterior reacción . indicar que materiales y reactivosquímicos se necesitarían para construir el electrodo que actúa como ánodo . así como el potencial estándar

de dicha pila_ (0,'i puntos)C) Calcular el volumen de dióxido de azufre (medido a 1 atmósfera de presión v '-^15"C de temperatura) que se

produce al disolver con ácido sulfúrico 5 g de cobre metálico (masa atómica 63 .5) suponiendo que el único

gas que se desprende es el dióxido de azufre . (0,'Spuntos)

Datos : E° (Cu'-.Cu) = -0_34 V, E° (SO4 ` '.`'S02) = +0,54 V; R = 0_082 atm L ' mol K.

Cuo

l,

C,.¿1 +

.+ 2 e -

SOti t 4H+ t 2er --~ 50 2. + 2-H20

Cu ° + 504 2 +4H + --~ Cú z+ +502 +2H a 0 (¡óptica)

Cu + 2 H2 504

--+ Cu 50 4 t 502 + 2 Hz 0

(inolecuiar )

b)

Anodo (oxidocián) :

CU --> CUZ* + 2e -E °, =-0,34V

Cátodo (reducción) :

5042_+ 4 H+ -t 2e - -->50Z + 2 H Z O

E2 = + o, 54 V

R. Global :

CU t 50;2 + 4 H + --> Cu 2+ -+ -+501+2H20; Eo =+ 0,20 V

0 bien :E`_F

A70t)o -EÁNOOO - FSo4

2-/S02

ECU2+/Cu - (0054 V )-(0,3;V) = 0,20 V

En el ánodo tiene IUJar .la oxt'dación del G,c * a C¿e 2

Por ~o .unto se

uh'lt'zartá como ¡aa.¿ una barra de cobre sumet-gicla en urca clt '.roZuuó" de

Su~a/o cúprico.

n

_ (55 Cu ) X

4ai_q

X ATOL 501 = 0, 0787 mol SOZSol

63, 5 9

G.i

1 át -5 Cu.

PV=nRT

V _

n RT'

(o,0187 rnoL)(0,082 a~m.LlK .mot)(29S K)

_ 1, t24 L SOz(ia4M)

PAU/SEPTIEMBRE-2005

BLOQUE 6

En el laboratorio se han realizado los siguientes experimentos :

C)

Experimento

Tubo 1

Tubo 2

A) Justificar, utilizando los potenciales estándar de reducción, por qué no se observa reacción en el tubo

1 . (0, 5 puntos)

B) Utilizando el método del ión-electrón, escribir la ecuación iónica ajustada de la reacción que ha tenido

lugar en el tubo 2, indicando que especie se oxida y cual se reduce . (1 punto)

C) Dibujar un esquema de la pila que podría construirse utilizando la reacción del tubo 2 señalando el

ánodo, el cátodo y el sentido del movimiento de los iones del puente salino . (1 punto)

Datos : E°(Cu 2'¡Cu) = 0,34 V ; E °(Zn2-IZn) = -0,76 V

00 la reacción que podría ocurrir sería :2+

pero el potencial cie esEa reacción sería :

Col 1

Oxidati" .

"'-t Cu 2(di) + 2¢-

EZ. ' -0'34VCULSI

R. 36601 :

cs) + 2H~á~- ..

Cu 2cí) + H2t9)

E° = -0,34V

0 bien :

E'=Ecátodo - Fánodo

-

EH+¡H

" E

z+¡

=

0-(0134V) _ -0, 34 V

Al ser E° < O, como áG ° = -n FF°4 áG° ? 0, por lo jue el proceso no sería

esponLáneo . Por ello no observarnos reacción aijuna en el tu~D 1 .

b)

Zn

--,. Zn 2+

+ 2a-

2H+

t2¢- --" HZ

El Zn mef¿tico se oxida a Znz+ (en lorrnade ZnCIZ) 5 el . H + (como HU)

se reduce a hi~ró9 eno ~aseoso, HZ --(el-Jc as ~ue se desprende).

v=o,}6V

Ano&o

Oxidación .z+

Zq5,-° Zn,,,,~t 2

Reactivos

Resultados

Lámina de cobre + Acido clorhídrico

No se observa reacción

Lámina de cinc + Acido clorhídrico

Desprendimiento de un gas

Zn

t 2H+ --3 Zn Z+ + H Z

o

Z nCS) + 2 H(a

Zn2~?, + HZ (9)

Cdlodo

Reducción

ZHtaji +2e^-~ H2c9)