INTRODUCCIÓNElaprendizajede laQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancadaaño los,cadavez
másescasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligenlasopcionesde“Ciencias”,“Ciencias
de la Salud” e “Ingeniería y Arquitectura”. Esto también constituye un reto para los
profesoresque,nosolodebensercapacesdebuscar laformamáseficazparaexplicaresta
disciplina,sinoademás,inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuega
laQuímicaenlavidayeneldesarrollodelassociedadeshumanas.
Enestecontexto, lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuy importanteya
que ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de
diferentescentrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas.
Esta colección de cuestiones y problemas surgió del interés por parte de los autores de
realizarunarecopilacióndelaspruebaspropuestasendiferentespruebasdeOlimpiadasde
Química,conelfindeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavez
inmersos en esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la
Comisión de Olimpiadas de Química de la Asociación de Químicos de la Comunidad
Valenciana consideró que podía resultar interesante su publicación para ponerlo a
disposicióndetodoslosprofesoresyestudiantesdeQuímicaalosquelespudieraresultarde
utilidad.Deestamanera,elpresentetrabajosepropusocomounposiblematerialdeapoyo
para la enseñanza de laQuímica en los cursos de bachillerato, así como en los primeros
cursosdegradosdeláreadeCienciaeIngeniería.Desgraciadamente,nohasidoposible‐por
cuestiones que no vienen al caso‐ la publicación delmaterial.No obstante, la puesta en
comúnde lacoleccióndecuestionesyproblemasresueltospuedeservirdegermenparael
desarrollo de un proyectomás amplio, en el que el diálogo, el intercambio de ideas y la
compartición de material entre profesores de Química con distinta formación, origen y
metodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuyaaimpulsarelestudiodela
Química.
Enelmaterialoriginalsepresentan laspruebascorrespondientesa lasúltimasOlimpiadas
NacionalesdeQuímica(1996‐2012)asícomootraspruebascorrespondientesafaseslocales
de diferentes Comunidades Autónomas. En este último caso, se han incluido sólo las
cuestiones y problemas que respondieron almismo formato que las pruebas de la Fase
Nacional.Sepretendeampliarelmaterialconlascontribucionesquerealicenlosprofesores
interesadosenimpulsaresteproyecto,encuyocasoseharámenciónexplícitadelapersona
quehayarealizadolaaportación.
Las cuestiones que son de respuestas múltiples y los problemas se han clasificado por
materias, se presentan completamente resueltos y en todos ellos se ha indicado la
procedencia y el año. Los problemas, en lamayor parte de los casos constan de varios
apartados,queenmuchasocasionessepodríanconsiderarcomoproblemasindependientes.
Es por ello que en el caso de las Olimpiadas Nacionales se ha optado por presentar la
resoluciónde losmismosplanteando el enunciadode cadaapartado y,a continuación, la
resolucióndelmismo,enlugardepresentarelenunciadocompletoydespuéslaresoluciónde
todoelproblema.
Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:
JuanA.Domínguez(Canarias),JuanRubio(Murcia),LuisF.R.VázquezyCristinaPastoriza
(Galicia),JoséA.Cruz,NievesGonzález,GonzaloIsabel(CastillayLeón),AnaTejero(Castilla‐
LaMancha), PedroMárquez (Extremadura), PilarGonzález (Cádiz),Ángel F. Sáenz de la
Torre (La Rioja), José Luis Rodríguez (Asturias),Matilde Fernández (Baleares), Fernando
Nogales(Málaga).
Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunas
delasfigurasincluidasenestetrabajo.
Losautores
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 1
1.CUESTIONESdeÁCIDO‐BASE
1.1.Unhidróxidometálicoanfóterosecaracterizaporquees:a)Solubleenácidosybasesfuertesperoinsolubleendisolucionesacuosasneutras.b)Solubleenácidosybasesfuertesytambiénendisolucionesacuosasneutras.c)Solubleenácidosfuertesyendisolucionesacuosasneutrasperoinsolubleenbasesfuertes.d)Solubleúnicamenteenexcesodebasefuerte.e)InsolubleendisolucionesacuosasacualquiervalordepH.
(O.Q.N.Navacerrada1996)
Unanfóteroesunasustanciaqueescapazdereaccionarconácidosybases.Sireaccionaquieredecirquesedisuelveendisolucionesdeestassustancias.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.2.CalculeelpHdeunadisolucióndeacetatosódico1,0M.a)9,38b)2,38c)5,38d)4,77e)7,00
(Dato. paraelácidoacético=1,7·10 )(O.Q.N.Navacerrada1996)
El acetato de sodio, NaCH COO, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ion CH COO , es la base conjugada del ácido débil CH COOH y se hidroliza según laecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionacetatoes:
K =KK
=1,0·10
1,7·10=5,9·10
Enelequilibriosecumpleque:
[CH COOH]=[OH ] [CH COO ]≈1,0M
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
5,9·10 =[OH 2
1,0[OH =2,4·10 M
pOH=‐log 2,4·10 =4,62pH=14–4,62=9,38
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 2
1.3.ElpHdeunadisolución10 MdelácidofuerteHCles:a)6,98b)8,00c)7,00d)1,00e)10,00
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.Asturias2012)
Lasecuacionesquímicascorrespondientesalasionizacionesexistentesson:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
2H O(l)OH (aq)+H O (aq)
Lasconstantesdeequilibriodeambasreaccionesson:
K =∞
K =[H O ][OH ]
ElbalancedemateriacorrespondientealHCles:
[HCl]0=[Cl ]=c
Elbalancedecargas(condicióndeelectroneutralidad)enladisoluciónes:
[H O ]=[OH ]+[Cl ]
Sustituyendoelvalorde[OH ]enlaexpresióndeK seobtiene:
[OH ]=[H O ]c
K =[H3O+] [H O ]c
10 =[H O ] [H O ]10 [H O 10 [H O ]10 =0
Seobtiene:
[H O ]=1,05·10 MpH=‐log 1,05·10 =6,98
Larespuestacorrectaeslaa.
(En Asturias 2011 la concentración del HCl es 2,3·10 M y en 2012 no se especificanvaloresnuméricos).
1.4.Ordenelossiguientesácidosdesdeelmásfuertealmásdébil.a)HF, ,ácidoacéticob)Ácidoacético, ,HFc) ,HF,ácidoacéticod)Ácidoacético,HF, e)HF,ácidoacético, (Datos. (ácidoacético)=4,76; ( )=1,99; (HF)=3,17)
(O.Q.N.Navacerrada1996)
Lafuerzadeunácidovienedeterminadaporelvalordesuconstantedeacidez,K .Cuántomayoresestevalormayoreslafuerzadelácido.
ElpK deunácidosedefinecomo:
pK =‐logK
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 3
Portanto,unácidoserátantomásfuertecuantomenorseaelvalordesupK .
Losácidosdadosordenadosdemásfuerteamásdébilson:
=1,99 >HF =3,17 >ácidoacético =4,76
Larespuestacorrectaeslac.
1.5.¿Cuáldelassiguientessalesformaunadisoluciónácidacuandosedisuelveenagua?a) b) c) d) e)
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Sevilla2004)
Se trata de cinco sales amónicas de ácidos débiles por lo que se produce una hidrólisisdoble.
Lahidrólisisdelionamonio:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Lahidrólisisdelosaniones:
A (aq)+H O(l)HA(aq)+OH (aq)
Paraqueladisoluciónseaácidadebecumplirselacondicióndeque:
[H O ]procedentesdelNH > OH ]procedentesdelA
Paraqueesoocurraesprecisoque:
K NH >K A K NH <K HA
Consultandolabibliografía,detodoslosácidosdadoselúnicoquetieneunaconstantedeacidezmayorque ladebasicidaddelNH K =1,8·10 eselHF K =6,6·10 .Portanto,lasalqueproduceunadisoluciónácidaes .
Larespuestacorrectaeslab.
1.6.Enlavaloracióndeunácidodébilconunabasefuerte,elpHenelpuntodeequivalenciaes:a)14b)7,0c)Menorque7.d)Mayorque7.e)Igualqueel delácidodébil.
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Asturias2011)
ElpHdelpunto finaldeunavolumetría vienedadopor las sustancias existentes en esemomentoenladisolución.
Enelcasode lavaloracióndeunácidodébil,porejemploHCN,conunabasefuerte,porejemploNaOH,laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreamboses:
HCN(aq)+NaOH(aq)NaCN(aq)+H O(l)
LasustanciaexistenteenelpuntodeequivalenciaeselNaCN,unasalprocedentedeácidodébilybasefuerte.Endisoluciónacuosaseencuentraenformadeiones:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 4
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCN ,eslabaseconjugadadelácidodébilHCNysehidrolizasegúnlaecuación:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
ComoalfinalsóloexistenionesOH enladisolución,elpH>7.
Larespuestacorrectaeslad.
1.7. ¿Cuál de las siguientesmezclas acuosas no es una verdadera disolución reguladora?Elvolumentotalesunlitro.a)1,0molde +0,5moldeKOH.b)1,0molde +0,5moldeHCl.c)1,0molde +0,5molde .d)1,0molde +0,5moldeKOH.e)Ningunadeestasdisoluciones.
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)(O.Q.L.LaRioja2012)
Unadisoluciónreguladoraestá formadaunácidoobasedébilyunasalquecontenga labaseoelácidoconjugadodeéstos.
a)Lareacciónquímicaentre yKOHnoesposibleyaquese tratadedosbases.Nopuedenformarunadisoluciónreguladora.
b)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNH yHCles:
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5molesdeHCl,estasustanciaeslimitanteyconsume0,5molesdeNH .Alfinaldelareacciónquedan0,5molesdeNH sinreaccionar y 0,5 moles de NH Cl formados. Dicha mezcla constituye una disoluciónreguladora.
c)UnamezcladeNH yNH Clconstituyeyadirectamenteunadisoluciónreguladora.
d)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNH ClyKOHes:
NH Cl(aq)+KOH(aq)NH (aq)+KCl(aq)+H O(l)
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5molesdeKOH,estasustanciaeslimitanteyconsume0,5molesdeNH Cl.Alfinaldelareacciónquedan0,5molesdeNH Clsin reaccionar y 0,5 moles de NH formados. Dicha mezcla constituye una disoluciónreguladora.
Larespuestacorrectaeslaa.
(EnalgunaolimpiadasecambiaelKOHporNaOH).
1.8.Cuandosemezclanvolúmenesigualesdedisoluciones0,1Mde y ,elpHdeladisoluciónresultanteserá:a)Entre1y7.b)IgualalpKadel .c)IgualalpKadel .d)Iguala7.e)Entre7y13.
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 5
Si se mezclan un ácido fuerte, HClO , con una base débil, KNO , la ecuación químicaajustadacorrespondientealareacciónentreamboses:
HClO (aq)+KNO (aq)KClO (aq)+HNO (aq)
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmentevolúmenesigualesdedisolucionesdelamismaconcentración,setratadecantidadesestequiométricasporloqueseconsumencompletamenteyalfinalsóloquedanlosproductosformados.
ElKClO , esuna salprocedentedeácido fuerteybase fuerte,por tanto sus ionesno sehidrolizan.
ElHNO ,esunácidodébilcapazdeproducirionesH O ,portanto,elpHdeladisoluciónes1<pH<7.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.9.Dadalasiguientereacción:
(aq)+ (l)HCN(aq)+ (aq)
Si para el ácidoHCN es 4,8·10 , y = 1·10 , la constante de equilibrio para lareacciónanteriores:a)2,1·10 b)2,1·10 c)‐4,8·10 d)4,8·10 e)2,1·10
(O.Q.N.CiudadReal1997)
Laconstantedebasicidaddelioncianuro(hidrólisis)es:
Kb=KwKa
=1,0·10
4,8·10=2,1·10
Larespuestacorrectaeslaa.
1.10.Unadisoluciónreguladoracontieneconcentracionesigualesdeunácidodébil(HA)ysubaseconjugada( ).Si paraHAes1,0·10 ,elpHdeladisoluciónreguladoraes:a)1,0b)7,0c)5,0d)13,0e)9,0
(O.Q.N.CiudadReal1997)
ElequilibriocorrespondienteaunadisoluciónreguladoraformadaporunácidoHAyunasalquecontienelabaseconjugadaA es:
HA(aq)+H O(l)A (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =A H O
HA= H O
baseacido
Si[ácido]=[base]seobtiene:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 6
H O =Kacidobase
=1,0·10 M
pH=‐log 1,0·10 =9,0
Larespuestacorrectaeslae.
1.11.¿CuáldelassiguientesdisolucionesesunadisoluciónreguladoraconunpHmayorde7?a)10mL 0,1M+5,0mLHCl0,1M.b)10mLHCNO0,1M+10mLNaOH0,1M.c)10mLHCNO0,1M+5,0mLNaOH0,1M.d)10mL 0,1M+10mLHCl0,1M.e)Ningunadeestasmezclas.
(Datos. paraelHCNO=2,2·10 y parael =1,7·10 )(O.Q.N.CiudadReal1997)
Unadisoluciónreguladoraestá formadaunácidoobasedébilyunasalquecontenga labaseoelácidoconjugadodeestos.
a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNH yHCles:
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
5mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=0,5mmolHCl
10mLNH 0,1M0,1mmolNH1mLNH 0,1M
=1,0mmolNH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5mmolesdeHCl,estasustanciaeslimitanteyconsume0,5mmolesdeNH .Alfinaldelareacciónquedan0,5mmolesdeNH sin reaccionar y 0,5 mmoles de NH Cl formados. Dicha mezcla constituye unadisoluciónreguladorabásica.
b)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHCNOyNaOHes:
HCNO(aq)+NaOH(aq)NaCNO(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLHCNO0,1M0,1mmolHCNO1mLHCNO0,1M
=1,0mmolHCNO
10mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=1,0mmolNaOH
Como la reacción es mol a mol y existe igual número de moles de ambas sustanciasinicialesse tratadecantidadesestequiométricasquereaccionancompletamente.Al finaldelareacciónsóloquedan1,0mmolesdeNaCNOformados.
ElNaCNOesunasalprocedentedeácidodébilybasefuerte:
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCNO ,eslabaseconjugadadelácidodébilHCNOysehidrolizasegúnlaecuación:
CNO (aq)+H O(l)HCNO(aq)+OH (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 7
AunqueelpH>7,noseobtieneunadisoluciónreguladorabásica.
c)Enestecasoelnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLHCNO0,1M0,1mmolHCNO1mLHCNO0,1M
=1,0mmolHCNO
5mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=0,5mmolNaOH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5mmolesdeNaOH,estasustanciaeslimitanteyconsume0,5mmolesdeHCNO.Alfinaldelareacciónquedan0,5mmolesdeHCNO sin reaccionar y 0,5mmoles deNaCNO formados.Dichamezclaconstituyeunadisoluciónreguladoraácida.
d)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClyNH es:
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=1,0mmolHCl
10mLNH 0,1M0,1mmolNH1mLNH 0,1M
=1,0mmolNH
Como la reacción es mol a mol y existe igual número de moles de ambas sustanciasinicialesse tratadecantidadesestequiométricasquereaccionancompletamente.Al finaldelareacciónsóloquedan1,0mmolesdeNH Clformados.
ElNH Clesunasalprocedentedeácidodébilybasefuerte:
ElionCl ,eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadoesdelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElpH<7,ynoseobtieneunadisoluciónreguladorabásica.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.12.Indiquecuáldelassiguientesreaccionesdehidrólisiseslacorrecta:a) +2 +2 + b) +3 2 +3CaOc) +6 2 +3 d)4 +9 3 +5 +12Cae)NaCl+ NaOH+HClf) +5 + +3CaO+3
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Ávila2009)(O.Q.L.Madrid2011)
En lascuatroprimerasreaccionesseplantea laposiblehidrólisisdelCa N ,especiequedisueltaenaguasedisociasegúnlaecuación:
Ca N (aq)3Ca (aq)+2N (aq)
Lahidrólisisdelioncalcio:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 8
Ca (aq)+2H O(l)Ca OH (aq)+2H (aq)
Lahidrólisisdelionnitruro:
N (aq)+3H O(l)NH (aq)+3OH (aq)
Multiplicandocadaecuaciónporelnúmerodeionesquesehidrolizan:
3[Ca (aq)+2H O(l)Ca OH (aq)+2H (aq)]
2[N (aq)+3H O(l)NH (aq)+3OH (aq)]
Sumandoambasecuaciones,ysimplificandoelagua,seobtiene:
(aq)+6 (l)2 (aq)+3 (aq)
La ecuación propuesta en el apartado e) es absurda ya que la reacción tiene lugar ensentidocontrario.
Larespuestacorrectaeslac.
(EnlacuestiónpropuestaenÁvila2009sesustituyeelapartadoe)porelf).
1.13.ElpHdeunadisolución0,012molardeácidoclorhídricoes:a)1,2b)2,4c)Ligeramenteinferiora2.d)Faltaundato.
(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.CastillayLeón2011)
El ácido clorhídrico, HCl, es un ácido monoprótico fuerte que en disolución acuosa seencuentracompletamentedisociadosegúnlaecuación:
HCl(aq)+H O(l)Cl(aq)+H O (aq)
Considerando1Ldedisolución:
0,012molHCl1molH O1molHCl
=0,012molH O
ElpHdeestadisoluciónes:
pH=‐log 0,012 =1,9
Larespuestacorrectaeslac.
1.14.Elcarácterbásicodelamoníacosedebea:a)Queelnitrógenotienegradodeoxidación+3.b)Laposicióndelnitrógenoenelsistemaperiódico.c)Laausenciadeoxígenoenlamolécula.d)Elpardeelectronessincompartirdelnitrógeno.
(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.CastillayLeón2011)
UnabasedeLewises todaespeciequímicaqueposeeparesdeelectronessolitariosquepuedecompartirconunácido.
Comoseobservaen laestructuradeLewis,elNH poseeunpardeelectronessolitariosporloquesetratadeunabasedeLewis:
Cuesti
Lare
1.15.a)5,2b)8,7c)4,8d)9,7e)9,1
(Dato
El brecuac
Elion
Elion
Laco
Enel
Laex
Lare
1.16.a)b)c)d)e)
Se trdoble
ionesyProble
espuestacor
¿Cuáleselp2971887411
o. =
romuro deción:
NH Br(aq
nBr ,eslab
nNH ,esel
NH (aq)+
onstantede
KH O
N
K =KK
=
lequilibrios
[NH ]=[H
xpresiónde
5,9·10
pH=‐log
espuestacor
¿Cuáldelas
rata de cince.
masdelasOlim
rrectaeslad
pHdeunadi
1,7·10 )
amonio, NH
q)Br
basedébilc
ácidoconju
+H O(l)
acidez(hidr
O NHNH
=1,0·10
1,7·10
secumpleq
H O ]
laconstante
=[H O0,3
1,3·10 =
rrectaeslac
ssiguientess = = = =7,2 =1
o sales amó
mpiadasdeQu
d.
isoluciónde
H Br, en di
(aq)+NH
onjugadade
ugadodelab
NH (a
rólisis)delio
=5,9·10
ue:
[NH ]≈0
edeequilibr
=4,88
c.
salesformau=4,6·10 =1,2·10 3,7·10 2·10 1,8·10
ónicas de ác
uímica.Volume
0,3M
isolución ac
(aq)
elácidofuer
basedébilN
aq)+H O (
onamonioe
0,3M
rioquedaco
[H O ]=
unadisoluci
cidos débile
en3.(S.Menar
M?
cuosa se en
rteHBrpor
NH ysehidr
(aq)
es:
omo:
=1,3·10 M
iónbásicacu
es por lo qu
rgues&F.Latre
ncuentra dis
loquenose
rolizasegún
M
uandosedisu
ue se produ
e)
(O.Q.N.Burgos
sociado seg
ehidroliza.
nlaecuación
uelveenagu
(O.Q.N.Burgos
uce una hidr
9
s1998)
gún la
n:
ua?
s1998)
rólisis
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 10
Lahidrólisisdelionamonio:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Lahidrólisisdelosaniones:
A (aq)+H O(l)HA(aq)+OH (aq)
Paraqueladisoluciónseabásicadebecumplirselacondicióndeque:
[OH ]procedentesdelA >[H O ]procedentesdelNH
Paraqueesoocurraesprecisoque:
K A >K NH K HA <K NH
De todos los ácidos dados el único que tiene una constante de acidezmenor que la debasicidaddelNH K =1,8·10 eselHClO K =3,7·10 .Portanto,lasalqueproduceunadisoluciónbásicaesNH4ClO.
Larespuestacorrectaeslac.
1.17.¿Cuáldelassiguientesdisolucionesacuosasformaunadisoluciónreguladoracuandosemezclanlosdosreactivosencantidadesapropiadas?a)HCl+NaClb)NaCN+NaClc)HCN+NaCld)NaCN+HCNe) +HCl
(O.Q.N.Burgos1998)
Unadisoluciónreguladoraestá formadaunácidoobasedébilyunasalquecontenga labaseoelácidoconjugadodeestos.
a)NosetratadeunadisoluciónreguladorayaqueelHClesunácidofuerteynoreaccionaconelNaClparaformarunácidodébil.
b)Nosetratadeunadisoluciónreguladorayaquelasdossalespropuestasnoreaccionanentresíparaformarunácidodébil.
c)No se tratadeunadisolución reguladorayaqueelHCNesunácidodemasiadodébilcomoparaformarNaCNapartirdelNaCl.
d)Enlasproporcionesadecuadas,NaCN+HCNformanunadisoluciónreguladora.
e)Nose tratadeunadisoluciónreguladorayaquehaydosácidos fuertesyningunasalderivadadeellos.
Larespuestacorrectaeslad.
1.18.Paraelion el es7,21.CalculeelpHde1Ldeunadisoluciónreguladoraquecontiene0,50molde y0,50molde ,despuésdelaadiciónde0,05moldeKOH.a)7,12b)7,29c)7,75d)7,16e)7,21
(O.Q.N.Burgos1998)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 11
ElequilibriocorrespondienteaunadisoluciónreguladoraformadaporelácidoH PO yunasalquecontienesubaseconjugadaHPO es:
H PO (aq)+H O(l)HPO (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =HPO H O
H PO= H O
HPOH PO
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logHPOH PO
LasconcentracionesantesdelaadicióndeKOHson:
HPO = H PO =0,5mol1L
=0,5M
ElpHdeladisoluciónantesdelaadicióndeKOHes:
pH=7,21+log0,50,5
7,21
Laadiciónde0,05molesdeKOH(base)hacequeselleveacabolasiguientereacción:
H PO (aq)+OH (aq)HPO (aq)+H2O(l)
Los 0,05mol de KOH gastan 0,05mol de H PO (ácido) y forman 0,05mol de HPO (base).
ElpHdeladisolucióndespuésdelaadicióndeKOHes:
pH=7,21+log0,5+0,050,5–0,05
=7,297
Larespuestacorrectaeslab.
1.19. Si el pHdeunadisolucióndeunácidomonoprótico fuerte es2,17. ¿Entre qué valoresestarácomprendidalaconcentraciónmolardeladisoluciónrespectoadichoácido?a)Entre0,0001y0,001b)Entre0,001y0,01c)Entre0,01y0,10d)Entre0,10y1,00
(O.Q.L.Murcia1998)
DeacuerdoconelconceptodepH:
[H O ]=10 =10 , M=6,8·10 M
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 12
1.20.¿CuáleselpHdeunadisoluciónetiquetadacomoNaF0,136mol· ?a)2,02b)8,15c)3,17d)11,98e)5,85
(Dato. paraelácidoHF=6,8·10 )(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)
Elfluorurodesodio,NaF,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaF(aq)F (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionfluoruroes:
K =HF OH
F
K =KK
=1,0·10
6,8·10=1,5·10
Enelequilibriosecumpleque:
[HF]=[OH ] [F ]≈0,136M
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
1,5·10 =[OH0,136
[OH ]=1,4·10 M
pOH=‐log 1,4·10 =5,85pH=14–5,85=8,15
Larespuestacorrectaeslab.
1.21.Elindicadorrojodemetilo(cambiodecolorapH=5)esadecuadoparalavaloración:a)HCN+KOHb) + c) +NaOHd)HCl+ e)HF+NaOH
(O.Q.N.Almería1999)
El pH del punto final de una valoración viene dado por las sustancias presentes en eseinstanteenladisolución.
El indicador rojo de metilo, con cambio de color a pH = 5, será apropiado para unavaloraciónenlaqueenelpuntofinalexistaunasustanciaquehagaqueladisolucióntengapHácido.
a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHCNyKOHes:
HCN(aq)+KOH(aq)KCN(aq)+H O(l)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 13
Elcianurodepotasio,KCN,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KCN(aq)CN (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCN eslabaseconjugadadelácidodébilHCNysehidrolizasegúnlaecuación:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
Como se observa, se producen iones OH por lo que el pH > 7 lo que motiva que elindicadorrojodemetilonoseaapropiado.
b)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClO yCa OH es:
2HClO (aq)+Ca OH (aq)Ca ClO (aq)+2H O(l)
Elpercloratode calcio,Ca ClO , endisoluciónacuosa se encuentradisociado según laecuación:
Ca ClO (aq)2ClO (aq)+Ca (aq)
El ion Ca , es el ácido conjugado débil de la base fuerte Ca(OH)2 por lo que no sehidroliza.
ElionClO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClO porloquenosehidroliza.
ElpHde ladisoluciónes7yaque loproporcionaelH O loquemotivaqueel indicadorrojodemetilonoseaapropiado.
c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHNO yNaOHes:
HNO (aq)+NaOH(aq)NaNO (aq)+H O(l)
Elnitratodesodio,NaNO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
HNO (aq)NO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElpHde ladisoluciónes7yaque loproporcionaelH O loquemotivaqueel indicadorrojodemetilonoseaapropiado.
d)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHCly CH Nes:
HCl(aq)+ CH N(aq) CH NHCl(aq)+H O(l)
Elclorhidratodetrimetilamina, CH NHCl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
CH NHCl(aq)Cl (aq)+ CH NH (aq)
ElionCl ,eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Elion CH NH eselácidoconjugadodelabasedébil CH Nysehidrolizasegúnlaecuación:
CH NH (aq)+H O(l) CH N(aq)+H O (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 14
Como se observa, se producen iones H O por lo que el pH< 7 lo que motiva que elindicadorrojodemetiloseaapropiado.
e)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHFyNaOHes:
HF(aq)+NaOH(aq)NaF(aq)+H O(l)
Elfluorurodesodio,NaF,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaF(aq)F (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Como se observa, se producen iones OH por lo que el pH > 7 lo que motiva que elindicadorrojodemetilonoseaapropiado.
Larespuestacorrectaeslad.
1.22.Laconstantedeequilibrioparalareaccióndeunácidodébil( )conNaOHes:a)1/ b) c) · d) / e)
(O.Q.N.Almería1999)
La ecuación química ajustada correspondiente a la reacción entre un ácido débil HA yNaOHes:
HA(aq)+NaOH(aq)NaA(aq)+H O(l)
Como NaOH y NaA son electrólitos fuertes, en disolución acuosa se encuentrancompletamente disociados en iones por lo que la ecuación anterior se puede reescribircomo:
HA(aq)+Na (aq)+OH (aq)Na (aq)+A (aq)+H O(l)
Laconstantedeequilibriodelareacciónes:
K =A
HA OH
Multiplicandoydividiendopor[H O ]quedacomo:
K =A
HA OH[H O ][H O ]
=A [H O ]
HA
1OH [H O ]
Laconstantedeequilibriodelareacciónes:
=
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 15
1.23.Unadisoluciónreguladoracontieneconcentracionesigualesdeunabasedébil(B)ysuácidoconjugado .Si paraBes1,0·10 ,elpHdeladisoluciónreguladoraes:a)7,0b)13,0c)9,0d)1,0e)5,0
(O.Q.N.Almería1999)
Elequilibriocorrespondienteaunadisoluciónreguladora formadapor labasedébilByunasalquecontienesuácidoconjugadoBH es:
B(aq)+H O(l)BH (aq)+OH (aq)
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
K =BH OH
B= OH
BH+
B
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pOH=pK +logBHB
pH=14pKblogBHB
Silasconcentraciones[BH ]=[B],entonceselpHes:
pH=14 ‐log 1,0·10 =5
Larespuestacorrectaeslae.
1.24.A60°CelaguadestiladatienepH=6,51yporlotanto:a)Laconcentraciónde noesigualalade .b)Lareacción + esexotérmica.c)Elvalorde es 10 , .d)DebecumplirselaecuaciónpH+pOH=14.e)Esimposible,elaguaneutradebetenerpH=7.
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2008)
a)Falso.Paraelaguasecumplesiempreque:
[H O ]=[OH ]
b)Falso.ElvalordelpHdeladisoluciónnoestárelacionadoconelcarácterexotérmicooendotérmicodelamisma.
c)Verdadero.Paraelequilibriodedisociacióndelaguaadeterminadatemperatura:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
laconstantedeequilibriovienedadaporlaexpresión:
K =[H O ][OH ]
Comoparaelaguasecumplesiempreque:
[H O ]=[OH ]K =[H O
DeacuerdoconelconceptodepH,enestecaso:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 16
[H O ]=10– =10 , M
Sustituyendoenlaexpresióndelaconstantedeequilibriosetieneque:
K = 10 , =10 ,
d)Falso.Laexpresión:
pH+pOH=14
seobtieneapartirde:
K =[H O ][OH ]=10
yesevalordelaconstanteK esválidosoloalatemperaturade25°C.
e)Falso.Deacuerdoconelproductoiónicodelaguaa60°C
K =[H O ][OH ]=10 ,
Comoparaelaguasecumplesiempreque:
[H O ]=[OH ]
[H O =10 , [H O ]=10 , M
Aestatemperatura,elaguaneutratieneunpH
pH=‐log 10 , =6,51.
Larespuestacorrectaeslac.
1.25.Elbromurodehidrógenopuedeobtenersepor:a)ReaccióndeKBrconácidofluorhídricoconcentradoycaliente.b)ReaccióndeKBrconácidonítricoconcentradoycaliente.c)ReaccióndeKBrconácidofosfóricoconcentradoycaliente.d)ElectrólisisdeunadisoluciónacuosadeNaBr.e)Hidrólisisdebromatosódico.
(O.Q.N.Almería1999)
a‐c)Verdadero.ParaqueseproduzcaHBrapartirdeKBrdebetenerlugarunareacciónácido‐baseenlaqueesprecisoqueelácidoquereaccioneconelBr (baseconjugada)delHBrsealosuficientementefuerte.ElácidoHFesdemasiadodébilmientrasqueelH PO no lo es tanto. La ecuaciónquímica ajustada correspondiente a la reacción entre ambassustanciases:
3KBr(aq)+H PO (aq)3HBr(aq)+K PO (aq)
b)Falso.ElHNO noesapropiadoyaquealseroxidanteproduciríalaoxidacióndelBr aBr .
d)Falso.LaelectrólisisdeKBr(aq)produciríaeldesprendimientodeH yBr .
e)Falso.LahidrólisisdelNaBrO produceunmedioalcalino.
Lasrespuestascorrectassonayc.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 17
1.26.SegúnlateoríadeBrönsted,indiquecuáldelassiguientesafirmacionesescierta:a)Unácidoysubaseconjugadareaccionanentresídandounadisoluciónneutra.b)Unácidoysubaseconjugadadifierenenunprotón.c)Elaguaeslabaseconjugadadesímisma.d)Labaseconjugadadeunácidofuerteesunabasefuerte.e)Cuantomásdébilesunácidomásdébilserásubaseconjugada.
(O.Q.N.Murcia2000)
a)Falso.SegúnlateoríadeBrönsted,unácidoesunaespeciequímicaquecedeunprotónaunabasecon loqueélsetransformaensubaseconjugada,por tanto,elácidonopuedereaccionarconsubaseconjugada.
b)Verdadero.SegúnlateoríadeBrönsted,unácidoesunaespeciequímicaquecedeunprotónaunabase:
HA+H OA +H O ácidobase
c)Falso.TalcomosedemuestraenlareacciónentrelabaseByelagua,labaseconjugadadeéstaeselionOH :
B+H OBH +OH b1a2a1b2
d‐e)Falso.Cuántomásfuerteesunácidomásdébilessubaseconjugada.Larelaciónentrelasconstantesdeambosvienedadaporlaexpresión:
K =KK
Larespuestacorrectaeslab.
1.27.¿CuáldelassiguienteslíneasgráficasrepresentamejorelvolumendelácidoañadidoaunciertovolumendeálcalifrentealpHdeladisoluciónresultante?
a) b) c) d) e)
(O.Q.N.Murcia2000)
Lacurvadevaloracióna)entreunácidoyunabasetieneformadeunasigmoideenlaquesedistinguentreszonas:
Enlaprimerazona,enestecaso,frenteapequeñasadicionesdeácidoelpHeselevadoalpredominarlaespeciealcalinaycambiabruscamenteporloquelagráficasecorrespondeconunarectaconunapendienteelevada.
En la segunda zona, central, frente a pequeñas adiciones de ácido el pH cambiapaulatinamente, la recta tiene una pendiente pequeña, ya que se tiene una mezclareguladora básica o una sal que sufre hidrólisis básica hasta alcanzarse el punto deequivalenciaenelquelatendenciaseinvierte.
pH
V
pH
V
pH
V
pH
V
pH
V
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 18
En la tercera zona, la tendenciade la recta es opuesta a la de laprimera zonayaquepredomina la especie ácida y frente a pequeñas adiciones de ácido el pH es elevado ycambiabruscamenteporloquelagráficatambiénsecorrespondeconunarectaconunapendienteelevada.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.28.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)Aldisolver enagua,elpHnocambia.b)AldisolverNaCNen ,elpHserábásico.c)AldisolverNaHCOOenagua,elpHseráácido.d)SielácidoHAtiene =10 yelvalorde paralabaseBOHvale10 ,aldisolverBAenaguaelpHnosufremodificación.e)Lasdisolucionesacuosasde sondébilmentebásicas.
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Madrid2009)
a) Verdadero. El nitrato de sodio, NaNO , en disolución acuosa se encuentra disociadosegúnlaecuación:
NaNO (aq)NO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelagua.
b) Verdadero. El cianuro de sodio, NaCN, en disolución acuosa se encuentra disociadosegúnlaecuación:
NaCN(aq)CN (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCN eslabaseconjugadadelácidodébilHCNysehidrolizasegúnlaecuación:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7.
c)Falso.Elformiatodesodio,NaHCOO,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaHCOO(aq)HCOO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ion HCOO es la base conjugada del ácido débil HCOOH y se hidroliza según laecuación:
HCOO (aq)+H O(l)HCOOH(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7,esbásicoynoácido.
d)Verdadero.LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreelácidodébilHAylabasedébilBOHes:
HA(aq)+BOH(aq)BA(aq)+H O(l)
LasalBA,endisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 19
BA(aq)A (aq)+B (aq)
ElionB ,eselácidoconjugadodelabasedébilBOHysehidrolizasegúnlaecuación:
B (aq)+H O(l)BOH(aq)+H O (aq)
ElionA eslabaseconjugadadelácidodébilHAysehidrolizasegúnlaecuación:
A (aq)+H O(l)HA(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesH O yOH procedentesdelahidrólisisdelosdosiones de la sal. Además, como la fuerza de los iones es la misma ya que proceden deespeciesconigualvalordelaconstante,K =K =10 ,lacantidaddeH O yOH eslamismaporloqueelpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelagua.
e)Verdadero.ElNH esunabasedébilqueseencuentrapocoionizadadeacuerdoconlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7,básico.
Larespuestacorrectaeslac.
1.29.Sabiendoque losvaloresde paraelácidocianhídrico,HCN(aq),yel ionamonio,(aq),son8,7y9,2;respectivamente,yqueelaguaneutraa25°CtienepH=7,indiquesi
unadisoluciónacuosade ,aesatemperatura,tendrápH:a)Débilmenteácido.b)Débilmentebásico.c)Neutro.d)Muyácido(pH<3).e)Muybásico(pH>11).
(O.Q.N.Murcia2000)
LasalNH CN,endisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NH CN(aq)CN (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElionCN eslabaseconjugadadelácidodébilHCNysehidrolizasegúnlaecuación:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesH O yOH procedentesdelahidrólisisdelosdosionesdelasal.
ElpK delNH es:
pK NH =14–pK NH =14–9,2=4,8
ElpK delCN es:
pK CN =14–pK HCN =14–8,7=5,3
Comoseobserva,pK CN >pK NH ,loquequieredecirqueelcianuroesmásfuertecomo base (produce más iones hidróxido) que el amonio como ácido (produce menosprotones)Portanto,ladisoluciónresultanteesdébilmentebásica.
Cuesti
Lare
1.30.Lewisa)b)c)d)Nae)
Basecomp
a)Fabasesácido
b)Fabases
c)Vesonb
d)Fabasestrata
e)Fabasestrata
Lare
ionesyProble
espuestacor
¿Cuálde los?,HCl, , ,
, −O−aOH, ,
, ,
deLewisespartirconun
also.Comoss deLewis,odeLewis:
also.ComossdeLewis,e
erdadero.CbasesdeLe
also.ComossdeLewis,eadeunácido
also.ComossdeLewis,eadeunácido
espuestacor
masdelasOlim
rrectaeslab
os siguientes
,
,
stodaespecnácido.
seobservaeelH no p
seobservaeelBF tiene
Comoseobsewis:
seobservaeelCo esunodeLewis:
seobservaeelNi esunodeLewis:
rrectaeslac
mpiadasdeQu
b.
sesunconju
ciequímica
enlaestructosee pares
enlaestructunhuecoel
servaenlae
enlaestructncatiónalq
enlaestructncatiónalq
c.
uímica.Volume
untodeesp
(O.Q.N.Murci
queposeep
turasdeLewde electron
turasdeLewectrónicopo
estructuras
turasdeLewquelefaltan
turasdeLewquelefaltan
en3.(S.Menar
eciesquepo
a2000)(O.Q.N
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wistodaslasnes solitario
wistodaslasorloquese
deLewisto
wistodaslasloselectron
wistodaslasloselectron
rgues&F.Latre
odríanactua
N.Sevilla2010)
ctronessoli
sespeciespros por lo qu
sespeciesprtratadeun
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sespeciesprnes4sexter
sespeciesprnes4sexter
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(O.Q.L.Madrid
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ropuestasnue se trata d
ropuestasnácidodeLe
peciespropu
ropuestasnrnosporloq
ropuestasnrnosporloq
20
sesde
d2011)
puede
nosonde un
nosonwis:
uestas
nosonquese
nosonquese
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 21
1.31.Enlavaloracióndeunácidoconunabase,elindicadorvisualadecuadodebe:a)Tenerunaconstantedeacidezmayorqueladelácido.b)Tenercaracterísticasbásicasmásfuertesqueelvalorante.c)Tenerunaconstantedeacidezmenorqueladelácido.d)Añadirseunavezcomenzadalavaloración.e)Nomostrarcaracterísticasácido‐base.
(O.Q.N.Murcia2000)
Lamisióndeunindicadoresseñalarcuandohaterminadolareacciónentreelácidoylabase.Esprecisoqueelindicadornoaltereelresultadodelareacciónparaelloseañadealareacciónenpequeñascantidadesperoademásesprecisoquesetratedeunácidoobasemásdébilquelasespeciesreaccionantes.
Larespuestacorrectaeslac.
1.32.¿CuáldelassiguientesmezclasesunadisoluciónreguladoraconunpHmenorde7?a)10mLdeácidoacético0,1M+10mLdeNaOH0,1M.b)10mLdeácidoacético0,1M+5,0mLdeNaOH0,1M.c)10mLde 0,1M+5,0mLdeHCl0,1M.d)10mLde 0,1M+10mLdeHCl0,1M.e)Ningunadeestasmezclas.
(Datos. ácidoacético=1,7·10 y =1,7·10 )(O.Q.N.Barcelona2001)
a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreCH COOHyNaOHes:
CH COOH(aq)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=1mmolCH COOH
10mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=1,0mmolNaOH
Como la reacción es mol a mol y existe igual número de moles de ambas sustanciasinicialesse tratadecantidadesestequiométricasquereaccionancompletamente.Al finalde la reacciónsóloquedan1,0mmolesdeNaCH COO formados.Se tratadeunasalquepresentahidrólisisbásica.
b)Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=1mmolCH COOH
5mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=0,5mmolNaOH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5mmolesdeNaOH,estasustanciaes limitante y consume 0,5 mmoles de CH COOH. Al final de la reacción quedan 0,5mmolesdeCH COOHsinreaccionary0,5mmolesdeNaCH COOformados.Dichamezclaconstituyeunadisoluciónreguladoraácida.
Una disolución reguladora formada por una mezcla equimolecular de CH COOH yNaCH COOtienepH<7:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 22
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =CH COO H O
CH COOH= H O
CH COOCH COOH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logCH COOCH COOH
pH=pK =4,77
c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNH yHCles:
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
5mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=0,5mmolHCl
10mLNH 0,1M0,1mmolNH1mLNH 0,1M
=1,0mmolNH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5mmolesdeHCl,estasustanciaeslimitanteyconsume0,5mmolesdeNH .Alfinaldelareacciónquedan0,5mmolesdeNH3sin reaccionar y 0,5 mmoles de NH Cl formados. Dicha mezcla constituye unadisoluciónreguladorabásica.
UnadisoluciónreguladoraformadaporunamezclaequimoleculardeNH yNH CltienepH>7:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
K =NH OH
NHOH
NHNH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pOH pK +logNHNH
pH 14 pK logNHNH
pH 14 pK pH 14 4,77 9,23
d)Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=1,0mmolHCl
10mLNH 0,1M0,1mmolNH1mLNH 0,1M
=1,0mmolNH
Como la reacción es mol a mol y existe igual número de moles de ambas sustanciasinicialesse tratadecantidadesestequiométricasquereaccionancompletamente.Al finalde la reacción sólo quedan 1,0 mmoles de NH Cl formados. Se trata de una sal quepresentahidrólisisácida.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 23
Larespuestacorrectaeslab.
1.33.Paraelamoníaco, =4,76.ElpHdeunadisoluciónreguladora formadapor 0,050My 0,20Mes:a)8,94b)9,84c)8,64d)9,54e)8,00
(O.Q.N.Barcelona2001)
UnadisoluciónreguladoraformadaporunamezcladeNH yNH Cl:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
K =NH OH
NH= OH
NHNH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pOH=pK +logNHNH
pH=144,76log0,200,05
=8,64
Larespuestacorrectaeslac.
1.34.ElijaelintervalodepHefectivodeunadisoluciónreguladoradeHF‐NaF.a)5,0‐7,0b)2,2‐4,2c)6,0‐8,0d)9,8‐11,8e)Ningunodeestosintervalos.
(Dato.ConstantededisociaciónácidadelHF=6,8·10 )(O.Q.N.Barcelona2001)
El intervalodepHderegulaciónesaquelenelqueunadisoluciónreguladoraneutralizaeficazmentelosácidosybasesañadidosmanteniendoconstanteelpH.Aefectosprácticosesteintervaloesde2unidadesdepH.
Unadisoluciónreguladora formadaporunamezclaequimoleculardeHFyNaF tieneunpH:
HF(aq)+H O(l)F (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =F H O
HF= H O
FHF
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logFHF
pH=pK =3,2
ElintervaloderegulacióndepHdeladisolucióndadaes3,21.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 24
Larespuestacorrectaeslab.
1.35.Cuandosevaloraunácidodébilconunabasefuerte:a)Solamenteseneutralizaunapartedelosprotonesdelácido.b)Elpuntodeequivalenciacoincidesiempreconelpuntofinaldelavaloración.c)ElpHenelpuntodeequivalenciasiemprees7.d) No conviene valorar los ácidos débiles con bases fuertes puesto que el punto deequivalenciasedetectacondificultad.e)Enlasprimerasetapasdelavaloraciónseformaunadisoluciónreguladoraotampón.
(O.Q.N.Barcelona2001)
Sea por ejemplo el caso de la valoración de CH COOH (ácido débil) con NaOH (basefuerte).Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónes:
CH COOH(aq)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
Si se tienen10mLdeCH COOH0,1My seañaden5mLdeNaOH0,1M,elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
10mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=1mmolCH COOH
5mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=0,5mmolNaOH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente0,5mmolesdeNaOH,estasustanciaes limitante y consume 0,5 mmoles de CH COOH. Al final de la reacción quedan 0,5mmolesdeCH COOHsinreaccionary0,5mmolesdeNaCH COOformados.Dichamezclaconstituyeunadisoluciónreguladoraácida.Estasituaciónsedahasta llegaralpuntodeequivalenciaenelquesóloexisteNaCH COOenladisolución,salquesufrehidrólisisbásica.
Larespuestacorrectaeslae.
1.36.Señalecuáldelassiguientespropuestaseslacorrecta:a)ElcatiónFe(II)esunácidodeLewismásfuertequeelFe(III).b)Elcatión esunácidodeLewismásfuertequeelcatión .c)Tantoel comoel sonsusceptiblesdeactuarcomobasesdeLewis.d)Niel niel puedenactuarcomoácidos.e)Ningunadelasanterioresafirmacionesescierta.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.CastillayLeón2002)
a) Falso. Los cationes metálicos en disolución acuosa forman iones complejos que secomportancomoácidosdeLewis:
Fe (aq)+6H O(l) Fe H O (aq)
Fe (aq)+6H O(l) Fe H O (aq)
ElcomportamientocomoácidodeLewis:
Fe H O (aq)+H O(l) Fe OH H O (aq)+H O (aq)
Fe H O (aq)+H O(l) Fe OH H O (aq)+H O (aq)
Consultandolabibliografía,sesabequelaconstantedeequilibriodelasegundareacciónesmayorqueladelaprimera,portanto,elFe(III)esunácidomásfuertequeelFe(II).
Cuesti
b)Venosu
ElcatLewis
c) Fasolitalas epares
d) Fa(orbilaestelect
Lare
1.37.lossiga)b)c)d)HOe)HC
Unadylab
Laex
TomaHasse
Altra
ionesyProble
erdadero.Eufrehidrólis
tiónAl ens:
Al (aq)+
Al H O
also. Una bariosquepuspecies prosdeelectron
also. Un ácitalesatómictructurasderónicos:
espuestacor
Untécnicodguientesáci
OClCN
disoluciónrbaseconjuga
HA(aq)+
xpresiónde
K =A
H
ando logarielbachquep
pH=pK +
atarsedeun
pH=pK
masdelasOlim
ElcatiónLisis.
ndisolución
+6H O(l)
(aq)+H
base de Lewuedecompaopuestas nonessolitario
cido de Lewcosvacíos)eLewislase
rrectaeslab
delaboratoridosseráelm=5,9·10=5,6·10=1,8·10=3,0·10=4,9·10
reguladoraáadaA ytien
H O(l)
laconstante
H OHA
= H
itmos y mpermitecalc
+logAHA
namezclaeq
mpiadasdeQu
eselácido
acuosaform
Al H
H O(l)
wis es todaartirconunson basesosquepued
wis es todaquepuedenespeciespro
b.
riodeseapremásadecuad
ácidaestáfoneunpH:
A (aq)
edeacideze
H OAHA
ultiplicandocularelpHd
quimolecula
uímica.Volume
odébilconju
maunionco
H O (aq
Al OH
especie quácido.ComdeLewis, yancompart
a especie qunalbergarunopuestasno
epararunaddoparaello?
ormadapor
+H O (aq)
es:
o por ‐1 sdeunadisolu
arsetienequ
en3.(S.Menar
ugadodela
omplejoque
q)
H O (a
uímica queoseobservya que ni elir,porloqu
uímica quenpardeelesonniácid
disoluciónre?
unamezcla
)
e obtieneuciónregula
ue[A ]=[H
rgues&F.Latre
basefuerte
esecompor
aq)+H O (
posee pareaenlaestruboro ni elesonácidos
posee huectrones.Comos,yaquen
eguladorade
equimolecu
la ecuaciónadora:
HA]:
e)
LiOH,porl
rtacomoáci
(aq)
es de electucturasdeLaluminio posdeLewis:
ecos electrómoseobsernoposeenh
depH=5.¿Cu
(O.Q.N.Oviedo
ulardeácido
n de Hende
25
oque
idode
ronesLewisoseen
ónicosrvaenuecos
uálde
o2002)
o,HA,
erson‐
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 26
ElpHdeladisoluciónloproporcionaelvalordepK delácidodeladisoluciónreguladora.Estosvaloressemuestranenlasiguientetabla:
ÁcidoH C O 5,9·10 1,23H AsO 5,6·10 2,25
1,8·10 4,74HOCl 3,0·10 7,52HCN 4,9·10 9,31
ElácidocuyopK seaproximamásalvalordepH=5es pK 4,74 .
Larespuestacorrectaeslac.
1.38.Sedisponedeunadisolución0,5Mdecadaunade lassiguientessales.¿CuáldeellastieneunpHmásbajo?a)KClb) c)NaId) e)
(O.Q.N.Oviedo2002)
a) El cloruro de potasio, KCl, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
KCl(aq)Cl (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH O.
b)El acetatode sodio,NaC H O , endisolución acuosa se encuentradisociado según laecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ionCH COO es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegún laecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7.
c)Elyodurodesodio,NaI,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaI(aq)I (aq)+Na (aq)
ElionI eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHIporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH O.
d) El nitrato de potasio, KNO3, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
KNO3(aq)NO (aq)+K (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 27
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO3porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH O.
e) El cloruro de amonio, NH Cl, en disolución acuosa se encuentra disociada según laecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElionCl eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Comoseobserva,seproducenionesH O porloqueelpH<7.
Larespuestacorrectaeslae.
1.39.¿Cuáldelassiguientesespeciesesanfótera?a) b) c) d) e)
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.N.Sevilla2010)
Unanfóteroesunasustanciaquecomportarsecomoácidoycomobasedependiendodelmedioenelqueseencuentre.
Laúnicadelasespeciespropuestasquepuedecumpliresacondicióneselionbicarbonato,HCO :
Comoácido:HCO (aq)+OH (aq)CO (aq)+H O (aq)
Comobase:HCO (aq)+H O (aq)H CO (aq)+H O(l)
Larespuestacorrectaeslac.
1.40.Sielvalorde paraelion es1,0·10 ,¿cuáleselvalorde paraelion ?a) =1,0·10 b) =1,0·10 c) =1,0·10 d) =1,0·10 e) =1,0·10
(Dato. =1,0·10 )(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)
La relaciónentre la constantede fuerzadeácidoy subase conjugadavienedadapor laexpresión:
K =KK
K =1,0·10
1,0·10=1,0·10
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 28
1.41.¿Cuáleselácidoconjugadodel (aq)?a) (aq)b) (aq)c) (aq)d) (aq)e) (aq)f) (aq)
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.N.Ávila2009)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2012)
Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted‐Lowry:
Ácidoesunaespeciecapazdecederprotonesaunabase
Baseesunaespeciecapazdeaceptarprotonesdeunácido:
(aq)+H O (aq) (aq)+H O(l)base1ácido2ácido1base2
Larespuestacorrectaeslab.
(EnlacuestiónpropuestaenÁvila2009secambiaelapartadoeporelf).
1.42.¿QuésucedeenunadisolucióndiluidadeunácidofuerteHX?a)Hayespecies , yHXenconcentracionesapreciables.b)HayHXenmayorproporciónque y .c)Laconcentracióndeprotonesesmuysuperioraladeaniones.d)Ladisociaciónestotal.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
Un ácido monoprótico fuerte, HX, en disolución acuosa se encuentra completamentedisociadosegúnlaecuación:
HX(aq)+H O(l)X (aq)+H O (aq)
a‐b)Falso.Comoseencuentracompletamentedisociadoeniones,laconcentracióndeHXesprácticamentenula.
c)Falso.Altratarsedeunadisoluciónácidadiluidaesprecisotenerencuentalosprotonesaportados por el H O. No obstante, las concentraciones de protones y aniones sonsimilares.
d)Verdadero.Portratarsedeunácidomonoprótico fuerte,HX,endisoluciónacuosaseencuentracompletamentedisociado.
Larespuestacorrectaeslad.
1.43.Enlareacciónenequilibrio:
HX(aq)+ (aq)HY(aq)+ (aq) con >>1¿Quéseverifica?a)LaacidezdelaespecieHY>>HX.b)Labasicidaddelaespecie >> .c)Laespecie esmejoraceptoradeunprotónque .d)Lareacciónestápocodesplazadahacialaderecha.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
a)Falso.Silaconstantedeequilibrio,K >>1,quieredecirqueelequilibrioseencuentradesplazadohacialaderecha,esdecirqueelácidoHXesmásfuertequeelHY.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 29
b)Verdadero.SiK (HX)>K (HY)comolarelaciónentrelaconstantedeunácidoysubaseconjugadavienedadaporlaexpresión:
K =KwK
siendoK Y >K X
c) Falso. Si el ácido HX es más fuerte que el ácido HY, la base X es peor aceptora deprotonesquelabaseY .
d)Falso.Silaconstantedeequilibrio,K >>1,quieredecirqueelequilibrioseencuentramuydesplazadohacialaderecha.
Larespuestacorrectaeslab.
1.44.¿QuéocurrirásiaumentaelpHdeunadisoluciónacuosasaturadade ?a)Aumentarála[ ].b)Aumentaránla[ ]y[ ].c)Disminuirá[ ]yaumentará[ ].d)Aumentará[ ].
(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L:Asturias2007)
El H S es un ácido diprótico débil que se encuentra parcialmente disociado según lassiguientesecuaciones:
H S(aq)+H O(l)HS (aq)+H O (aq)
HS (aq)+H O(l)S (aq)+H3O+(aq)
Laecuaciónglobaldelprocesoes:
H S(aq)+2H O(l)S (aq)+2H O (aq)
SielpHdeladisoluciónaumenta,[H O ]disminuye.
Laconstantedeequilibriodelprocesoes:
K =[S ][H O
[H S]
ComosetratadeunadisoluciónsaturadadeH S,si[H O ]disminuye,elvalorde[S ]debeaumentaryelde[H S]debedisminuirparaquesemantengaelvalordelaconstanteK .
Larespuestacorrectaeslac.
1.45.AlamismatemperaturaunácidoHXtieneunpKde4eneldisolventeAyunpKde2eneldisolventeB.¿Quéafirmaciónescierta?a)EldisolventeAesmásbásicoqueelB.b)EldisolventeBesmásbásicoqueelA.c)Losdosdisolventessonigualmentebásicos.d)EsimposibleyaqueelpKdeunácidonodependedeldisolvente.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
Sea un ácido débil, HX, que se encuentra parcialmente disociado en disolventes A y Bsegúnlassiguientesecuaciones:
HX+AX +AH HX+BX +BH
Lasrespectivasconstantesdeequilibrioson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 30
K =[X ][AH[HX][A
K =[X ][BBH[HX][B
Aplicandologaritmosymultiplicandopor‐1seobtiene:
pK =‐log[X ][AH ][HX][A]
=4pK =‐log[X ][BH ][HX][B]
=2
SieldisolventeBesmásbásicoqueeldisolventeA,entonceselequilibrioseencuentramásdesplazadohacialaderecha,portanto:
[BH ]>[AH ]K >K pK <pK
Larespuestacorrectaeslab.
1.46.Cuandoseañaden10 molesdeunácido fuerteaun litrodeaguaa25°C,cuálde lassiguientesafirmacionesescierta:a)Laconstantedeionizacióndelaguaaumenta.b)Aumentaelgradodeionizacióndelagua.c)Disminuyeelporcentajedeionizacióndelagua.d)Elporcentajedeionizacióndelaguanosemodificasinocambialatemperatura.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2008)
Elequilibriodeionizacióndelaguaes:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
Laconstantedeionizacióndelagua,Kw,es:
Kw=[H O ][OH ]
un valor constante que sólo depende de la temperatura. Si este valor no cambiapermanecenconstanteslosvaloresdelasconcentracionesenelequilibrio.
Larespuestacorrectaeslad.
1.47.¿Porquéelion eslabasemásfuertequeexisteendisoluciónacuosa?a)Porqueeslabaseconjugadadel .b)Porquenohayotrasbasesmásqueelion .c)Porquelos seencuentransiempreendisoluciónacuosa.d)Porqueelaguareaccionacompletamenteconlasbasesfuertesparadariones .
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
ElH OreaccionaconlasbasesfuertesparaproducirionesOH :
NaOH(aq)+H O(l)Na+(aq)+OH (aq)
Larespuestacorrectaeslad.
1.48. Se tieneun litro de disolucióndeácido acético y un litro dedisolucióndeHCl.Ambasdisoluciones tienen el mismo pH, por lo tanto, para neutralizar con sosa de la mismaconcentración:a)Elácidoacéticonecesitamayorcantidaddesosa.b)ElHClnecesitamayorcantidaddesosa.c)Losdosácidosnecesitanlamismacantidaddesosa.d)Senecesitanmásdatosparasaberqueácidonecesitamássosaparasuneutralización.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2007)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 31
Las ecuaciones químicas correspondientes a las reacciones de neutralización de los dosácidosconNaOHson:
HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)
CH COOH(aq)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
SuponiendoqueparaambasdisolucionesácidaspH=2,deacuerdoconelconceptodepH:
[H O ]=10 =10 M
ElHClesunácidofuertequeseencuentracompletamentedisociadoen ionessegúnlaecuación:
HCl(aq)+H O(l)Cl(aq)+H O (aq)
Portratarsedeunácidofuerte:
[H O ]=[HCl]=10 M
Suponiendo que la disolución de NaOH es 1 M, el volumen necesario de ésta paraneutralizarelHCles:
1LHCl10 M10 molHCl
1LHCl10 M1molNaOH1molHCl
1LNaOH1M1molNaOH
=10 LNaOH1M
ElCH COOHesunácidodébilqueseencuentraparcialmentedisociadoenionessegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[CH COO ][H O
[CH COOH]
Enelequilibriosecumpleque:
[CH COO ]=[H O ]=10 M [CH COOH]≈c
Partiendo de que la constante K para el CH COOH es aproximadamente 2·10 , laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
2·10 =10c
c=5M
Suponiendo que la disolución de NaOH es 1 M, el volumen necesario de esta paraneutralizarelCH COOHes:
1LCH COOH5M5molCH COOH1LCH COOH5M
1molNaOH
1molCH COOH1LNaOH1M1molNaOH
=5LNaOH1M
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 32
1.49.¿Cuántoslitrosdeaguadestiladadebenañadirsea1LdedisoluciónacuosadeHClconpH=1paraobtenerunadisoluciónconpH=2?a)0,1Lb)0,9Lc)2Ld)9Le)100L
(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Asturias2004)
ElHClesunácidofuertequeseencuentracompletamentedisociadoeniones:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
AplicandoelconceptodepHunadisoluciónconpH=1
[H O ]=10 =10 M
yotraconpH=2:
[H O ]=10 =10 M
LlamandoValnúmerodelitrosdeaguaaañadiryaplicandoelconceptodemolaridad:
10 M=10 mol1+V L
V=9L
Larespuestacorrectaeslad.
1.50.Indiquecuáldelassiguientesproposicionesesfalsarespectodelagua:a)Esunasustanciaanfótera.b)Enalgunassalesproducehidrólisis.c)Suproductoiónicoesiguala10 acualquiertemperatura.d)SupHes7.
(O.Q.L.CastillayLeón2003)
Elequilibriodeionizacióndelaguaes:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
Elproductoiónicodelaguaa25°C,Kw,es:
Kw=[H O ][OH ]=10
un valor constante que sólo depende de la temperatura. Si cambia la temperaturacambiaelvalordedichaconstante.
Larespuestacorrectaeslac.
1.51.Indiquecuáldelassiguientesproposicionesesfalsa:a)NotodoslosindicadoresvirancuandoelpHesigual7.b)Lasdisolucionesde tienencarácterácidodebidoalahidrólisis.c)Laconstantedehidrólisisdependedelatemperatura.d)LadisoluciónquecontieneamoníacopresentapH>7.
(O.Q.L.CastillayLeón2003)
a)Verdadero.DeacuerdoconlateoríadeOstwaldparaindicadores,lazonadevirajedeunindicadordependedelvalordesupK.
InH(aq)+H O(l)In (aq)+H O (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 33
Laconstantedefuerzaes:
K =[In ][H O ]
[HIn][H O ]=K
[HIn][In ]
Tomandologaritmosymultiplicandopor‐1seobtiene:
pH=pK +log[In ][HIn]
b)Falso. El acetato de sodio, NaCH COO, es una sustancia que en disolución acuosa seencuentradisociadasegúnlaecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ionCH COO ,es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH yladisoluciónesbásica.
c) Verdadero. La constante de hidrólisis o constante de acidez o basicidad se calculamediantelaexpresión:
K =KK
dondelasconstantesK yK dependendelatemperatura.
d)Verdadero.Elamoníaco,NH ,esunabasedébilqueendisoluciónacuosaseencuentraparcialmentedisociadasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH yladisoluciónesbásicaytienepH>7.
Larespuestacorrectaeslab.
1.52.SielpHdeunadisoluciónes1,7indiquecuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Setratadeunácidodébil.b)Esuncasodehidrólisisdesaldeácidofuerteybasedébil.c)Laconcentracióndeionesoxonioenladisoluciónes2·10 M.d)ElpOHvale11,3.
(O.Q.L.CastillayLeón2003)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)
a)Falso.ElpHdeunadisoluciónnoindicasisetratadeunácidofuerteodébil.
b)Falso.LahidrólisisdeunasalprocedentedeácidofuerteybasedébiltieneunpH<7peronotanbajocomo1,7yaqueelcatiónquesehidrolizaesunácidodébilynoproduceunaconcentracióndeprotonestanaltacomoparaalcanzaresevalor.
c)Verdadero.SipH=1,7;deacuerdoconelconceptodepH:
[H O ]=10 =10 , M=2·10 M
d)Falso.LarelaciónentrepHypOHdeunadisoluciónvienedadaporlaexpresión:
pH+pOH=14pOH=14–1,7=12,3
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 34
Larespuestacorrectaeslac.
1.53.Indiquecuáldelassiguientesproposicionesesfalsa:a)EnlasdisolucionesácidaselpH<7.b)EnlasdisolucionesbásicaselpOH<7.c)Losácidosorgánicossonácidosdébiles.d)Losácidospolipróticosdébilescedenalaveztodoslosprotones.
(O.Q.L.CastillayLeón2003)
a‐b)Verdadero.LasdisolucionesácidastienenpH<7ylasbásicas,pH>7.
c)Verdadero.Losácidosorgánicostienenelgrupocarboxilo,‐COOH,unidoaunacadenacarbonada. La fuerza del ácido depende de la atracción de los electrones del grupohidroxilo,O−H,porelrestodelacadena.TeniendoencuentaqueloselementoscarbonoehidrógenosonpocoelectronegativosnofavorecenlamayorpolarizacióndedichoenlaceconlaconsiguienteliberacióndelionH ,portanto,losácidosorgánicossondébiles.
d)Falso.Losácidospolipróticosdébiles,comoporejemploelH CO ,liberanlosprotonesporetapasdeacuerdoconlossiguientesequilibrios:
H CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+H O (aq)
HCO (aq)+H O(l)CO (aq)+H O (aq)
cuyasrespectivasconstantesdefuerzason:
K =[HCO ][H O
[H CO ]
K =[CO ][H O
[HCO ]
K >>K
Larespuestafalsaeslad.
1.54.¿Cuáldelassiguientesdisolucionesacuosaspresentacarácterácido?a)NaClb) c) d)
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.Asturias2009)
a)Falso.Elclorurodesodio,NaCl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegún laecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH Oyladisoluciónesneutra.
b)Falso.Elhidróxidodeamonio,NH OH,esunabasedébilqueendisoluciónacuosaseencuentraparcialmentedisociadasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7yladisoluciónesbásica.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 35
c)Verdadero.Elclorurodeamonio,NH Cl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,seproducenionesH O porloqueelpH<7yladisoluciónesácida.
d) El nitrato de potasio, KNO , en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
KNO (aq)NO (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH Oyladisoluciónesneutra.
Larespuestacorrectaeslac.
1.55.Sila delácidocianhídricoes6,2·10 yla delamoníacoes1,8·10 ,elpHdeladisoluciónacuosadelcianuroamónicoserá:a)pH=7b)pH>7c)pH<7d)pH=0
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.Asturias2007)
LasalNH CN,endisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NH CN(aq)CN (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidez(hidrólisis)delionamonioes:
K =KK
=1,0·10
1,8·10=5,6·10
ElionCN eslabaseconjugadadelácidodébilHCNysehidrolizasegúnlaecuación:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delioncianuroes:
K =KK
=1,0·10
6,2·10=1,6·10
SeproducenionesH3O+yOH procedentesdelahidrólisisdelosdosionesdelasal.
Comoseobserva,K CN >K NH ,loquequieredecirqueelcianuroesmásfuertecomo base (produce más hidróxidos) que el amonio como ácido (produce menosprotones)Portanto,ladisoluciónresultanteesdébilmentebásicayelpH>7.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 36
Larespuestacorrectaeslab.
1.56.Elsímbolo delaespecie correspondealaconstantedeequilibriodelareacción:a) + + b) + H2S+ c) + + d) + +
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted‐Lowry:
Ácidoesunaespeciecapazdecederprotonesaunabase
Baseesunaespeciecapazdeaceptarprotonesdeunácido.
LareaccióndelHS comobasees:
HS (aq)+H O(l)H S(aq)+OH (aq)base1ácido2ácido1base2
cuyaconstantedeequilibrioes:
K =H S OH
HS
Larespuestacorrectaeslab.
1.57.UnadisolucióntienepH=10,82.Laconcentraciónde dedichadisoluciónes:a)1,5·10 Mb)1,5·10 Mc)6,6·10 Md)6,6·10 M
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.LaRioja2006)(O.Q.L.CastillayLeón2010)
LarelaciónentreelpHyelpOHdeunadisoluciónvienedadaporlaexpresión:
pH+pOH=14pOH=14–pH=14–10,82=3,18
DeacuerdoconelconceptodepOH:
[OH ]=10 =10 , M=6,6·10 M
Larespuestacorrectaeslad.
(EnCastillayLeón2010elpH=10,7).
1.58.Cuandosedisuelveacetatodesodioenagua:a)Seproducenioneshidróxido.b)Seproducenioneshidrógeno.c)Seproduceácidoacéticoehidróxidodesodio.d)Sehidratansimplementelosionesacetatoysodio.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
Elacetatode sodio,NaCH COO,esuna sustanciaqueendisoluciónacuosa se encuentradisociadasegúnlaecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 37
El ionCH COO ,es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH yladisoluciónesbásicaytieneunpH>7.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.59. El aminoácido glicina ( − −COOH) en disolución acuosa se disocia según lassiguientesreacciones:
− −COOH+ − − + =2,35
− ‒ + − − + =9,78¿CuáleselpHisoeléctricodeladisolución,esdecircuandoelnúmerodemoléculasdeglicinacargadaspositivamenteseigualaalmoléculasdeglicinacargadasnegativamente?a)1,17b)4,89c)9,78d)7,01e)6,06
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelaprimerareacciónes:
K =[H3N ‐CH2‐COO ][H O ]
[H3N ‐CH2‐COOH]
Lasmoléculasdeglicinacargadaspositivamenteson:
[H3N ‐CH2‐COOH]=[H3N ‐CH2‐COO ][H O ]
K
Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelasegundareacciónes:
K =[H2N‐CH2‐COO ][H O ]
[H3N ‐CH2‐COO ]
Lasmoléculasdeglicinacargadaspositivamenteson:
[H2N‐CH2‐COO ]=[H3N ‐CH2‐COO ]K
[H O ]
Comoenelpuntoisoeléctricoelnúmerodemoléculascargadaspositivaynegativamenteesidéntico:
[H3N ‐CH2‐COOH]=[H2N‐CH2‐COO ]
[H3N ‐CH2‐COO ][H O ]K
=[H3N ‐CH2‐COO ]K
[H O ][H O ]= K1·K2
Aplicandologaritmosymultiplicandopor‐1seobtiene:
pH=12pK1+pK2 pH=
122,35+9,78 =6,06
Larespuestacorrectaeslae.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 38
1.60.Unadisolucióncompuestainicialmentedeácidohidrazoico( )0,5Myde 0,25MtieneunpHde4,78;cuandosealcanzaelequilibrio.¿Cuálesla del ?a)1,7·10 b)1,7·10 c)1,2·10 d)1,2·10 e)8,5·10
(Dato. =1,0·10 )(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
UnadisoluciónreguladoraformadaporunamezcladeHN yNaN :
HN (aq)+H O(l)N (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =N H O
HN= H O
NHN
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logNHN
Sustituyendoseobtiene:
4,78=pK +log0,250,50
pK =5,08
LaconstantedeacidezdelHN es:
K =10 ,
Larelaciónentrelaconstantedefuerzadeunácidoysubaseconjugadavienedadaporlaexpresión:
K =KK
=1,0·10
10 , =1,2·10
Larespuestacorrectaeslac.
1.61.Unjabóncomercialestáformadoprincipalmenteporpalmitatosódico.¿CuálseráelpHdeunadisolución0,1Mdeestejabón?a)10b)3c)7d)9e)11
(Dato. ácidopalmítico=10 )(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
El palmitato de sodio es una sal procedente de ácido débil y base fuerte, NaA, que endisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NaA(aq)A (aq)+Na (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 39
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionA eslabaseconjugadadelácidodébilHAysehidrolizasegúnlaecuación:
A (aq)+H O(l)HA(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionpalmitatoes:
K =HA OH
A
K =KK
=1,0·10
10=10
Enelequilibriosecumpleque:
[HA]=[OH ] [A ]≈0,1M
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
10 =[OH ]2
0,1[OH ]=10 M
pOH=‐log 10 =5,0pH=14–5,0=9,0
Larespuestacorrectaeslad.
1.62.Elácidoacéticoenamoníacolíquidocomodisolvente:a)Esunácidomásdébilqueelagua.b)Estarámásionizadoqueendisoluciónacuosa.c)Esigualmentedébil,porqueelpKdeunácidonodependedelanaturalezadeldisolvente.d)Actúacomobase.
(O.Q.L.Asturias2004)
Comoelamoníacoesunabasemás fuertequeelaguaelequilibrioexistenteentreestassustancias:
CH COOH(l)+NH (l)CH COO (l)+NH (l)
seencuentramásdesplazadohacialaderecha.
Larespuestacorrectaeslab.
1.63.SedisponedeunadisoluciónacuosadeunácidoHA.Sisequieresabersisetratadeunácidofuerteodébil,bastaríaconocer:a)SupHysuconcentración.b)SólosupH.c)Sólosuconcentración.d)Supuntodecongelaciónylaconstantecrioscópicadelagua.
(O.Q.L.Asturias2004)
ElácidoHAseencuentradisociadoenionessegúnlaecuación:
HA(aq)+H O(l)A (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[A ][H O
[HA]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 40
Enelequilibriosecumpleque:
[A ]=[H O ] [HA]≈c
DelaexpresióndelaconstantedeacidezydelconceptodepHseobtiene:
K =[H O
c
H O 10
K =10
c
SiK >>1setrataunácidofuerte,encasocontrariosetratadeunácidodébil.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.64.Delassustanciasquesecitanacontinuación,señaleaquellaquealdisolverseenaguaproduceunamodificacióndelpH:a)KClb) c) d)
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.LaRioja2006)
a)Falso.Elclorurodepotasio,KCl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KCl(aq)Cl (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCleslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónnosufreningunamodificaciónyaquees7yloproporcionaelH O.
b)Falso.Elnitratodepotasio,KNO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KNO (aq)NO (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónnosufreningunamodificaciónyaquees7yloproporcionaelH O.
c)Falso.Elsulfatodepotasio,K SO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
K SO (aq)SO (aq)+2K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
Sepuedeaproximarsincometergranerror,queel ionSO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHSO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónnosufreningunamodificaciónyaquees7yloproporcionaelH O.
d) Verdadero. El carbonato de sodio, Na CO , en disolución acuosa se encuentradisociadosegúnlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 41
Na CO (aq)CO (aq)+2Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ion CO es la base conjugada del ácido débil HCO que no se hidroliza según laecuación:
CO (aq)+H2O(l)HCO (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducen ionesOH por losemodificaelpHquesehace>7y ladisoluciónesbásica.
Larespuestacorrectaeslad.
1.65.ElpHdeunadisolución10 molardeácidosulfúricoesiguala:a)7,4b)4,0c)3,7d)10,3
(O.Q.L.Madrid2004)
El ácido sulfúrico, H SO , es un ácido diprótico fuerte que en disolución acuosa seencuentracompletamentedisociadosegúnlaecuación:
H SO (aq)+2H O(l)SO (aq)+2H O (aq)
ComolaconstanteK esmuygrande,sepuedehacerlaaproximacióndequeelácidoesfuertetambiénenlasegundaionización.Portanto,considerando1Ldedisolución:
10 molH SO2molH O1molH SO
=2·10 molH O
ElpHdeestadisoluciónes:
pH=‐log 2·10 =3,7
Larespuestacorrectaeslac.
1.66.Unadisolucióndeunácidodébilmonopróticoydeunadesussalestendrá lamáximaeficaciareguladoradepHcuando:a)ElpHsea7.b)Laconcentracióndelácidoydelasalseanigualesyelevadas.c)Laconcentracióndelácidoseaelevada.d)ElpHseaalcalino.
(O.Q.L.Madrid2004)
Unadisoluciónreguladoraformadaporunamezcladeunácidodébilmonoprótico,HA,yunadesussalesquecontengasubaseconjugada,A :
HA(aq)+H O(l)A (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =A H O
HA= H O
AHA
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 42
pH=pK +logAHA
La capacidad reguladoramáxima de una disolución tampón se consigue si es capaz deneutralizarpequeñascantidadesdeácidoobasesinquehayaunavariaciónapreciabledepH.Estoseconsiguesi:
[HA]=[ ]pH≈pK
Larespuestacorrectaeslab.
1.67.Alhacerburbujear a travésdeunadisolucióndehidróxido sódico en exceso, seformará:a) b) c) d) e)
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.N.Sevilla2010)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreSO yNaOHes:
SO (g)+2NaOH(aq)Na SO (aq)+H O(l)
Setratadeunareacciónácido‐base,enlaqueSO eselácidoyNaOHlabase.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.68.SisequiereimpedirlahidrólisisquesufreelNH4Cl,¿cuáldelossiguientesmétodosserámáseficaz?a)AñadirNaOHaladisolución.b)Diluirladisolución.c)AñadirNaClaladisolución.d)Añadir aladisolución.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
EnlahidrólisisdelNH Cl:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
EliónCl nosehidrolizayaqueprocededeunácidofuerte,HCl.
EliónNH sehidrolizadeacuerdoconlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Si sedeseaquenoseproduzca lahidrólisisdel ionNH +esprecisoqueelequilibrioseencuentredesplazadohacialaizquierda,hacialaformacióndeNH .
a)Falso.ElNaOHendisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Los iones OH reaccionan con los ionesH O producidos en la hidrólisis del NH , portanto, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, la adición de NaOH a la disolución,favorecelahidrólisisdelNH .
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 43
b) Falso. La adición de H O, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, desplaza elequilibriohacialaderechayfavorecelahidrólisisdelNH .
c)Falso.ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaCl(aq)Na (aq)+Cl (aq)
ElNaClnopresentaningúnioncomúnconelequilibriocorrespondientealahidrólisisdelNH ,portanto,noafectaalahidrólisisdelmismo.
d) Verdadero. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, si se añade a ladisolución,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelNH añadido,esdecirsedesplazahacialaformacióndeNH ,porlotanto,seimpidesuhidrólisis.
Larespuestacorrectaeslad.
1.69. Tres disoluciones de igual concentración conteniendo tres sales sódicas de fórmulageneralNaX,NaY,NaZpresentanvaloresdepH7,8y9respectivamente.Decircuálocuálesdelosaniones , o diolugaraunareacciónácido‐base(hidrólisis)frentealagua.a) , b) , c) , d)Ninguno
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)
Setratadetressalesprocedentesdeunabasefuerte,NaOHyácidosdediferentefuerza.EnellaselcatiónNa nosehidroliza.
Delosaniones,sufriránhidrólisislosqueprocedandeácidosdébilesquesehidrolizandeacuerdoconlaecuación:
A (aq)+H O(l)HA(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delaniónsecalculamediantelarelación:
K =HA OH
A
K =KK
KK
=HA OH
A
Lasconcentracionesenelequilibrioson:
[OH ]=[HA] [A]=c–x≈c
Laexpresiónanteriorquedacomo:
KK
=[OH
c
Teniendoencuentaque:
K =[H3O+][OH ]
[H3O+]=10
seobtieneunaexpresiónquepermiteobtenerelvalordeK (HA)enfuncióndecyelpHdeladisolución:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 44
Ka=c10
Kw
Suponiendoparatodaslassalesdisoluciones1M:
SalNaX pH 7 K 110
10 1
ElácidoHXesunácidofuerte,portanto,elaniónX nosehidroliza.
SalNaY pH 8 K 110
10 10
ElácidoHYesunácidodébil,portanto,elanión sehidroliza.
SalNaZ pH 9 K 110
10 10
ElácidoHZesunácidodébil,portanto,elanión sehidroliza.
Larespuestacorrectaeslac.
1.70.Elácidohipocloroso(HClO)tieneunaconstantede ionizaciónde3,2·10 .¿Cuáleselporcentajedeionizaciónendisoluciones1,0y0,1M,respectivamente?a)0,018%y0,056%b)0,032%y0,0032%c)0,56%y0,18%d)0,56%enambas.e)0,32%enambas.
(O.Q.N.Luarca2005)
El HClO es un ácido débil que se encuentra parcialmente disociado de acuerdo con elequilibrio:
HClO(aq)+H O(l)ClO (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
Ka=ClO H O
HClO
Lasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndelaconcentracióninicialcydelgradodeionizaciónαes:
[ClO ]=[H O ]=cα [HClO]=c–x≈c
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
Ka=cαc
=cα α=Kac
Sustituyendoseobtiene:
c=1,0Mα=3,2·101,0
100=0,018%
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 45
c=0,1Mα=3,2·100,1
100=0,057%
Larespuestacorrectaeslaa.
1.71.¿Encuálde lossiguientescasoselaguaactúacomounabasedeLewisperonocomounabasesegúnladefinicióndeBrönsted‐Lowry?a) (l)+HF(g) (aq)+ (aq)b) (l)+ (aq) (aq)+HCN(aq)c) (l)+ (aq) (aq)d)2 (l)+ (aq)2 (aq)+ (aq)e) (l)[electrólisis]2 (g)+ (g)
(O.Q.N.Luarca2005)
Según la teoría de Brönsted‐Lowry, base es toda especie química capaz de aceptarprotonesdeunácido.
Según la teoríadeLewis,basees todaespeciequímicaqueposeeunpardeelectronessolitariosquepuedecompartirconunácido.
a)Verdadero.Enlareacción:
H O(l)+HF(g)H O (aq)+F (aq)
el H O captaunprotón (base deBrönsted) de HF y comparteunparde electronessolitarios(basedeLewis)conelH .
b)Falso.Enlareacción:
H O(l)+CN (aq)OH (aq)+HCN(aq)
elH Ocedeunprotón(ácidodeBrönsted)alCN–ynosecomportacomobasedeLewis.
c)Falso.Enlareacción:
H O(l)+Cu (aq)Cu H O (aq)
el H O comparte un par de electrones solitarios (base de Lewis) con el Cu y no secomportacomobasedeBrönsted.
d)Falso.Enlareacción:
2H O(l)+PO (aq)2OH (aq)+H PO (aq)
elH Ocedeunprotón(ácidodeBrönsted)al ionfosfatoynosecomportacomobasedeLewis.
e)Falso.Lareacción:
2H O(l)2H (g)+O (g)
Esunareaccióndeoxidación‐reducción,nodeácido‐base.
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 46
1.72.Sepreparan500mLdedisoluciónreguladoradisolviendo2,16gdebenzoatodesodio( )enelvolumensuficientedeácidobenzoico0,033M.ElpHes:a)4,16b)4,37c)4,64d)5,77e)6,30
(Dato. ácidobenzoico=6,3·10 )(O.Q.N.Luarca2005)
UnadisoluciónreguladoraformadaporunamezcladeC H COOHyNaC H COO:
C H COOH(aq)+H O(l)C H COO (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =C H COO H O
C H COOH= H O
C H COOC H COOH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logC H COOC H COOH
Laconcentracióndeladisolucióndebenzoatodesodioes:
[C H COO ]=2,16gNaC H COO500mLdisolucion
1molNaC H COO144gNaC H COO
103mLdisolucion1Ldisolucion
=0,030M
Sustituyendoseobtiene:
pH=‐log 6,3·10 +log0,0300,033
=4,16
Larespuestacorrectaeslaa.
1.73.Enlavaloraciónde (aq)conNaOH(aq),indiquesiladisoluciónenelpuntodeequivalenciaesácida,básicaoneutrayporqué.a)Básicaporelexcesode .b)Ácidaporlahidrólisisdelion .c)Ácidaporlahidrólisisdel .d)Neutraporqueseformaunasaldeácidofuerteybasefuerte.e)Básicaporlahidrólisisdel .
(O.Q.N.Luarca2005)
El NaHCO es un anfótero, sustancia que puede comportarse como ácido y como basedependiendodelmedioenelqueseencuentre.EnestecasofrentealNaOH(basefuerte)secomportacomoácidoylaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónes:
NaHCO (aq)+NaOHNa CO (aq)+H O(l)
Elcarbonatodesodioesunasalprocedentedeácidodébilybasefuertequeendisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
Na CO (aq)CO (aq)+2Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 47
Elion eslabaseconjugadadelácidodébilHCO ysehidrolizasegúnlaecuación:
CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7yladisoluciónesbásica.
Larespuestacorrectaeslae.
1.74.Unácidodébilmonopróticoestáionizadoun1%a25°C.¿Cuáldelossiguientesdatosseríanecesarioconocerademásparacalcularlaconstantedeionizacióndelácido?a)Laconductividadequivalenteadilucióninfinita.b)Lamasamolardelácido.c)ElpHdeladisolución.d)Elproductoiónicodelagua.
(O.Q.L.Asturias2005)
Un ácidomonoprótico débil HA se encuentra parcialmente disociado en iones según laecuación:
HA(aq)+H O(l)A (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[A ][H O
[HA]
Expresandolasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndelaconcentracióninicialcydelgradodeionizaciónαsecumpleque:
[A ]=[H O ]=cα [HA]=c(1–α)≈c
Laexpresióndelaconstantedeacidezquedacomo:
Ka=cαc
=cα
Como se observa, el valor de la constantedependedel gradodedisociación yde laconcentracióninicialyestasepuedecalcularapartirdelaconductividadequivalenteadilucióninfinita.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.75.Semezclan100mLdeunadisolucióndeHBr0,20M con250mLdeHCl0,10M.Si sesupone que los volúmenes son aditivos, ¿cuáles serán las concentraciones de los iones endisolución?a)[ ]=[ ]=[ ].b)[ ]>[ ]>[ ].c)[ ]>[ ]>[ ].d)[ ]>[ ]=[ ].
(O.Q.L.Asturias2005)(O.Q.L.LaRioja2012)
LosácidosHClyHBrsonfuertesqueseencuentrancompletamentedisociadosenionesdeacuerdoconlasecuaciones:
HBr(aq)Br (aq)+H (aq)
HCl(aq)Cl (aq)+H (aq)
Elnúmerodemolesdecadaionpresenteenladisoluciónson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 48
ParaelHBr:
0,1LHBr0,2M0,2molHBr1LHBr0,2M
1molH1molHBr
=0,02molH
0,1LHBr0,2M0,2molHBr1LHBr0,2M
1molBr1molHBr
=0,02molBr
ParaelHCl:
0,25LHCl0,1M0,1molHCl1LHCl0,1M
1molH1molHCl
=0,025molH
0,1LHCl0,2M0,1molHCl1LHCl0,1M
1molCl1molHCl
=0,025molCl
Considerando los volúmenes aditivos, las concentraciones de los iones en la disoluciónson,respectivamente:
[Br ]=0,02molBr0,1+0,25 L
=0,057M
[Cl ]=0,025molCl0,1+0,25 L
=0,071M
[H ]=(0,02+0,025)mol
0,1+0,25 L=0,128M
Comoseobserva:
[ ]>[ ]>[ ].
Larespuestacorrectaeslab.
1.76.Un vaso de precipitados contiene 10mL deHCl 0,1M. ¿Qué volumen de agua debeañadirseparaobtenerunadisoluciónconpH=2?a)10mLb)100mLc)1mLd)90mL
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Asturias2007)
ElHClesunácidofuertequeseencuentracompletamentedisociadoeniones:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
LosmmolesdeH O contenidosenladisoluciónoriginalson:
10mLHCl0,1M0,1mmolHCl10mLHCl0,1M
1mmolH O 0,1mmolHCl
=1mmolH O
Elvalorde[H O ]paraunadisoluciónconpH=2es:
[H3O+]=10 =10 M
ConsiderandovolúmenesaditivosyllamandoValnúmerodemLdeaguaaañadir:
10 M=1mmol10+V mL
V=90mL
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 49
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenTarazona2003yAsturias2004).
1.77.¿Cuáldebeserlaconcentracióndeunadisoluciónacuosade paraquela[ ]=10 M?a)10 Mb)10 Mc)10 Md)10 M
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.LLaRioja2005)
Entodadisoluciónacuosasecumpleque:
[H O ][OH ]=10
H O =10
10=10 M
Larespuestacorrectaeslab.
1.78.¿Cuáldelassiguientessalesproduceunadisoluciónbásicaaldisolverseenagua?a)KFb) b)NH4NO3d)KCl
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
a)Verdadero.KF,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KF(aq)F (aq)+K (aq)
ElionK+,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
LadisoluciónresultanteesbásicadebidaalapresenciadelosionesOH .
b)Falso.Elsulfatodepotasio,K SO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
K SO (aq)SO (aq)+2K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
Sepuedeaproximarsincometergranerror,queel ionSO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHSO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónnosufreningunamodificaciónyaquees7yloproporcionaelH O.
c)Falso.Elnitratodeamonio,NH NO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH NO (aq)NO (aq)+NH (aq)
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 50
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
LadisoluciónresultanteesácidadebidaalapresenciadelosionesH O .
d)Falso.Elclorurodepotasio,KCl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KCl(aq)Cl (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónnosufreningunamodificaciónyaquees7yloproporcionaelH O.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.79.¿CuálseráelpHdeunadisoluciónacuosadeHFsisedisociaun10%?a)pH=1b)pH=10c)pH=2d)pH=7
(Dato. =7,2·10 )(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
El HF es un ácido débil que se encuentra parcialmente disociado de acuerdo con elequilibrio:
HF(aq)+H O(l)F (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =F H O
HF
Lasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndelaconcentracióninicialcydelgradodeionizaciónαes:
[F ]=[H O ]=cα [HF]=c–x≈c
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
K =cαc
=cα2
Sustituyendoseobtiene:
c=Kα2=7,2·100,1
=0,072M
Elvalorde[H3O+]ydelpHdeladisoluciónson,respectivamente:
[H3O+]=cα=0,1 0,072M =7,2·10 MpH=‐log 7,2·10 =2,1
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 51
1.80.Enlasiguientereacción:
+ +
a)Elion actúacomoácidodeBrönsted‐Lowry.b)Elion actúacomoácidodeLewis.c)Elion actúacomoácidodeLewis.d)Elion actúacomoácidodeBrönsted‐Lowry.
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
SegúnlateoríadeBrönsted‐Lowry:
ácidoestodaespeciequímicacapazdecederprotonesaunabase.
baseestodaespeciequímicacapazdeaceptarprotonesdeunácido.
ElpapeldelionHPO es:
HPO +H OH PO +OH
HPO42–captaunprotóndelH OysecomportacomobasedeBrönsted.
ElpapeldelionNH es:
NH +H ONH +H O
cedeunprotónalH OysecomportacomoácidodeBrönsted.
En este caso, la teoría de Lewis no explica el comportamiento de ninguno de los ionespropuestoscomoácidoobase.
Larespuestacorrectaeslad.
1.81.Enlavaloracióndeunadisolucióndeácidonitroso0,20Mconhidróxidodesodio0,20M,elpHdelpuntodeequivalenciaes:a)5,83b)7,00c)8,17d)9,00
(Datos. =4,6·10 ; =1,0·10 )(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
ElpHdelpuntodeequivalenciaenunareaccióndeneutralizacióndependedelasustanciaexistentealfinaldelamisma.
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreHNO yNaOHes:
HNO (aq)+NaOH(q)NaNO (q)+H O(l)
ElNaNO resultantedelareacciónesunasalprocedentedeácidodébilybasefuerte.EndisoluciónacuosaelNaNO seencuentradisociadocomo:
NaNO (aq)NO (aq)+Na (aq)
LasreaccionesdelosionesconH Oson:
Na eselácidoconjugadodelabasefuerteNaOHynosehidroliza.
NO eslabaseconjugadadelácidodébilHNO
NO (aq)+H O(l)HNO (aq)+OH (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 52
Elvalordesuconstantedebasicidad(hidrólisis)es:
K =KK
=1,0·10
4,6·10=2,2·10
Al ser la estequiometría de la reacción entre HNO y NaOH 1:1 y presentar ambassustancias lamisma concentración, los volúmenes gastados en el puntode equivalenciaserániguales,luegolaconcentracióndeladisoluciónresultanteserá:
VLNaOH0,2M0,2molNaOH1LNaOH0,2M
1molHNO1molNaOH
2VLdisolucion=0,1M
Lasconcentracionesenelequilibrioson:
[OH ]=[HNO ]=x NO =c–x≈c
SustituyendoenlaexpresióndeKb:
Kb=HNO OH
NO=x2
c
2,2·10 =x2
0,1x=1,5·10 M
ElpOHypHdeladisoluciónson,respectivamente:
pOH=‐log 1,5·10 =5,83pH=145,83=8,17
Larespuestacorrectaeslac.
1.82.Indiquecuáldelossiguientesparesiónicosrepresentaunácidoysubaseconjugada.a) / b) / c) / d) /
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
SegúnlateoríadeBrönsted‐Lowry:
ácidoestodaespeciequímicacapazdecederprotonesaunabase.
baseestodaespeciequímicacapazdeaceptarprotonesdeunácido.
ElparHSO /SO eselúnicoquecumplelacondiciónpropuesta:
HSO (aq)+H O(l)SO (aq)+H O (aq)
ácido1base2base1ácido2
Larespuestacorrectaeslac.
1.83. Calcula el pH de una disolución de 0,020M, sabiendo que = 7,5·10 y=6,2·10 :
a)3,50b)2,35c)2,04d)0,96e)4,50
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 53
Se tratade un ácidopoliprótico en el queK >>K ,por loque sepuede aproximar sincometer gran error que prácticamente todos los protones se liberan en la primeraionización:
H PO (aq)+H O(l)H PO (aq)+H O (aq)
Latabladeconcentracioneses:
H PO H PO H Ocinicial 0,02 ctransformado x cformado x xcequilibrio 0,02x x x
Sustituyendo:
7,5·10 =x
0,02xx=9,06·10 M
ElpHdeladisoluciónes:
pH=‐log 9,06·10 =2,04
Larespuestacorrectaeslac.
1.84.Elácidoacéticoesunácidodébil,mientrasqueelHClesfuerte.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)ElpHdeunadisolucióndeHCl0,1Mes1.b)Unadisoluciónquecontiene0,1molesdeácidoacéticoy0,1molesdeacetatode sodiopuedeserunadisolucióntampón.c)ElpHdeunadisolución0,1MdeHClesmenorqueeldeunadisolución0,1Mdeácidoacético.d)ElpHdeunadisoluciónformadamezclandocantidadesequimolecularesdehidróxidodesodio y de ácido clorhídrico será mayor que el de una disolución similar formada porhidróxidodesodioyácidoacético.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
a) Verdadero. El HCl es un ácido fuerte que se encuentra completamente disociado eniones,deformaqueunadisolución0,1Mdedichoácidoproporcionauna[H O ]=0,1M.Portanto,elpHdedichadisoluciónes1.
b)Verdadero.Unadisolucióntampónestáformadaporunácido(obase)débilyunasalquecontengasubase(oácido)conjugado.Ésteeselcasodelamezclapropuesta:
CH COOH(ácido)/NaCH COO(baseconjugada)
Además,paraqueseaunbuentampón,esprecisoquelasconcentracionesdelácidoy labaseconjugadaseansimilares.
c)Verdadero.ElCH COOHesunácidodébilqueseencuentraparcialmentedisociadoeniones,deformaqueunadisolución0,1Mdedichoácidoproporcionauna[H O ]menorquelaqueproporcionaríaunadisolucióndeHCldelamismaconcentración.Portanto,elpHdedichadisoluciónesmayorque1.
d)Falso.LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreHClyNaOHes:
HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 54
Lasal formada,NaCl, esuna salprocedentedeácido fuerteybase fuertepor loque losionesquelaformannosehidrolizanyelpHdeladisoluciónresultanteloproporcionaelagua,7,yladisoluciónesneutra.
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreHClyNaOHes:
CH COOH(aq)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
Lasalformada,NaCH COO,esunasalprocedentedeácidodébilybasefuerteporloqueunodelosionesquelaforman,CH COO ,sísehidroliza:
CH COO (aq)+H O(aq)CH COOH(aq)+OH (l)
yladisoluciónresultantecontieneionesOH ,porloquepH>7,yladisoluciónesbásica.
Larespuestacorrectaeslad.
1.85.¿CómoseríaelpHaproximadodeunadisolución0,01Men ?a)Neutrob)Ligeramentebásicoc)Muybásicod)Ligeramenteácido
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
El cloruro de amonio, NH Cl, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl ,eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,enlahidrólisisseproducenionesH O porloqueelmedioseráácido.
Larespuestacorrectaeslad.
1.86.Endisoluciónacuosaelácidocianhídrico,HCN,esunácidodébilconunaconstanteiguala4,9·10 .EnunadisoluciónacuosadeHCN1Msetieneque:a)Laconcentracióndelabaseconjugadaesmayorqueladelácidosindisociar.b)Laconcentracióndelabaseconjugadaesmenorqueladelácidosindisociar.c)Ladisolucióntienecarácterbásico.d)ElpHtieneunvalorde7.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
Elácidocianhídrico,HCN,seencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
HCN(aq)+H O(l)CN (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[CN ][H O
[HCN]
Lasconcentracionesdetodaslasespeciesenelequilibrioson:
[CN ]=[H O ]=x [HCN]=1–x
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 55
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
4,9·10 =x2
1‒xx=2,21·10 M
Lasconcentracionesenelequilibrioson:
HCN ≈1M
CN =2,21·10 M ≫
Larespuestacorrectaeslab.
1.87.ParaqueunamoléculaoiónactúecomoácidodeLewissetienequecumplirque:a)Puedacederparesdeelectrones.b)Puedacedergrupos .c)Tengaorbitalesvacíosdebajaenergía.d)Puedaaceptarprotones.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
SegúnlateoríadeLewisácidoestodaespeciequímicaconhuecoselectrónicoscapazdeaceptarunparelectronesdeunabase.
Tenerhuecoselectrónicosequivaleatenerorbitalesatómicosvacíosenlosquepoderalbergarelpardeelectronesdelabase.
Larespuestacorrectaeslac.
1.88.Lametilamina, ,esunabasedébilconunaconstantedeequilibriodeionizaciónbásicaiguala4,4·10 .EnunadisoluciónHCN10 Mdemetilaminasetieneque:a)Laconcentracióndeiones esmenorquelaconcentracionesde .b)Laconcentracióndeiones esmayorquelaconcentracionesde .c)ElpHdeladisoluciónesmenordesiete.d)ElpHdeladisoluciónesmayordesiete.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
Lametilaminaesunabasedébilqueseencuentraparcialmentedisociadoenionessegúnlaecuación:
CH NH (aq)+H O(l)CH NH (aq)+OH (aq)
LaexpresióndelaconstantedebasicidadK es:
K =CH NH OH
CH NH
Lasconcentracionesenelequilibrioson:
[CH NH ]=[OH ]=x [CH NH ]≃c
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
4,4·10 =x2
10 ‒xx=[CH3NH3
+]=[OH‐]=1,89·10 M
ElpOHdeladisoluciónes:
pOH=‐log 1,89·10 =2,72
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 56
Paracualquierdisoluciónacuosasecumpleque:
[H O ]·[OH ]=10 [ ]>
pH+pOH=14pH>7
Larespuestacorrectaeslad.
1.89.Lareacciónentreelácidoclorhídricoyelhidróxidodeamonioenmedioacuoso,enelpuntodeequivalenciaes:a)UnareacciónredoxconcambiodepH.b)Unareaccióndeneutralizaciónyladisoluciónresultanteesneutra.c)Unareaccióndeneutralizaciónyladisoluciónresultanteesbásica.d)UnareaccióndeneutralizaciónyladisoluciónresultantetieneunpH<7.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreHClyNH :
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
ComolareacciónesmolamolenelpuntodeequivalenciasolohayNH Cl.Estasustanciaendisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl ,eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,enlahidrólisisseproducenionesH O porloqueelmedioseráácidoyelpH<7.
Larespuestacorrectaeslad.
1.90.Indiquelarespuestacorrecta:a)LosácidosdeLewistambiénlosondeBrönsted.b)LosácidosdeLewissontambiénácidosdeArrhenius.c)LasbasesdeBrönstedsontambiénbasesdeArrhenius.d)LasbasesdeLewistambiénlosondeBrönsted.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
Lasteoríasácido‐basedelosdiferentescientíficoslosdefinencomo:
Científico Ácido Base
Arrhenius Sustancia que en disolución acuosaescapazdecederionesH
Sustancia que en disolución acuosaescapazdecederionesOH
Brönsted Especie química que es capaz decederionesH
Especie química que es capaz decaptarionesH
Lewis
Especie química con orbitalesatómicos vacíos que es capaz deaceptar un par de electrones paracompartir
Especie química con pares deelectrones solitarios que es capazde cederunparde electronesparacompartir
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 57
a‐b) Falso. Un catiónmetálico es un ácido de Lewis pero no es ácido deBrönsted o deArrhenius.
c)Falso.Elionbicarbonato,HCO ,síqueesbasedeBrönstedyaquepuedecaptarunH :
HCO (aq)+H O (aq)H CO (aq)+H O(l)
sinembargo,noesbasedeArrheniusyaquenopuedecederunOH .
d)Verdadero.Elamoniaco,NH ,síqueesbasedeBrönstedyaquepuedecaptarunH :
NH (aq)+H O (aq)NH (aq)+H O(l)
yademás,esbasedeLewisyaqueposeeunpardeelectronessolitarioquepuedecederparacompartir:
Larespuestacorrectaeslad.
1.91.SepuedeobtenerHClmediantelasiguientereacción:a)NaCl+ b)ElectrólisisdeunadisoluciónacuosadeNaCl.c)NaCl+ d)NaCl+ e)NaCl+HF
(O.Q.N.Vigo2006)
a‐e)Falso.ParaqueseproduzcaHClapartirdeNaCldebetenerlugarunareacciónácido‐baseenlaqueesprecisoqueelácidoquereaccioneconelCl (baseconjugada)delHClsealosuficientementefuerte.LosácidosH SyHFsondemasiadodébilesparaproducirlareaccióndedesplazamiento.
b)Falso.LaelectrólisisdeNaCl(aq)produciríaeldesprendimientodeH yCl .
c)Falso.ElHNO noesapropiadoyaquealseroxidanteproduciríalaoxidacióndelCl aCl .
d) Verdadero. El H PO tiene la fuerza suficiente para producir la reacción dedesplazamiento.Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreambassustanciases:
3NaCl(aq)+H PO (aq)HCl(aq)+NaH PO (aq)
Larespuestacorrectaeslad.
1.92.CuandosevaloraHOCl( =3,0·10 )conKOH,¿cuálseráelmejorindicador?a)Timolftaleína, =9,9b)Azuldebromotimol, =7,10c)Verdedebromocresol, =4,66d)Rojodeclorofenol, =6e)Azuldebromofenol, =3,85
(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Asturias2008)
El pH del punto final de una valoración viene dado por las sustancias presentes en eseinstanteenladisolución.
H : N : H::
H
H(+)
H +
H : N : H ::
H
(+)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 58
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClOyKOHes:
HClO(aq)+KOH(aq)KClO(aq)+H O(l)
El hipoclorito de potasio, KClO, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
KClO(aq)ClO (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionClO eslabaseconjugadadelácidodébilHClOysehidrolizasegúnlaecuación:
ClO (aq)+H O(l)HClO(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpHdeladisoluciónresultanteesbastantemayorque7. El indicador timolftaleína ( =9,9) será apropiadoparaunavaloraciónenlaqueenelpuntofinalexistaunasustanciaquehagaqueladisolucióntengapHbásico.
Losindicadoresazuldebromofenol,verdedebromocresolyrojodeclorofenoltienenunpKa<7 loquehacequeseanapropiadosparaunavaloraciónenlaqueenelpuntofinalexistaunasustanciaquehagaqueladisolucióntengapHácido.
ElindicadorazuldebromotimoltampocoesapropiadoyaquetieneunpKacasineutroporloqueseríaapropiadoparalareacciónentreunácidofuerteyunabasefuerteenlaqueenelpuntofinalexistaunasustanciaquehagaqueladisolucióntengapHneutro.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.93.UnadisoluciónconpH=4es100vecesmenosácidaqueunadisoluciónconpHiguala:a)1b)2c)5d)6e)7
(O.Q.N.Vigo2006)
DeacuerdoconelconceptodepH,unadisoluciónconpH=4:
[H3O+]=10 =10 M
Unadisolución100vecesmásácidaquelaanteriortieneuna[H O ]:
[H O ]=100 10 M =10 M
ElpHdeestadisoluciónes:
pH=‐log 10 =2
Larespuestacorrectaeslab.
1.94. ¿Cuál de las siguientes sales producirá una disolución básica cuando se disuelve enagua?a)KClb)NaFc) d) e)
(O.Q.N.Vigo2006)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 59
a)Falso.Elclorurodepotasio,KCl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KCl(aq)Cl (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH Oyladisoluciónesneutra.
b) Verdadero. El fluoruro de sodio, NaF, en disolución acuosa se encuentra disociadosegúnlaecuación:
NaF(aq)F (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7yladisoluciónesbásica.
c)Falso.Elnitratodepotasio,KNO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KNO (aq)NO (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH Oyladisoluciónesneutra.
d)Falso.Elnitratodeamonio,NH NO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH NO (aq)NO (aq)+NH (aq)
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,seproducenionesH O porloqueelpH<7yladisoluciónesácida.
e)Falso.Elcloratodepotasio,KClO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KClO (aq)ClO (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionClO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH Oyladisoluciónesneutra.
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 60
1.96.¿Cuáldelassiguientesbasesesmásfuerte?a)Amoníaco( =4,75)b)Metilamina( =3,44)c)Urea( =13,90)d)Piridina( =8,75)
(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.L.Galicia2012)
La fuerza de una base viene determinada por el valor de su constante de basicidad ofuerza,K .Cuantomayoresestevalormayoreslafuerzadelabase.
ElpK deunabasesedefinecomo:
pK =‐logK
UnabaseserátantomásfuertecuantomenorseaelvalordesupK .
Lasbasesdadasordenadasdemásfuerteamásdébil:
Metilamina 3,44 >Amoníaco 4,75 >Piridina 8,75 >Urea 13,90
Larespuestacorrectaeslab.
1.97.¿CuáleselpHdeunadisoluciónde 10 M?a)6b)2c)8d)6,98
(Dato. =1·10 )(O.Q.L.Madrid2006)
ElHNO esunácidofuertequeseencuentratotalmentedisociadoenionesdeacuerdoconlaecuación:
HNO (aq)H O (aq)+NO (aq)
Portanto,[H O ]=[NO ]=10 M.
ElH Oesunasustanciaquesecomportacomoácidoobasedébilysedisociaparcialmentesegúnlaecuación:
2H O(l)H O (aq)+OH(aq)
Este equilibrio se encuentra modificado por la presencia de los iones procedentes delHNO .Llamandoxa lasnuevasconcentracionesde [H O ]y [OH ], lacantidad totaldeioneshidroxilodeladisoluciónsepuedecalculardeacuerdoconesteequilibrio:
K =[H O ][OH ]
1,0·10 =(x+10 )xx=9,5·10 M.
[H O ]= x+10 M=1,05·10 MpH=‐log 1,05·10 =6,98
Larespuestacorrectaeslad.
(EnlacuestiónlapropuestaenNavacerrada1996secambiaelácidoporelHCl).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 61
1.98.Sedisponededosdisoluciones:20 deHCl0,3My40 deNaOH0,1M.ElpHdeambasdisolucioneses:a)2,2y13b)0,52y13c)1,2y14d)0,22y14
(O.Q.L.Madrid2006)
ElHClesunácidofuertequeseencuentratotalmentedisociadoenionesdeacuerdoconlaecuación:
HCl(aq)H O (aq)+Cl (aq)
Portanto,[H O ]=[Cl ]=0,3M.
pH=‐log 0,3 =0,52
ElNaOHesunabasefuertequeseencuentratotalmentedisociadaenionesdeacuerdoconlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Portanto,[Na ]=[OH ]=0,1M.
pOH=‐log 0,1 =1pH=14–pOH=14–1=13
Larespuestacorrectaeslab.
1.99.Dadoslosequilibrios:(aq)+ (l) (aq)+ (aq)
(aq)+ (l) (aq)+ (aq)Siparaunamismaconcentraciónde y ,la[ ]esmayorque[ ],sepuededecirque:a)Elácido esmásfuertequeel .b) = .c)Elácido esmásdébilqueel .d) > .
(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.LaRioja2011)
Para un ácido débil HB que se encuentra parcialmente disociado en iones según laecuación:
HB(aq)+H O(l)B (aq)+H O (aq)
LaexpresióndelaconstantedeacidezK es:
K =B H O
HB
Lasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndecson:
[B ]=[H O ]=x [HB]=c–x≈c
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =x2
c
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 62
B > B
HB = HB =
loquesignificaqueelácido esmásfuerteelácido .
Larespuestacorrectaeslaa.
1.100.Enunadisoluciónacuosa10 Mdeácidobutírico( ) =4,82,secumpleque:a)[ ]=[ ]y[ ]>[ ]b)pH=3c)[ ]=[ ]=10 mol/Ld)[ ]=[ ]
(O.Q.L.Asturias2006)
Elácidobutíricoesununácidodébilqueseencuentraparcialmentedisociadoen ionessegúnlaecuación:
HC H O (aq)+H O(l)C H O (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =C H O H O
HC H O
Lasconcentracionesenelequilibrioson:
[C H O ]= H O =x [HC H O ]=c−x
SipK =11,85:
K =10 =10 , =1,51·10
SustituyendoenlaexpresióndeK :
1,51·10 =x2
10 ‒xx=9,94·10 M
ElpHdeladisoluciónes:
pH=‐log(9,94·10 =5,00
Larespuestacorrectaeslaa.
1.101.Setienenvolúmenesigualesdedisoluciones0,1M,deácidoclorhídrico,HCl,ydeácidoacético, .¿Cuáldelosdosprecisamayorcantidaddebaseparasuneutralización?a)HClb)Losdosigualc)
(O.Q.L.LaRioja2006)
Lasecuacionesquímicascorrespondientesalaneutralizacióndeambosácidosson:
HCl(aq)+NaOHNaCl(aq)+H O(l)
CH COOH(aq)+NaOHNaCH COO(aq)+H O(l)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 63
Como se tiene volúmenes iguales de disolución y con la misma concentraciónmolar,ambascontienenelmismonúmerodemolesdesoluto.
Ambosácidossonmonopróticos,porloquelarelaciónestequiométricaconlabase,porejemplo,NaOH,eslamisma.
Portanto,necesitanelmismonúmerodemolesdebaseparalaneutralización.
Larespuestacorrectaeslab.
1.102.¿Cuáldelassiguientessustanciasaldisolverseenaguaformaunácido?a)NaClb)CaOc) d)
(O.Q.L.CastillayLeón2006)
a)Falso.NaClesunasalprocedentedeácidofuerteybasefuertequesufrehidrólisisporloquesusdisolucionesacuosasseránneutrasyaquelosúnicosionesH O existentesenelmediolossuministraelH O.
b) Falso. CaO es un óxido de un metal alcalinotérreo y es un óxido básico ya que alreaccionarconaguaproducerionesOH :
CaO(s)+2H O(l)Ca (aq)+2OH (aq)
c)Verdadero.SO esunóxidodeunnometalyesunóxidoácidoyaquealreaccionarconaguasoncapacesdeproducirionesH O :
SO (g)+H O(l)H SO (aq)HSO (aq)+H O (aq)
d) Falso. NH es un compuesto con propiedades básicas ya que al reaccionar con aguaproducerionesOH :
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Larespuestacorrectaeslac.
1.103.¿De lassiguientesdisolucionesdeconcentración0,10M,cuáles lademenorpH?a)NaClb)NaFc) d)
(O.Q.L.CastillayLeón2006)
a)Falso.Elclorurodesodio,NaCl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegún laecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH O.
b)Falso.El fluorurodesodio,NaF,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 64
NaF(aq)F (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7.
c)Falso.Elnitratodepotasio,NaNO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaNO (aq)NO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónes7yaqueloproporcionaelH O.
d)Verdadero.Elnitratodeamonio,NH NO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH NO (aq)NO (aq)+NH (aq)
ElionNO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHNO porloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,seproducenionesH O porloqueelpH<7.
Larespuestacorrectaeslad.
1.104. ¿Cuálde las siguientespropiedades es característicade lasdisolucionesacuosasdeácidos?a)Lasdisolucionesparecenjabonosasaltacto.b)Tiñenderojoladisolucióndetornasol.c)Tiñenderosaladisolucióndefenolftaleína.d)Tiñendeazulladisolucióndetornasol.
(O.Q.L.CastillayLeón2006)
a)Falso.Lapropiedaddeparecerjabonosaaltactoestípicadelasbases.
b)Verdadero.Losácidoshacentomarcolorrojoalindicadortornasol.
c)Falso.Losácidosfrentealindicadorfenolftaleínaquedanincoloros.
d)Falso.Segúnsehaindicadoenelapartadob.
Larespuestacorrectaeslab.
1.105.Sila deunácidoes10 .¿Quéafirmaciónserácierta?a)La desubaseconjugadaesde10 .b)ElpHdeunasolución1Mdeesteácidoserá8.c)La desubaseconjugadaes10 .d)ElpHdeunasolución1Mdeesteácidoserá3.
(O.Q.L.CastillayLeón2006)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 65
a)Verdadero.Laconstantedeacidez(K )deunácidoylaconstantedebasicidad(K )desubaseconjugadaestánrelacionadasmediantelaexpresión:
K =KK
K =10
10=10
b‐d) Falso. Para saber el pH de la disolución es necesario, además, conocer suconcentración.
c)Falso.Segúnsehadeterminadoenelapartadoa.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.106.Entrelossiguientesácidosindiquecuáleselmásfuerte:a)HClOb) c) d)
(O.Q.L.CastillayLeón2006)
Elúnicodeloscuatrooxoácidosdelcloroqueesunácidofuerteeselperclórico,HClO .
Larespuestacorrectaeslad.
1.107.Losácidosconjugadosysusrespectivasreaccionesácido‐base ,NH y son:
a) + + b) + + + + + + + + + +
c) + + d) + + + + + + + + +
e) + + + + + +
(O.Q.N.Córdoba2007)
Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted‐Lowry:
Ácidoesunaespeciecapazdecederprotonesaunabase
Baseesunaespeciecapazdeaceptarprotonesdeunácido.
LareaccióndelHS comobasees:
H S+H OHS +H O a1b2b1a2
LareaccióndelNH comobasees:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
a1b2b1a2
LareaccióndelH Ocomobasees:
H3O+(aq)+H O(l)H O(l)+H O (aq)
a1b2b1a2
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 66
Larespuestacorrectaeslab.
1.108.¿CuáldeestasdisolucionestendrápH>8?a)20mLdeNaOH0,2M+50mLde 0,1Mb)25mLdeNaOH0,2M+50mLde 0,1Mc)25mLde 0,1M+20mLdeNaOH0,1Md)25mLde 0,1M+15mLdeNaOH0,1Me)25mLde 0,1M
(O.Q.N.Córdoba2007)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreCH COOHyNaOHes:
CH COOH(aq)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
ElpHdeladisoluciónloproporcionanlassustanciaspresentesalfinaldelareacción.
a)Falso.Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
50mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=5mmolCH COOH
20mLNaOH0,1M0,2mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=4mmolNaOH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente4mmolesdeNaOH,estasustanciaeslimitanteyconsume4mmolesdeCH COOH.Alfinaldelareacciónquedan1mmolesdeCH COOH sin reaccionar y 4mmoles de NaCH COO formados. Dichamezcla constituyeunadisoluciónreguladoraácidayladisolucióntieneunpH<7.
b)Verdadero.Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
50mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=5mmolCH COOH
25mLNaOH0,1M0,2mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=5mmolNaOH
Como la reacción es mol a mol y existe igual número de moles de ambas sustanciasinicialesse tratadecantidadesestequiométricasquereaccionancompletamente.Al finaldelareacciónsóloquedan5mmolesdeNaCH COOformados.Estasustanciaendisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ionCH COO ,es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
SetratadeunasalquepresentahidrólisisbásicayladisolucióntieneunpH>8.
c)Falso.Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
25mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=2,5mmolCH COOH
20mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=2mmolNaOH
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 67
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente2mmolesdeNaOH,estasustanciaeslimitanteyconsume2mmolesdeCH COOH.Alfinaldelareacciónquedan0,5mmolesdeCH COOH sin reaccionar y 2mmoles de NaCH COO formados. Dichamezcla constituyeunadisoluciónreguladoraácidayladisolucióntieneunpH<7.
d)Falso.Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
25mLCH COOH0,1M0,1mmolCH COOH1mLCH COOH0,1M
=2,5mmolCH COOH
15mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=1,5mmolNaOH
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente1,5mmolesdeNaOH,estasustanciaes limitante y consume 1,5 mmoles de CH COOH. Al final de la reacción quedan 1,0mmolesdeCH COOHsinreaccionary1,5mmolesdeNaCH COOformados.DichamezclaconstituyeunadisoluciónreguladoraácidayladisolucióntieneunpH<7.
e)Falso.Setratadeunadisolucióndiluidadeunácidodébil,CH COOH,queseencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,ladisolucióncontieneH O yladisolucióntieneunpH<7.
Larespuestacorrectaeslab.
1.109.Alañadirunasgotasdeunindicadorácido‐baseaunasoluciónacuosadesconocidaseobserva color verde. El indicador tiene un intervalo de viraje de 3,8 a 5,4; a pH < 3,8 esamarilloapH>5,4esazul,yentreambospHesverde.¿Cuálde las soluciones siguientes,todasellasdelamismaconcentración,0,5M,puedeserlasolucióndesconocida?a)Ácidonítricob)Hipocloritodesodioc)Hidróxidodepotasiod)Clorurodeamonioe)Sulfatodesodio
(O.Q.N.Córdoba2007)(O.Q.L.Asturias2010)
a)Falso.Unadisolución0,5MdeHNO3(ácidofuerte)tieneunpH<<3,8(muyácido),porloquealañadirleunasgotasdeindicador,estetomarácoloramarillo.
b)Falso.Elhipocloritodesodio,NaClO,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaClO(aq)ClO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionClO eslabaseconjugadadelácidodébilHClOysehidrolizasegúnlaecuación:
ClO (aq)+H O(l)HClO(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7yalañadiraladisoluciónunasgotasdeindicador,estetomarácolorazul.
c)Falso.Unadisolución0,5MdeKOH(basefuerte)tieneunpH>>5,4(muybásico),porloquealañadirleunasgotasdeindicador,estetomarácolorazul.
d)Verdadero.Elclorurodeamonio,NH Cl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 68
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Como se observa, se producen iones H O por lo que el pH será débilmente ácido,comprendido entre 3,8 y 5,4 y al añadir a la disolución unas gotas de indicador, estetomarácolorverde.
e)Falso.Elsulfatodepotasio,Na SO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
Na SO (aq)SO (aq)+2Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
Sepuedeaproximarsincometergranerror,queel ionSO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHSO porloquenosehidroliza.
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7yalañadiraladisoluciónunasgotasdeindicador,estetomarácolorazul.
Larespuestacorrectaeslad.
1.110.¿CuálseráelpHdeunadisolución10 Mdeacetatosódico?a)6,13b)12,2c)1,75d)7,00e)7,87
(Datos. =1,8·10 paraelácidoacético; =1·10 )(O.Q.N.Córdoba2007)
El acetato de sodio, NaCH COO, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ionCH COO ,es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionacetatoes:
KCH COOH OH
CH COO
K =KK
=1,0·10
1,8·10=5,6·10
Enelequilibriosecumpleque:
[CH COOH]=[OH ] [CH COO ]≈10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 69
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
5,6·10 =[OH ]2
10–[OH ]=7,5·10 M
ElpOHypHdeladisoluciónes:
pOH=‐log 7,5·10 =6,13pH=14–6,13=7,87
Larespuestacorrectaeslae.
1.111.CalculeelpHdeunadisoluciónreguladora0,1Meny1,5Men despuésde
añadir0,1mol/LdeKOH.a)8,08b)8,25c)5,92d)8,41e)5,59(Dato: =4,74)
(O.Q.N.Córdoba2007)
ElequilibriocorrespondienteaunadisoluciónreguladoraformadaporNH yNH Cles:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
K =NH OH
NHOH
NHNH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pOH=pK +logNHNH
pH=14pK logNHNH3
Laadiciónde0,1mol/LdeKOH(base)hacequeselleveacabolasiguientereacción:
NH (aq)+OH (aq)NH (aq)+H O(l)
Los0,1mol/LdeKOHgastan0,1mol/LdeNH (ácido)yforman0,1mol/LdeNH (base).
ElpHdeladisolucióndespuésdelaadicióndeKOHes:
pH=144,74log1,50,10,1+0,1
=8,41
Larespuestacorrectaeslab.
1.112.Calculelosmolesdeacetatosódicoquehayqueañadira1Ldeunadisolución0,2MdeácidoacéticoparahacerunadisoluciónreguladoradepH=5.a)0,36b)0,40c)0,63d)0,20e)0,48(Dato: =4,74)
(O.Q.N.Córdoba2007)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 70
UnadisoluciónreguladoraformadaporunamezcladeCH COOHyNaCH COO:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =CH COO H O
CH COOH= H O
CH COOCH COOH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logCH COOCH COOH
SiladisolucióntienepH=5,sustituyendoseobtiene:
5=4,74+logCH COO
0,2 CH COO =0,36M
ElnúmerodemolesdeNaCH COOqueesprecisoañadiraladisoluciónes:
1LNaCH COO0,36M0,36molNaCH COO1LNaCH COO0,36M
=0,36mol
Larespuestacorrectaeslaa.
1.113.¿Quéproposicióndelassiguientesescierta?a)Unácidoysubaseconjugadareaccionanparaformarsalyagua.b)El comoácidoessupropiabaseconjugada.c)Labaseconjugadadeunácidodébilesunabasefuerte.d)Labaseconjugadadeunácidofuerteesunabasefuerte.
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
a)Falso.Noseproduceningunareacciónentreunácidoysubaseconjugada.
b)Falso.LareaccióndelH Ocomoácidoes:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
c)Falso.ParaunácidodébilcomoelHFysubaseconjugadaF :
HF(aq)+H O(l)F (aq)+H O (aq)
larelaciónexistenteentreambasconstanteses:
K HF ·K F =K
DadalaconstanteK (HF)=7,1·10 ,elvalordelaconstanteK F es:
K F =K
K HF=1,0·10
7,1·10=1,4·10
Comosededucedelvalordelaconstante,labaseconjugadatambiénesdébil.
d)Falso.ParaunácidofuertecomoelHClysubaseconjugadaCl :
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
larelaciónexistenteentreambasconstanteses:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 71
K HCl ·K Cl =K
DadalaconstanteK (HCl)=∞·,elvalordelaconstanteK Cl es:
K Cl =K
K HCl=1,0·10
∞=0
Comosededucedelvalordelaconstante,labaseconjugadatambiénesdébil.
Noexisteningunarespuestacorrecta.
1.114.UnadisoluciónacuosadeNaCltendrá:a)Másprotonesqueionesoxidrilo.b)Másionesoxidriloqueprotones.c)Notendráprotonesniionesoxidrilo.d)Tendrálamismaconcentracióndeprotonesquedeionesoxidrilo.
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
Una disolución acuosa de NaCl contiene iones Na y Cl que no se hidrolizan por ser,respectivamente,elácidoylabaseconjugadadelNaOH(basefuerte)yHCl(ácidofuerte).
Además contiene los iones y cuyas concentraciones son idénticas porprocederdelH O.
Larespuestacorrectaeslad.
1.115.ElefectoreguladordelpHenlasangreserealizamedianteelsistema / .¿Cuáleslarazón / enlasangresabiendoquesupHes7,4?a)5,2·10 b)1,2·10 c)0,091d)11,0
Datos. ( )=4,4·10 ; ( )=4,7·10 .(O.Q.L.Madrid2007)
LaecuaciónquímicacorrespondientealequilibriodelH CO es:
H CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+H O (aq)
LaexpresióndelaconstanteK es:
K =HCO [H O ][H CO ]
SielpH=7,4elvalorde[H O ]es:
[H3O+]=10 =10 , M
ElvalordelarelaciónH CO /HCO es:
[HCO ]H CO
=K
[H O ]
[HCO ]H CO
=4,4·10
10 , =11
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 72
1.116.A50°Cla delaguapuraes5,50·10 .ElpHdelaguaadichatemperaturaserá:a)Ácidob)Básicoc)Neutrod)ElpHdelaguapuraessiempre7.
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
Paraelequilibriodedisociacióndelaguaadeterminadatemperatura:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
laconstantedeequilibriovienedadaporlaexpresión:
K =[H O ][OH ]=5,50·10
Comoparaelaguasecumplesiempreque:
[H O ]=[OH ]
K =[H O
H O = 5,50·10 =2,35·10 MpH=‐log 2,35·10 =6,63
ElpHdelaguaalatemperaturade50°Ces<7,esdecir,ácido.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.117.Sepreparaunadisoluciónreguladoraácidaquees0,200MenHAcy0,100MenNaAc.SupHserámásestable:a)Conlaadicióndeunácido.b)Conlaadicióndeunabase.c)Seráigualmenteestableconlaadicióndeunácidoodeunabase.d)Laestabilidaddelasdisolucionesreguladorasesindependientedelaconcentracióndelosparesconjugadosácido‐base.
(O.Q.L.Madrid2007)
LaecuaciónquímicacorrespondientealequilibriodelHAces:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
El ácido (H O ) que se añade a la disolución reguladora reacciona con la base Ac− deacuerdoconlareacción:
Ac (aq)+H O (aq)HAc(aq)+H O(l)
La base (OH ) que se añade a la disolución reguladora reacciona con el ácido HAc deacuerdoconlareacción:
HAc(aq)+OH (aq)Ac (aq)+H O(l)
Comolaconcentracióndeácido,[HAc]=0,2Meseldoblequeladebase[Ac ]=0,1M,ladisoluciónreguladoraescapazdemantenermáselpHfrentealaadicióndebase.
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 73
1.118.Cuandosemezclan50,0mLde 0,200Mcon35,0mLdeNaOH0,800M,elpHdeladisoluciónresultantees:a)13,0b)10,8c)11,0d)9,22
(O.Q.L.Madrid2007)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreH SO yNaOHes:
H SO (aq)+2NaOH(aq)Na SO (aq)+2H O(l)
ElpHdeladisoluciónloproporcionanlassustanciaspresentesalfinaldelareacción.
Elsulfatodesodioformado,Na SO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
Na SO (aq)SO (aq)+2Na (aq)
TantoelionNa comoelionHSO son,respectivamente,elácidoylabaseconjugadadébildelabasefuerteNaOHydelácidofuerteH SO ,porloqueningunodeellossehidrolizayportanto,elNa SO formadonoinfluyeenelpHdeladisolución.
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
50mLH SO 0,2M0,2mmolH SO1mLH SO 0,2M
=10mmolH SO
35mLNaOH0,8M0,8mmolNaOH1mLNaOH0,8M
=28mmolNaOH
10mmolH SO28mmolNaOH
=0,36
Larelaciónmolares<0,5loquequieredecirqueelH SO eselreactivolimitanteyquesobraNaOHquedeterminaelpHdeladisoluciónresultante:
10mmolH SO2mmolNaOH1mmolH SO
=20mmolNaOH
Lacantidaddereactivosobrantees:
28mmolNaOH(inicial)–20mmolNaOH(gastado)=8mmolNaOH(exceso)
El NaOH es una base fuerte que se encuentra completamente disociada en iones deacuerdoconlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Considerandolosvolúmenesaditivos,laconcentraciónfinaldeladisolucióndeNaOHes:
OH = NaOH =8mmolNaOH
50+35 mLdisolucion=0,094M
ElpOHypHdeladisoluciónes:
pOH=‐log 0,094 =1,03pH=14–1,03=12,97
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 74
1.119.Enelproceso: +2 + ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)El esunionneutro.b)El secomportacomoácido.c)El secomportacomobase.d)El esunabase.
(O.Q.L.LaRioja2007)
Es la ecuación química correspondiente a la hidrólisis del ion amonio que explica elcomportamientodeéstecomoácidoyaquecedeprotones.
Larespuestacorrectaeslab.
1.120.Cuandoaunadeterminada cantidaddedisolucióndeácidoacético (etanoico),quecontienexmolesdesolutoseleañadenxmolesdeNaOH,seobtieneunadisolucióncuyopHes:a)Dependedelvalordexb)>7c)=7d)<7
(O.Q.L.LaRioja2007)
Es la ecuación química correspondiente a la reacción de neutralización entre ambassustanciases:
CH COOH(aq)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
ElNaCH COOesunasalprocedentedeácidodébilybasefuerte:
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ionCH COO ,es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH ,portanto,ladisoluciónresultantetienepH>7.
Larespuestacorrectaeslab.
1.121.Ladeficióndebasecomo sustanciacapazdeACEPTARprotones (hidrogeniones) sedebea:a)Arrheniusb)Lavoisierc)Lewisd)Brönsted
(O.Q.L.LaRioja2007)
LadefinicióndebaseesdeBrönsted.
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 75
1.122.Sepreparanlassiguientesdisoluciones:1)Semezclan25mLdeNaOH0,1Mcon50mLde 0,1M2)Semezclan25mLdeNaOH0,1Mcon50mLdeacetatodesodio0,1M3)Semezclan25mLdeHCl0,1Mcon50mLdeácidoacético0,1M4)Semezclan25mLdeHCl0,1Mcon25mLde 0,1M5)Semezclan25mLdeHCl0,1Mcon50mLdeacetatodesodio0,1M
Indicaenquecasoseobtieneunadisolucióntampón:a)Enningúncasob)Enladisolución5)c)Enlasdisoluciones4)y5)d)Enlasdisoluciones1)y2)e)Enladisolución3)
(O.Q.N.Castellón2008)
Unadisoluciónreguladoraestá formadaunácidoobasedébilyunasalquecontenga labaseoelácidoconjugadodeestos.
1)Unamezcla formadaporNaOH(base fuerte)yNH (basedébil)noesunadisolucióntampón.
2) Una mezcla formada por NaOH (base fuerte) y CH3COONa (base débil) no es unadisolucióntampón.
ElNaCH COOesunasalprocedentedeácidodébilybasefuerte:
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ionCH COO ,es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
3) Una mezcla formada por HCl (ácido fuerte) y CH COOH (ácido débil) no es unadisolucióntampón.
4)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNH yHCles:
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
25mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=2,5mmolHCl
25mLNH 0,1M0,1mmolNH1mLNH 0,1M
=2,5mmolNH
Comolareacciónesmolamolyexistencantidadesigualesdeambosreactivossetratadecantidadesestequiométricasqueseconsumentotalmenteyforman2,5mmolesdeNH Clformados. La mezcla formada por HCl (ácido fuerte) y NH (base débil) no es unadisolucióntampón.
5)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClyNaCH COOes:
HCl(aq)+NaCH COO(aq)NaCl(aq)+CH COOH(aq)
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 76
25mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=2,5mmolHCl
50mLNaCH COO0,1M0,1mmolNaCH COO1mLNaCH COO0,1M
=5,0mmolNaCH COO
Comolareacciónesmolamolyexisteninicialmente2,5mmolesdeHCl,estasustanciaeslimitanteyconsume2,5mmolesdeNaCH COO.Alfinaldelareacciónquedan2,5mmolesdeNaCH COOsinreaccionary2,5mmolesdeCH COOHformados.LamezclaformadaporCH COOH(ácidodébil)yNaCH COO(basedébil)esunadisolucióntampón.
Larespuestacorrectaeslab.
1.123.¿CuáleselpHdeunadisolucióndehidróxidodesodio10 M?a)8,00b)12,03c)7,00d)6,00e)7,02
(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.LCastillayLeón2005)(O.Q.L:Galicia2012)
ElNaOHesunabasefuertequeseencuentratotalmentedisociadaenionesdeacuerdoconlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Portanto,[Na ]=[OH ]=10– M.
ElH Oesunasustanciaquesecomportacomoácidoobasedébilysedisociaparcialmentesegúnlaecuación:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
Este equilibrio se encuentra modificado por la presencia de los iones procedentes delNaOH.Llamandoxa lasnuevasconcentracionesde [H O ]y [OH ], lacantidad totaldeioneshidroxilodeladisoluciónsepuedecalculardeacuerdoconesteequilibrio:
K =[H O ][OH ]
1,0·10 = x+10 xx=9,5·10 M
[OH ]=x+10 =1,05·10 M
ElpOHypHdeladisoluciónes:
pOH=‐log 1,05·10 =6,98pH=14–6,98=7,02
Larespuestacorrectaeslae.
(EnCastillayLeón2005sepreguntaelpHaproximadoysedanvaloresenterosdelpH).
1.124.CalculaelpHdeunadisolucióndeácidosulfúrico0,1M:a)0,73b)1,02c)1,20d)0,96e)1,90
( ácidosulfúrico=1,26·10 )(O.Q.N.Castellón2008)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 77
Resolviendoelproblemapormediodeequilibrios:
H SO (aq)+H O(l)HSO (aq)+H O (aq)
Aplicandobalances:
Balancedemateria:
[H SO ]=[HSO ]
Balancedecargas:
[H O ]=[HSO ][H O ]=[H SO ]
Altratarsedeunácidofuerteyconcentrado,sedesprecialaionizacióndelagua.
ElHSO sufreunasegundaionizacióncomoácidodébilsegúnlaecuación:
HSO (aq)+H O(l)SO (aq)+H O (aq)
cuyaconstantedeacidezvienedadaporlaexpresión:
K =[SO ][H O ]
HSO
ParaunadisolucióndeH SO 0,1M,latabladeconcentracioneses:
HSO SO H Ocinicial 0,1 0,1ctransformado x cformado x xcequilibrio 0,1x x 0,1 +x
SustituyendoenlosvaloresdelatablaenlaexpresióndeK :
1,26·10 =x 0,1+x0,1x
x=1,03·10 M
Elvalorde[H O ]ydelpHdeladisoluciónson,respectivamente:
[H O ]= 0,1+x =0,1103MpH=‐log 0,1103 =0,96
Larespuestacorrectaeslad.
1.125.ElpHdeunadisoluciónreguladorade 1My 0,5Mes:a)9,2b)8,9c)9,5d)4,8e)7,0(Datos. ionamonio=6,3·10 ; =1,0·10 )
(O.Q.N.Castellón2008)
ElequilibriocorrespondienteaunadisoluciónreguladoraformadaporNH yNH Cles:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 78
K =NH OH
NH OH
NHNH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pOH=pK +logNHNH
pH=14pK logNHNH
LarelaciónentrelasconstantesdeacidezdelNH yNH vienedadaporlaexpresión:
K NH ·K NH =K
K NH =K
K NH=1,0·10
6,3·10=1,6·10 pK =‐log 1,6·10 =4,8
SustituyendoenlaexpresióndeHenderson:
pH=144,8log10,5
=8,9
Larespuestacorrectaeslab.
(CuestiónsimilaralapropuestaenBarcelona2001).
1.126.Laspropiedadesácido‐basedelosóxidosCaO, ,ZnO, , son:a)Básico,básico,básico,ácido,ácidob)Básico,anfótero,básico,ácido,ácidoc)Básico,anfótero,anfótero,ácido,ácidod)Básico,anfótero,anfótero,básico,ácidoe)Básico,ácido,anfótero,ácido,ácido
(O.Q.N.Castellón2008)
Son óxidos ácidos aquellos que al reaccionar con agua son capaces de producir ionesH O .Elelementoque formaelóxidoesnometalometalde transiciónconnúmerodeoxidaciónigualomayorque+3.Porejemplo:
Al O (s)+3H O(l)2AlO (aq)+2H O (aq)
CrO (s)+H O(l)HCrO (aq)+H O (aq)
SO (g)+H O(l)HSO (aq)+H O (aq)
ZnO(s)+2H O(l)HZnO (aq)+H O (aq)
Sonóxidosbásicosaquellosqueal reaccionar conagua soncapacesdeproducir ionesOH .Elelementoqueformaelóxidoesunmetalalcalinooalcalinotérreo.Porejemplo:
CaO(s)+2H O(l)Ca (aq)+2OH (aq)
Al O (s)+3H O(l)2Al (aq)+6OH (aq)
ZnO(s)+2H O(l)Zn (aq)+2OH (aq)
Son óxidos anfóteros aquellos que son capaces de comportarse como ácidos y comobasesdependiendodelmedioenelqueseencuentren.Porejemplo:Al O yZnO.
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 79
1.127. ¿Cuálde las siguientes sustanciasnoproduceunadisoluciónácidaaldisolverla enagua?a)Clorurodeamoniob)Carbonatodesodioc)Clorurodehidrógenod)Sulfatodehierro(II)
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
a)Falso.Elclorurodeamonio,NH Cl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
b) Verdadero. El carbonato de sodio, Na CO , en disolución acuosa se encuentradisociadosegúnlaecuación:
Na CO (aq)CO (aq)+2Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ion CO es la base conjugada del ácido débil HCO que no se hidroliza según laecuación:
CO (aq)+H2O(l)HCO (aq)+OH (aq)
Ladisoluciónresultanteesbásica.
c)Falso.Elclorurodehidrógeno,HClesunácidoqueendisoluciónacuosaseencuentratotalmenteionizadosegúnlaecuación:
HCl(g)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
d) Falso. El sulfato de hierro (II), FeSO , en disolución acuosa se encuentra disociadosegúnlaecuación:
FeSO (aq)SO (aq)+Fe (aq)
Sepuedeaproximarsincometergranerror,queel ionSO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHSO porloquenosehidroliza.
Fe enaguaseoxida fácilmenteaFe ,un ionqueal tenerunacarga tanelevadasehidrolizasegúnlaecuación:
Fe H O (aq)+H O(l) Fe OH H O (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 80
1.128.Unasolucióndecianurodesodioes:a)Ácidaporquelasalprovienedeunácidofuerte.b)Neutraporqueesunasal,ytodaslassalessonneutras.c)Básicaporquelasalprocededeunabasefuerte.d)Básicaporquelasaltieneunaniónquesehidrolizaycaptaprotonesdelagua,yaqueeslabaseconjugadadeunácidodébil.
(O.Q.L.Asturias2008)
El NaCN, una sal procedente de ácido débil y base fuerte. En disolución acuosa seencuentraenformadeiones:
NaCN(s)Na (aq)+CN (aq)
ElionNa ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCN ,eslabaseconjugadadelácidodébilHCNysehidrolizasegúnlaecuación:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
ComoalfinalsóloexistenionesOH enladisolución,éstaesbásica.
Larespuestacorrectaeslad.
1.129.ElpHdeunadisoluciónacuosa10 Mdeácidoacético,a25°C,esiguala:a)4,00b)4,38c)4,47d)10,0
(Dato. =1,76·10 )(O.Q.L.Asturias2008)
Elácidoacético,CH COOH,seencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[CH COO ][H O
[CH COOH]
Lasconcentracionesdetodaslasespeciesenelequilibrioson:
[CH COO ]=[H O ]=x [CH COOH]=c–x
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
1,76·10 =x2
10 –xx=[H3O
+]=3,4·10 M
pH=‐log 3,4·10 =4,47
Larespuestacorrectaeslac.
1.130.¿Cuáleslabasemásdébil?a)Etilamina( =4,3·10 )b)Piridina( =1,5·10 )c)Anilina( =7,4·10 )d)Amoníaco( =1,8·10 )
(O.Q.L.Madrid2008)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 81
Labasemásdébil es laque tiene laconstantedebasicidad, ,máspequeña.De lassustanciaspropuestaseslaanilina( =7,4·10 ).
Larespuestacorrectaeslac.
1.131.Indicacuáldelassiguientesreaccionesrepresentacorrectamentelosproductosdelahidrólisisdeltriclorurodealuminio.a) + + b) + +HClc) + + + d) + +HCl
(O.Q.L.Madrid2008)
a‐c)Falso.LasreaccionesnosonposiblescomodehidrólisisyaqueenellastienelugarlaoxidacióndelCl aCl .
b)Verdadero.ElAlCl esunasalprocedentedelareacciónentreHClyAl OH ,portanto,lahidrólisisdelosionesAl yCl produciráestassustancias.
d)Falso.Losproductosdehidrólisisnosecorrespondenconlosdelapartadoanterior.
Larespuestacorrectaeslab.
1.132.Losgramosdebenzoatodesodio, ,quehayqueañadira250mLdeunadisolucióndeácidobenzoico, ,0,050M,paraobtenerunadisolucióndepH=3,0;son:a)0,781gb)0,115gc)0,461gd)0,0032g
(Dato. ( )=6,4·10 )(O.Q.L.Madrid2008)
El equilibrio correspondiente a una disolución reguladora formada por C H COOH yC H COONaes:
C H COOH(aq)+H O(l)C H COO (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =C H COO H O
C H COOH= H O
C H COOC H COOH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logC H COOC H COOH
ElvalordepK es:
pK =‐logK =‐log 6,4·10 =4,2
SustituyendoenlaecuacióndeHenderson:
3,0=4,2+logC H COO
0,05 C H COO =3,2·10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 82
LamasadeC H COONaquesehadisolveren250mLdedisoluciónes:
250mLdisolucion3,2·10 molC H COONa
10 mLdisolucion144gC H COONa1molC H COONa
=0,114g
Larespuestacorrectaeslab.
1.133. ¿Cuálde las siguientes sustanciasnodaunadisoluciónácidacuando sedisuelveenagua?a)KClb) c) d)
(O.Q.L.Madrid2008)
a) Verdadero. El KCl, una sal procedente de ácido fuerte y base fuerte. En disoluciónacuosaseencuentraenformadeiones:
KCl(s)K (aq)+Cl (aq)
ElionK ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCl ,eslabaseconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Ladisoluciónresultanteesneutrayaque losúnicos ionesH3O+yOH lossuministrael
H O.
b)Falso.Elclorurodeamonio,NH Cl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
c)Falso.ElSO esunasustanciaquealdisolverseenaguaproduceH SO .Esteácidoseencuentraparcialmenteionizadosegúnlaecuación:
H SO (aq)+H O(l)HSO (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
d)Falso.ElZnCl endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
ZnCl (aq)2Cl (aq)+Zn (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Zn eselácidoconjugadodelabasedébilZn OH ysehidrolizasegúnlaecuación:
Zn (aq)+2H O(l)Zn OH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 83
1.134.Razonasisonciertasofalsaslasafirmacionessiguientes:i)UnadisolucióndeclorurodeamoniotieneunpHbásico.ii)Siseañadeacetatodesodioaunadisolucióndeácidoacético,elpHaumenta.
a)Lasdossoncorrectas.b)Lasdosnosoncorrectas.c)Laprimeraescorrectaylasegundano.d)Lasegundaescorrectaylaprimerano.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
i)Falso.Elclorurodeamonio,NH Cl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
ii) Correcto. El CH COOH es un ácidodébil que se encuentra parcialmente disociado enionessegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
LaexpresióndelaconstantedeacidezK es:
K =CH COO H O
CH COOH
Siseañade ,elvalorde[CH COO ]enelequilibrioaumenta,porloqueparasemantengaelvalordelaconstanteK elvalorde[H O ]debedisminuirconloqueelpHdeladisoluciónresultanteaumenta.
Larespuestacorrectaeslad.
1.135. Calcula el pH de la disolución obtenida almezclar 250mL de una disolución dehidróxidodesodio0,5Mcon300mLdeunadisolucióndeácidosulfúrico0,2M.(Suponerquelosvolúmenessonaditivos).a)pH=3,30b)pH=5,76c)pH=11,96d)pH=13,24
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreNaOHyH SO es:
H SO (aq)+2NaOH(aq)Na SO (aq)+2H O(l)
ElNa SO esunasalprocedentedeácidofuerteybasefuerteporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónresultantedependerádecuálseaelreactivosobrante.
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 84
250mLNaOH0,5M0,5mmolNaOH1mLNaOH0,5M
=125mmolNaOH
300mLH SO 0,2M0,2mmolH SO1mLH SO 0,2M
=60mmolH SO
125mmolNaOH60mmolH SO
=2,1
Como la relaciónmolar es > 2 quiere decir que el limitante es el y que sobraNaOH.
RelacionadoH SO conNaOH:
60mmolH SO2mmolNaOH1mmolH SO
=120mmolNaOH
125mmolNaOH(inicial)–120mmolNaOH(consumido)=5mmolNaOH(exceso)
LaconcentraciónmolardeladisoluciónfinaldeNaOHes:
5mmolNaOH250+300 mLdisolucion
=9,1·10 M
ElNaOHesunabasefuertequeseencuentratotalmenteionizadasegúnlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Elvalorde[OH ]es:
[OH ]=[NaOH]=9,1·10 M
ElpHdeladisoluciónes:
pOH=‐log 9,1·10 =2,04pH=14–pOH=14–2,04=11,96
Larespuestacorrectaeslac.
1.136.Razonasisonciertasofalsaslasafirmacionessiguientes:i)Cuantomayorsealaconcentracióninicialdeácidoacético,mayorserálaconcentracióndeionesacetatoendisolución.ii)Elgradodedisociacióndelácidoacéticoesindependientedelaconcentracióninicialdelácido.
a)Lasdossoncorrectas.b)Lasdosnosoncorrectas.c)Laprimeraescorrectaylasegundano.d)Lasegundaescorrectaylaprimerano.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
i) Correcto. El CH COOH es un ácido débil que se encuentra parcialmente disociado enionessegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
LaexpresióndelaconstantedeacidezK es:
K =CH COO H O
CH COOH
Enelequilibriosetieneque:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 85
[CH COO ]=[H O ] [CH COOH]≈c
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[CH COO ]2
c[CH COO ]= K ·c
Comoseobserva,sicaumenta,elvalorde[ ]tambiénaumenta.
ii)Falso.ElCH COOHesunácidodébilqueseencuentraparcialmentedisociadoenionessegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
LaexpresióndelaconstantedeacidezK es:
K =CH COO H O
CH COOH
Lasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndec(concentracióninicial)ydeα(gradodedisociación)son:
[CH COO ]=[H O ]=cα [CH COOH]=c(1–α)≈c
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =cαc
α=Kc
Comoseobserva,αdependedelvalordec.
Larespuestacorrectaeslac.
1.137.OrdenaenordencrecientedepHlasdisolucionesdeloscompuestossiguientes(todaslasconcentracionesson0,1M)HCl, ,NaOH, y .a)HCl< <NaOH< < b) <HCl< < <NaOHc) <HCl< <NaOH< d) <HCl< < <NaOH
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
Los ácidosHCl yH SO son fuertes, por lo que se encuentran totalmente ionizados yproporcionanlosvaloresde[H O ]máselevadosylospHseránlosmásbajos.Asuvez,elH SO esunácidodipróticoporloqueelvalorde[H O ]serámayorqueeldelHClyelpHmenor.
ElácidoCH COOHesdébil,porloqueseencuentraparcialmenteionizadoyproporcionaunvalorde[H O ]menorquelosdelosácidosfuertesyelpHserámayor.
LabaseNH esdébil,por loqueseencuentraparcialmente ionizadayproporcionaunvalorde[H O ]menoraúnqueladelácidodébilCH COOHyelpHserámayor.
LabaseNaOHesfuerte,porloqueseencuentratotalmenteionizadoyproporcionaunvalorde[H O ]menoraúnqueladelabasedébilNH yelpHseráelmayordetodos.
ElordencrecientedepHdelasdisolucioneses:
<HCl< < <NaOH
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 86
Larespuestacorrectaeslab.
1.138.¿Cuáleselácidoconjugadodel (aq)?a) (aq)b) (aq)c) (aq)d) (aq)
(O.Q.L.LaRioja2008)
Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted‐Lowry:
Ácidoesunaespeciecapazdecederprotonesaunabase
Baseesunaespeciecapazdeaceptarprotonesdeunácido:
HSO (aq)+H O (aq)H SO (aq)+H O(l)base1ácido2ácido1base2
Larespuestacorrectaeslaa.
(SimilaralacuestiónpropuestaenOviedo2002,Asturias2004y2008).
1.139.Dadalareacción:
HF(aq)+ (l) (aq)+ (aq)a)Labasees .b)Elácidoconjugadoes ylabaseconjugadaes .c)Elácidoes .d)Labaseconjugadaesel yelácidoconjugadoes .
(O.Q.L.LaRioja2008)
Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted‐Lowry:
Ácidoesunaespeciecapazdecederprotonesaunabase
Baseesunaespeciecapazdeaceptarprotonesdeunácido:
HF(aq)+H O(l)F (aq)+H O (aq)
ácido1base2base1ácido2
Larespuestacorrectaeslab.
1.140.Unadisoluciónacuosa0,1Mdemetilamina( )tienepH=11,85.Apartirdeestosdatossedeterminaqueelvalordesuconstantedebasicidades:a)2,7·10 b)5,4·10 c)2·10 d)5,4·10
(O.Q.L.LaRioja2008)
Lametilaminaesunabasedébilqueseencuentraparcialmentedisociadoenionessegúnlaecuación:
CH NH (aq)+H O(l)CH NH (aq)+OH (aq)
LaexpresióndelaconstantedebasicidadK es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 87
K =CH NH OH
CH NH
Lasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndec(concentracióninicial)ydeα(gradodedisociación)son:
[CH NH ]=[OH ]=x [CH NH ]≃c
SipH=11,85 pOH=14–pOH=14–11,85=2,15
[OH ]=10 =10 , M
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =x2
c=
10 , 2
0,1=5,4·10
Larespuestacorrectaeslad.
1.141.¿Cuálde lossiguientescompuestosnodaunadisoluciónácidacuandosedisuelveenagua?a)KClb) c) d) e)HCNO
(O.Q.N.Ávila2009)
a) Verdadero. El KCl, una sal procedente de ácido fuerte y base fuerte. En disoluciónacuosaseencuentraenformadeiones:
KCl(s)K (aq)+Cl (aq)
ElionK ,eselácidodébilconjugadodelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionCl ,eslabaseconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Ladisoluciónresultanteesneutrayaque losúnicos ionesH3O+yOH lossuministrael
H O.
b)Falso.ElCO esunasustanciaquealdisolverseenaguaproduceH CO .Esteácidoseencuentraparcialmenteionizadosegúnlaecuación:
H CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
c)Falso.ElAlCl ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
AlCl (aq)3Cl (aq)+Al (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Al eselácidoconjugadodelabasedébilZn OH ysehidrolizasegúnlaecuación:
Al (aq)+3H O(l)Al OH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
d)Falso.El NH SO ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 88
NH SO (aq)SO (aq)+2NH (aq)
Sepuedeaproximarsincometergranerror,queel ionSO eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHSO porloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
e)Falso.ElHCNOesunácidodébilquesedisociasegúnlaecuación:
HCNO(aq)+H O(l)CNO (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida.
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2008).
1.142.¿Cuáldelossiguientescompuestosesanfótero?a) b) c) d) e)
(O.Q.N.Ávila2009)
a‐d) Falso. Tanto H S como H PO son ácidos débiles que en disolución acuosa seencuentranparcialmentedisociadosdandoionesH O .
c‐e)Falso.TantoBa OH comoCa OH sonbases fuertesqueendisoluciónacuosa seencuentrantotalmentedisociadasdandoionesOH .
b)Verdadero.ElAl OH esunanfóteroquepuedecomportarse:
comoácido:Al OH (s)+3H O (aq)Al OH (aq)
comobase:Al OH (s)+OH (aq)Al OH (aq)
Larespuestacorrectaeslab.
1.143.¿CuáleslaconcentracióndeionesH+enunadisolucióndeácidobenzoico( )deconcentración5,0·10 Men laque laconcentracióndebenzoato( )es5,0·10 M?a)1,8·10 b)5,6·10 c)5,0·10 d)6,3·10 e)6,3·10
(Dato. =6,3·10 )(O.Q.N.Ávila2009)
Setratadeunácidodébilqueseencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
HC H O (aq)+H O(l)C H O (aq)+H O (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 89
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =C H O H O
HC H O
LaconcentracióndeionesH O es:
H O =KHC H O C H O
H O =6,3·105,0·10
5,0·10=6,3·10 M
Larespuestacorrectaeslad.
1.144.Elbóraxesunasaldefórmula ·10 cuyahidrólisisesalcalina,deacuerdoconlasiguientereacción:
+5 4 +2 En lavaloraciónde5,0mLdeunadisoluciónsaturadadebóraxsegastan21,0mLdeHCl0,20Ma50°C.Lasolubilidaddelbóraxadichatemperaturaes:a)0,001Mb)0,004Mc)0,21Md)0,84Me)0,42M
(O.Q.N.Ávila2009)
El HCl neutraliza los OH procedentes de la hidrólisis del bórax de acuerdo con lasiguienteecuaciónquímica:
2HCl(aq)+2OH (aq)+2Na (aq)2NaCl(aq)+2H O(l)
RelacionandoHClconOH delahidrólisisdebórax:
21mLHCl0,20M0,20molHCl
1mLHCl0,20M1mmolOH
1mmolHCl=4,2mmolOH
Laconcentracióndeladisolucióndebóraxes:
4,2mmolOH5mLborax
1mmolB O OH
2mmolOH1mmolNa B O OH 4 10H O
1mmolB O OH=0,42M
Larespuestacorrectaeslae.
1.145.Sedisponedelassiguientesdisolucionesacuosas,todasellas0,01M,¿cuálpresentaráelpOHmásbajo?a) b)NaFc)HFd)
Datos. (HF)=6,8·10 ; ( )=5,7·10 .(O.Q.L.Madrid2009)
Comoparacualquierdisoluciónacuosasecumpleque,pH+pOH=14,cuantomásbajoseaelpOH,másaltoseráelpH.
a‐c)Falso.Delassustanciaspropuestas,H SO yHF,sonrespectivamente,ácidofuerteyácidodébil,porloquesupHserábastantebajoysupOHbastantealto(pOH>>7).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 90
d)Falso.Elclorurodeamonio,NH Cl,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabaseconjugadadébildelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Ladisoluciónresultanteesácida(pOH>7).
b) Verdadero. El fluoruro de sodio, NaF, en disolución acuosa se encuentra disociadosegúnlaecuación:
NaF(aq)F (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Ladisoluciónresultanteesbásica(pOH<7).
Larespuestacorrectaeslab.
1.146.ElpHdeunadisolución1,0·10 Mdeunácidodébil,cuya =1,0·10 es:a)6b)5,6c)8d)Aproximadamente7
(O.Q.L.Madrid2009)
SetratadeunácidodébilmuypococoncentradoporloqueparaelcálculodelpHdebentenerse en cuenta los protones que suministra el agua. Por estemotivo, el pHdebe sermuycercanoeinferiora7.
Larespuestacorrectaeslad.
1.147.ElpHaproximadoqueresultademezclar40mLdeunadisolucióndeNaOH0,1Mcon40mLdeotradisolucióndeHCl0,3Mes:a)1b)2,6c)7d)1,5
(O.Q.L.Madrid2009)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreNaOHyHCles:
HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)
ElNaClesunasalprocedentedeácidofuerteybasefuerteporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónresultantedependerádecuálseaelreactivosobrante.
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 91
40mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=4mmolNaOH
40mLHCl0,3M0,3mmolHCl1mLHCl0,3M
=12mmolHCl
12mmolHCl4mmolNaOH
=3
Larelaciónmolares>1,locualquieredecirqueellimitanteeselNaOHyquesobraHCl.
Relacionadoambosreactivos:
4mmolNaOH1mmolHCl1mmolNaOH
=4mmolHCl
12mmolHCl(inicial)–4mmolHCl(consumido)=8mmolHCl(exceso)
LaconcentraciónmolardeladisoluciónfinaldeHCles:
8mmolHCl40+40 mLdisolucion
=0,1M
ElHClesunácidofuertequeseencuentratotalmenteionizadosegúnlaecuación:
HCl(aq)H O (aq)+Cl (aq)
Losvaloresde[H O ]yelpHson,respectivamente:
[H O ]=[HCl]=0,1MpH=‐log(0,1)=1
Larespuestacorrectaeslaa.
1.148.¿CuáleselpHdeunadisoluciónfluorurodepotasio0,45M?a)2,8b)5,6c)8,4d)10,9
(Datos. paraelácidoHF=6,6·10 ; =1,0·10 )(O.Q.L.Madrid2010)
Elfluorurodepotasio,KF,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KF(aq)F (aq)+K (aq)
ElionK ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteKOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionfluoruroes:
K =HF OH
F
K =KK
=1,0·10
6,6·10=1,5·10
Enelequilibriosecumpleque:
[HF]=[OH ] [F ]≈0,45M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 92
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
1,5·10 =[OH0,45
[OH ]=2,6·10 M
pOH=‐log 2,6·10 =5,6pH=14–5,6=8,4
Larespuestacorrectaeslac.
(CuestiónsimilaralaspropuestasenAlmeria1999yAsturias2004).
1.149.UnadisolucióndehidróxidodecalciotieneunpH=13.Laconcentraciónde es:a)0,05Mb)0,10Mc)0,15Md)0,20M
(O.Q.L.Madrid2010)
El hidróxido de calcio, Ca OH , en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
Ca OH (aq)2OH (aq)+Ca (aq)
SipH=13,entoncespOH=1
[OH ]=10 pOH=0,1M:
Ca =OH2
Ca =0,05M
Larespuestacorrectaeslaa.
1.150. Se disuelve 1,00 g de ácido láctico, , en 100mL de agua y la disoluciónresultantetieneunpH=2,40.Elvalordelaconstantededisociacióndedichoácidoes:a)4·10 b)1,4·10 c)1,4·10 d)1,6·10
(O.Q.L.Madrid2010)
Suponiendo que al disolver el ácido láctico no se produce variación de volumen, laconcentraciónmolardeladisoluciónes:
1,00gHC H O 0,1Ldisolucion
1molHC H O 90gHC H O
=0,11M
Setratadeunácidodébilqueseencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
HC3H5O3(aq)+H O(l)C H O (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =C H O H O
HC3H5O3
Lasconcentracionesenelequilibrioson:
[C H O ]= H O =x [HC3H5O3]≈0,11M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 93
[H O ]=10 pH=10 2,40M
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =x2
c=
10 2,40 2
0,11=1,4·10
Larespuestacorrectaeslab.
1.151.Enlasiguientereacción:
AgCl(s)+2 (aq) (aq)¿QuéespeciequímicaactúacomoácidodeLewis?a) b)AgClc) d)
(O.Q.L.Madrid2010)
Un ácido de Lewis es toda especie química que posee huecos electrónicos (orbitalesatómicos vacíos) que pueden albergar un par de electrones. Como se observa en lasestructurasdeLewislaúnicaespeciequecumpleesacondicióneselionAg ,yaqueposeehuecoselectrónicos:
Larespuestacorrectaeslac.
1.152.ElpHdeunadisolucióndeácidoacético0,1M( =1,8·10 )es:a)0,1b)1,34c)2,4d)3
(O.Q.L.Asturias2010)
Elácidoacético,CH COOH,seencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[CH COO ][H O
[CH COOH]
Lasconcentracionesdetodaslasespeciesenelequilibrioson:
[CH COO ]=[H O ]=x [CH COOH]≈0,1M
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
1,8·10 =x2
0,1–xx=[H O ]=1,3·10 M
pH=‐log 1,8·10 =2,9
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenAsturias2008).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 94
1.153.ElpHresultantealañadir140cm3deunadisolucióndeNaOH0,1Ma0,1LdeHCl0,1Mes:a)12,2b)7c)1,8d)0,1
(O.Q.L.Asturias2010)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreNaOHyHCles:
HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)
ElNaClesunasalprocedentedeácidofuerteybasefuerteporloquenosehidroliza.
ElpHdeladisoluciónresultantedependerádecuálseaelreactivosobrante.
Elnúmerodemmolesdecadaespeciees:
140mLNaOH0,1M0,1mmolNaOH1mLNaOH0,1M
=14mmolNaOH
100mLHCl0,1M0,1mmolHCl1mLHCl0,1M
=10mmolHCl
14mmolNaOH10mmolHCl
=1,4
Comolarelaciónmolares>1quieredecirqueellimitanteeselHClyquesobraNaOH.
Relacionadoambosreactivos:
10mmolHCl1mmolNaOH1mmolHCl
=10mmolNaOH
14mmolNaOH(inicial)–10mmolNaOH(consumido)=4mmolNaOH(exceso)
LaconcentraciónmolardeladisoluciónfinaldeNaOHes:
4mmolNaOH(140+100)mLdisolucion
=0,017M
ElNaOHesunabasefuertequeseencuentratotalmenteionizadasegúnlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Elvalorde[OH ]es:
[OH ]=[NaOH]=0,017MpOH=‐log(0,017)=1,8
pH+pOH=14pH=14–1,8=12,2
Larespuestacorrectaeslaa.
(SimilaralacuestiónpropuestaenMadrid2009).
1.154. Si se deja caer unas gotas de disolución de ácido clorhídrico sobre 10mL de unadisoluciónquecontengaácidoacéticoyacetatodesodio,elpHdedichadisolución:a)Aumentaráb)Disminuirác)Desapareced)Prácticamentenosemodificará
(O.Q.L.Asturias2010)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 95
UnamezcladeCH COOHyNaCH COOesunadisoluciónreguladorasicontienecantidadessimilaresdeambasustancias.LacaracterísticadelamismaesquemantieneelpHfrenteapequeñasadicionesdeácidoodebase.
SiseañadeunapequeñacantidaddeHClaladisoluciónanterior,losionesH O liberadospor el ácido reaccionan con los iones CH COO de la disolución manteniendo el pHprácticamenteconstante.
CH COO (aq)+H O (aq)CH COOH(aq)+H O(l)
Larespuestacorrectaeslad.
1.155. Dadas dos disoluciones de dos ácidos de la misma concentración: ácido acético( =1,8·10 )yácidometanoico( =1,8·10 ),laqueposeeunpHmásácidoes:a)Ladeácidoacéticob)Lasdosigualc)Ladeácidoacéticod)Faltandatosparadecidirse.
(O.Q.L.Asturias2010)
Unácidodébil,HA,seencuentradisociadoenionessegúnlaecuación:
HA(aq)+H O(l)A (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[A ][H O
[HA]
Enelequilibriosecumpleque:
[A ]=[H O ] [HA]≈c
Laexpresióndelaconstantedeacidezquedacomo:
K =[H O ]2
cH O ]= K ·c
Comoparaambosácidoselvalordeceselmismo,tendrámayor[H O ],esdecir,pHmásácido(menor),aquelquetengamayorvalordeK .Enestecaso,como:
K =1,8·10 >K é =1,8·10 < é
Larespuestacorrectaeslac.
1.156.¿Cuáleslabaseconjugadade (aq)?a) b) c) d) (aq)
(O.Q.L.LaRioja2010)
Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted‐Lowry:
Ácidoesunaespeciecapazdecederprotonesaunabase
Baseesunaespeciecapazdeaceptarprotonesdeunácido:
(aq)+H O(l) (aq)+H O (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 96
ácido1base2base1ácido2
Larespuestacorrectaeslad.
(Cuestiónsimilara lapropuestaenOviedo2002,Asturias2004y2008,LaRioja2008y2009,2012yÁvila2009).
1.157.Laconstante delácidocianhídricoes5,0·10 .¿CuáleselpHdeunadisolucióndeHCN(aq)0,5M?a)Entre3,5y4,5b)Entre5,0y5,5c)Entre9,0y9,5d)Entre10,5y11,0
(O.Q.L.LaRioja2010)(O.Q.L.LaRioja2012)
Elácidocianhídrico,HCN,seencuentraparcialmentedisociadosegúnlaecuación:
HCN(aq)+H O(l)CN (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidezes:
K =[CN ][H O
[HCN]
Lasconcentracionesdetodaslasespeciesenelequilibrioson:
[CN ]=[H O ]=x [HCN]=0,5–x
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
5,0·10 =x2
0,5‒xx=5,0·10 M
pH=‐log 5,0·10 =5,3
Larespuestacorrectaeslab.
1.158.SegúnlateoríadeBrönsted‐Lowry,¿cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a) y puedenactuarcomoácidos.b) , y puedenactuarcomobases.c) , y puedenactuarcomosustanciasanfóteras.d)Todassoncorrectas.
(O.Q.L.CastillayLeón2010)
SegúnlateoríadeBrönsted‐Lowry:
ácidoestodaespeciequímicacapazdecederprotonesaunabase.
baseestodaespeciequímicacapazdeaceptarprotonesdeunácido.
a)Falso.
HSO +H OSO +H O
HSO cede un protón y se comporta ácido de Brönsted,mientras que SO no puedecederprotones.
b)Verdadero.
+H OHSO +OH
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 97
+H OHS +OH
+H OHCO +OH
LastresespeciescaptanunprotónysecomportancomobasesdeBrönsted.
c) Falso. Anfóteros son especies que pueden comportarse como ácidos o basesdependiendodelmedioenelqueseencuentren.
DelastresespeciespropuestaslaúnicaqueesunanfóteroeselionHCO :
acido:HCO +H OCO +H O
base:HCO +H O H CO +H O
Larespuestacorrectaeslab.
1.159. Se preparan tres disoluciones de concentración 0,1M de ácido clorhídrico, ácidoacéticoyacetatodesodio.Indicacuáleselordendeacidez:a)ácidoacético>acetatodesodio>ácidoclorhídricob)ácidoclorhídrico>acetatodesodio>ácidoacéticoc)ácidoclorhídrico>ácidoacético>acetatodesodiod)ácidoacético>ácidoclorhídrico>acetatodesodio
(O.Q.L.CastillayLeón2010)
Elácidoclorhídrico,HCl,esunácidofuerte,porloqueseencuentratotalmenteionizadoyproporcionaelvalorde[H O ]máselevadoysupHseráelmásbajo.
El ácido acético, CH COOH, es débil, por lo que se encuentra parcialmente ionizado yproporcionaunvalorde[H O ]menorqueeldelácidofuerteysupHserámayor.
Elacetatodesodio,NaCH COO,esunasalprocedentedeácidodébilybasefuertequepresenta hidrólisis básica y proporciona un valor de [H O ] mucho más bajo que lasanterioressustanciasysupHseráelmásaltodelastres.
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Elordendeacidezdelasdisolucioneses:
ácidoclorhídrico>ácidoacético>acetatodesodio
Larespuestacorrectaeslac.
1.160.LavariacióndepHqueseproducecuandoseañade1 deHCl1Ma1Ldeaguapuraesde:a)3unidadesb)4unidadesc)5unidadesd)6unidades
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
El ácido clorhídrico, HCl, es un ácido monoprótico fuerte que en disolución acuosa seencuentracompletamentedisociadosegúnlaecuación:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
Suponiendoquenohayvariacióndevolumenlaconcentracióndeladisoluciónes:
1cm3HCl1M1Lagua
1molHCl
10 cm3HCl1M1molH O1molHCl
=0,001M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 98
ElpHdeestadisoluciónes:
pH=‐log 0,001 =3
LavariaciónqueexperimentaelpHdelaguaes:
ΔpH=7−3=4
Larespuestacorrectaeslab.
1.161.Laacidezdeloscompuestosbinarioscovalentesaumentaenelorden:a)HF> >CH4> b)CH4> > >HFc)HF> > >CH4d) >HF> >CH4
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
Laacidezdeestoscompuestosbinariosdelhidrógenoestarárelacionadaconlapolaridaddel enlace X−H, es decir, con la diferencia de electronegatividad que exista entre loselementosqueformandichoenlace,cuántomáspolarseaéstemásfácilseráquesecedaelprotón(H )ymayorcarácterácidotendráelcompuesto.
Compuesto Δχ CarácterácidoHF 3,98 – 2,20 =1,78 máximoH O 3,44– 2,20 =1,24 medioNH 3,04– 2,20=0,84 medioCH4 2,55– 2,20=0,35 mínimo
Larespuestacorrectaeslab.
1.162.Delossiguientesóxidos ,CaO, y puedeafirmarseque:a)Todossonmuysolublesenagua.b)Susdisolucionesacuosastendráncarácterbásico.c)Susdisolucionesacuosastendráncarácterácidod)Ladisoluciónacuosacontendráiones .
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
a)Falso.ElúnicoqueserámuysolubleenaguaseráelNa O,unóxidodeunmetalalcalino.
b‐c)Falso.SonóxidosbásicosaquellosquealreaccionarconaguasoncapacesdeproducirionesOH–.Porejemplo:
Na O(s)+H O(l)Na (aq)+OH (aq)
CaO(s)+2H O(l)Ca (aq)+2OH (aq)
Al O (s)+3H O(l)2Al (aq)+6OH (aq)
Son óxidos ácidos aquellos que al reaccionar con agua son capaces de producir ionesH O .Porejemplo:
P O (s)+3H O(l)H PO (aq)H PO (aq)+H O (aq)
Al O (s)+H O(l)HAlO AlO (aq)+H O (aq)
Son óxidos anfóteros aquellos que son capaces de comportarse como ácidos y comobasesdependiendodelmedioenelqueseencuentren.Porejemplo:Al O .
d)Verdadero.Segúnsehavistoenelapartadoanterior.
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 99
1.163.Almezclar20mLdeacetatodesodio0,2M( =4,75)con10mLdeHCl0,2M,elpHdeladisoluciónresultantees:a)5,55b)8,35c)4,75d)7,73e)2,73
(Dato. =1,0·10 )(O.Q.N.Valencia2011)
LasalNaCH COO,endisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NaCH COO(aq)CH COO (aq)+Na+(aq)
ElionNa+,eselácidoconjugadodelabasefuerteNaOHynosehidroliza.
El ionCH COO es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegún laecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionacetatoes:
pK =4,75K =10 K =1,8·10
K =KK
=1,0·10
1,8·10=5,6·10
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNaCH COOyHCles:
HCl(aq)+NaCH COO(aq)NaCl(aq)+CH COOH(aq)
Elnúmerodemolesdecadareactivoes:
20mLNaCH COO0,2M0,2mmolNaCH COO1mLNaCH COO0,2M
=4mmolNaCH COO
10mLHCl0,2M0,2mmolHCl1mLHCl0,2M
=2mmolHCl
Larelaciónmolares:
4mmolNaCH COO2mmolHCl
>1limitante:HClsobrante:NaCH COO
Relacionadoambosreactivos:
2mmolHCl1mmolNaCH COO
1mmolHCl=2mmolNaCH COO
4mmolNaCH COO(ini.)–2mmolNaCH COO(cons.)=2mmolNaCH COO(exc.)
RelacionadoellimitanteconelCH COOHformado:
2mmolHCl1mmolCH COOH
1mmolHCl=2mmolCH COOH
Se tieneunamezcla formadapor2mmoldeCH COOHy2mmoldeNaCH COO, loqueconstituyeunadisoluciónreguladoracuyaconcentraciónes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 100
[CH COOH] NaCH COO 2mmol30mL
=0,067M
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =CH COO H O
CH COOH= H O
CH COOCH COOH
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pH=pK +logCH COOCH COOH
Sustituyendoseobtiene:
pH=4,75+log0,0670,067
=4,75
Larespuestacorrectaeslac.
1.164. Sepreparandiferentesdisolucionesdeacetatodeamoniode concentraciones1M;0,01My0,001M.ElpHdelasdistintasdisolucionesserá:a)4,75;5,75;6,75respectivamenteb)9,25;8,25;7,25respectivamentec)7,00;7,50;8,00respectivamented)8,00;8,50;9,00respectivamentee)7,00paracualquierdisolución(Datos.Ácidoacético, =4,75;amoniaco, =9,25
(O.Q.N.Valencia2011)
LasalNH CH COO,endisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NH CH COO(aq)CH COO (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Laconstantedeacidez(hidrólisis)delionamonioes:
pK =9,25K =10 K =5,6·10
El ionCH COO es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegún laecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionacetatoes:
pK =4,75K =10 K =1,8·10
K =KK
=1,0·10
1,8·10=5,6·10
SeproducenionesH O yOH procedentesdelahidrólisisdelosdosionesdelasal.
Como se observa, K (CH COO ) = K (NH ), lo que quiere decir que ambos iones sonigualdefuertescomobaseycomoácido,respectivamente,independientementedelvalor
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 101
delconcentracióninicialdelasal.Portanto,ladisoluciónresultanteesneutrabásicayelpH=7.
Larespuestacorrectaeslae.
1.165.Alvalorarácidofluorhídrico0,1M( =6,31·10 )conNaOH0,1M,elpHenelpuntodeequivalencia:a)12,10b)3,20c)7,94d)5,93e)Dependedelindicadorutilizado
(Dato.( =1,0·10 )(O.Q.N.Valencia2011)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreHFyNaOHes:
HF(aq)+NaOH(aq)NaF(aq)+H O(l)
ElpuntodeequivalenciasetieneunadisolucióndeNaFcuyaconcentracióneslamitaddeladelasdisolucionesiniciales.
Elfluorurodesodio,NaF,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NaF(aq)F (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
Laconstantedebasicidad(hidrólisis)delionfluoruroes:
K =[HF][OH
[F ]
K =KK
=1,0·10
6,31·10=1,6·10
Enelequilibriosecumpleque:
[HF]=[OH ] [F]≈0,05M
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
1,6·10 =[OH0,05
[OH ]=8,9·10 M
pOH=‐log 8,9·10 =6,05pH=14–6,05=7,95
Larespuestacorrectaeslac.
1.166.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesnoesverdadera?a)Elaguapuratienepropiedadesácidasybásicas.b)Elácidoclorhídricoesmásfuertequeelácidoacético.c)Unadisolucióndeclorurodeamonioesácida.d)Unadisolucióndecarbonatodesodioesácida.
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 102
a)Verdadero.Elequilibriodeionizacióndelaguaes:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
Seproducelamismacantidaddeambosiones.
b) Verdadero. El ácido clorhídrico, HCl, es un ácido fuerte, por lo que se encuentratotalmenteionizadoyproporcionaunvalorde[H O ]máselevadoysupHesmásbajo.
El ácido acético, CH COOH, es débil, por lo que se encuentra parcialmente ionizado yproporcionaunvalorde[H O ]menorqueeldelácidofuerteysupHesmayor.
c)Verdadero.El clorurodeamonio,NH Cl, endisoluciónacuosa seencuentradisociadasegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElionCl eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Comoseobserva,seproducenionesH O yportantoesácida.
d) Falso. El carbonato de sodio, Na CO , en disolución acuosa se encuentra disociadosegúnlaecuación:
Na CO (aq)CO (aq)+2Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
El ion CO es la base conjugada del ácido débil HCO que no se hidroliza según laecuación:
CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH yportantoesbásica.
Larespuestacorrectaeslac.
1.167.ElpHdeunadisolución0,1MdeunácidomonopróticoHAes4,5.Sepuededecirquesetratadeunácido:a)Muydiluidob)Orgánicoc)Muypocosolubleenaguad)Pocodisociado
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
Apartirdelosdatosdadossededucequesetratadeunácidodébilinorgánicouorgánico,yportanto,pocodisociadoeniones,yaquesisetrataradeunácidofuerte,totalmentedisociado en iones, una disolución acuosa cuya concentración fuese 0,1 M tendría unpH=1.
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 103
1.167.Enunadisoluciónde depH=2,38 laconcentraciónde enmolespormLserá:a)4,17·10 b)2,40·10 c)4,17·10 d)2,40·10
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
LarelaciónentreelpHyelpOHdeunadisoluciónvienedadaporlaexpresión:
pH+pOH=14pOH=14–pH=14–2,38=11,62
DeacuerdoconelconceptodepOH:
[OH ]=10 [OH ]=10 , 2,40·10 mol/L
Cambiandolasunidades:
2,40·10 molL1L
103mL=2,40·10
molmL
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenCastillayLeón2010).
1.168.SegúnlateoríadeBrönsted‐Lowry,¿cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a) y puedenactuarcomobases.b)HCN, y puedenactuarcomosustanciasanfóteras.c) , y puedenactuarcomoácidos.d)Todassonincorrectas.
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
SegúnlateoríadeBrönsted‐Lowry:
ácidoestodaespeciequímicacapazdecederprotonesaunabase.
baseestodaespeciequímicacapazdeaceptarprotonesdeunácido.
a)Falso.
NH +H ONH +H O ácido
CO +H OHCO +OH base
b) Falso. Anfóteros son especies que pueden comportarse como ácidos o basesdependiendodelmedioenelqueseencuentren.
HCO yHSO sonanfoterosyaquepuedencederocaptarunproton.
HCNpuedecederunprotónynopuedecaptarloyporellosoloactúacomoácido.
c)Verdadero.Lastresespeciescedenunprotónysecomportancomoácidos.
HPO +H OPO +H O ácido
HCO +H OCO +H O ácido
H O H O+H ácido
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 104
(CuestiónsimilaralapropuestaenCastillayLeón2010).
1.169.ElpHdeunadisolucióndeacetatodeamonioesaproximadamente7,locuálsepuedeexplicarporque:a)Ladisoluciónesmuydiluida.b)Elacetatodeamonioesunelectrólitodébil.c)Lassalesdeácidosybasesdébilessonneutras.d)Losionesamonioyacetatosehidrolizanaproximadamenteenlamismamagnitud.
(O.Q.L.CastillayLeón2011)
Elacetatodeamonio,NH CH COO,endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH CH COO(aq)CH COO (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
El ionCH COO es labaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegún laecuación:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
SielpHaproximadodeladisoluciónes7quieredecirquelacantidaddeionesH O queproduce el amonio y la de iones OH que produce el acetato es la misma. Como laconcentracióninicialdeambosioneseslamisma,laconstantedeacidez(hidrólisis)delionamoniodebeteneraproximadamenteelmismovalorquelaconstantedebasicidad(hidrólisis)delionacetato.
Larespuestacorrectaeslad.
1.170.Unadisoluciónreguladoraotampónesaquellaque:a)RegulaelpH.b)Escapazdeneutralizarlosiones olos añadidosconloqueelpHvaríapocoonada.c)Escapaz,medianteeldesplazamientodeunequilibrio,deeliminar los iones o los
añadidosconloqueelpHvaríapoco.d) Es capaz de eliminar,mediante una reacción de hidrólisis, los iones o los añadidosconloqueelpHvaríapocoonada.
(O.Q.L.Asturias2011)
Unadisoluciónreguladoraestáformadaporunácidoobasedébilyunasalquecontengaasu conjugado. La presencia de cantidades similares de ácido/base conjugada o debase/ácido conjugado en el equilibrio hace que pueda eliminar los iones H O y OH añadidossinqueapenascambieelpHdeladisolución.
Larespuestacorrectaeslac.
1.171.Almezclar100gdecarbonatodecalciocon1Ldedisolucióndeácidoclorhídrico4Mydejarreaccionar,ellíquidoresultanteserá:a)Ácidob)Básicoc)Neutrod)Anfótero
(O.Q.L.Murcia2011)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreCaCO yHCles:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 105
2HCl(aq)+CaCO (aq)2CaCl (aq)+H CO (aq)
Elnúmerodemolesdecadareactivoes:
100gCaCO1molCaCO100gCaCO
=1molCaCO
1LHCl4M4molHCl1LHCl4M
=4molHCl
4molHCl1molCaCO
>2
LarelaciónmolarobtenidaquieredecirqueellimitanteeselCaCO yquesobraHCl(ácidofuerte).
ComolosproductossonCaCl (salprocedentedeácidofuerteybasefuerte)quenoinfluyeenelpHdeladisoluciónyH CO (ácidodébil),ladisoluciónresultanteseráácida.
Larespuestacorrectaeslaa.
1.172.¿Quéácidotienelabaseconjugadamásfuerte?a)Ácidoacético( =1,8·10 )b)Ácidofórmico( =1,8·10 )c)Ácidofluorhídrico( =6,8·10 )d)Ácidopropanoico( =5,5·10 )
(Dato. =1,0·10 )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
La relaciónentre la constantede fuerzadeácidoy subase conjugadavienedadapor laexpresión:
K =KK
K =1,0·10
1,8·10=5,6·10
Paralosácidosdados,tendrálabaseconjugadamásfuerteelquetengaelmayorvalordelaconstanteK ,ylosrespectivosvaloresson:
Ácidoacético 1,8·10 5,6·10 fórmico 1,8·10 5,6·10 fluorhídrico 6,8·10 1,5·10 propanoico 5,5·10 1,8·10
Larespuestacorrectaeslaa.
1.173.Elácidometanoicoesunácidodébilcuyaconstantedeacidezvale1,84·10 .Si setienen500mLdeunadisoluciónacuosadeesteácidoenlacualésteseencuentradisociadoenun34%,¿cuálserálaconcentracióninicialdelácidometanoicoenladisolución?a)2,10·10 Mb)1,05·10 Mc)1,50·10 Md)2,55·10 M
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
ElHCOOHesunácidodébilque se encuentraparcialmentedisociadodeacuerdoconelequilibrio:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 106
HCOOH(aq)+H O(l)HCOO (aq)+H O (aq)
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
K =HCOO H O
HCOOH
Lasconcentracionesenelequilibrioenfuncióndelaconcentracióninicialcydelgradodeionizaciónαes:
[HCOO ]=[H O ]=cα [HCOOH]=c−x≈c 1 α
Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:
Kcα
c 1 αcα1 α
c K1 αα
Sustituyendoseobtiene:
c 1,84·101 0,340,34
1,03·10
Larespuestacorrectaeslab.
1.174.¿CuáleselpHdeunadisolución0,025MdeKOH?a)1,60b)3,69c)10,31d)12,40
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
ElKOHesunabase fuertequeseencuentra totalmentedisociadaen ionesdeacuerdoconlaecuación:
KOH(aq)K (aq)+OH (aq)
Portanto,[K ]=[OH ]=0,025M.
pOH=‐log 0,025 =1,60pH=14–pOH=14–1,60=12,40
Larespuestacorrectaeslad.
1.175.ElácidomásadecuadoparalaobtencióndebromurodehidrógenoapartirdeNaBrmedianteunareaccióndedesplazamientoácidobase:a) b)HClc)HFd) e)
(O.Q.N.ElEscorial2012)
a‐c)Verdadero.ParaqueseproduzcaHBrapartirdeNaBrdebetenerlugarunareacciónácido‐baseenlaqueesprecisoqueelácidoquereaccioneconelBr (baseconjugada)delHBrsealosuficientementefuerte.LosácidosH SO ,HClyHNO sedescartanportratarsedeácidosfuertescomoloeselHBr.
ElácidoHFesdemasiadodébilmientrasqueelH PO noloestanto.Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreambassustanciases:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 107
3NaBr(aq)+H PO (aq)3HBr(aq)+Na PO (aq)
Larespuestacorrectaeslae.
1.176.IndiqueelordencorrectodepHcrecienteparalasdisoluciones0,1Mdelossiguientescompuestosquímicos:a)HCl< <KCl<KF<KOHb)KCl<KF< <KOH<HClc)KF<KCl< <HCl<KOHd) <KCl<HCl<KF<KOHe) <KOH<HCl<KCl<KF
(O.Q.N.ElEscorial2012)
ElHClesunácidofuertequeseencuentratotalmenteionizadoyproporcionaelvalorde[H O ]máselevado,yportantosupHseráelmenordetodos.
ElNaOHesunabasefuertequeseencuentratotalmenteionizadoyproporcionaelvalorde[H O ]másbajo,yportantosupHseráelmayordetodos.
ElKClesunasalprocedentedeácidofuerteybasefuerte,motivoporelcuálningunodelos ionesquela formansufrehidrólisis,yportantosusdisolucionesacuosastendránunpHneutro.
ElKFendisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
KF(aq)K (aq)+F (aq)
ElionK nosehidrolizaporelserelconjugadodelabasefuerteKOH.
ElionF eslabaseconjugadadelácidodébilHFysehidrolizasegúnlaecuación:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
La base F esmás débil que la base fuerte KOH, y por tanto el pH de sus disolucionesacuosasnoserátanelevadocomoelcorrespondientealadisolucióndeKOH.
ElZnCl endisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
ZnCl (aq)Zn (aq)+2Cl (aq)
ElionCl nosehidrolizaporelserelconjugadodelácidofuerteHCl.
ElionZn eselácidoconjugadodelabasedébilZn OH ysehidrolizasegúnlaecuación:
Zn (aq)+2H O(l)Zn OH (aq)+H O (aq)
ElácidoZn esmásdébilqueelácidofuerteHCl,yportantoelpHdesusdisolucionesacuosasnoserátanbajocomoelcorrespondientealadisolucióndeHCl.
ElordencrecientedepHdelasdisolucioneses:
HCl< <KCl<KF<KOH
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 108
1.177. Indiquecuálde los siguientesparesdecompuestosesadecuadoparaprepararunadisoluciónreguladora:a) + b) +NaOHc) + d) + e)NaCl+NaHCOO
(O.Q.N.ElEscorial2012)
Unadisoluciónreguladoraestá formadaunácidoobasedébilyunasalquecontenga labaseoelácidoconjugadodeestos.
a)Falso.Unamezcla formadaporH SO (ácido fuerte)yNa SO (basedébil)noesunadisolucióntampón.
b)Falso.Unamezcla formadaporH SO (ácido fuerte) yNaOH (base fuerte)noesunadisolucióntampón.
c)Verdadero. Unamezcla formada porH PO (ácidodébil) yNa HPO (basedébil) esunadisolucióntampón.
d) Falso. Unamezcla formada por HNO (ácido fuerte) y NaNO (sal neutra que no sehidroliza)noesunadisolucióntampón.
e)Falso.Unamezcla formadaporNaCl(salneutraquenosehidroliza)yNaHCOO(basedébil)noesunadisolucióntampón.
Larespuestacorrectaeslac.
1.178.Setienendisoluciones0,1MdeHF,HCl, yKCl.¿CuáleselordencorrectodemenoramayorpH?a)HF,HCl, ,KClb)HCl,HF, ,KClc)HCl,HF,KCl, d)HF,HCl,KCl,
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)
ElHClesunácidofuerte,porloqueseencuentratotalmenteionizadoyproporcionaelvalorde[H O ]máselevadoyelpHseráelmásbajo.
ElHFesunácidoesdébil,porloqueseencuentraparcialmenteionizadoyproporcionaunvalorde[H O ]menorqueeldelácidofuerteysupHserámayorqueeldelHCl.
ElKClesunasalprocedentedeácidofuerteybasefuerte,motivoporelcuálningunodelos ionesquela formansufrehidrólisis,yportantosusdisolucionesacuosastendránunpHneutro.
El NH OH es una base débil, por lo que se encuentra parcialmente ionizada yproporcionaunvalorde[H O ]muybajoysupHseráelmayordetodos.
ElordencrecientedepHdelasdisolucioneses:
HCl<HF<KCl<
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 109
1.179.A50°C,el =2,5·10 .Sisetieneaguapuraaesatemperatura.SeñalelafirmaciónFALSA:a)[ ]>10 Mb)[ ]=[ ]c)pH=6,8d)pH=7
(O.Q.L.Asturias2012)
Paraelequilibriodedisociacióndelaguaadeterminadatemperatura:
2H O(l)H O (aq)+OH (aq)
laconstantedeequilibriovienedadaporlaexpresión:
K =[H O ][OH ]
Comoparaelaguasecumplesiempreque:
[ ]=[ ]K =[H O
[H O ]= 2,5·10 =1,6·10 M
DeacuerdoconelconceptodepH,enestecaso:
pH=‐log 1,6·10 =6,8
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenCastillayLeón2007).
1.180.Alrealizarunavaloracióndeunácidofuertesobreunabasedébil:a)ElpHenelpuntodeequivalenciaessiete.b)ElpHenelpuntodeequivalenciaesmenorquesiete.c)Enelpuntodeequivalenciahayunasal(disociada)quesufreunahidrólisisbásica.d)Unavezsuperadoelpuntodeequivalencia,siseañademásácidoseformaunadisoluciónreguladora.
(O.Q.L.Asturias2012)
Seapor ejemplo el casode la valoracióndeHCl (ácido fuerte) conNH (basedébil). Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónes:
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Enelpuntodeequivalenciasolohayclorurodeamonio,NH Cl,queendisoluciónacuosaseencuentradisociadosegúnlaecuación:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElionCl eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
Como se observa, se producen iones H O y por tanto la hidrólisis es ácida y ladisolucióntienepH<7.
SuperadoelpuntodeequivalenciasetieneunamezcladeHClyNH Cl.EstamezclanoesunadisoluciónreguladorayaqueelHClesunácidofuerte.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 110
Larespuestacorrectaeslab.
1.181. Teniendo en cuenta que el ion es la base conjugada del ácido acético( ),queesunácidodébil,señalecuáldelassiguientesafirmacionesesFALSA:a)Elanion esunabasedébil.b)Lassalesformadasporanion modificanelpHaldisolverseenaguadestilada.c)Elanion reaccionaconelaguasegún:
(aq)+ (l) (aq)+ (aq)d)Lasal daráunadisoluciónacuosadepH<7.
(O.Q.L.Asturias2012)
El acetato de sodio, CH COONa, en disolución acuosa se encuentra disociado según laecuación:
CH COONa(aq)CH COO (aq)+Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionCH COO eslabaseconjugadadelácidodébilCH COOHysehidrolizasegúnlaecuación:
(aq)+ (l) (aq)+ (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueladisoluciónresultantetienepH>7.
Larespuestacorrectaeslad.
1.182. En dos vasos A y B se tienen dos disoluciones de lamisma concentración. El vaso Acontiene25mLdeunadisolucióndehidróxidodesodioyelvasoB25mLdeunadisolucióndeamoniaco.Lasdosdisolucionessevanavalorarconunadisolucióndeácidoclorhídrico.Indicalarespuestacorrecta:a)LasdosdisolucionestienenelmismopHinicial.b)Lasdosdisolucionesnecesitanelmismovolumendeácidoclorhídricoparasuvaloración.c)EnelpuntodeequivalenciadeambasvaloracioneselpHdelavaloraciónes7.d)Enlasdosdisolucionessecumplequeenelpuntodeequivalencia[ ]=[ ].
(O.Q.L.Asturias2012)
a)Falso.ElNaOHesunabasefuertequeseencuentratotalmenteionizadoyproporcionaelvalorde[H O ]muybajo,yportantosupHseráelevado.
ElNH OHesunabasedébil,porloqueseencuentraparcialmenteionizadayproporcionaunvalorde[H O ]bajoysupHnoserátanelevadocomoeldelNaOH.
b)Verdadero.LasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdeneutralizacióndelasdosbasesconHClson:
HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)
HCl(aq)+NH (aq)NH Cl(aq)+H O(l)
Suponiendoquetodaslasdisolucionesson1M,elvolumennecesariodedisolucióndeHClparaneutralizarambasdisolucioneses:
25mLNaOH1M1mmolNaOH1mLNaOH1M
1mmolHCl1mmolNaOH
1mLHCl1M1mmolHCl
=25mLHCl1M
25mLNH 1M1mmolNH1mLNH 1M
1mmolHCl1mmolNH
1mLHCl1M1mmolHCl
=25mLHCl1M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 111
c)Falso.EnelpuntodeequivalenciadelavaloracióndeNaOHsolohayNaCl,saldeácidofuerteybasefuertequenosufrehidrólisis.LadisoluciónresultantetienepH=7yaqueloproporcionaelH O.
EnelpuntodeequivalenciadelavaloracióndeNH solohayNH Cl,saldeácidofuerteybasedébilquesufrehidrólisisácida:
NH Cl(aq)Cl (aq)+NH (aq)
ElionCl eslabasedébilconjugadadelácidofuerteHClporloquenosehidroliza.
ElionNH ,eselácidoconjugadodelabasedébilNH ysehidrolizasegúnlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,seproducenionesH O yportantoladisolucióntienepH<7.
d)Falso.Respectoalassustanciasquereaccionan,enelpuntodeequivalencia,secumpleque:
molesdeHCl=molesNaOH=molesdeNH
Sinembargo,comosehademostradoenlosapartadosb)yc),enelcasoenelque:
reaccionanHClyNaOHsellegaaunadisolucióncon[H O ]=[OH ]
reaccionanHClyNH sellegaaunadisolucióncon[H O ]>[OH ]
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 112
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 113
2.PROBLEMASdeÁCIDOSYBASES
2.1.UnadisolucióndesulfatodeamoniotienepH=4.Calculalaconcentracióndelaespeciespresentesenladisoluciónsabiendoquelaconstantedeionizacióndelamoníacoes1,7·10 .
(Dato. =1,0·10 )(Canarias1992)
El NH SO esunasustanciaqueendisoluciónacuosaseencuentradisociadasegúnlaecuación:
NH SO (aq)2NH (aq)+SO (aq)
Haciendo la aproximación de que el ion sulfato es la base conjugada del ionhidrógenosulfato(ácidofuerte)yqueportantonosehidroliza,elpHdeladisoluciónsedebe al ion amonio, que es el ácido conjugado de la base débil NH , y se hidroliza deacuerdoconlaecuación:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Latabladeconcentracionescorrespondienteaesteequilibrioes:
NH NH H Ocinicial c — ctransformado x —cformado — x xcequilibrio c–x x x
Laconstantedeacidezdelamonioes:
K =[NH ][H O ]
[NH ]
xc– x
SielpHdeladisoluciónes4,0:
x=[ ]=10 =10 M
[ ]=[H O ]=10 M
Elvalordelaconstantedeacidez(hidrólisis)delamoniosecalculamediantelasiguienteexpresión:
K =K
K K =
1,0·10
1,7·10=5,9·10
Sustituyendo
5,9·10 =10
c–10c=16,95M
Laconcentracióndeamoniosinhidrolizarenequilibrioes:
[ ]= c– x 16,95M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 114
2.2.Deacuerdoconlateoríaácido‐basedeBrönsted,completalossiguientesequilibrios,detalformaqueelprimermiembrodelaecuaciónseasiempreunácido:
a) +…… +…… b) +…… +……
c) + +…… d) + +(Canarias1995)(Canarias2002)(Canarias2011)
De acuerdo con la teoría ácido‐base propuesta por Brönsted, “ácido es toda especiequímicacapazdecederprotones”.Aplicadoalasecuacionesdadas:
a)Paraelionamonio:
NH + H O+
b)Paraelionhidrógenosulfato:
HSO + H O +
c)Paraelagua:
H O+CN OH +HCN
d)Paraelácidocarbónico:
H CO +H O +
(EnCanarias2011sereemplazaHCO yseañadeH CO ).
2.3. Una botella de reactivo contiene una disolución acuosa de tetraoxosulfato (VI) dedihidrógeno,diluidoal49%enpeso,quepresentaunadensidadde1,15g/ .¿Cuáleslamolaridaddelácido?¿CuáleselpHdeladisolución?
(Dato:2ªconstantedeacidez( )delionhidrógenotetraoxosulfato(VI)=1,2·10 )(Galicia1999)
Tomandounabasedecálculode100gdedisolucióndeH SO laconcentraciónmolardelamismaes:
49gH SO100gH SO 49%
1molH SO98gH SO
1,15gH SO 49%1cm H SO 49%
103cm H SO 49%1LH SO 49%
=5,75M
ElH SO ,esunácidofuerte,queendisoluciónacuosasedisociatotalmentedelasiguienteforma:
H SO (aq)+H O(l)HSO (aq)+H O (aq)
ElHSO4–,esunácidodébil,queendisoluciónacuosasedisociaparcialmentedelasiguiente
forma:
HSO (aq)+H O(l)SO +H O
Latabladeconcentracionescorrespondienteaestasegundaionizaciónes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 115
HSO SO H Ocinicial 5,75 — 5,75ctransformado x —cformado — x xcequilibrio 5,75–x x 5,75+x
LaconstantedeacidezdelHSO es:
K =[SO ][H O ]
[HSO ]
Sustituyendolosvaloresdelatabla:
1,2·10 =x 5,75+x5,75– x
x=0,012M
Elvalorde H O enelequilibrioes:
[H O ]= 5,75+0,012 M=5,762M
pH=‐log 5,762 =‐0,76
2.4.CalculaelpHdelaguadeunapiscinade75 devolumenalaquesehanañadido150gde monoxoclorato (I) de sodio (hipoclorito sódico). La constante de disociación delmonoxoclorato(I)dehidrógenoes3,0·10 .
(Dato.Productoiónicodelagua, =1,0·10 )(Galicia2000)
Elhipocloritodesodio(NaClO)sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaClO(aq)ClO (aq)+Na (aq)
Laconcentracióndeestadisoluciónes:
c=150gNaClO
75m3disolucion1molNaClO74,5gNaClO
1m3disolucion
103Ldisolucion=2,7·10 M
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionClO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
ClO (aq)+H O(l)HClO(aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[HClO]=[OH ]=x
[ClO ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNaClO.
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[HClO][OH ]
[ClO ]=
xc– x
El valor de la constante de basicidad (hidrólisis) del hipoclorito se calculamediante lasiguienteexpresión:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 116
K =K
K K =
1,0·10
3,0·10=3,3·10
Sustituyendo
3,3·10 =x
2,7·10 – xx=[OH ]=2,8·10 M
pOH=‐log 2,8·10 =5,55
pH=14pOH=145,55=8,45
2.5.UnadisolucióndeunácidodébiltieneelmismopHqueunadisolucióndeHCl5,49·10 M.Calcula:a)ElpHdeladisolución.b)Laconstantedeionizacióndelácidodébil.c)Elgradodedisociacióndelácidodébil.
(Canarias2001)
a)Si[H O ]=5,49·10 M
pH=‐log 5,49·10 =2,26
b)SeaelácidodébilHAquesedisociadeacuerdoconlasiguienteecuación:
HA(aq)+H O(l)A (aq)+H O (aq)
Latabladeconcentracionescorrespondienteaesteequilibrioes:
HA A H Ocinicial c — ctransformado x —cformado — x xcequilibrio c–x x x
SuponiendoqueparaelácidoHAsuconcentracióninicial,c=0,1M,laconstantedeacidezes:
K =[A ][H O ]
[HA]=
xc–x
K =5,49·10
0,1–5,49·10=3,2·10
c)ElgradodedisociacióndelácidoHAes:
α=[A ][HA]
=xc=5,49·10
0,1=0,0555,5%
2.6. Calcula el pH de 800mL de disolución acuosa 0,1M de etanoico (ácido acético). Laconstantededisociacióndeesteácidoorgánicoa25°Cesde1,76·10 .
(Galicia2001)
El ácido acético (CH COOH), abreviadamente AcH, es un ácido débil que se disociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
cuyaconstantedeacidezes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 117
K =[Ac ][H O ]
[HAc]
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[Ac ]=[H O ] y [HAc]=c[H O ]
siendoclaconcentracióninicialdeAcH.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[H Oc–[H O ]
Cuandosedélacircunstanciadeque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[H O ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[H O
c[H O ]= Ka·c= 1,76·10–5·0,1=1,33·10–3M
[H O ]= 1,76·10 0,1=1,33·10 MpH=‐log 1,33·10 =2,88
2.7. Si el pH de una disolución de cloruro de amonio es 5,2; calcula la concentración declorurodeamonioyelgradodehidrólisis.
(Dato. (amoníaco)=1,75·10 )(Asturias2001)
Elclorurodeamonio(NH Cl)sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[NH ]=[H O ]=x
[NH ]=c[H O ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNH Cl.
Laconstantedeacidezdelamonioes:
K =[NH ][H O ]
[NH ]=
xc– x
SielpHdeladisoluciónes5,2:
[H O ]=10 =6,3·10 M
[NH ]=[H O ]=6,3·10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 118
Elvalordelaconstantedeacidez(hidrólisis)delamoniosecalculamediantelasiguienteexpresión:
K =K
K K =
1,0·10
1,75·10=5,7·10
Sustituyendo
5,7·10 =6,3·10 2
c–6,3·10c=7,0·10 M
LaconcentracióndeladisolucióndeNH4Cles:
[ ]=c=7,0·10 M
ElgradodehidrólisisdelionNH4+es:
α=[NH ][NH
=xcα=
6,3·10
7,0·10=9,0·10 0,009%
2.8. Indica el carácterácido,básicooneutro resultantede lasdisolucionesacuosasde lassiguientessales: , , .
(Canarias2002)
Elpercloratodepotasio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
KClO (aq)K (aq)+ClO (aq)
ElionK nosehidrolizayaqueprocededelKOH(basefuerte).
ElionClO nosehidrolizayaqueprocededelHClO (ácidofuerte).
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTRO.
Elcianurodebario,Ba CN ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
Ba CN (aq)Ba (aq)+2CN (aq)
ElionBa nosehidrolizayaqueprocededelBa OH (basefuerte).
ElionCN sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
ElmediocontieneionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterBÁSICO.
Elbromurodeamonio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH Br(aq)NH (aq)+Br (aq)
ElionBr nosehidrolizayaqueprocededelHBr(ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElmediocontieneionesH O ,portanto,ladisolucióntienecarácterÁCIDO.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 119
2.9. ¿QuévariacióndepH seproduciráalañadir10mLdeNaOH0,15Mamedio litrodeaguapura?
(Dato. =1,0·10 )(Canarias2002)
ElH Oesneutra,portantosupH=7.
Siseañaden10mLdeNaOH0,15Ma500mLdeH Olaconcentraciónde ladisoluciónresultante,considerandovolúmenesaditivos,es:
10mLNaOH0,15M500+10 mLdisolucion
0,15mmolNaOH1mLNaOH0,15M
=2,94·10 M
El hidróxido de sodio, NaOH, es una base fuerte que se encuentra completamentedisociadaenionesdeacuerdoconlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
pOH=‐log 2,94·10 =2,53
pH=14–pOHpH=11,47
LavariacióndepHqueexperimentaelH OalañadirelNaOHes:
Δ(pH)=11,47–7,00=4,47
2.10.Sepreparaunadisolucióndisolviendo4gdeNaOHen250mLdeagua.a)CalculaelpHdeladisolución.b)Siahorasediluyeladisoluciónanteriorhasta2000mL,¿cuálseráelnuevopH?c)Siahorase leañade500mLdedisolución0,5Mdeácidosulfúrico,¿cuáleselpHde ladisoluciónresultante?d)Calculaelvolumendedisolución0,1Mdeácidosulfúriconecesarioparaneutralizar50mLdeladisolucióninicial.
(Canarias2003)
a) Si se disuelven 4 g de NaOH en 250 mL de H O la concentración de la disoluciónresultante,considerandoquenoexistevariaciónapreciabledevolumen,es:
4gNaOH0,250Ldisolucion
1molNaOH40gNaOH
0,4M
El hidróxido de sodio, NaOH, es una base fuerte que se encuentra completamentedisociadaenionesdeacuerdoconlaecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
pOH=‐log 0,4 =0,398
pH=14–pOHpH=13,601
b) Si se diluye la disolución anterior hasta un volumen final de 2000 mL la nuevaconcentracióndeladisoluciónresultantees:
4gNaOH2Ldisolucion
1molNaOH40gNaOH
0,05M
ElpOHypHdeladisoluciónes:
pOH=‐log 0,05 =1,30
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 120
pH=14–pOHpH=12,70
c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNaOHyH SO es:
2NaOH(aq)+H SO (aq)Na SO (aq)+2H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaunadelassustanciases:
4gNaOH1molNaOH40gNaOH
103mmolNaOH1molNaOH
=100mmolNaOH
500mLH SO 0,5M0,5mmolH SO1mLH SO 0,5M
=250mmolH SO
100mmolNaOH250molH SO
=0,4
Como la relación molar es < 2 quiere decir que sobra H SO , por lo queNaOH es elreactivolimitante.
RelacionandoNaOHconH SO :
100mmolNaOH1mmolH SO2mmolNaOH
=50mmolH SO
250mmolH SO (inicial)–50mmolH SO (gastado)=200mmolH SO (sobrante)
Laconcentracióndeladisoluciónresultante,considerandovolúmenesaditivos,es:
200mmolH SO 500+2000 mLdisolucion
=0,08M
Elsulfatodesodioformado,Na SO ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
Na SO (aq)2Na (aq)+SO (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionSO nosehidrolizayaqueprocededelH SO (ácidofuerte).
ElpHdelmediosedebealadisolucióndeH SO sobrante.ElH SO ,esunácidofuerte,que en disolución acuosa se puede considerar que disocia totalmente de la siguienteforma:
H SO (aq)2H O (aq)+SO (aq)
Deacuerdoconlaecuaciónanterior,laconcentracióndeH O deladisoluciónresultantees:
[H O 0,08molH SO Ldisolucion
2molH O 1molH2SO4
=0,16M
pH=‐log 0,16 =0,80
d)RelacionandoladisolucióninicialdeNaOH0,4MconH SO :
50mLNaOH0,4M0,4mmolNaOH1mLNaOH0,4M
1mmolH SO2mmolNaOH
=10mmolH SO
ComoseneutralizacondisolucióndeH SO 0,1M:
10mmolH SO1mLH SO 0,1M0,1mmolH SO
=100mL 0,1M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 121
2.11.¿Quévolumendeunadisoluciónde depH=14seránecesarioparaprepararunlitrodeotradepH=12ycuántosmgde porlitrotendráestaúltima?
(Galicia2003)
ElBa OH endisoluciónsedisociasegúnlaecuación:
Ba OH (aq)Ba (aq)+2OH (aq)
UnadisolucióndeBa OH depH=12tieneuna[OH ]:
pH=12pOH=2[OH ]=10 =10 M
Segúnlaestequiometría,laconcentracióndeladisolucióndeBa OH serálamitadqueladeOH :
10molOH
L1molBa OH2molOH
=5·10 molBa OH
L
Análogamente,unadisolucióndeBa OH depH=14tieneuna[OH ]:
pH=12pOH=0[OH ]=10 =10 =1M
ylaconcentracióndeladisolucióndeBa OH :
1molOH
L1molBa OH2molOH
=0,5molBa OH
L
LamasadeBa OH quecontiene1LdedisolucióndeBa OH depH=12, esdecir,5·10 M:
1LBa OH 5·10 M5·10–3molBa OH
1LBa OH 5·10–3M171,3·103mgBa OH
1molBa OH=857mg
ParapreparardichadisoluciónapartirdeotradepH=14senecesita:
1LBa OH 5·10 M5·10 molBa OH
1LBa OH 5·10–3M103mLBa OH 0,5M
0,5molBa OH=10mL 0,5M
2.12. Calcula el pH y el grado de disociación del ácido acético en una disolución que essimultáneamente0,1Menácidoáceticoy0,05Menácidoclorhídrico.
(Dato. (ácidoacético)=1,8·10 )(Asturias2003)
Elácidoclorhídrico(HCl)esunácidofuertequeseencuentracompletamentedisociadoenionesdeacuerdoconlaecuación:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
El ácido acético (CH COOH), abreviadamente HAc, es un ácido débil que se disociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
Como se trata de una disolución que contiene una mezcla de ambos ácidos con unaconcentraciónsimilar,sepuederealizarlasiguienteaproximación:
[H O >>[H O [H O ≈[H O
pH=‐log 0,05 =1,30
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 122
Para calcular el grado de disociación del HAc se escribe la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:
HAc Ac H Ocinicial 0,1 — 0,05ctransformado x —cformado — x xcequilibrio 0,1–x x 0,05+x
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[Ac ][H O ]
[HAc]
1,8·10 =x 0,05+x0,1–x
x=3,6·10 M
ElgradodedisociacióndelácidoHAes:
α=[Ac ][HAc]
=xcα=
3,6·100,1
=3,6·10 0,036%
2.13.Escribe losprocesosácido‐baseresultantesaldisolverenagua lassiguientesespecies:, , ,HCOOHy .
(Canarias2004)
ElionCN sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
ElionClO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
ClO (aq)+H O(l)HClO(aq)+OH (aq)
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElHCOOHsedisociaparcialmenteenaguaproduciendoionesH O segúnlareacción:
HCOOH(aq)+H O(l)HCOO (aq)+H O (aq)
ElNH sedisociaparcialmenteenaguaproduciendoionesOH segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
2.14. ¿Cuálocuálesde las siguientes salesdisueltasenaguapuraoriginanunadisoluciónácida?Justificalarespuesta.
1)NaCl2)KCN3) 4) (Canarias2004)
1)Elclorurodesodio,NaCl,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Na (aq)+Cl (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 123
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTRO.
2)Elcianurodepotasio,KCN,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
KCN(aq)K (aq)+CN (aq)
ElionK nosehidrolizayaqueprocededelKOH(basefuerte).
ElionCN sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
ElmediocontieneionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterBÁSICO.
3)Elnitratodeamonio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH NO (aq)NH (aq)+NO (aq)
ElionNO nosehidrolizayaqueprocededelHNO (ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElmediocontieneionesH O ,portanto,ladisolucióntienecarácterÁCIDO.
4)Elnitratodepotasio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
KNO (aq)K (aq)+NO (aq)
ElionK nosehidrolizayaqueprocededelKOH(basefuerte).
ElionNO nosehidrolizayaqueprocededelHNO (ácidofuerte).
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTRO.
2.15. La aspirina se forma a partir del ácido salicílico, . Si la constante deionizacióndedichoácidoes =1,1·10 ,calculaelpHyelgradodedisociacióndeunadisolucióndeácidosalicílicoqueseobtienealdisolverunatabletadeaspirinaquecontiene0,5gdedichoácidoen100mLdeagua.
(Canarias2004)
Suponiendo que la disolver el sólido no hay variación apreciable de volumen, laconcentracióndeladisoluciónes:
c=0,5gC H OHCOOH100mLdisolucion
1molC H OHCOOH138gC H OHCOOH
103mLdisolucion1Ldisolucion
=0,036M
El ácido salicílico, abreviadamente HSal, es un ácido débil que se disocia parcialmentesegúnelequilibrio:
HSal(aq)+H O(l)Sal (aq)+H O (aq)
cuyaconstantedeacidezes:
K =[Sal ][H O ]
[HSal]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 124
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[Sal ]=[H O ] y [SalH]=c[H O ]
siendoclaconcentracióninicialdeAcH.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[H Oc–[H O ]
sustituyendo
1,1·10 =[H O
0,036–[H O ][H O ]=5,8·10 M
pH=‐log 5,8·10 =2,24
ElgradodedisociacióndelácidoSalHes:
α=[Sal ][SalH]
=[H O ]
cα=
5,8·100,036
=0,1616%
2.16.CalcularelpHqueseobtienealmezclarunlitrodeunadisolución,exactamente0,25Mde acetato sódico ( ) con un litro de disolución 0,1M de ácido clorhídrico. Seconsideraquelosvolúmenesdeambasdisolucionessonaditivos.
(Dato.Laconstantededisociacióndelácidoacéticoes =1,7·10 )(Galicia2004)
LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHCl(ácido)yNaOOCCH (base)es:
HCl(aq)+NaOOCCH (aq)NaCl(aq)+CH COOH(aq)
Por comodidad se representa el ácido acético CH COOH, porHAc, y el acetato de sodioNaOOCCH ,porNaAc.
Elnúmerodemolesdecadaunodelosreactivoses:
1LHCl0,1M0,1molHCl1LHCl0,1M
=0,1molHCl
1LNaAc0,25M0,25molNaAc1LNaAc0,25M
=0,25molNaAc
ComolareacciónesmolamolylacantidaddeHClesmenor,ésteelreactivolimitantequedeterminalacantidaddeNaAcconsumidayladeHAcformada:
0,1molHCl1molNaAc1molHCl
=0,1molNaAc
0,25molNaAc inicial –0,10molNaAc gastado =025molNaAc exceso
0,1molHCl1molHAc1molHCl
=0,1molHAc
Se obtieneunamezcla de 2 L formadapor 0,15mol deNaAc (base) y 0,10mol deHAc(ácido)queconstituyeunadisoluciónreguladoraácidaen laque lasconcentracionesdeambasespeciesson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 125
HAc]=0,1molHAc2Ldisolucion
=0,050M
NaAc]=0,15molNaAc2Ldisolucion
=0,075M
Lasecuacionescorrespondientesalasreaccionesdelassustanciasenladisoluciónson:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
NaAc(aq)Na (aq)+Ac (aq)
Llamando C a la concentración inicial de la disolución de AcH y C a la concentracióninicialdeladisolucióndeNaAc,latabladeconcentracionesenelequilibrioes:
AcH Ac H Ocinicial C C —ctransformado x —cformado — x xcequilibrio C –x C +x x
ElHAcesunácidodébilqueestápocodisociado:
x≪C
x≪C
C –x C
C –x C
Teniendo en cuenta ambas aproximaciones, la expresión de la constante de equilibrioquedacomo:
K =[Ac ][H O ]
[AcH]K =
CC[H O ]
sustituyendo
1,7·10 =0,0750,050
[H O ][H O ]=1,13·10 M
pH=‐log 1,13·10 =4,95
2.17.Lamorfina,unpoderosoanalgésico,esunabasedébilconunpKb=5,79.Representandolamorfinapor“Mor”ysuácidoconjugadocomo“H‐Mor”ysabiendoquelamorfinaespocosolubleenagua,peroelnitratodemorfina( )esunasalmuysoluble,calcula:a)ElpHdeunadisolución2Mdenitratodemorfina.b)Laconcentracióndemorfinadeldisoluciónanterior.
(Asturias2004)
Elnitratodemorfinasedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
HMorNO (aq)HMor (aq)+NO (aq)
ElionNO nosehidrolizayaqueprocededelHNO (ácidofuerte).
ElionHMor sehidrolizaproduciendoionesH3O+segúnlareacción:
HMor (aq)+H O(l)Mor(aq)+H O (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[Mor]=[H O ]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 126
[HMor ]=c[H O ]
siendoclaconcentracióninicialdeHMorNO .
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
Ka=[Mor][H O ][HMor ]
[H Oc– [H O ]
Elvalorde laconstantedeacidez(hidrólisis)delcatiónsecalculamediante lasiguienteexpresión:
K =K
K logarıtmospK +pK =14
pK = 14 5,79 =8,21K =6,2·10
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[H3O+]≅c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[H O
c[H O ]= Ka·c
[H O ]= 6,2·10 ·2=1,11·10 M
pH=‐log 1,11·10 =3,95
b)Elvalorde[Mor]deacuerdoconelequilibrioanteriores:
[Mor]=[H O ]=1,11·10 M
2.18. Completa las siguientes reacciones entre pares ácido‐base conjugados de Brönsted‐Lowry:
+
+
+
+ (Canarias2005)
ElionNH (ácido)reaccionaconelH O(base)segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ácido1base2base1ácido2
ElionNH (ácido)reaccionaconelionOH segúnlareacción:
NH (aq)+OH (aq)NH (aq)+H O(l)
ácido1base2base1ácido2
ElionCO (base)reaccionaconelH O(ácido)segúnlareacción:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 127
CO (aq)+H O(aq)HCO (aq)+OH (l)
base1ácido2ácido1base2
ElionCH COO (base)reaccionaconelH O (ácido)segúnlareacción:
CH COO (aq)+H O (aq)CH COOH(aq)+H O(l)
base1ácido2ácido1base2
2.19. Indica, razonando la respuesta,elcarácterácido,básicooneutrode lasdisolucionesacuosasdelassiguientessales:
1) 2) 3)KBr 4) (Canarias2005)
1)Elclorurodeamonio,NH4Cl,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElmediocontieneionesH O ,portanto,ladisolucióntienecarácterÁCIDO.
2)Elnitratodesodio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaNO (aq)Na (aq)+NO (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionNO nosehidrolizayaqueprocededelHNO (ácidofuerte).
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTRO.
3)Elbromurodepotasio,KBr,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
KBr(aq)K (aq)+Br (aq)
ElionK nosehidrolizayaqueprocededelKOH(basefuerte).
ElionBr nosehidrolizayaqueprocededelHBr(ácidofuerte).
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTRO.
4)Elacetatodepotasio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
CH COOK(aq)K (aq)+CH COO (aq)
ElionK nosehidrolizayaqueprocededelKOH(basefuerte).
ElionCH COO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
ElmediocontieneionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterBÁSICO.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 128
2.20. La codeína (COD) es un compuesto que se obtiene del opio y que se emplea paracombatirlatos.Sabiendoquesu =1,0·10 ,sepide:a)¿Eslacodeínaunabasedébil?b)CalculaelpHyelgradodedisociacióndeunadisoluciónacuosadeunatabletadecodeínacuyaconcentraciónes0,02M.
COD+ + (Canarias2005)
a) La codeína es una base débil ya que de acuerdo con la ecuación propuesta no seencuentracompletamentedisociadaen iones.Poresemotivopresentaunaconstantedeequilibrio(basicidad)menorquelaunidad:
K =[HCOD ][OH ]
[COD]=1,0·10
Estoquequieredecir,queenelequilibrioseencuentranpresentesmoléculasdecodeínasindisociar(COD)enequilibrioconmoléculasprotonadas(HCOD ).
b)Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[HCOD ]=[OH ] y [COD]=c[OH ]
siendoclaconcentracióninicialdeCOD.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[OH ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[OH
c[OH ]= K ·c
[OH ]= 1,0·10 ·0,02=1,4·10 M
pOH=‐log 1,4·10 =3,85pH=14–pOHpH=10,15
Elgradodedisociacióndelabasees:
α=[HCOD ][COD]
=[OH ]c
α=1,4·100,02
=0,0070,7%
2.21.SepreparaunadisolucióndeácidoacéticoañadiendoaguahastaqueelpH=3,0.Elvolumenfinaldeladisoluciónes0,400L.Calcule:a)Laconcentraciónmolardelácidoenladisoluciónylacantidaddeácidoqueconteníalamisma.b)Elgradodedisociación.Escribaelequilibrioquetienelugar.c) El volumen de disolución 1,00 M de hidróxido de sodio necesario para neutralizartotalmenteladisolución.
(Dato. (ácidoacético)=1,8·10 )(Asturias2005)
a‐b) El ácido acético (CH COOH), abreviadamenteHAc, es un ácidodébil que se disociaparcialmentesegúnelequilibrio:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 129
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
SipH=3,0:
[H O ]=10 =10 M
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
AcH Ac H Ocinicial c — —ctransformado x —cformado — x xcequilibrio c–x x x
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[Ac ][H O ]
[AcH]=
xc–x
1,8·10 =10
c–10c=5,66·10 M
LamasadeHAcdisueltoes:
0,4Ldisolucion5,66·10 molHAc1Ldisolucion
60gHAc1molHAc
=1,36gHAc
ElgradodedisociacióndelácidoHAes:
α=[Ac ][HAc]
=xcα=
10
5,66·10=1,77·10 1,77%
c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNaOHyCH3COOHes:
NaOH(aq)+HAc(aq)NaAc(aq)+H O(l)
RelacionandoHAcconNaOH:
0,4LHAc5,66·10 M5,66·10 molHAc
1LHAc5,66·10 M=2,26·10 molHAc
2,26·10 molHAc1molNaOH1molHAc
103mLNaOH1M
1molNaOH=22,6mLNaOH1M
2.22.Unacentraltérmicadeproduccióndeenergíaeléctricalibera5tdedióxidodeazufrepor hora a la atmósfera. En días húmedos, el liberado reacciona con el oxígenoatmosféricoyconelaguaproduciendoácidosulfúrico.Aciertadistanciadelacentraltérmicaexisteunalagunaconunvolumende5 .Un1%de todo el producido durante un día precipita en forma de ácido sulfúrico sobre lalaguna.Hallar el pH de la laguna después de producirse la lluvia ácida.Debe suponerse el ácidosulfúricoestácompletamentedisociadoenelagua.
(Galicia2005)
Laecuacióndequímicacorrespondientealprocesodeformacióndelluviaácidaes:
SO (g)+12O (g)+H O(l)H SO (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 130
LacantidaddeSO liberadoenlacombustiónes:
24h5tSOh
106gSO1tSO
1molSO64gSO
=1,875·10 molSO
RelacionandoSO conH SO (teniendoencuentalaconversióndel1%):
1,875·10 molSO1molSO convertido100molSO total
1molH SO1molSO
=1,875·10 molH SO
Alserelvolumendeaguacontenidaenlalagunamuchomayorqueelvolumendeácidoquecaeenlamisma,sesuponequenoseproducevariaciónapreciabledevolumen.Porlotanto,laconcentraciónmolardeladisolucióndeH SO formadaes:
1,875·10 molH SO5hm
1hm
109L=3,75·10 M
Teniendo encuenta que el ácido sulfúrico es un ácido fuerte que en la disolución seencuentracompletamentedisociado:
H SO (aq)2H O (aq)+SO (aq)
3,75·10 molH SOL
2molH O1molH SO
=7,5·10 M
ElpHdeladisoluciónes:
pH=‐log 7,5·10 =5,125
2.23.Setienen100mLdeunadisolucióndeácidoclorhídrico0,01Myotros100mLdeotradisolución0,01Mdeácidoacético.Sila paraelácidoacéticoes1,8·10 .a)CalculeelpHdeambasdisoluciones.b) Calcule la variación que experimenta el pH de ambas disoluciones, si en las dosañadiéramosaguahastaquaelvolumenresultantefuera10veceselvolumeninicial.c)Calcule el valordelpHde ladisolución resultantede lamezclade lasdosdisolucionesácidasdiluidasdelapartadoanterior.
(CastillayLeón2005)
a)Elácidoclorhídrico(HCl)esunácidofuertequeseencuentracompletamentedisociadoenionesdeacuerdoconlaecuación:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
pH=‐log 0,01 =2,0
El ácido acético (CH COOH), abreviadamente HAc, es un ácido débil que se disociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
Para calcular el pH del HAc se escribe la tabla de concentraciones correspondiente alequilibrioes:
HAc Ac H Ocinicial 0,01 — —ctransformado x —cformado — x xcequilibrio 0,01–x x x
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 131
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[Ac ][H O ]
[HAc]
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[H3O+]≅c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[H O
c[H O ]= Ka·c
[H O ]= 1,8·10 ·0,01=4,24·10 M
pH=‐log 4,24·10 =3,37
b) Si se añade agua a ambas disoluciones hasta que el volumen final sea 10 veces elvolumeniniciallaconcentracióndeambasdisolucioneses10vecesmenor,esdecir,0,001M.
ElcálculodelpHsehaceigualqueenelapartadoanterior.
HCl0,001M:
pH=‐log 0,001 =3,0
Δ pH = 3–2 =1,0
CH COOH0,001M:
Ahorayanosepuedehacer laaproximacióndelapartadoanterioryelcálculodelpHsehaceigualqueenelapartadoanterior.
1,8·10 =x
0,001–xx=1,26·10 M
pH=‐log 4,24·10 =3,90
Δ pH = 3,90–3,37 =0,53
c) Como se trata de una disolución que contiene unamezcla de ambos ácidos con unamismaconcentración(0,001M)sepuederealizarlasiguienteaproximación:
[H O >>[H O [H O ≈[H O
pH=‐log 0,001 =3,0
SinoserealizalaaproximaciónparaelcálculodelpHdelamezcla:
HAc Ac H Ocinicial 0,001 — 0,001ctransformado x —cformado — x xcequilibrio 0,001–x x 0,001+x
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 132
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[Ac ][H O ]
[HAc]
1,8·10 =x 0,001+x0,001–x
x=1,74·10 M
[H O = 10 M+1,74·10 M =1,02·10 M
pH=‐log 1,02·10 =2,99
2.24.Ordena,demenoramayor,elpHdelasdisolucionesacuosasdelassiguientessales:1) 2)NaCl 3)NaClO
(Canarias2006)
1)Elfluorurodeamonio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH F(aq)NH (aq)+F (aq)
ElionF sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ParadeterminarelcarácterácidoobásicodeladisoluciónesnecesarioconocerelvalordelasconstantesdeacidezybasicidaddelHFyNH respectivamente.Éstasson:
K =7,0·10 K =1,8·10
Elvalordelasconstantesdebasicidadyacidez(hidrólisis)delosrespectivosconjugados,F yNH ,son:
K =K
K K =
1,0·10
7,0·10=1,4·10
K =K
K K =
1,0·10
1,8·10=5,8·10
Comolasconcentracionesinicialesdeambasespeciessonidénticas,yK >K ,ladisoluciónresultantetienecarácterácidoysupH<7.
2)Elclorurodesodio,NaCl,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Na (aq)+Cl (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTRO.
3)Elhipocloritodesodio,NaClO,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaClO(aq)Na (aq)+ClO (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 133
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionClO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
ClO (aq)+H O(l)HClO(aq)+OH (aq)
ElmediocontieneionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterbásicoysupH>7.
Elordencrecientedeacidezdelasdisolucioneses:
NaClO<NaCl<
2.25. Otro nombre de la niacina es el ácido nicotínico, , ( = 1,4·10 ), unmiembroimportantedelgrupodelavitaminaB.Calcula:a)Elgradodedisociacióndedichoácidoenunadisoluciónquesepreparadisolviendo0,10molesdeácidonicotínico,HNic,enaguahastaobtenermediolitrodedisolución.b)ElpHdeladisolución.
(Canarias2006)
a‐b) El ácido nicotínico (HC H O N), abreviadamente HNic, es un ácido débil que sedisociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HNic(aq)+H O(l)Nic (aq)+H O (aq)
Laconcentracióndeladisoluciónes:
c=0,10molHNic0,5Ldisolucion
=0,2M
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[H O ]=[Nic ] y [HNic]=c[H O ]
siendoclaconcentracióninicialdeHNic.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[Nic ][H O ]
[HNic]=
xc–x
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[H O ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[H O
c[H O ]= K ·c
[H O ]= 1,4·10 ·0,2=1,7·10 MpH=‐log 1,7·10 =2,78
ElgradodedisociacióndelácidoHNices:
α=[Nic ][HNic]
=xcα=
1,7·100,2
=8,5·10 0,85%
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 134
2.26.Escribeunareacciónquímicaqueexpliqueporquélassiguientesespeciesendisoluciónacuosadanlugaraunadisoluciónbásica.
a) b) c) (Canarias2006)
a)ElionNO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
NO (aq)+H O(l)HNO (aq)+OH (aq)
b)ElionCO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+OH (aq)
c)El ionHCO esunaespecieanfóteraqueenmedioácidoreaccionaproduciendoiones
OH–segúnlareacción:
HCO (aq)+H O(l)H CO (aq)+OH (aq)
LostresionesalhidrolizarseproducenionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterBÁSICO.
2.27.Sedisuelven3gdeácidoacéticoen500mLdeaguaobteniéndoseunadisolucióncuyopH=2,87.Calcula:a)Laconcentracióndecadaespecieenelequilibrio.b)Laconstantededisociacióndelácidoacético.c)Elporcentajedeácidoacéticoionizado.d)Elvolumendedisolucióndehidróxidodesodio10 Mnecesarioparaneutralizar20mLdeladisoluciónanterior.
(Asturias2006)
a) El ácido acético (CH COOH), abreviadamente HAc, es un ácido débil que se disociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
Suponiendo que la adición de HAc al agua no produce variación de volumen, laconcentracióndeladisoluciónes:
c=3gAcH
0,5Ldisolucion1molHAc60gHAc
=0,1M
SipH=2,87:
[H O ]=10 =10 , M[H O ]=1,35·10 M
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[ ]=[ ]=1,35·10 M
[HAc]=c[H O ][HAc]= 0,1–1,35·10 M=9,87·10 M
siendoclaconcentracióninicialdeHAc.
b)Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[Ac ][H O ]
[AcH]K =
1,35·10
9,87·10=1,84·10
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 135
c)ElgradodedisociacióndelácidoAcHes:
α=[Ac ][AcH]
=xcα=
1,35·100,1
=1,35·10 1,35%
d)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNaOHyHAces:
NaOH(aq)+HAc(aq)NaAc(aq)+H O(l)
RelacionandoHAcconNaOH:
20mLHAc0,1M0,1mmolHAc1mLHAc0,1M
=2mmolHAc
2mmolHAc1mmolNaOH1mmolHAc
1mLNaOH10 M
10 mmolNaOH=2000mLNaOH10 M
2.28.Paradefenderse, lashormigasutilizandosmedios;susmandíbulasy laproyeccióndeácidofórmico(ácidometanoico).Cuandounahormigasesienteamenazadapuedeproyectarsobresuenemigoácidofórmicoamásde30cm.a)Enunmatrazaforadode100mLse introduceunamasamdeácido fórmico, seañadeaguadestilada,seagita,sedisuelveysecompletahastaelenrase.Sedisponeentoncesdeunadisolucióncuyaconcentraciónmolarvale0,010M.¿Cuántovalem?b)Escribelafórmuladelabaseconjugadadelácidofórmico.c)CalculaelvalordesuconstantedeacidezsabiendoqueelpHdeladisoluciónpreparadavale2,92.d)Explicasilamoléculadeácidofórmicotieneuncarbonoquiraloasimétrico.e)Sihacesreaccionar10mLdeladisoluciónacuosapreparadadeácidofórmicocon10mLde disolución de hidróxido sódico 0,010M ¿Cuánto vale la concentraciónmolar de la salsódicaqueseforma?¿CuántovaleelpHdeladisoluciónresultante?
(Galicia2006)
a‐b)Elácidofórmicoometanoico(HCOOH),esunácidodébilquesedisociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HCOOH(aq)+H O(l)HCOO (aq)+H O (aq)
ácido1base2base1ácido2
LabaseconjugadadelHCOOHes .
LamasadeHCOOHdisueltoes:
100mLdisolucion0,010molHCOOH
103mLdisolucion46gHCOOH1molHCOOH
=0,046gHCOOH
c)SipH=2,92:
[H O ]=10 =10 , M
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[H O ]=[HCOO ] y [HCOOH]=c[H O ]
siendoclaconcentracióninicialdeHCOOH.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstanteseobtiene:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 136
K =[HCOO ][H O ]
[HCOOH]K =
10 ,
0,010–10 , =1,6·10
d)LaestructuradelLewisdelHCOOHes:
SegúnelmodeloRPECVesunaespeciecuyadistribucióndeligandos y pares de electrones solitarios alrededor delátomo central se ajusta a la fórmula AX a la quecorresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que sudisposiciónyformageométricaesTRIANGULARPLANA.
Para que una sustancia sea quiral es preciso que poseacuatro sustituyentes diferentes unidos a un átomo decarbono,yenestecaso sólohay trespor loqueelHCOOHnoesquiral.
e)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNaOHyHCOOHes:
NaOH(aq)+HCOOH(aq)NaHCOO(aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaunodelosreactivoses:
10mLHCOOH0,010M0,010mmolHCOOH1mLHCOOH0,010M
=0,1mmolHCOOH
10mLNaOH0,010M0,010mmolNaOH1mLNaOH0,010M
=0,1mmolNaOH
Como la reacción esmol amol, se tienen cantidades estequiométricas, es decir, ambosreactivosseconsumencompletamenteylacantidaddeNaHCOOformadaes:
0,1mmolHCOOH1molNaHCOO1molHCOOH
=0,1molNaHCOO
Considerandovolúmenesaditivos,laconcentracióndeladisolucióndeNaHCOOes:
c=0,1mmolNaHCOO10+10 mLdisolucion
=0,005M
Elformiatodesodio(NaHCOO)sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaHCOO(aq)Na (aq)+HCOO (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionHCOO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
HCOO (aq)+H O(l)HCOOH(aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[HCOOH]=[OH ]=x [HCOO ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNaHCOO.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 137
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[HCOOH][OH ]
[HCOO ]=
xc– x
El valor de la constante de basicidad (hidrólisis) del formiato se calcula mediante lasiguienteexpresión:
K =K
K K =
1,0·10
1,6·10=6,3·10
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[OH ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[OH
c[OH ]= K ·c
[OH ]= 6,3·10 ·0,005=5,6·10 M
pOH=‐log 5,6·10 =6,25pH=14pOH=146,25=7,75
2.29.Responde,razonandolarespuesta,alassiguientescuestiones:a)Elionbicarbonato, ,puedetenercomportamientoanfótero.b)Unzumodenaranja tienepH=3,2. ¿Cuáles laconcentraciónde iones ? ¿Y ladeionesOH?c)Aldisolverunasalenagua¿sepuedetenerunpHbásico?
(Canarias2007)
a)Unasustanciaesanfóteracuandoescapazdeactuartantocomoácidoocomobase.Elionbicarbonato,HCO ,esunejemplotípicodeanfótero.
Frenteaunabasecedeprotonesyel secomportacomoácido:
(aq)+ (aq) (aq)+ (l)
Frenteaunácidocaptaprotonesyel secomportacomobase:
(aq)+ (aq) (aq)+ (l)
b)SipH=3,2:
[H O ]=10 =10 , M[H O ]=6,3·10 M
El producto iónico del agua proporciona la relación entre [H O ] y [OH ] en cualquierdisoluciónacuosa:
[H O ][OH ]=10–14
Deaquísepuedecalcularelvalorde[OH ]deladisolución:
[OH ]=Kw
[H O ] OH =
1,0·10
6,3·10=1,6·10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 138
c)Paraque ladisolucióndeuna sal enagua tengaunpHbásicoesnecesarioque la salprocedadeunabasefuerteydeunácidodébil,comoporejemplo,NaF.
LadisolucióndelNaFenaguaproducelaionizacióndelasal:
NaF(aq)Na (aq)+F (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
Elion sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
F (aq)+H O(l)HF(aq)+OH (aq)
ElmediocontieneionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterbásicoysupH>7.
2.30.Larealizacióndeunejerciciofísicodalugaralaformacióndeácidoláctico(HLac)enlosmúsculos¿CuálseríaelpHdelfluidomuscularcuandolaconcentracióndeácidolácticoesde1,0·10 M?
(Dato. (HLac)=8,4·10 )(Canarias2007)
Elácidoláctico(HLac)seencuentraparcialmenteionizadodeacuerdoconlaecuación:
HLac(aq)+H O(l)Lac (aq)+H O (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[H O ]=[Lac ] y [HLac]=c[H3O+]
siendoclaconcentracióninicialdeHLac.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[Lac ][H O ]
[HLac]=
xc–x
sustituyendo:
8,4·10 =x
1,0·10 –xx=[H O ]=5,9·10 M
pH=‐log 5,9·10 =3,23
2.31.Setieneunadisoluciónquecontiene2,45gdelasalNaCNen500mLdeagua.Calcula:a)ElpHdeladisolución.b)Elporcentajedesalhidrolizada.
(Dato. ( )=2,04·10 )(Canarias2007)
a) Suponiendo que la adición de NaCN al agua no produce variación de volumen, laconcentracióndeladisoluciónes:
c=2,45gNaCN
0,5Ldisolucion1molNaCN49gNaCN
=0,1M
Elcianurodesodio(NaCN)sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaCN(aq)Na (aq)+CN (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 139
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionCN sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CN (aq)+H O(l)HCN(aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[HCN]=[OH ]=x [CN ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNaCN.
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[HCN][OH ]
[CN ]
El valor de la constante de basicidad (hidrólisis) del cianuro se calcula mediante lasiguienteexpresión:
K =K
K K =
1,0·10
2,04·10=4,9·10
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[OH ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[OH
c[OH ]= K ·c
[OH ]= 4,9·10 ·0,1=7,0·10 M
pOH=‐log 7,0·10 =5,15pH=14pOH=145,15=8,85
b)Elgradodehidrólisisdelcianuroes:
α=[HCN][CN–]
=xcα=
7,0·100,1
=7,0·10 7,0·10 %
2.32.Apartirde losvaloresde que se indican,razonaenqué sentido sedesplazaríaelequilibriosiguiente:
HCN+ +HF
(Datos. (HF)=6,8·10 y (HCN)=4,9·10 )(Canarias2007)
Parapoderdeterminarenquésentidosedesplazalareacciónsehadetenerencuentalosvalores de las constantes ácidas de cada uno de los ácidos implicados en el equilibrio.Comparandodichasconstantes:
K
K =
6,8·10
4,9·10=1,4·10
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 140
Estoquieredecirqueelácidofluorhídrico,HF,esunácidomuchomásfuertequeelácidocianhídrico,HCN.ElHFtienemayortendenciaqueelHCNparacederunprotón.Portanto,elequilibriopropuestoseencuentradesplazadohacialaizquierda.
2.33. El azul de bromotimol es un indicador ácido‐base. Cuando en la disolución hay un90,9%, omás, de la formamolecular no ionizada, la disolución es claramente de coloramarillo.Encambio,essuficientelapresenciadeun80,0%delaformaionizadaparaqueladisoluciónseaclaramentedecolorazul.a)DetermineelintervalodepHparaelvirajedelcolordelindicador.b)Sisemezclan20mLdeácidoclorhídrico0,03Mcon50mLdehidróxidosódico0,01Myseleañadenunasgotasdelindicadorazuldebromotimol,indiquerazonadamentecuálseráelcolordeladisolución.
(Dato.Laconstantedeacidezdelazuldebromotimoles,a25°C, =1,0·10 )(Galicia2007)
a)Elazuldebromotimolesunácidodébil.SeaHAzBsuformanoionizadayAzB subaseconjugada. Al disolver azul de bromotimol en agua se produce el siguiente equilibrioquímicodedisociacióndelácido:
HAzB(aq)+H O(l)AzB (aq)+H O (aq)
amarilloazul
Enelequilibriosecumple:
Ka=[AzB ][H O ]
[HAzB][H O ]=Ka
[HAzB][AzB ]
Cuandoen ladisoluciónhayun90,9%deformamolecular,ABH,naturalmentehabráun9,1% de forma ionizada, AzB , y la disolución presentará un color amarillo. LaconcentracióndeH O enestasituaciónserá:
[H O ]=1,0·1090,99,1
=9,99·10 M
pH=‐log 9,99·10 =6,0
Porelcontrario,cuandoen ladisoluciónhayun80,0%de forma ionizadadel indicador,AzB , habrá un 20,0% de forma no ionizada, ABH, predominando el color azul en ladisolución.LaconcentracióndeH O será:
[H O ]=1,0·1020,080,0
=2,50·10 M
yelpH:será:
pH=‐log 2,50·10 =6,0
ElindicadorazuldebromotimolcambiadecolorenelintervalodepHcomprendidoentrelosvalores6,0y7,6:
6,0≤pH≤7,6
b)Esto se corresponde conuna reaccióndeneutralizacióndeunácido fuerte (HCl) conunabase fuerte(NaOH),por loquesi ladisoluciónpresentacolor,en lascondicionesdemezcladelenunciado,serádebidoalaespeciequeseencuentraenexcesoenelmedio,deacuerdoconelequilibrioescritoenelapartadoa).Asípues,elnúmerodemolesdeHClydeNaOHquesemezclanserá:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 141
20mLHCl0,03M0,03mmolHCl1mLHCl0,03M
=0,6mmolHCl
50mLNaOH0,01M0,01mmolNaOH1mLNaOH0,01M
=0,5mmolNaOH
Teniendo en cuenta que la reacción es 1:1, habrá 0,1 mmol de HCl en exceso; porconsiguientehayunexcesodeácidoyladisoluciónpresentaráuncolorazul.
2.34.Setieneamoniacodel25%deriquezaydensidad0,91g/mL.Calcula:a)Elvolumendelmismoparapreparar1Ldedisolución0,2M.b)ElpHdeestanuevadisolución.c) El pH de una disolución preparada con 0,5 g de cloruro de amonio y 250mL de unadisolucióndeamoniaco0,01M.
(Dato. ( )=1,8·10 )(Asturias2007)
a)Parapreparar1LdeNH 0,2M:
1LNH 0,2M0,2molNH1LNH 0,2M
17gNH1molNH
=3,4gNH
Comosedisponededisolucióncomercialderiqueza25%:
3,4gNH100gNH 25%
25gNH1mLNH 25%0,91gNH 25%
=15mL
b)LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelNH endisoluciónacuosaes:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[NH ]=[OH ]=x [NH ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNH .
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[NH ][OH ]
[NH ]
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[OH ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[OH
c[OH ]= K ·c
[OH ]= 1,8·10 ·0,2=1,9·10 MpOH=‐log 1,9·10 =2,72
pH=14pOH=142,72=11,28
c)ElequilibriocorrespondienteaunadisoluciónreguladoraformadaporNH yNH Cles:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 142
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
K =[NH ][OH ]
[NH ][OH ]=K
[NH ][NH ]
Tomando logaritmos y multiplicando por ‐1 se obtiene la ecuación de Henderson‐HasselbachquepermitecalcularelpHdeunadisoluciónreguladora:
pOH=pK +logNHNH
pH=14pK logNHNH
K =1,8·10 pK =4,74
LaconcentracióndeNH Clsuponiendoquealdisolverloen ladisolucióndeNH nohayvariacióndevolumenes:
NH =0,5gNH Cl
0,25Ldisolucion1molNH Cl53,5gNH Cl
=0,037M
SustituyendoenlaexpresióndeHenderson:
pH=144,74log0,0370,01
=8,69
2.35.Cuando3,10gdeunamuestradenitritodesodiosecalientanconunexcesodeclorurodeamonio,elvolumendenitrógenorecogidosobreaguaa22°Cesde567,3 medidosa741Torr.Sepide:a)Ajustarlareacciónquetienelugar.b)Determinarelvolumenqueocuparíaelnitrógenorecogido,unavezseco,encondicionesnormales.c)Calcularlariquezadelamuestradenitritodesodiocalentada.d)Sielexcesodeclorurodeamonioquefuede4,7gsellevaa250mLdeaguapura,indicarelpHdeladisoluciónresultante.
(Datos.Presióndevapordelaguaa22°C=20,5Torr; (hidróxidodeamonio)=1,8·10 )(Asturias2007)
a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNaNO yNH Cles:
(s)+ (s) (g)+NaCl(s)+2 (g)
b)ElvolumenqueocupaelN (g)secoencondicionesnormaleses:
74120,5 Torr·567,3cm22+273 K
=760Torr·V
273KV=497,7
c)RelacionandoN conNaNO :
567,3cm N1molN
22400cm N1molNaNO1molN
69gNaNO1molNaNO
=1,53gNaNO
Lariquezadelamuestraes:
1,53gNaNO3,10gmuestra
100=49,5%
d)LaconcentraciónmolardeladisolucióndeNH Clobtenidaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 143
c=4,7gNH Cl
250mLdisolucion
1molNH Cl53,5gNH ClNH Cl
103mLdisolucion1Ldisolucion
=0,35M
Elclorurodeamonio(NH Cl)sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[NH ]=[H O ]=x [NH ]=c[H O ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNH Cl.
Laconstantedeacidezdelamonioes:
K =[NH ][H O ]
[NH ]=
xc– x
Elvalordelaconstantedeacidez(hidrólisis)delamoniosecalculamediantelasiguienteexpresión:
K =K
K K =
1,0·10
1,8·10=5,8·10
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[H O ]≅c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[H O
c[H O ]= K ·c
[H O ]= 5,8·10 ·0,35=1,4·10 M
pH=‐log 1,4·10 =4,86
2.36.Discute,razonadamente,lassiguientesafirmaciones:a) Si se añade agua destilada a una disolución de pH = 4, aumenta la concentración deprotones.b)Siseañadeclorurodeamonio( )aunadisolucióndepH=7,disminuyeelpH.
(Canarias2008)(Canarias2011)
a)Falso.Alañadiraguaaladisolucióndisminuyesuconcentracióny,portanto,tambiéndisminuye[H O ].
b) Verdadero. El cloruro de amonio (NH Cl) se disuelve en agua de acuerdo con laecuación:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 144
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
Comoseobserva,aumenta[H O ]porloqueelpHdisminuye.
2.37.Señalasisonverdaderasofalsaslassiguientesafirmacionesjustificandolasrespuestas.Cuandoaunadisolucióndeamoníaco(NH3)seleañadeclorurodeamonio(NH4Cl):a)Aumentaelgradodedisociacióndelamoníaco.b)ElpHdisminuye.
(Canarias2008)
LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelNH es:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Laexpresióndelaconstantedebasicidades:
K =[NH ][OH ]
[NH ]
Sia ladisolucióndeNH se leañadeclorurodeamonio (NH Cl) sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelNH añadido,esdecir,queestereaccioneconlosionesOH yqueseformeNH ,portanto,alalcanzarsedenuevoelequilibrioseobservaque:
disminuye OH
aumenta NHequilibriodesplazadohacialaizquierda
a)Falso.ElequilibriosehadesplazadohacialaformacióndeNH porloqueelgradodedisociacióndeestedisminuye.
b)Verdadero. El valor de [OH ]disminuye y según la relación, K = [H O ] [OH ], elvalorde[H O ]aumenta,ycomopH=‐log[H O ],elpHdeladisolucióndisminuye.
2.38.Sedisuelven6,8gdeamoníacoenlacantidaddeaguanecesariaparaobtener500mLdedisolución.Calcula:a)ElpHdeladisolución.b) El volumen de ácido sulfúrico 0,10M que se necesitará para neutralizar 20mL de ladisoluciónanterior.
(Dato. (amoníaco)=1,8·10 )(Canarias2008)
a)Laconcentracióninicialdeladisoluciónes:
c=6,8gNH
500mLdisolucion1molNH 17gNH
103mLdisolucion1Ldisolucion
=0,8M
LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelNH3endisoluciónacuosaes:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 145
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[NH ]=[OH ]=x [NH ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNH .
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[NH ][OH ]
[NH ]
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[OH ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[OH
c[OH ]= K ·c
[OH ]= 1,8·10 ·0,8 3,8·10 M
pOH=‐log 3,8·10 =2,42pH=14pOH=142,42=11,58
b)LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreNH yH SO es:
2NH (aq)+H SO (aq) NH SO (aq)+2H O(l)
ElnúmerodemmolesdeNH aneutralizares:
20mLNH 0,8M0,8mmolNH1mLNH 0,8M
=16mmolNH
RelacionandoNH conH SO :
16mmolNH1mmolH SO2mmolNH
1mLH SO 0,10M
0,10mmolH SO 0,8M=80mL 0,10M
2.39.Seaunaminoácido, ‐CHR‐ ,cuyosvaloresde ,para las funcionesácidaybásica son = 5 y = 8, respectivamente. Teniendo en cuenta que la expresiónmatemática,querelacionaelpHdeunadisoluciónacuosadeunaminoácidoenaguaconlosvaloresde delasfuncionesácidaybásica,es:pH=½( + )
a)Enunadisoluciónacuosadeesteaminoácido,deconcentración10 M,¿cuálesson losdiversosionespresentes?Escribirlosequilibrios(1)e(2),cuyasconstantesdeequilibriosony .Calcúleselaconcentracióndedichosiones.
b) Si a la disolución precedente se le añade una disolución de ácido clorhídrico, HCl deconcentraciónC,¿quéocurriráconlosequilibrios(1)y(2)?¿Cuálseráeliondelaminoácidoqueseencontraráenmenorconcentración?
(Galicia2008)
a) Las características de los aminoácidos están determinadas por la presencia en suestructuradeungrupoaminoydeungrupocarboxilolibres,loquelesconfierecarácteranfótero.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 146
Estecarácteranfóterohacequealdisolverselamoléculadeaminoácidoseestablezcaunproceso tautomérico cuya constante es del orden de 10 –10 , lo que indica que endisoluciónestéfavorecidouniondipolarfrentealaespecieneutra.
NH2‐CHR‐COOH⁺NH3‐CHR‐COO–
Debido a los grupos funcionales presentes en lamolécula se establecen dos equilibriosácido‐baseconsecutivosquesemuestranenlafigura1:
Figura1
Unesquemamáscompletosemuestraenlafigura2:
Figura2
Porconsiguiente,losionespresentesenelmedioserían:
H+,+H3N‐CHR‐COO–,+H3N‐CHR‐COOH,OH–
Además de los dos equilibrios anteriores correspondientes al aminoácido, es necesariotenerencuentaelequilibriodedisociacióndelagua:
2H OH O +OH K =10
Paracalcular[H O ]y[OH ],bastarácontenerencuentalaexpresiónparaelpHdadaenel enunciado, los valores de pK y pK , y además será necesario tener en cuenta laconstantedelequilibriodedisociacióndelagua:
pH=½(pK +pK )pH=½(5+8)=6,5
dedondeseobtieneque
[H O ]=10 [H O ]=10 , =3,16·10 M
[OH–]=10–14
[H O ][OH–]=
10
3,16·10=3,16·10 M
Paracalcularlaconcentracióndecadaunodelosdosionespresentesesnecesarioutilizarcadaunadelasexpresionescorrespondientesalosequilibriosanteriores(esquema1):
+H3N-CHR-COOH +H3N-CHR-COO- + H+K1
K2
H2N-CHR-COO- + H+
H2N-CHR-COOH
+H3N-CHR-COO-
+H3N-CHR-COOH H2N-CHR-COO-KT
K1 K2
K1´
K1´´
K2´
K2´´
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 147
K1=[⁺NH3‐CHR‐COO
–][H ][⁺NH3‐CHR‐COOH]
seobtieneK1[H ]
=[⁺NH3‐CHR‐COO
–][⁺NH3‐CHR‐COOH]
I
K2=[NH2‐CHR‐COO
–][H ][⁺NH3‐CHR‐COO
–]seobtiene
K2[H ]
=[NH2‐CHR‐COO
–][⁺NH3‐CHR‐COO
–] II
Deesta formase llegaaunarelaciónentre lasespecies iónicasde losaminoácidos,paraobtener la concentración de cada una de ellas será necesario realizar un balance demateriadelosaminoácidos,teniendoencuentalosequilibriosanteriores:
[NH2‐CHR‐COOH =[NH2‐CHR‐COO–]+[⁺NH3‐CHR‐COO
–]+[⁺NH3‐CHR‐COOH] III
La concentración de las especies H2N‐CHR‐COO y +H3N‐CHR‐COOH se despeja de lasexpresionesdeK eK respectivamenteysesustituyenenlaecuación(III),obteniendodeestaforma:
[NH2‐CHR‐COOH =K2[H ]
[⁺NH3‐CHR‐COO–]+[⁺NH3‐CHR‐COO
–]+HK1
[⁺NH3‐CHR‐COO–]
seobtiene
NH2‐CHR‐COOH t ⁺NH3‐CHR‐COO– K2H
1 HK1
dedonde
⁺NH3‐CHR‐COO– NH2‐CHR‐COOH tK1 H
K1K2 K1 H H
sustituyendo
[⁺NH3‐CHR‐COO–]=0,1
10 10 ,
10 10 + 10 10 , + 10 , =0,094M
Delaecuación(I)seobtiene:
[⁺NH3‐CHR‐COOH]=[H+]K1
[⁺NH3‐CHR‐COO–]=
10 ,
100,094=2,97·10 M
Delaecuación(II)seobtiene:
[NH2‐CHR‐COO–]=
K2[H+]
[⁺NH3‐CHR‐COO–]=
10
10 , 0,094=2,97·10 M
b) Tal como se indica en elapartadoa),enlafigura1,laadición de HCl hace que elequilibrio se desplace haciala formación de la especieiónica: +H3N‐CHR‐COOH y,por tanto el ion delaminoácido que seencontrará en menorconcentraciónserálaespecieH2N‐CHR‐COO.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16
pH
% [
]
%[AH+]
%[A]
%[ A-]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 148
2.40. En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15 mL de HCl cuyaconcentración es0,05M y elotro15mLdeácido etanoico ( )de concentración0,05M.Calcula:a)ElpHdecadaunadelasdosdisoluciones.b)ElvolumendeaguaquedebeañadirsealadisoluciónmásácidaparaqueelpHdelasdosseaelmismo.
(Dato. ( )=1,8·10 )(Canarias2008)(Canarias2011)
a)Setratadedosdisolucionesácidas:
HCl(ácidofuerte)completamenteionizado,y
CH COOH(ácidodébil)parcialmenteionizado.
Como se dispone del mismo volumen de ambas disoluciones y las concentracionesinicialesrespectivassoniguales,ladisolucióndeHCltienemayor[ ]loquehaceseamásácida.
ElHClesunácidofuertecompletamenteionizado:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
Haciendounbalancedemateriasetieneque:
[HCl]0=[H O ]=0,05M
ElpHdeladisoluciónes:
pH=‐log 0,05 =1,30
LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelCH COOHendisoluciónacuosaes:
CH COOH(aq)+H O(l)CH COO (aq)+H O (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[H O ]=[CH COO ] y [CH COOH]=c[H O ]
siendoclaconcentracióninicialdeCH COOH.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[CH COO ][H O ]
[CH COOH]
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[H O ]≈c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[H O
c[H O ]= K ·c
[H O ]= 1,8·10 ·0,05=9,4·10 MpH=‐log 9,4·10 =3,03
b)ComoladisolucióndeHCl,esmásácida,esdecirtienemayor[H O ],esa laquehayqueañadiraguahastaqueelvalorde[H O ]seigualealdeladisolucióndeCH COOH.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 149
LosmmolesdeH O contenidosenladisolucióndeHClson:
15mLHCl0,05M0,05mmolHCl1mLHCl0,05M
=0,75mmolHCl
Considerandovolúmenesaditivosyaplicandoelconceptodemolaridad:
0,75mmolHCl15+V mLdisolucion
1mmolH O1mmolHCl
=9,4·10 MV=783mL
2.41. a) Indica cómo será el pH de una disolución 1 M de NaCl; ; y.
b)EnelcasodeañadirgotasdeNaOH10 Macadaunadeellas,señalarcómovariaráelpH.Justificalasrespuestas.
(Datos. ( )= ( )=1,8·10 )(Canarias2009)
a)Elclorurodesodio,NaCl,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Na (aq)+Cl (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
Los únicos H O y OH delmedio los suministra el H O, por tanto, la disolución tienecarácterNEUTROyelpH=7.
Elacetatodesodio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
CH COONa(aq)Na (aq)+CH COO (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionCH COO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
ElmediocontieneionesOH ,portanto,ladisolucióntienecarácterBÁSICOyelpH>7.
Elclorurodeamonio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NH Cl(aq)NH (aq)+Cl (aq)
ElionCl nosehidrolizayaqueprocededelHCl(ácidofuerte).
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
ElmediocontieneionesH O ,portanto,ladisolucióntienecarácterÁCIDOyelpH<7.
Endisoluciónacuosael seencuentradisociadocomo:
CH COONH (aq)NH (aq)+CH COO (aq)
ElionNH sehidrolizaproduciendoionesH O segúnlareacción:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 150
ElionCH COO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
En lahidrólisisdel se producen tanto iones OH como iones H O . Lasconcentraciones de los mismos en la disolución son idénticas, ya que la concentracióninicialeslamismaparaambos.
Elvalordelasconstantesdeacidezybasicidaddeambosioneses:
K =K
K K =
1,0·10
1,8·10=5,6·10
K =K
K K =
1,0·10
1,8·10=5,6·10
Setratadeunahidrólisisdoble,ladisoluciónesNEUTRAyelpH=7.
b)EndisoluciónacuosaelNaOH,basefuerte,seencuentradisociadocomo:
NaOH(aq)OH (aq)+Na (aq)
Al añadir unas gotas deNaOH 10 M a la disolución de neutra deNaCl, aumenta laconcentracióndeionesOH enladisoluciónresultante,quesevuelvebásicayelpH>7.
AlañadirunasgotasdeNaOH10 Maladisoluciónbásicade ,aumentalaconcentracióndeionesOH enladisoluciónresultante,quesiguesiendobásicayelpH>7.
Al añadir unas gotas de NaOH 10 M a la disolución ácida de , disminuye laconcentracióndeionesH3O+enladisoluciónresultante,quesiguesiendoácidayelpH<7.
Al añadir unas gotas de NaOH 10 M a la disolución de neutra de ,aumentalaconcentracióndeionesOH enladisoluciónresultante,quesevuelvebásicayelpH>7.
2.42.A25°C,unadisolución0,1MdeamoníacotieneunpHde11,12.Determinalaconstantedebasicidaddelamoníacoyladeacidezdelionamonio.
(Canarias2009)
LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelNH endisoluciónacuosaes:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[NH ]=[OH ]=x [NH ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNH .
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[NH ][OH ]
[NH ]
Elvalorde[H O ]paraunadisoluciónquetieneunpH=11,12es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 151
[H O ]=10 [H O ]=10 , M=7,59·10 M
Elvalorde[OH ]dedichadisoluciónes:
[OH ]=1,0·10
7,59·10=1,32·10 M
Sustituyendo:
K =1,32·10
0,1–1,32·10=1,76·10
LaconstantedeacidezdelNH secalculamediantelaexpresión:
K =K
K K =
1,0·10
1,76·10=5,68·10
2.43.a)Aunestudiantedequímicalepidenlaconcentracióndeácidoláctico, ,enunvasode leche.Paraellodetermina laconcentraciónde ioneshidronioobteniendocomoresultado3,09·10 M.¿Quévalordeberíadar?b)LedicenqueelpHdeuna tazadecafé(a25°C)es5,12.¿Cuálserá laconcentracióndeioneshidronioenelcafé?c)Sisemezclan125mLdelcaféanteriorconunvolumenigualdeleche,¿cuálseráelpHdelcaféconlecheobtenido?Datos.Consideraquelalecheesunadisoluciónacuosayquetodasuacidezsedebealácidolácticoyqueésteesunácidomonoprótico. (25°Cácidoláctico)=1,40·10 .Suponervolúmenesaditivos.
(Canarias2009)
a) La ecuación química correspondiente a la ionización del ácido láctico (HC H O ),abreviadamenteHLac,endisoluciónacuosaes:
HLac(aq)+H O(l)Lac (aq)+H O (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionesseobtiene:
[H O ]=[Lac ] y [HLac]=c[H3O+]
siendoclaconcentracióninicialdeHLac.Sustituyendoestosvaloresenlaexpresióndelaconstantequeda:
K =[Lac ][H O ]
[HLac]=
xc–x
sustituyendo:
8,4·10 =3,09·10
c–3,09·10 c=7,13·10 M
b)Elvalorde[H O ]parauncafécuyopH=5,12es:
[H O ]=10 [H O ]=10 , M=7,59·10 M
c) Si a la leche (disolución de ácido láctico) se le añade café (ácido). De acuerdo con elprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumanlosH O añadidos,esdecirhacialaformacióndeácidolácticosindisociar.Noobstante,como
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 152
[H O >> [H O é se puede considerar que el pH de la disolución resultanteapenasdisminuyeyeseldelalecheinicial.
2.44.Elnitratodeamonioesunsólidoblancocristalino,obtenidoporreacciónentreel (aq)yel (aq)atemperaturaambiente,queseutilizacomofertilizantenitrogenadoyexplosivo.Enladescomposicióntérmicadelnitratodeamoniofundido,a250‐260°C,seobtieneaguayun gas incoloro, óxido de nitrógeno (I) (también llamado óxido de dinitrógeno u óxidonitroso),caracterizadoporsuslevespropiedadesanestésicas.a)Calcula elpHde ladisolucióndeamoníaco,utilizadapara la formacióndelnitratodeamonio, sabiendo que 2 g de amoníaco, se disuelven en agua enrasando en unmatrazaforadode500mL.b)Escribeyajustalareaccióndeladescomposicióntérmicadelnitratodeamoniofundido.c)Calculalacantidaddenitratodeamoniodel90%depurezanecesarioparaproducir200mLdeaguaa20°Cy1atmósferadepresión.
(Datos.Constantedebasicidad: ( )=1,8·10 ;constanteR=0,082atm·L· )(Asturias2009)
a)Laconcentracióninicialdeladisoluciónes:
c=2gNH
500mLdisolucion1molNH 17gNH
103mLdisolucion1Ldisolucion
=0,235M
LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelNH endisoluciónacuosaes:
NH (aq)+H O(l)NH (aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[NH ]=[OH ]=x [NH ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNH .
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[NH ][OH ]
[NH ]
Comosecumpleque:
cK
>100sepuederealizarlaaproximacionc–[OH ]≅c
conloquelaecuaciónanteriorquedacomo:
K =[OH
c[OH ]= K ·c
[OH ]= 1,8·10 ·0,235=2,1·10 MpOH=‐log 2,1·10 =2,69
pH=14pOH=142,69=11,31
b)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióntérmicadelNH NO es:
(l) (g)+2 (g)
c)ConsiderandocomportamientoidealelnúmerodemolesdeH Oaproducires:
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n=1atm·200mL
0,082atm·L·mol K 20+273 K
1L
103mL=8,3·10 molH O
RelacionandoH OyNH NO :
8,3·10 molH O1molNH NO2molH O
80gNH NO 1mmolNH NO
=0,33gNH NO
ComosedisponedeNH NO del90%deriqueza:
0,33gNH NO100gNH NO 90%
90gNH NO=0,37g 90%
2.45. Se dispone en el laboratorio de una disolución de ácido nítrico, , del 36% deriquezaydensidad1,18kg· .Teniendoencuentaque leácidonítricoesunácido fuerte,calcula:a)Lamolaridaddeladisoluciónde inicial.b)ElpHdeladisoluciónresultantedeañadir5mLdeladisoluciónde iniciala600mLdeagua.c) El pH de la disolución resultante de mezclar 125 mL de la disolución de delapartadoanteriorcon175mLdeunadisolucióndeNaOHdeconcentración0,075M.
(Canarias2010)
a)Laconcentracióninicialdeladisoluciónes:
c=36gHNO
100gdisolucion1molHNO 63gHNO
103gdisolucion1kgdisolucion
1,18kgdisolucion1Ldisolucion
=6,74M
b)Considerandovolúmenesaditivos,laconcentracióndelanuevadisoluciónes:
c=5mLHNO 6,74M600+5 mLdisolucion
6,74mmolHNO1mLHNO 6,74M
=0,056M
LaecuaciónquímicacorrespondientealaionizacióndelHNO endisoluciónacuosaes:
HNO (aq)+H O(l)NO (aq)+H O (aq)
Portratarsedeunácidofuerte:
[H O ]=[HNO ]=c=0,056M
pH=‐log 0,056 =1,25
c) La ecuación química correspondiente a la reacción de neutralización entre NaOH yHNO es:
HNO (aq)+NaOH(aq)NaNO (aq)+H O(l)
Elnúmerodemmolesdecadaunadelassustanciases:
125mLHNO 0,056M0,056mmolHNO1mLHNO 0,056M
=7mmolHNO
175mLNaOH0,075M0,075mLNaOH
1mLNaOH0,075M=13,1mmolNaOH
13,1mmolNaOH7mmolHNO
=1,9
Como la relación molar es > 1 quiere decir que sobra NaOH, por lo que es elreactivolimitante.
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RelacionandoHNO conNaOH:
7mmolHNO1mmolNaOH1mmolHNO
=7mmolNaOH
13,1mmolNaOH inicial –7mmolNaOH gastado =6,1mmolNaOH exceso
Laconcentracióndeladisoluciónresultante,considerandovolúmenesaditivos,es:
6,1mmolNaOH125+175 mLdisolucion
=0,02M
Elnitratodesodioformado,NaNO ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
2)Elnitratodesodio, ,sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaNO (aq)Na (aq)+NO (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionNO nosehidrolizayaqueprocededelHNO (ácidofuerte).
ElpHdelmediosedebea ladisolucióndeNaOHsobrante.ElNaOH,esunabase fuerte,que en disolución acuosa se puede considerar que disocia totalmente de la siguienteforma:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
Portratarsedeunabasefuerte:
[OH ]=[NaOH]=c=0,02M
pOH=‐log 0,02 =1,69pH=14pOH=141,69=12,31
2.46.Unadisolucióndeácidonitroso, ,tieneunpH=2,5.Calcula:a)Laconcentracióndeácidonitrosoinicial.b)Laconcentracióndeácidonitrosoenelequilibrio.c)Elgradodedisociacióndelácidonitrosoenestascondiciones,expresadoenporcentaje.
(Dato.Constantedeacidezdelácidonitroso, =4,5·10 )(Canarias2010)
a‐b) El ácido nitroso (HNO ), es un ácido débil que se disocia parcialmente según elequilibrio:
HNO (aq)+H O(l)NO (aq)+H O (aq)
Elvalorde[H O ]paraunadisolucióncuyopH=2,5es:
[H O ]=10 [H O ]=10 , M=3,2·10 M
Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
HNO NO H Ocinicial c — —ctransformado x —cformado — x Xcequilibrio c–x x X
SustituyendoenlaexpresióndeK :
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 155
K =[NO ][H O ]
[HNO ]=
xc–x
4,5·10 =3,2·10
c–3,2·10c=2,5·10 M
[HNO ]= 2,5·10 –3,2·10 =2,3·10 M
c)ElgradodedisociacióndelácidoHNO es:
α=[NO ][HNO ]
=xcα=
3,2·10
2,5·10=0,1313%
2.47. Se quiere preparar una disolución de ácido clorhídrico 0,10 M a partir de unadisolucióndeácidoclorhídricocomercialcontenidoenunfrascoencuyaetiquetaseleequeladensidadesaproximadamente1,19g/mLyderiquezaaproximada37%enmasa.a)Hallarlacantidadnecesariadelácidocomercialparapreparar500mLdedisolución0,1M.Alseraproximadoslosdatosrecogidosenlaetiquetadelfrascodeácidoclorhídrico,hayqueasegurarsedequelaconcentraciónescorrecta,paraloquesetomaunamuestrade0,150gdecarbonatodesodioanhidro,sedisuelveenaguaysevaloraconladisoluciónácida.Enelpuntofinalsehanconsumido25,9mLdedisolucióndeácidoclorhídrico0,1M.b)Describecondetalleelprocedimientoexperimentalpararealizarlavaloración.c)¿Quéerrorsehacometidoalahoradeprepararladisolución?A la hora de realizar la valoración se ha dudado en la elección del indicador entre lafenolftaleína que vira de incoloro a rojo en el intervalo de pH de 8 a 10 o el verde debromocresolqueviradeamarilloaazulenelintervalodepHde4a6.d) ¿Qué indicador es el adecuado para detectar correctamente el punto final de lavaloración?
(Asturias2011)
a)Aplicandoelconceptodemolaridad:
0,5LHCl0,1M0,1molHCl1LHCl0,1M
36,5gHCl1molHCl
100gHCl37%
37gHCl1mLHCl37%1,19gHCl37%
=4mLHCl37%
b)Pararealizarlavaloración,sepesalamuestraenunmatrazErlenmeyerde100mL,sele añade un poco de agua destilada y se agita hasta su disolución. A continuación, seañadendosgotasdelindicadoradecuado.
Sellenalaburetaconladisolucióndeácidoclorhídrico0,1M,sequitaelaireyseenrasa.
SecolocaelmatrazErlenmeyercon ladisoluciónbásicabajo labureta,seabrela llaveydejacaer,gotaagota,ladisoluciónácida,alavezqueseimprimeunmovimientogiratorioalmatraz, hasta que el indicador cambie de color. En ese instante se lee el volumendedisoluciónácidaconsumido.
c) La ecuación química correspondiente a la reacción de neutralización entreNa CO yHCles:
Na CO (aq)+2HCl(aq)2NaCl(aq)+H CO (aq)
RelacionandoNa CO yHClseobtienelaconcentraciónexactadeladisoluciónácida:
0,150gNa CO25,9mLHCl0,1M
1molNa CO106gNa CO
2molHCl
1molNa CO10 mLHCl0,1M1LHCl0,1M
=0,109M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 156
Elerrorcometidoalprepararladisoluciónhasido:
0,109–0,100 M0,109M
100=8,3%
d)Comoseobserva,losproductosdelareacciónsonNaCl,salprocedentedeácidofuerteybasefuertequenosufrehidrólisisyporellonoafectaalpHdeladisolución;yH CO (aq),portanto,ladisoluciónresultantetendráunpHácido(<7).
El indicadoradecuadoparaestavaloracióntendráquetenerunpK ácido,esdecir,suzonadevirajedeberá incluirelpHdelpunto finalde lavaloración.Deacuerdoconestecriterio,delosdosindicadoresdadoselmásadecuadoelverdedebromocresolqueviraentrepH4y6.
2.48.Algunaslejíasdeusodomésticosondisolucionesacuosasal5%enpesodehipocloritodesodioqueestátotalmentedisociadoendisolución.Elácidohipoclorosotieneun de7,5.a)¿Cuáleslamolaridaddelhipocloritodesodioenlalejía?b)Formulalareaccióndelaniónhipoclorito, (aq),enagua.Escribelaexpresióndelaconstante de quilibrio de esa reacción. ¿Qué símbolo se suele emplear para designar laconstante de equilibrio de una reacción como esta? ¿Cuál es el valor númérico de laconstantedeequilibrio?Explicalasrespuestas.d)SisedeseacambiarelpHde la lejíaa6,5¿habríaqueañadirhidróxidodesodiooácidoclorhídrico?Explicalarespuesta.e) En una lejía cuyo pH se ha ajustado a 6,5 ¿cuál es el cociente entre base y ácidoconjugado?(Datos.Sesuponequelalejíatieneladensidaddelagua; =14)
(Galicia2011)
a)Laconcentracióndeestadisoluciónes:
c=5gNaClO100glejıa
1molNaClO74,5gNaClO
1glejıa
100mLlejıa103mLlejıa1Llejıa
=0,67M
b)Elhipocloritodesodio(NaClO)sedisuelveenaguadeacuerdoconlaecuación:
NaClO(aq)Na (aq)+ClO (aq)
ElionNa nosehidrolizayaqueprocededelNaOH(basefuerte).
ElionClO sehidrolizaproduciendoionesOH segúnlareacción:
ClO (aq)+H O(l)HClO(aq)+OH (aq)
Aplicandoloscorrespondientesbalancesyaproximacionessepuedeescribir:
[HClO]=[OH ]=x [ClO ]=c[OH ]=c–x
siendoclaconcentracióninicialdeNaClO.
Laexpresióndelaconstantequedacomo:
K =[HClO][OH ]
[ClO ]=
xc– x
El valor de la constante de basicidad (hidrólisis) del hipoclorito se calculamediante lasiguienteexpresión:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 157
K =K
K logaritmospK +pK =14
pK = 14 7,5 =6,5K =10 ,
c)ParacalcularelpHdelalejía:
10 , =x
0,67– xx=[OH ]=4,6·10 M
pOH=‐log 4,6·10 =3,34pH=14pOH=143,34=10,67
d)SisedeseaqueelpHbajehasta6,5sedebeañadirácidoclorhídrico,HCl,yaquelosH O liberadosporelácidoreaccionanconlosOH producidosenlahidrólisisdelClO :
ClO +HClHClO+Cl
e)SielpHdelalejíaes6,5:
pOH=7,5[OH ]=10 , M
sustituyendoenlaexpresióndelaconstantedeequilibrio:
[HClO][ClO ]
=[OH ]K
[HClO][ClO ]
=10 ,
10 , =110
2.49.Unadisoluciónacuosadeácidoacético0,01Mestádisociadaenun4,2%.Calcula:a)Suconstantedeionización.b) La concentración de ácido clorhídrico a preparar para tener un pH igual al de ladisoluciónproblema.
(Canarias2012)
a) El ácido acético (CH COOH), abreviadamente HAc, es un ácido débil que se disociaparcialmentesegúnelequilibrio:
HAc(aq)+H O(l)Ac (aq)+H O (aq)
La tabla de concentraciones correspondiente al equilibrio es función del grado dedisociaciónylaconcentracióninicialdelHAces:
HAc Ac H Ocinicial 0,01 — —ctransformado 0,01α —cformado — 0,01α 0,01αcequilibrio 0,01(1–α) 0,01α 0,01α
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[Ac ][H O ]
[HAc]K =
0,01α 0,01α0,01 1 α
K =0,01 0,0421 0,042
=1,84·10
b)SiambasdisolucionestienenelmismopHdebenteneridénticovalorde[H O ].ParaladisolucióndeHAcestevalor:
[H O ]=0,01α[H O ]=0,01M 0,042 =4,2·10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 158
Comoelácidoclorhídrico(HCl)esunácidofuerte,seencuentracompletamentedisociadoenionesdeacuerdoconlaecuación:
HCl(aq)+H O(l)Cl (aq)+H O (aq)
Porestemotivosecumpleque:
[HCl =[H O =[H O [HCl]=4,2· M
2.50.Considerando losvaloresde de losácidosHCN, , yHF,contesterazonadamentealasiguientespreguntas:a)¿Cuáleselordendemayoramenoracidezenagua?b)Aigualconcentración,¿cuáldeellospresentaunadisoluciónacuosaconmenorpH?c)Utilizandoelequilibrioendisoluciónacuosa,¿cuálessonsusbasesconjugadas?d)Ordenelasbasesconjugadasdemayoramenorbasicidad.
(Datos. (aproximado):HCN=10 ; =10 ; =10 ;HF=10 .(Canarias2012)
a) La fuerza de un ácido viene determinada por el valor de su constante de acidez, K .Cuántomayoresestevalormayoressuacidez.
Losácidosdadosordenadosdemayoramenoracidezson:
=10 >HF =10 > =10 >HCN =10
b)Comosetratadeácidosdébiles,aigualdaddeconcentración,elvalorde[H O ]y,portanto,delpH,solodependedelvalorlaconstantedeacidez.
Porestemotivo,tendrámenorpHladisolucióndelácidoconmayorconstantedeacidez.Enestecaso,setratadel .
c)Losequilibriosendisoluciónacuosadelosácidosdadosson:
HCN+H O +H O ácidobase
C H COOH+H O +H O ácidobase
HClO +H O +H O ácidobase
HF+H O +H O ácidobase
b)Lafuerzadeunabasevienedeterminadaporelvalordesuconstantedebasicidad,K .CuántomayoresestevalormayoressubasicidadymenoreselvalordelaconstantedeacidezK .Porestemotivo,elordendebasicidadeselopuestoalordendeacidez.
Paracalcularlaconstantedebasicidadseusalasiguienterelación:
K =KK
Lasbasesconjugadasordenadasdemayoramenorbasicidadson:
=10 > =10 > =10 > =10
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 159
2.51.Un indicador para una reacción ácido–base suele ser un ácido débil,HIn (donde Inrepresentaindicador),queensuformaácidatieneuncolor,mientrasquesubaseconjugada,
,tieneuncolordistinto.Además,paraquepredomineuncolor, laformaasociadaaesecolordebetenerunaconcentración10vecessuperiorasuformaconjugada.Paraelazuldebromotimol:HIn(aq)esamarilloe (aq)esazul,y =7,9·10 .a)EscribaelcorrespondienteequilibriodeBrönsted–Lowryparaesteindicadorendisoluciónacuosaylaexpresióndelaconstantedeacidez.b) Explique el funcionamiento del indicador cuando se añade a una disolución ácida ycuandoseañadeaunadisoluciónbásica.c)¿AquépHpredominalaformaamarilla?¿Ylaazul?d)¿ServiríapararealizarunavaloracióncuyopuntodeequivalenciatieneunpHde5?¿Ysifuerade7?Justifiquelarespuesta.
(Asturias2012)
a) El azul de bromotimol es un ácido débil que en disolución acuosa se encuentraparcialmentedisociadosegúnelsiguienteequilibrio:
HnI(aq)+ (l) (aq)+ (aq)
amarilloazul
Laexpresióndelaconstantedeacidezes:
Ka=[ ][ ]
[HIn]
b)ElprincipiodeLeChâtelierdiceque:
“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistemacausaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.
Siseañade indicadorHInaunadisoluciónácida,aumentaelvalorde[H O ]enelequilibrio.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemaevolucionaenelsentidoenelqueseconsumaelH O enexceso.ParaqueestoocurraelsistemasedesplazahacialaformacióndeHInyladisolucióntomacoloramarillo.
SiseañadeindicadorHInaunadisoluciónbásica,aumentaelvalorde[OH ]enelequilibrio lo que hace disminuir el valor [H O ] ya que ambas especies se neutralizanentresí.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemaevolucionaenelsentidoenelqueserecupereelH O consumido.Paraqueestoocurraelsistemasedesplazahacialaformaciónde yladisolucióntomacolorazul.
c)ElpK delindicadores:
pK =‐logK pK =‐log 7,9·10 =7,1
EstoquieredecirqueparaesevalordelpHsecumpleque:
[In ]=[HIn]
Deacuerdoconloexplicadoenelapartadoanterior:
SipH<7,1predominalaformaHIncoloramarillo
SipH>7,1predominalaformaIn colorazul
d)Elindicadoradecuadoparaunavolumetríaácido‐baseesaquelcuyopK seaproximemásalpHdelpuntodeequivalenciadelareaccióndeneutralización.Portanto:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 160
El azul de bromotimol no es adecuado para una volumetría cuyo punto deequivalenciatengapH=5.
El azul de bromotimol es adecuado para una volumetría cuyo punto deequivalenciatengapH=7.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 161
3.CUESTIONESdeREACCIONESdePRECIPITACIÓN
3.1.SielproductodesolubilidaddelAgBr(s)es5,0·10 a25°C,susolubilidadenaguaes:a)2,5·10 mol· b)7,1·10 mol· c)1,4·10 mol· d)2,5·10 mol· e)Elbromurodeplataescompletamenteinsoluble.
(O.Q.N.Navacerrada1996)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgBr(s)es:
AgBr(s)Ag (aq)+Br (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ag ][Br ]
LlamandosalasolubilidadmolardelAgBryconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ag ][Br ]=s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s·s=s
Sustituyendo:
5,0·10 =s s=7,1·10 mol·
Larespuestacorrectaeslab.
3.2.Larelaciónentre la solubilidadenagua (s)yelproductode solubilidad ( )paraelsólidoiónico es:a)9 = b)3 = c)3 = d)s= e)27 =
(O.Q.N.Navacerrada1996)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelFe OH (s)es:
Fe OH (s)Fe (aq)+3OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Fe ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelFe OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Fe ]=s [OH ]=3s
LaexpresióndeKpsquedacomo:
K =s 3s =
Larespuestacorrectaeslae.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 162
3.3.¿CuáldelossiguientescompuestosnoessolubleenNaOH(aq)2,0mol· ?a) (s)b)NaOH(s)c) (s)d)NaCl(s)e) (l)
(O.Q.N.Navacerrada1996)
ElNaOH(aq),base fuerte,que se encuentra completamentedisociadaen iones según laecuación:
NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)
a)Verdadero.ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelFe OH (s)es:
Fe OH (s)Fe (aq)+3OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Fe ][OH
SisetratadedisolverFe OH (s)enNaOH(aq),elvalorde[OH]aumenta.Deacuerdocon el principio de Le Châtelier, para que se mantenga el valor de la constante K , elequilibrio de desplaza hacia la formación de Fe OH (s) con lo que su solubilidaddisminuye.
Teniendo en cuenta que la solubilidad del Fe OH en agua es muy pequeña (K =4,0·10 ),lasolubilidadenNaOH(aq)podríaconsiderarseprácticamentenula.
b‐c) Falso. NaOH y Be OH son bases fuertes, que se encuentran completamentedisociadaseniones,portanto,susolubilidadnoseveafectadaporelmedio.
d)Falso.NaClesunasalmuysolublequeseencuentracompletamentedisociadaeniones,portanto,susolubilidadnoseveafectadaporelmedio.
e)Falso.CH COOH(l)esunácidodébilquesedisuelveperfectamenteenNaOH(aq),basefuerte,yaquereaccionansegúnlaecuación:
CH COOH(l)+NaOH(aq)NaCH COO(aq)+H O(l)
Larespuestacorrectaeslaa.
3.4.Elbromurodeplataesmássolubleen:a)NaCl(aq)0,10mol· b) (l)purac) (aq)diluidod) (aq)0,10mol· e) (aq)diluido
(O.Q.N.Navacerrada1996)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgBr(s)es:
AgBr(s)Ag (aq)+Br (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ag ][Br ]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 163
LaadicióndeNH (aq)alAgBr(s)produce la formacióndeuncomplejoqueprovoca ladisolucióndelprecipitado:
AgBr(s)+2NH (aq) Ag NH (aq)+Br (aq)
Larespuestacorrectaeslae.
3.5.CalculeelpHdeunadisoluciónsaturadade sisuproductodesolubilidades5,5·10 .a)11,28b)8,72c)12,04d)12,34e)13,00
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Asturias2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCa OH (s)es:
Ca OH (s)Ca (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ca ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelCa OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ca ]=s [OH ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
5,5·10 =4s s=1,11·10 mol·L
Losvaloresde[OH ],pOHypHdeladisoluciónson,respectivamente:
[OH ]=2s=2,22·10 mol·L pOH=‐log 2,22·10 =1,65
pH+pOH=14pH=14–1,65=12,35
Larespuestacorrectaeslad.
3.6. Indique lo que ocurre si se añade 0,01 mol de sal soluble (s) a 1 L dedisoluciónde (aq)0,0010M.a)Noseproduciráningunaprecipitación.b)Elvalorde aumentaenunfactorde0,14.c)Precipitaráespontáneamente (s).d)Elvalorde disminuyeenunfactorde0,14.e)Precipitaráespontáneamente (s).
(Dato. =7,4·10 )(O.Q.N.Navacerrada1996)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreCu ClO (s)yNaIO (aq)es:
Cu ClO (s)+NaIO (aq)NaClO (aq)+Cu IO (s)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 164
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCu IO (s)es:
Cu IO (s)Cu (aq)+2IO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Cu ] IO
Losvaloresdelasconcentracionesenelequilibrioson:
Cu =0,01mol1L
=0,01M
IO = NaIO =0,001M
ParaqueseformeprecipitadoesprecisoqueelproductoiónicoseamayorqueK :
K <[Cu ] IO seformaprecipitado
Sustituyendo:
[Cu ] IO = 0,01 0,001 =1,0·10 <7,4·10
ComoelproductoiónicoesmenorqueK noseformaprecipitado.
Larespuestacorrectaeslaa.
3.7.Calculeelproductodesolubilidaddel (s)si lasolubilidaddeestasalenaguaa25°Ces0,022mol· .a)1,9·10 b)1,1·10 c)4,3·10 d)9,7·10 e)4,8·10
(O.Q.N.CiudadReal1997)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPbBr (s)es:
PbBr (s)Pb (aq)+2Br (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Pb ][Br
LlamandosalasolubilidadmolardelPbBr yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Pb ]=s [Br ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
K =4 0,022 =4,3·10
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 165
3.8.Paralareacción:
(s) (aq)+ (aq) ΔH>0.¿Cuáldelossiguientescambiosaumentarálasolubilidaddelacetatodeplataenagua?a)Disminucióndelatemperatura.b)Adicióndeácidonítrico.c)Adicióndeacetatodeplata.d)Adicióndeagua.e)Adicióndeacetatosódico.
(O.Q.N.CiudadReal1997)
a) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y así aumente latemperatura.Comosetratadeunareacciónendotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeAgOOCCH (izquierda)porloquedisminuyelasolubilidad.
b)Verdadero.SiseañadeHNO producelasiguientereacción:
AgOOCCH (s)+HNO (aq)AgNO (aq)+CH COOH(aq)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesereponganlosionesCH COO consumidosporlaadicióndelácidonítrico,esdecirhacialaderechaconloquelasolubilidaddelAgOOCCH aumenta.
AgOOCCH (s)Ag (aq)+CH COO (aq)
CH COOH(s)H (aq)+CH COO (aq)
c‐e)Falso.LaadicióndeNaOOCCH oAgOOCCH ,sustanciasquetienenalgúnioncomúncon los presentes en el equilibrio producen una disminución de la solubilidad delAgOOCCH . De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema se desplaza en elsentido en el que se consuman los iones CH COO o Ag añadidos, es decir hacia laizquierda.
d)Falso.Laadicióndeaguanoafectaalasolubilidadmientrassemantengaconstantelatemperatura.
Larespuestacorrectaeslab.
3.9. Indique lo que ocurre cuando semezclan 50mL de (aq) 1,0M y 50mL de(aq)0,01M.
a)Precipitaespontáneamente .b)Elvalorde aumentaenunfactorde43.c)Elvalorde disminuyeenunfactorde43.d)Noseproduceprecipitación.e)PrecipitaespontáneamenteNaNO3.
(Dato. =5,8·10 )(O.Q.N.CiudadReal1997)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreAgNO (aq)yNaBrO (aq)es:
AgNO (aq)+NaBrO (aq)NaNO (aq)+AgBrO (s)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgBrO (s)es:
AgBrO (s)Ag (aq)+BrO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 166
K =[Ag ][BrO ]
Losvaloresdelasconcentracionesenelequilibrioson:
Ag = AgNO =50mLAgNO 1,0M
1,0mmolAgNO1mLAgNO 1,0M
50+50 mLdisolucion=0,5M
BrO = NaBrO =50mLNaBrO 0,01M
0,01mmolNaBrO1mLNaBrO 0,01M
50+50 mLdisolucion=0,005M
ParaqueseformeprecipitadoesprecisoqueelproductoiónicoseamayorqueK :
K <[Ag ][BrO ]seformaprecipitado
Sustituyendo:
[Ag ][BrO ]= 0,5 0,005 =2,5·10 >5,8·10
ComoelproductoiónicoesmayorqueK síseformaprecipitado.
Larespuestacorrectaeslaa.
3.10.Calculelasolubilidaddelyodatodeplomo(II)enagua.a)6,5·10 Mb)5,1·10 Mc)4,0·10 Md)5,1·10 Me)6,0·10 M
(Dato. =2,6·10 )(O.Q.N.Burgos1998)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPb IO (s)es:
Pb IO (s)Pb (aq)+2IO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Pb ] IO
LlamandosalasolubilidadmolardelPb(IO3)2yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Pb ]=s [IO ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
2,6·10 =4s s=4,0·10 M
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 167
3.11.Señalelaproposicióncorrecta:a)El producto de solubilidad del disminuye si se añade a una disoluciónacuosadelasal.b)Lasolubilidaddel enaguapura( =2,11·10 )esaproximadamentelamismaqueladel enaguapura( =2,7·10 ),puestoquesusproductosdesolubilidadsoncasiiguales.c)Lasolubilidaddel esmayorqueladelFeCO3.d)Lasolubilidaddel esmayorqueladel .e)Lasolubilidaddel aumentasiseañade aunadisoluciónacuosadelasal.
(O.Q.N.Burgos1998)
a)Falso.Elproductodesolubilidad,K ,deunasustanciaesunvalorconstantequesólodependedelatemperatura.
b) Falso. Los equilibrios correspondientes a la disolución del FeCO (s) y CaF (s) son,respectivamente:
FeCO (s)Fe (aq)+CO (aq) CaF (s)Ca (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelasconstantesproductodesolubilidad, K ,son,respectivamente:
K =[Fe ][CO ] K =[Ca ] F
Llamando s a la solubilidades molares del FeCO y CaF considerando que en elequilibrio:
[Fe ]=[CO ]=s [Ca ]=s [F ]=2s
LasexpresionesdeK quedan,respectivamente,como:
K =s
2,11·10 =s s=4,6·10 M
K =s 2s = 4 s
2,7·10 = 4 s s=1,9·10 M
Comoseobserva,lasolubilidaddelCaF esmayorqueladelFeCO .
c)Verdadero.LasolubilidaddelCaF esmayorqueladelFeCO .
d)Falso.LasolubilidaddelCaF esmayorqueladelFeCO .
e)Falso.LaadicióndeNa CO ,sustanciaquetieneunioncomúnconlospresentesenelequilibrio produce una disminución de la solubilidad del FeCO . De acuerdo con elprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsuman losionescarbonatoañadidos,esdecirhacialaizquierda.
Larespuestacorrectaeslac.
3.12.Enunadisoluciónacuosasaturadade ,lasolubilidadaumentaalañadir:a)HClb)NaOHc) d) e)
(O.Q.N.Burgos1998)
a)Verdadero.SiseañadeHClaladisoluciónsaturadadeCaCO seproducelasiguientereacción:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 168
CaCO (s)+2HCl(aq)CaCl (aq)+H CO (aq)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesereponganlosionesCO consumidosporlaadicióndelácidoclorhídrico,esdecirhacialaderechaconloquelasolubilidaddelCaCO aumenta.
CaCO (s)Ca (aq)+CO (aq)
H CO (aq)2H (aq)+CO (aq)
b) Falso. Si se añade NaOH, base fuerte que se encuentra completamente disociada eniones, losionesOH procedentesdelamismaalteranelequilibriocorrespondientealosionescarbonatoendisoluciónacuosa:
CO (aq)+H O(l)HCO (aq)+OH (aq)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumanlosionesOH añadidos,esdecirhacialaizquierda.
Si [CO ] aumenta, [Ca ] disminuye y así se mantiene constante el producto desolubilidad,portanto,lasolubilidaddelCaCO3disminuye.
c‐d)Falso.LaadicióndeNa CO oCaCl ,sustanciasquetienenalgúnioncomúncon lospresentes en el equilibrio producen una disminución de la solubilidad del CaCO . DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsuman los iones CO o Ca añadidos, es decir hacia la izquierda, por tanto, lasolubilidaddelCaCO disminuye.
e)Falso.Laadicióndeaguanoafectaalasolubilidadmientrassemantengaconstantelatemperatura.
Larespuestacorrectaeslaa.
3.13.Larelaciónentre lasolubilidadenagua(s)yelproductodesolubilidad( )paraelsólidoiónico es:a) = b)s= c) = d)4 = e)2 =
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelFe OH (s)es:
Fe OH (s)Fe (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Fe ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelFe OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Fe ]=s [OH ]=2s
LaexpresióndeKpsquedacomo:
K =s 2s =
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 169
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenNavacerrada1996).
3.14.Paralasiguientereacción:
(aq)+2 (aq) (aq) K=1,6·10 .Calcule la solubilidad molar del AgCl en una disolución en la que la concentración deequilibriode es2,0M.a)0,107b)0,000013c)0,049d)0,0087e)0,0029
(Dato. AgCl=1,8·10 )(O.Q.N.Almería1999)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgCl(s)es:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ag ][Cl ]
ElequilibriocorrespondientealaformacióndelcomplejoAg NH (aq)es:
Ag (aq)+2NH (aq)Ag NH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodeformacióndelcomplejo,K ,es:
K =[Ag NH ]Ag [NH
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelprecipitadodeAgCl(s)enNH (aq)es:
AgCl(s)+2NH (aq)Ag NH (aq)+Cl (aq)
Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacción,K,es:
K=[Ag NH ][Cl ]
[NH
Multiplicandoydividiendopor[Ag ]seobtiene:
K=[Ag NH ][Cl ]
[NH[Ag ][Ag ]
=K ·K = 1,6·10 1,8·10 =2,9·10
LlamandosalasolubilidadmolardelAgCl,latabladeconcentracionesenelequilibrio:
NH Ag NH Clcinicial 2 ctransformado 2s cformado s scequilibrio 2–2s s s
Sustituyendo:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 170
s2–2s
=2,9·10 s=0,0972M
Lapropuestaquehacen losautoresesque2>>2sy,portanto, 2–2s ≈2conloquelaecuaciónquedamássencillayseobtienes=0,108M.
Larespuestacorrectaeslaa.
3.15.¿CuáleselpHmínimoalqueprecipitaelhidróxidodecobalto(II)deunadisoluciónde0,02M?
a)5,8b)6,2c)7,0d)7,8e)8,7
(Dato. hidróxidodecobalto(II)=2,0·10 )(O.Q.N.Barcelona2001)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCo OH (s)es:
Co OH (s)Co (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Co ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelCa OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Co ]=0,02 [OH ]=x
LaexpresióndeK quedacomo:
K =0,02x
Sustituyendo:
2,0·10 =0,02x x=1,0·10 M
Losvaloresde[OH ],pOHypHdeladisoluciónson,respectivamente:
[OH ]=1,0·10 MpOH=‐log 1,0·10 =7,0
pH+pOH=14pH=14–7,0=7,0
Larespuestacorrectaeslac.
3.16.Larelaciónentre lasolubilidadenagua(s)yelproductodesolubilidad( )paraelbórax, ·8 ,unsólidoiónicopocosoluble,es:a) = b)s= c) = d)4 = e)2 =
(O.Q.N.Barcelona2001)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelNa B O OH ·8H O(s)es:
Na B O OH ·8H O(s)2Na (aq)+B O OH (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 171
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Na ]2[B O OH ]
Llamando s a la solubilidad molar del Na B O OH ·8 H O y considerando que en elequilibrio:
[Na ]=s [B O OH ]=2s
LaexpresióndeKpsquedacomo:
K =s 2s =
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralaspropuestasenNavacerrada1996,Almería1999yAsturias2004).
3.17. El ion complejo , el estado de oxidación del cromo y su número decoordinaciónson,respectivamente:a)0y6b)0y7c)+3y4d)+3y6e)‐3y6
(O.Q.N.Barcelona2001)
Se tratadeuncatióncomplejoenelquecatión central cromoseencuentraunidoadosligandosaniónicoscloro Cl yacuatroligandosneutrosamin NH porloquesu:
númerodecoordinaciónes6
estadodeoxidacióndelcatiónmetálicoes,x+2 ‐1 =+1x=+3
Larespuestacorrectaeslad.
3.18.¿Cuántosmolesde precipitansiseañaden250mLdedisolucióndeNaI0,200Ma150mLde 0,100M?a)0,050molb)1,3·10 molc)0,015mold)5,6·10 mole)0,040mol
(Dato. =1,4·10 )(O.Q.N.Barcelona2001)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNaI(aq)yPb NO (aq)es:
2NaI(aq)+Pb NO (aq)2NaNO (aq)+PbI (s)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPbI (s)es:
PbI (s)Pb (aq)+2I (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Pb ][I
Losvaloresdelasconcentracionesenelequilibrioson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 172
Pb =[Pb NO ]=150mLPb NO 0,1M
0,1mmolPb NO1mLPb NO 1,0M
250+150 mLdisolucion=0,0375M
I = NaI =250mLNaI0,2M
0,2mmolNaI1mLNaI0,01M
250+150 mLdisolucion=0,125M
ParaqueseformeprecipitadoesprecisoqueelproductoiónicoseamayorqueK :
K <[Pb ][I seformaprecipitado
Sustituyendo:
[Pb ][I = 0,0375 0,125 =5,9·10 >1,4·10
ComoelproductoiónicoesmayorqueK síseformaprecipitado.
Una vez que se comprueba que se forma precipitado es preciso determinar cuál es elreactivolimitantequedeterminalacantidaddeprecipitadoformado,paraellosecalculaelnúmerodemolesdecadareactivo:
150mLPb NO 0,1M0,1molPb NO
1000mLPb NO 1,0M=0,015molPb NO
250mLNaI0,2M0,2molNaI
1000mLNaI0,01M=0,050molNaI
Larelaciónmolares:
0,050molNaI0,015molPb NO
=3,3
Como la relaciónmolar es > 2 quiere decir que sobra NaI, por lo que es elreactivolimitantequedeterminalacantidaddePbI queprecipita:
0,015molPb NO1molPbI
1molPb NO=0,015mol
Larespuestacorrectaeslac.
3.19.Sideunadisoluciónsaturadadeunsólidoprácticamenteinsolubleenaguaseevaporalamitad del aguamanteniendo la temperatura constante, ¿cuál sería lamolaridad de ladisolución?a)Igualalainicial.b)Lamitaddelainicial.c)Eldobledelainicial.d)Cuatroveceslainicial.
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
SiunasustanciaABprácticamente insolubleenaguacolocaenunvolumendeterminadode agua, unapequeñísima cantidaddeAB, smoles, se disuelve con lo que la disoluciónquedasaturadadeacuerdoconelsiguienteequilibrio:
AB(s)A (aq)+B (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidades:
K =[A ][B ]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 173
estevaloresunaconstantequesólodependedelatemperatura.
Siseevaporalamitaddelaguamanteniendoconstantelatemperatura,comoelproductodesolubilidadesconstante,lasconcentracionesiónicasenelequilibriodebenpermanecerconstantes.
Larespuestacorrectaeslaa.
3.20. Los productos de solubilidad del sulfato de estroncio y fluoruro de plomo (II) sonrespectivamente,2,8·10 y2,7·10 .Sepuedeafirmarque:a)Lasdossolubilidadessonlaraízcuadradadesusrespectivosproductosdesolubilidad.b)Lasolubilidaddelfluorurodeplomo(II)esmayorqueladelsulfatodeestroncio.c)Lasdossolubilidadessonaproximadamenteiguales.d)LosproductosdesolubilidaddeambassalesaumentanconelpH.e)Noesposibleconocerlasolubilidadconestedato.
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)
a) Falso. Los equilibrios correspondientes a la disolución del SrSO (s) y PbF (s) son,respectivamente:
SrSO (s)Sr (aq)+SO (aq) PbF (s)Pb (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelasconstantesproductodesolubilidad, K ,son,respectivamente:
K =[Sr ][SO ] K =[Pb ] F
LlamandosalasolubilidadesmolaresdelSrSO yPbF considerandoqueenelequilibrio:
[Sr ]=[SO ]=s [Pb ]=s [F ]=2s
LasexpresionesdeK quedan,respectivamente,como:
K =s
2,8·10 =s s=5,3·10 M
K =s 2s = 4 s
2,7·10 = 4 s s=1,9·10 M
Comoseobserva,lasolubilidaddelPbF esmayorqueladelSrSO .
b)Verdadero.LasolubilidaddelPbF esmayorqueladelSrSO .
c)Falso.LasolubilidaddelPbF escasi4vecesmayorqueladelSrSO .
d)Falso.Enningunodelosequilibriosestánpresentes los ionesOH oH ,portanto, laadicióndeácidoobase,esdecir lamodificacióndelpH,afectaa lasolubilidaddeambasespecies.
e)Comosehademostradoenelapartadoa)lasolubilidadsecalculaapartirdelproductodesolubilidad.
Larespuestacorrectaeslab.
3.21.Unprecipitadode seencuentraenequilibrioconunadisoluciónsaturadadeestasal.Parteotodoelprecipitadosedisolveráalañadirunadisolucióndiluidade:a)NaOHb) c) d) e)
(O.Q.N.Oviedo2002)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 174
ElequilibriodedisolucióndelAgOOCCH vienedadoporlasiguienteecuación:
AgOOCCH (s)Ag (aq)+CH COO (aq)
a) Falso. Si se añade NaOH, base fuerte que se encuentra completamente disociada eniones, los ionesOHprocedentesde lamismaalteranelequilibriocorrespondientea losionesacetatoendisoluciónacuosa:
CH COO (aq)+H O(l)CH COOH(aq)+OH (aq)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumanlosionesOH añadidos,esdecirhacialaizquierda.
Si [CH COO ] aumenta, [Ag ] disminuye y así se mantiene constante el producto desolubilidad,portanto,lasolubilidaddelAgOOCCH disminuye.
b)Verdadero.SiseañadeHNO producelasiguientereacción:
AgOOCCH (s)+HNO (aq)AgNO (aq)+CH3COOH(aq)
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesereponganlosionesCH COO consumidosporlaadicióndelácidonítrico,esdecirhacialaderechaconloquelasolubilidaddelAgOOCCH aumenta.
AgOOCCH (s)Ag (aq)+CH COO (aq)
CH COOH(s)H (aq)+CH COO (aq)
c‐d‐e) Falso. La adición de NaNO , KOOCCH o AgNO , sustancias que tienen algún ioncomúnconlospresentesenelequilibrioproducenunadisminucióndelasolubilidaddelAgOOCCH . De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema se desplaza en elsentido en el que se consuman los iones CH COO o Ag añadidos, es decir hacia laizquierda,portantolasolubilidaddisminuye.
Larespuestacorrectaeslab.
(CuestiónsimilaralapropuestaenCuidadReal1997).
3.22.Elproductodesolubilidaddel enaguaes7,8·10 yeldel es1,8·10 ,portanto:a)Lasolubilidaddeestoscompuestoses7,8·10 y1,8·10 mol/L.b)LasolubilidaddeestoscompuestosenNaClserámenorqueenaguapura.c)Lasolubilidaddel esmásde10vecesmayorqueladel .d)Lasolubilidaddel esaproximadamente10 vecessuperioraladel .c)Lasolubilidaddel aumentaalañadirNaF.
(O.Q.N.Tarazona2003)
a)Falso.Elproductodesolubilidadnoeslomismoquelasolubilidaddeunasustancia.
b) La adición de una sal, NaCl, que no tiene ningún ion común con los del equilibrioestudiadonoafectaalasolubilidaddelassustanciasprecipitadas.
c)Verdadero.LosequilibrioscorrespondientesaladisolucióndelAg PO (s)ySrF (s)son,respectivamente:
Ag PO (s)3Ag (aq)+PO (aq) PbF (s)Pb (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelasconstantesproductodesolubilidad, K ,son,respectivamente:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 175
K = Ag [PO ] K =[Sr ] F
Llamando s a la solubilidades molares del Ag PO y SrF considerando que en elequilibrio:
[Ag ]=3s [PO ]=s [Sr ]=s [F ]=2s
LasexpresionesdeK quedan,respectivamente,como:
K = 3s s= 27s
1,8·10 =27s s=1,6·10 M
K =s 2s = 4 s
7,8·10 = 4 s s=5,8·10 M
Comparandoambassolubilidades:
s SrFs Ag PO
=5,8·10 M
1,6·10 M=36
Comoseobserva,lasolubilidaddel esmásde10vecesmayorqueladel .
d)Falso.LasolubilidaddelSrF noesunas10 vecesmayorqueladelAg PO .Esaeslarelaciónentrelosrespectivosproductosdesolubilidad:
K SrF
K Ag PO=7,8·10
1,8·10=4,3·10
e) Falso. La adición de NaF sustancia que tiene un ion común con los presentes en elequilibrioproduceunadisminucióndelasolubilidaddelSrF .DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistemasedesplazaenel sentidoenelqueseconsuman los ionesF añadidos,esdecirhacialaizquierda.
Larespuestacorrectaeslab.
3.23. La solubilidad en agua del fluoruro de calcio ( ) es de 0,016 g· a latemperatura de 18°C. El valor del producto de solubilidad del fluoruro de calcio a esatemperaturadebeser:a)3,4·10 b)4,0·10 c)8,2·10 d)1,7·10 (Masasatómicas:F=19;Ca=40)
(O.Q.L.Murcia2003)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCaF (s)es:
CaF (s)Ca (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ca ] F
LlamandosalasolubilidadmolardelCaF yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ca ]=s [F ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 176
K =s 2s =4s
LasolubilidadmolardelCaF es:
s=0,016gCaF dm
1molCaF 78gCaF
=2,05·10 M
Sustituyendo:
K =4 2,05·10 =3,4·10
Larespuestacorrectaeslaa.
3.24. Tras añadir una cierta cantidad de AgCl a un cierto volumen de agua, removerenérgicamente y esperarun tiempoadecuado sehandepositado en el fondo2gramosdesólido.Siposteriormenteseañade1gramomásdeAgCl,alamismatemperatura,sepuedeafirmarque:a)Hacambiadolaconcentraciónde deladisolución.b)Habráexactamente3gramosdesólidoenelfondo.c)Habrámenosde3gramosdesólidoenelfondo.d)ElAgClnoessolubleenagua.
(O.Q.L.Murcia2003)
La adición de 2 g de AgCl (s) al agua hace que una pequeñísima cantidad de AgCl sedisuelva,conloqueladisoluciónquedasaturadadeacuerdoconelsiguienteequilibrio:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
Si a continuación, se añade 1 gmás de esta sustancia se irá directamente al fondo delrecipiente.Portanto,lacantidaddesólidoenelfondoseráligeramenteinferiora3g.
Larespuestacorrectaeslac.
3.25.El interiordeunateteraestárecubiertocon10gde .¿Cuántos lavadosseríannecesariosparadisolvertodoel ,siencadalavadosegastan250mLdeagua?a)10b)250c)6324d)12640e)1580
(Datos.Masasatómicas:C=12;O=16;Ca=40,1; =4·10 )(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.N.Sevilla2010)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCaCO (s)es:
CaCO (s)Ca (aq)+CO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ca ][CaCO ]
LlamandosalasolubilidadmolardelCaCO yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ca ]=[CO ]=s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 177
Sustituyendo:
4,0·10 =s s=6,32·10 M
ExpresandolasolubilidaddelCaCO eng/L:
6,32·10–5molCaCO
L100gCaCO 1molCaCO
=6,32·10gCaCO
L
LamasadeCaCO quesedisuelveen250mLdeaguaserálacuartaparte:
146,32·10
gCaCO L
=1,58·10 gCaCO
Relacionando lamasadeCaCO depositada en la tetera con la solubilidaddel CaCO en250mLdeaguaseobtieneelnúmerodelavadosarealizarparaeliminartodoeldepósito:
10gCaCO1lavado
1,58·10 gCaCO =6324lavados
Larespuestacorrectaeslac.
3.26.A25°Clasolubilidaddelfluorurodebarioenaguaes7,41·10 mol/L.Elproductodesolubilidaddedichasalenaguaes:a)1,63·10 · b)5,47·10 · c)8,10·10 · d)1,09·10 ·
(O.Q.L.Murcia2004)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelBaF (s)es:
BaF (s)Ba (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ba ] F
LlamandosalasolubilidadmolardelCaF yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ba ]=s [F ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
K =4 7,41·10 =1,63·10
Larespuestacorrectaeslaa.
3.27.Elvalordelproductodesolubilidadde lassalesMX, y es iguala4,0·10 .¿Cuáldelassalesesmássoluble?a)MXb) c) d)Lastrestienenlamismasolubilidad.
(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 178
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndeunasaldeltipoA B (s)es:
A B s mA aq +nB aq
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[A [B
LlamandosalasolubilidadmolardelA B yconsiderandoqueenelequilibrio:
[A ]=ms[B ]=ns
LaexpresióndeK quedacomo:
K = ms · ns =m ·n ·s
Elvalordelasolubilidadparaunadeterminadasales:
s=K
m ·n
ParalasalMXsetieneque m+n =2yelvalordelasolubilidades
s=4,0·10
1=2,0·10 M
ParalasalQX ,setieneque(m+n)=3yelvalordelasolubilidades:
s=4,0·101·2
=1,0·10 M
ParalasalA X ,setieneque(m+n)=5yelvalordelasolubilidades:
s=4,0·102 ·3
=2,1·10 M
Alavistadelasrespectivassolubilidades,lasalmássolublees .
Larespuestacorrectaeslac.
3.28.Teniendoencuentaelsiguientesistemaenequilibrio:
(s) (aq)+ (aq) ΔH>0a)Sedisolverámássólidosisedisminuyelatemperatura.b)Sedisolverámássólidosisediluyealdobleladisolución.c)Siseconcentraladisolución,aumentarálaconcentraciónde .d)Siseañade (s),disminuirálaconcentraciónde .
(O.Q.L.Asturias2004)
a) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y así aumente latemperatura.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elequilibriosedesplazahacialaformacióndePbSO (izquierda)porloquedisminuyelasolubilidad.
b) Falso. Si se considera que se mantiene constante la temperatura, el valor de K permanece constante. La solubilidad de la sustancia no cambia aunque se duplique elvolumendeagua.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 179
c) Falso. Si se considera que se mantiene constante la temperatura, el valor de K permanececonstante.Lasolubilidad,esdecir,laconcentracióndelasespeciesiónicasenelequilibriodenocambiaaunqueseelimineaguadeladisolución.
d) Verdadero. La adición de Pb NO , sustancia que tiene un ion común con lospresentes en el equilibrio, produce una disminución de la solubilidad del PbSO . DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumanlosionesPb añadidos,esdecirhacialaizquierda.
Larespuestacorrectaeslad.
3.29.Lareacción:
+ 2HCl+CuS esdetipo:a)Redoxb)Ácido‐basededesplazamientoc)Ácido‐basedeneutralizaciónd)Precipitación
(O.Q.L.Madrid2004)
Se trata de una reacción de precipitación ya que el CuS que se forma es un sólidoinsoluble.
Larespuestacorrectaeslad.
3.30.EnquédisoluciónserámássolubleelAgCl:a)HCl0,01Mb)Aguapurac) 0,01Md)Nopuededeterminarse.
(O.Q.L.Madrid2004)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgCl(s)es:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
a)Falso.LaadicióndeHCl(aq)sustanciaquetieneunioncomúnconlospresentesenelequilibrioproduceunadisminucióndelasolubilidaddelAgCl.Deacuerdoconelprincipiode Le Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que se consuman los ionescloruroañadidos,esdecirhacialaizquierda.
b)Falso.ElAgCl(s)esunasustanciainsolubleenaguapura.
c)Verdadero.ElAgCl(s)esunasustanciainsolublequepuededisolverseenNH (aq)porformacióndeuncomplejo:
AgCl(s)+2NH (aq)Ag NH (aq)+Cl (aq)
Larespuestacorrectaeslac.
3.31.Lasolubilidaddel fluorurodemagnesioenaguaa18°Cseencuentra tabuladacomo0,0076gpor100mL.Elproductodesolubilidaddeestasales:a)7,6·10 b)6,8·10 c)8·10 d)7,3·10
(O.Q.L.Madrid2004)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 180
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMgF (s)es:
MgF (s)Mg (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Mg ] F
LlamandosalasolubilidadmolardelMgF yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Mg ]=s [F ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
LasolubilidadmolardelCaF es:
s=0,0076gMgF 100mL
1molMgF 62,3gMgF
10 mL1L
=1,22·10 M
Sustituyendo:
K =4 1,22·10 =7,3·10
Larespuestacorrectaeslad.
3.32.Elproductodesolubilidaddelhidróxidodehierro(III)a22°Ces6,0·10 .¿Quémasadeestecompuestosedisolveráen100mLdehidróxidodesodio0,20M,suponiendoquenohayformacióndecomplejos?a)6·10 gb)7·10 gc)8·10 gd)9·10 ge)1·10 g
(O.Q.N.Luarca2005)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelFe OH (s)es:
Fe OH (s)Fe (aq)+3OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Fe ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelFe OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Fe ]=s [OH ]=0,20M
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 0,20
Sustituyendo:
6,0·10 =0,008ss=7,5·10 M
Expresandolasolubilidadeng/L:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 181
7,5·10 molFe OH L
106,8gFe OH 1molFe OH
=8,0·10gFe OH
L
LasolubilidaddelFe OH en100mLdeaguaseráladécimaparte:
110
8,0·10gFe OH
L=8,0·10
g 0,1L
Larespuestacorrectaeslac.
3.33.Alañadir0,5gramosdeAgClaunaciertacantidaddeaguaseobservaquesedepositan0,45genelfondo.Sepuedeportantodecirque:a)ElAgClesmuysolubleenagua.b)Siseañade0,05gmásdeAgClseconsiguetener0,5genelfondo.c)Siseaumentalatemperaturaseguiráhabiendo0,45gdeAgClenelfondo.d)ElAgClesuncompuestocovalente.
(O.Q.L.Murcia2005)
a)Falso.ElAgClesuncompuestomuypocosolubleenagua.
b)Verdadero.Laadiciónde0,5gdeAgCl(s)alaguahacequeunapequeñísimacantidaddeAgCl sedisuelvacon loque ladisoluciónquedasaturadadeacuerdoconel siguienteequilibrio:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
Siacontinuación,seañade0,05gmásdeestasustanciaseirádirectamenteal fondodelrecipiente.Portanto,lacantidaddesólidoenelfondoseráde0,5g.
c)Falso.Siseaumentalatemperaturaelsólidodepositadoenelfondosedisuelve.
d)Falso.TeniendoencuentalaselectronegatividadesdelCl(3,14)ydelaplata(1,93),elAgCl presenta una diferencia de electronegatividad de 1,21 lo que lo convierte en uncompuestoparcialmenteiónico‐parcialmentecovalente.
Larespuestacorrectaeslab.
3.34.Elproductodesolubilidaddelhidróxidodeplomo(II)es2,56·10 .Sepuededecirque,enunadisoluciónsaturada,secumpleque:a)[ ][ ]=2,56·10 b)[ ][2 ]=2,56·10 c)[ ][ ]2=2,56·10 d)[½ ][ ]=2,56·10 e)[2 ][ ]=2,56·10
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Madrid2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPb OH (s)es:
Pb OH (s)Pb (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
=[ ][
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 182
3.35.¿Cuáleslafórmuladelbis(etilendiamina)diclorocobalto(III)?a) b) c) c)
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
Se tratadeuncatióncomplejoenelquecatióncentral Co seencuentraunidoadosligandos aniónicos cloro Cl y a otros dos ligandos neutros etilendiamina en cuyafórmulaes:
Larespuestacorrectaeslab.
3.36.SiseañadeHBrconcentradoaunadisolucióndeAgBrenelequilibrio:
AgBr(s) (aq)+ (aq)a)Aumentalacantidaddeprecipitado.b)Aumentaelproductodesolubilidad.c)Aumentalasolubilidaddelasal.d)Elequilibrionoseveafectadoporlaadición.
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
a)Verdadero.SiseañadeHBr,unácidofuertetotalmentedisociadosegúnlaecuación:
HBr(aq)H O (aq)+Br (aq)
seañadenalequilibrioionesBr .
DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumalosionesbromuroañadidosporlaadicióndelHBr,esdecirhacialaizquierda,formandoAgBrconloquelacantidaddeprecipitadoaumenta.
b)Falso.Elproductodesolubilidad,K ,esunvalorconstanteparacadatemperatura.
c‐d)Falso.Segúnloexpuestoenelapartadoa).
Larespuestacorrectaeslaa.
3.37. En una disolución se tiene en equilibrio sólido con cationes enconcentración4,4·10 Myaniones enconcentración0,100M.¿Cuáleselproductodesolubilidaddel ?a) =1,9·10 / b) =1,2·10 / c) =1,8·10 / d) =1,3·10 /
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAg CrO (s)es:
Ag CrO (s)2Ag (aq)+CrO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[CrO ] Ag
Sustituyendo:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 183
K = 0,100 4,4·10 =1,9·10
Larespuestacorrectaeslaa.
3.38. ¿Cuál es la expresión correcta para la constante del producto de solubilidad del?
a) =[ ][ ]b) =[ ]2[ ]3c) =[ ]3[ ]2d) = e) =6 (s=solubilidaddelasalenmol/L)
(O.Q.N.Vigo2006)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg PO (s)es:
Mg PO (s)3Mg (aq)+2PO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
=
Larespuestacorrectaeslac.
3.39. Una disolución acuosa se encuentra en equilibrio con sólido. Señale laproposiciónnocorrecta:a)Siseañadealgode ,lasolubilidaddel aumentadebidoalefectosalino.b)Siseañadealgode , lasolubilidaddel disminuyedebidoalefectodel ioncomún.c)Siseañadealgode ,lasolubilidaddel permanececonstante.d)Lasolubilidaddel sólodependedelatemperatura.e)Siseañade ,lasolubilidaddisminuyeporefectodelioncomún.
(O.Q.N.Vigo2006)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCaSO (s)es:
CaSO (s)Ca (aq)+SO (aq)
a)Correcto.LaadicióndeNaNO sustanciaquenotieneunioncomúnconlospresentesenelequilibrioproduceunaumentodelasolubilidaddelCaSO debidoalefectosalino.
b‐e)Correcto.LaadicióndeNa SO odeCaCO ,sustanciasquetienenunioncomúnconlos presentes en el equilibrio produce una disminución de la solubilidad del CaSO . DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsuman los iones sulfato o calcio añadidos, es decir hacia la izquierda, por tanto lasolubilidaddisminuye.
c) Correcto. La adicióndemásCaSO , haceque esta sustancia sequede en el fondodelrecipientesindisolver,locualnohacequecambielasolubilidaddelCaSO .
d)No correcto. La solubilidad del CaSO puede modificarse, como se ha visto, por laadición de un ion común. Es el producto de solubilidad el que sólo depende de latemperatura.
Larespuestanocorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 184
3.40. El número de coordinación y el estado de oxidación del ionmetálico central en elcomplejo son,respectivamente:a)6y+1b)6y+3c)2y+1d)2y+3a)4y+3
(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.N.Sevilla2010)
Se tratadeuncatióncomplejoenelquecatión central cromoseencuentraunidoadosligandosaniónicosbromo Br yacuatroligandosneutrosamin NH porloquesu:
númerodecoordinaciónes6
estadodeoxidacióndelcatiónmetálicoes,x+2 ‐1 =+1,dedonde,x=+3.
Larespuestacorrectaeslab.
(CuestiónsimilaralapropuestaenBarcelona2001).
3.41.ElvalordelpHcuandoempiezaaprecipitarunadisoluciónacuosade es:a)3,0b)5,4c)8,1d)5,9
(Dato. a25°C=1,3·10 )(O.Q.N.Madrid2006)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAl OH (s)es:
Al OH (s)Al (aq)+3OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Al ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelAl OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Al ]=s [OH ]=3s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 3s =27s
Sustituyendo:
1,3·10 =27s s=2,63·10 M
Losvaloresde[OH ],pOHypHdeladisoluciónson,respectivamente:
[OH ]=3s=7,90·10 MpOH=‐log 7,90·10 =8,1
pH+pOH=14pH=14–8,1=5,9
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralaspropuestasenNavacerrada1996yAsturias2011).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 185
3.42. La solubilidad del fluoruro de bario en agua es de 7,41·10 mol/L. ¿Cuál será lasolubilidad del fluoruro de bario en una disolución 1M de cloruro de bario totalmentedisociado?a)6,38·10 Mb)8·10 Mc)1Md)0,02Me)3,21·10 M
(O.Q.N.Córdoba2007)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelBaF (s)es:
BaF (s)Ba (aq)+2F (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ba ] F
LlamandosalasolubilidadmolardelBaF yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ba ]=s [F ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
K =4 7,41·10 =1,63·10
La solubilidadenunadisolución1MdeBaCl ocasiona lapresenciadeun ioncomúnque,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,disminuyelasolubilidad.Enelequilibrio:
[F ]=2s
[Ba ]= 1+s como1>>s[Ba ]≈1M
LaexpresióndeK quedacomo:
K =1 2s =4s
Sustituyendo:
1,63·10 =4s s=6,38·10 M
Larespuestacorrectaeslaa.
3.43.Lasolubilidaddelclorurodeplata,AgCl,( =1,7·10 )esmayoren:a)Aguapurab)EnpresenciadeKCl0,1Mc)Enpresenciade 0,1Md)Enpresenciade 0,1M
(O.Q.L.Madrid2007)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgCl(s)es:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
a)Falso.ElAgCl(s)esunasustanciainsolubleenaguapura.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 186
b‐c)Falso.LapresenciadeKCl0,1MoAg SO 0,1M,sustanciasquetieneunioncomúnconlospresentesenelequilibrioproduceunadisminucióndelasolubilidaddelAgCl.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumanlosionesclorurooplataañadidos,encadacaso,esdecirhacialaizquierda.
d)Verdadero.LapresenciadeKNO 0,1MsustanciaquenotieneunioncomúnconlospresentesenelequilibrioproduceunaumentodelasolubilidaddelAgCldebidoalefectosalino.
Larespuestacorrectaeslad.
3.44.Enelioncomplejodelamoléculapentacloroaquocromo(III),elnúmerodeoxidaciónyelíndicedecoordinacióndelionmetálicocentralsonrespectivamente:a)+3y5b)+2y1c)+6y6d)+3y6
(O.Q.L.Madrid2007)
Elioncomplejopentacloroaquocromo(III), CrCl H O ,tieneestructuraoctaédricaenlaqueelioncromoseencuentrarodeadode6ligandos,cincoaniónicoscloro,Cl yunoneutroaqua,H O.
Elnúmerodeoxidacióndelioncromoes+3talcomoindicaelnombredelioncomplejo.
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenBarcelona2001,Vigo2006ySevilla2010).
3.45.Sabiendoque:
(aq)+2 (aq) (aq) K=1,6·10 .Calcula la solubilidad del bromuro de plata en una disolución con una concentración deamoníacoenelequilibrio1M.a)7,1·10 Mb)8,4·10 Mc)5,0·10 Md)2,8·10 Me)5,0·10 M
(Dato. bromurodeplata=5,01·10 )(O.Q.N.Castellón2008)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgBr(s)es:
AgBr(s)Ag (aq)+Br (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ag ][Br ]
ElequilibriocorrespondientealaformacióndelcomplejoAg NH (aq)es:
Ag (aq)+2NH (aq)Ag NH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodeformacióndelcomplejo,K ,es:
K =[Ag NH ]Ag [NH
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 187
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelprecipitadodeAgBr(s)enNH (aq)es:
AgBr(s)+2NH (aq)Ag NH (aq)+Br (aq)
Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacción,K,es:
K=[Ag NH ][Br ]
[NH
Multiplicandoydividiendopor[Ag ]seobtiene:
K=[Ag NH ][Br ]
[NH[Ag ][Ag ]
=K ·K = 1,6·10 5,01·10 =8,0·10
LlamandosalasolubilidadmolardelAgBryplanteandolatabladeconcentracionesenelequilibrio:
NH Ag NH Brcinicial 1 ctransformado 2s cformado s scequilibrio 1–2s s s
Sustituyendo:
s1–2s
=8,0·10
Como1>>2ssepuedeaproximar, 1–2s ≈1conloquelaecuaciónquedamássencillayseobtienes=2,8·10 M.
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralapropuestaenAlmería1999).
3.46.Elproductode solubilidaddel iodurodemercurio (II) enaguaa18°C es 1,0·10 .¿Cuálessusolubilidadenunadisolución0,01Mdeiodurodepotasioa18°C?a)1,0·10 Mb)1,0·10 Mc)2,9·10 Md)1,0·10 Me)1,0·10 M
(O.Q.N.Castellón2008)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelHgI (s)es:
HgI (s)Hg (aq)+2I (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Hg ] I
LlamandosalasolubilidadmolardelBaF yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Hg ]=s [I ]=2s
Lasolubilidadenunadisolución0,01MdeKIocasionalapresenciadeunioncomúnque,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,disminuyelasolubilidad.Enelequilibrio:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 188
[I ]= 0,01+2s como0,01>>2s[I ]≈0,01M
[Hg ]=s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 0,01 =10 s
Sustituyendo:
1,0·10 =10 ss=1,0·10 M
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenCórdoba2007).
3.47. Sabiendo que el producto de solubilidad del hidróxido demagnesio es 1,00·10 a25°C,elpHdeunadisoluciónacuosadeestasales:a)10,1b)3,90c)7,00d)10,4
(O.Q.L.Madrid2008)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH (s)es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Mg ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelMg OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Mg ]=s [OH ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
1,00·10 =4s s=1,36·10 M
Losvaloresde[OH ],pOHypHdeladisoluciónson,respectivamente:
[OH ]=2s=2,72·10 MpOH=‐log 2,72·10 =3,6
pH+pOH=14pH=14–3,6=10,4
Larespuestacorrectaeslad.
(CuestiónsimilaralaspropuestasenNavacerrada1996,Madrid2006yAsturias2011).
3.48.Calculalasolubilidaddel (M=461g/mol)eng/L,si =4,0·10 / .a)8,91g/Lb)9,22g/Lc)20,30g/Ld)9,93g/L
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 189
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPbI (s)es:
PbI (s)Pb (aq)+2I (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Pb ][I
LlamandosalasolubilidadmolardelPbI yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Pb ]=s [I ]=2s
LaexpresióndeK quedacomo:
K =s 2s =4s
Sustituyendo:
4,0·10 =4s s=2,15·10 M
Expresadaeng/L:
2,15·10 molPbIL
461,0gPbI1molPbI
=9,93g/L
Larespuestacorrectaeslad.
3.49.¿CuáleslasolubilidaddelhidróxidodemagnesioenunadisoluciónacuosadepH12,0?a)1·10 Mb)1·10 Mc)1·10 Md)1·10 Me)3,2·10 M
(Dato.Elproductodesolubilidaddelhidróxidodemagnesioes1,0·10 a25°C)(O.Q.N.Ávila2009)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH (s)es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Mg ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelMg OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Mg ]=s [OH ]=2s
EnunadisolucióndepH=12,0:
pH+pOH=14pOH=14–12=2[OH ]=10 pOH=10 M
SustituyendoenlaexpresióndeK :
Mg =s=K
OHs=
1·10
10=1·10 M
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 190
3.50.Elvalorde parael es8,5·10 / .Lasolubilidaddeestehidróxidoenaguaes:a)1,28·10 mol· b)2,04·10 mol· c)2,91·10 mol· d)Ningunadelasanteriores.
(O.Q.L.Murcia2009)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH (s)es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Mg ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelMg OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Mg ]=s [OH ]=2s
Sustituyendoseobtiene:
K =s 2s =4s
Elvalordelasolubilidades:
8,5·10 =4s s=1,28·10 mol·
Larespuestacorrectaeslaa.
3.51.¿QuéprocedimientoaumentarálasolubilidaddelKClenagua?a)Agitarsolutoydisolución.b)Aumentareláreasuperficialdelsoluto.c)Aumentarlatemperaturadeldisolvente.d)Incrementarlapresiónenlasuperficiedeldisolvente.
(O.Q.L.Murcia2009)
Setratadelproceso:
KCl(s)K (aq)+Cl (aq)ΔH>0
a‐b) Falso. Agitar y aumentar el área superficial del soluto favorecen la velocidad de lareacciónperonoafectanalvalordelasolubilidad.
c)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,secomunicacalorqueseempleaenromperlaredcristalinadelKCl.
Como se trata de un proceso endotérmico, el aumento de temperatura hace que elsistemasedesplacehacialadisolucióndelKCl(s).
d)Falso.Lapresiónnoafectaalasolubilidaddeunsólido.
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 191
3.52.Aunadisoluciónacuosasaturadade yatemperaturaconstante,se leañadenunosgramosde hastasudisolucióntotal.¿Cuálseráelefectosobreladisoluciónde
?a)Disminuye[ ]b)Aumenta[ ]c)Aumentalasolubilidaddel d)Aumenta del e)Noproduceningúnefecto.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)(O.Q.L.Asturias2010)(O.Q.L.Asturias2012)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelBaSO (s)es:
BaSO (s)Ba (aq)+SO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ba ][SO ]
Laadiciónde ,sustanciaquetieneunioncomúnconlospresentesenelequilibrioproduceunaumentode[SO ],portanto,paraquesemantengaelvalordelaconstanteK seproduceunadisminuciónde[ ].
Larespuestanocorrectaeslaa.
3.53. Tras añadir una cierta cantidad de AgCl a un cierto volumen de agua, removerenérgicamente y esperarun tiempoadecuado sehandepositado en el fondo4gramosdesólido.Siposteriormenteseañade1gramomásdeAgClysevuelveaagitar:a)NocambiarálaconcentracióndeCl–deladisolución.b)Habrá4gramosdesólidoenelfondo.c)Lacantidaddesólidosindisolverdependerádeltiempodeagitación.d)Lacantidaddesólidosindisolverdependerádelvolumendeaguausado.
(O.Q.L.Murcia2010)
La adición de 5 g de AgCl (s) al agua hace que una pequeñísima cantidad de AgCl sedisuelva,conloqueladisoluciónquedasaturadadeacuerdoconelsiguienteequilibrio:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
LacantidaddeAgCl(s)quesedisuelveylaquequedasindisolverenelfondodependede la solubilidad de la sustancia y, por tanto, de la cantidad de agua presente en elrecipiente.
Larespuestacorrectaeslad.
3.54. A 25°C el valor de para el es 3,4·10 . Se puede afirmar que lasolubilidad:a)Es2,04·10 mol· .b)Aumentaendisolucióndehidróxidodesodio.c)Novaríaconlatemperatura.d)Aumentaalagitarfuertemente.
(O.Q.L.Murcia2010)
a)Verdadero.ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH (s)es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 192
K =[Mg ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelMg OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Mg ]=s [OH ]=2s
Sustituyendoseobtiene:
K =s 2s =4s
Elvalordelasolubilidades:
3,4·10 =4s s=2,04·10 mol·
b)Falso.Alañadirunioncomúndisminuyelasolubilidad.
c)Falso.Alelevarlatemperaturaseaportacalorysefavoreceladisolucióndelsólido.
d)Falso.Lapropuestacarecedesentido.
Larespuestacorrectaeslaa.
3.55.El esuncompuestomuypocosolubleenaguapura.¿Quéocurrirásiaunadisoluciónprecipitadade seleañade ?a)PrecipitarámáshidróxidoalmodificarelpH.b)Lasolubilidaddelhidróxidonoseveráafectada.c)LasolubilidadaumentaporqueelpHdisminuye.d)Nosepuedecontestarsineldatodelproductodesolubilidad.
(O.Q.L.Asturias2010)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH (s)es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,Kps,es:
K =[Mg ][OH
ElNH Clesunasalquealdisolverseenaguaproducehidrólisisácida,yaqueelionNH reaccionaconelH OliberandoionesH O .
NH (aq)+H O(l)NH3(aq)+H O (aq)
EstosionesH O consumenionesOH deladisoluciónproduciendoundescensodelpH.Para que se mantenga el valor de la constante K el equilibrio se desplaza hacia laderechadisolviéndosemásMg OH (s)yaumentandoconellosusolubilidad.
Larespuestanocorrectaeslac.
3.56.Cuandosedisuelve en1Ldecadaunade lassiguientesdisoluciones,¿enquécasosedisolverámayorcantidaddesal?a) (aq)1,00Mb)NaOH(aq)1,00Mc)HCl(aq)1,00Md) (aq)1,00M
(O.Q.L.Madrid2010)
a) Falso. La presencia de un ion común, NO , hace disminuir la solubilidad de unasustancia.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 193
b)Falso.NohayreacciónconNaOH.
c)Falso.HayreacciónconHClqueproducelaprecipitacióndeAgCl.
d)Verdadero.HayreacciónconNH queproduceeldesplazamientodelareacciónhacialaderechafavoreciendoladisolucióndeAgNO :
AgNO (s)+2NH (aq)Ag NH (aq)+NO (aq)
Larespuestacorrectaeslad.
3.57.Indiquecuáldelossiguientessulfurosesmássolublesolubleenagua:a)CuSb) c)CoSd)FeS
(O.Q.L.Madrid2010)
El sulfuro más soluble en agua es , ya que casi todas las sales alcalinas son muysolublesenagua,yademás,lossulfurosdemetalesdetransiciónsoninsolubles.
Larespuestacorrectaeslab.
3.58.Enunadisoluciónsaturadade sedebecumplirque:a)[ ][ ]3< b)[ ][ ]3> c)[ ][ ]3= d)[ ]3[ ]<
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
EnelequilibriocorrespondienteaunadisoluciónsaturadadeAl OH secumpleque:
Al OH (s)Al (aq)+3OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
=[ ][
Larespuestacorrectaeslac.
3.59.Dados los siguientes compuestos (entreparéntesis se indican sus ):ZnS (23,80),AgCl(9,80)y (11,95).Ordénelosporsusolubilidadmolarcrecienteenagua:a) ,ZnS,AgClb)ZnS, ,AgClc)ZnS,AgCl, d)AgCl, ,ZnSe) ,AgCl,ZnS
(O.Q.N.Valencia2011)
LosrespectivosproductosdesolubilidadK son:
pK (Ag CrO )=23,80K =1,58·10
pK (AgCl)=9,80K =1,58·10
pK (ZnS)=11,95K =1,12·10
RelacionandoK sonlasolubilidadmolarparacadasal:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 194
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAg CrO (s)es:
Ag CrO (s)2Ag (aq)+CrO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ag [CrO
LlamandosalasolubilidadmolardelAg CrO yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Ag ]=2s [CrO ]=2s
Sustituyendoseobtiene:
K = 2s s=4s
Elvalordelasolubilidades:
1,58·10 =4s s=7,33·10 mol·
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgCl(s)es:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ag ][Cl ]
LlamandosalasolubilidadmolardelAgClyconsiderandoqueenelequilibrio:
[Cl ]=[Ag ]=s
Sustituyendoseobtiene:
K =s
Elvalordelasolubilidades:
1,58·10 =s s=1,26·10 mol·
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelZnS(s)es:
ZnS(s)Zn (aq)+S (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[S ][Zn ]
LlamandosalasolubilidadmolardelZnSyconsiderandoqueenelequilibrio:
[S ]=[Zn ]=s
Sustituyendoseobtiene:
K =s
Elvalordelasolubilidades:
1,12·10 =s s=1,06·10 mol·
Loscompuestosordenadosporsolubilidadmolarcrecienteson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 195
<ZnS<AgCl
Larespuestacorrectaeslaa.
3.60.En0,75LdedisolucióndeKOHdepH=10, lamasaengramosdemagnesioque sepuededisolveres:a)10 b)3,4·10 c)0,062d)0,62
(Dato. =3,4·10 ;Mg=24,32)(O.Q.L.Asturias2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH (s)es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Mg ][OH
LlamandosalasolubilidadmolardelMg OH yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Mg ]=s [OH ]=2s
Sustituyendoseobtiene:
EnunadisolucióndepH=10:
pH+pOH=14pOH=14–10=4[OH ]=10 pOH=10 M
SustituyendoenlaexpresióndeK :
Mg =s=K
OHs=
3,4·10
10=3,4·10 M
LamasadeMgquepuededisolverseen0,75Ldedisoluciónes:
0,75Ldisolucion3,4·10 molMg1Ldisolucion
24,32gMg1molMg
=0,062g
Larespuestacorrectaeslac.
3.61.¿Cuálserá laconcentraciónde ioncloruroqueseobtienealcolocar2gdeclorurodeplomo(II)en100mLdeaguapurasielproductodesolubilidades =10 , ?a)1,4·10 Mb)2,2·10 Mc)3,4·10 Mb)6,8·10 M(Dato.Cl=35,45;Pb=207,19)
(O.Q.L.Asturias2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPbCl (s)es:
PbCl (s)Pb (aq)+2Cl (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 196
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Pb ][Cl
LlamandosalasolubilidadmolardelPbCl yconsiderandoqueenelequilibrio:
[Pb ]=s [Cl ]=2s
Sustituyendoseobtiene:
K =s 2s =4s
Elvalordelasolubilidades:
10 , =4s s=3,4·10 M
Laconcentracióndecloruroes:
[Cl ]=2s=6,8·10 M
Larespuestacorrectaeslac.
3.62.Paraunadisoluciónsaturadade lasolubilidadesiguala:a)Laconcentraciónde b)Laconcentraciónde divididaentredosc)Laconcentraciónde d)Eldobledelaconcentraciónde
(O.Q.L.Murcia2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg PO (s)es:
Mg PO (s)3Mg (aq)+2PO (aq)
LlamandosalasolubilidadmolardelMg PO sepuedeescribir:
[Mg ]=3s [PO =2s
Ningunarespuestaescorrecta.
3.63. ¿Cuálde los siguientes sulfurosprecipitados tienemayor concentraciónde catión endisoluciónacuosacomoconsecuenciadelequilibriodesolubilidad?a) (s) =8·10 b)CdS(s) =1·10 c)CoS(s) =3·10 d) (s) =6·10 e)HgS(s) =5·10
(O.Q.N.ElEscorial2012)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndeunasaldeltipoA S(s)es:
A S s xA aq +S aq
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[A [S
LlamandosalasolubilidadmolardelA Syconsiderandoqueenelequilibrio:
[A ]=xs[S ]=s
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 197
LaexpresióndeK quedacomo:
K = xs ·s=x ·s
Elvalordelasolubilidadparaunadeterminadasales:
s=K
x
LamayorconcentracióndecatiónendisoluciónacuosacorrespondealsulfuroquetengamayorK ymayornúmerodecationesporunidadfórmula.
Para elvalordelasolubilidades:
s=6·102
=5,3·10 M
Elvalorde[Tl serajustamenteeldoble,1,06·10 M.
Larespuestacorrectaeslad.
3.64.Laexpresióndelproductodesolubilidad( )parael es:a)[ ][ ]b)[ ][2 ]3c)[ ][ ]2d)[ ][2 ]2
(O.Q.L.Asturias2012)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPb IO (s)es:
Pb IO (s)Pb (aq)+2IO (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
=
Larespuestacorrectaeslac.
3.65.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Alserelclorurodeplataunasalmuyinsoluble,sudisoluciónsaturadadeestasalesmuyconcentrada.b)Todosloshidróxidosinsolublessehacenmássolublesenmedioalcalino.c)Todosloshidróxidosinsolublessehacenmássolublesenmedioácido.d)Enunadisoluciónsaturadadeclorurodebario[ ][ ]= .
(O.Q.L.Asturias2012)
a) Falso. Si el AgCl es una sustancia insoluble su disolución saturada contendrá unacantidadmuypequeñadelosionesquelaforman.
b) Falso. Sea un hidróxido insoluble como Fe OH . El equilibrio correspondiente a sudisoluciónes:
Fe OH (s)Fe (aq)+2OH (aq)
Si se añaden ionesOH (medio alcalino) de acuerdo con el principio deLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumanlosionesOH añadidos,esdecirhacialaizquierda,portantolasolubilidaddelhidróxidodisminuye.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 198
c)Verdadero.Siseañadeniones (medioácido),estosreaccionanconlosionesOH ,portanto,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesereponganlos ionesOH consumidos,esdecirhacia laderecha,portantolasolubilidaddelhidróxidoaumenta.
d)Falso.ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelBaCl (s)es:
BaCl (s)Ba (aq)+2Cl (aq)
Laexpresióndelaconstanteproductodesolubilidad,K ,es:
K =[Ba ][Cl
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 199
4.PROBLEMASdeREACCIONESdePRECIPITACIÓN
4.1.Lasolubilidaddelhidróxidodemagnesioenaguapuraes0,6mgen50mL.CalculasusolubilidadenunadisolucióndehidróxidodesodiodepH=12.Comentalosresultadosobtenidosconargumentaciónteórica.
(Canarias1992)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelMg OH es:
Mg OH (s)Mg (aq)+2OH (aq)
ysuproductodesolubilidad:
K =[Mg ][OH
SilasolubilidadmolardelMg OH enaguapuraess:
s=0,6mgMg OH
50mL1mmolMg OH58,3mgMg OH
=2,1· M
lassolubilidadesdelosionesson:
[Mg ]=s [OH =2s
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =s 2s =4s K =4 2,1·10 =3,7·10
SiunadisolucióntienepH=12:
pOH=14–pOH=2[OH ]=10 [OH ]=10 M
Sustituyendo en la expresión de K se obtiene la solubilidad del Mg(OH)2 en dichadisolución:
[Mg ]=K
OH[Mg ]=
3,7·1010
=3,7· M
Comoseobserva,lasolubilidadhadisminuidoporlapresenciadeunioncomún,OH ,locual es coherente con lo que propone el principio deLeChâtelier, que si se aumenta laconcentración de alguna de las sustancias presentes en el equilibrio, en este caso unproducto,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedesciendadichaconcentración,enestecasoseformamásprecipitado,loquequieredecirquedisminuyelasolubilidaddelasustancia.
4.2.Sisemezclan25,0mLdedisolucióndeNaCl1,20·10 M,con50,0mLdedisoluciónde1,00·10 M,¿precipitaráAgCl?¿Cuálesseránlasconcentracionesde y en
disolución?
(Dato. (AgCl)=1,70·10 )(Canarias1995)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreAg SO yNaCles:
Ag SO (aq)+2NaCl(aq)2AgCl(s)+Na SO (aq)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgCles:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 200
ysuproductodesolubilidad:
K =[Ag ][Cl
Paraqueseformeprecipitado,esprecisoqueelproductoiónico:
[Ag ][Cl >K
Considerandovolúmenesaditivos,lasconcentraciones[Ag ]y[Cl ]unavezefectuadalamezcla:
[Ag ]=50mLAg 1,00·10 M
2,00·10 mmolAg 1mLAg 1,00·10 M
50+25 mLdisolucion=1,33·10 M
[Cl ]=25mLCl 1,20·10 M
1,20·10 mmolCl 1mLCl 1,20·10 M
50+25 mLdisolucion=4,00·10 M
Sustituyendoenelproductoiónicoseobtiene:
1,33·10 4,00·10 =5,33·10
Comoseobserva,elproductoiónicoesmayorqueK ,portanto,síseformaprecipitadodeAgCl.
Paradeterminar lasconcentracionesde los ionesendisoluciónesprecisosaberantes lacantidaddeprecipitadodeAgClformado.Paraelloesnecesariosaberpreviamentecuáleselreactivolimitante:
50mLAg SO1,00·10 mmolAg SO
1mLAg SO=0,5mmolAg SO
25mLNaCl1,20·10 mmolNaCl
1mLNaCl=0,3mmolNaCl
0,3mmolNaCl0,5mmolAg SO
=0,6
Larelaciónmolaresmenorque2, loquequieredecirquesobraAg SO yque segastacompletamenteelNaClqueactúacomoreactivolimitantequedeterminalacantidaddeprecipitadoformado:
0,3mmolNaCl1mmolAgCl1mmolNaCl
=0,3mmolAgCl
Teniendoencuentalascantidadesdesustanciasiniciales:
Ag SO (aq)2Ag (aq)+SO (aq)
0,5mmol1,0mmol
NaCl(aq)Na (aq)+Cl (aq)
0,3mmol0,3mmol
LaconcentracióndeAg endisoluciónes:
[Ag ]=Ag inicial Ag precipitado
V total
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 201
ElAg precipitadoes:
0,3mmolCl1mmolAg1mmolCl
=0,3mmolAg
Sustituyendo:
[Ag ]=1,0mmolAg inicial 0,3mmolAg precipitado
50+25 mL=9,33·10 M
A partir del producto de solubilidad del AgCl se puede obtener la cantidad de Cl endisolución:
[Cl ]=K
[Ag ]=1,70·10
9,33·10=1,82·10 M
4.3.Elproductode solubilidaddelclorurodeplomo (II)enaguapuraa25°Ces1,7·10 .Calcula:a)Lasolubilidad,eng· ,delclorurodeplomo(II)enaguapuraa25°C.b)Losgramosde clorurode sodioquehayqueañadira100mLdedisolución0,01Mdeacetatodeplomo(II)parainiciarlaprecipitacióndeclorurodeplomo(II).
(Canarias1996)
a)ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelPbCl es:
PbCl (s)Pb (aq)+2Cl (aq)
ysuproductodesolubilidad:
K =[Pb ][Cl
SilasolubilidadmolardelPbCl ess,lassolubilidadesdelosionesson:
[Pb ]=s [Cl =2s
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =s 2s =4s
Lasolubilidadenaguaes:
s=K
4
3
s=1,7·10
4
3
=1,6·10 M
Habitualmente,lasolubilidadsesueleexpresareng·L :
1,6·10molPbCl
L278,2gPbClmolPbCl
=4,5g·L
b)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentrePb CH COO yNaCles:
Pb CH COO (aq)+2NaCl(aq)2NaCH COO(aq)+PbCl (s)
Paraqueseformeprecipitado,esprecisoqueelproductoiónico:
[Pb ][Cl >K
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 202
ConsiderandoquelaadicióndeNaClaladisolucióndePb CH COO noproducevariacióndevolumen,elvalorde [Pb eselmismoqueelde ladisolucióndePb CH COO ,asíquedelproductodesolubilidadseobtieneelvalorde[Cl ]:
Cl =K
[Pb ] Cl =
1,7·100,01
=4,1·10 M
LamasamínimadeNaClaañadiraladisoluciónparaquecomienceaprecipitarPbCl es:
0,1Ldisolución4,1·10 molNaCl1Ldisolución
58,5gNaCl1molNaCl
=0,24gNaCl
4.4.Encuentralamáximaconcentracióndeion enaguasaturadacon ,a25°C,enlossiguientescasos:a)ApH=0b)ApH=3.
(Datos. Producto de solubilidad del NiS = 3,2·10 ; constantes de acidez del : =9,1·10 , =1,2·10 .Ladisoluciónsaturadade es0,1Myenmedioácido,casitodoélestácomo )
(Galicia2003)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelNiSes:
NiS(s)Ni (aq)+S (aq)
Elproductodesolubilidadcorrespondientees:
K =[Ni ][S
LosequilibrioscorrespondientesaladisociacióndelH2Sson:
H S(aq)HS (aq)+H O (aq)
HS (aq)S (aq)+H O (aq)
ylasexpresionesdelasrespectivasconstantesdeacidez:
K =HS [H O ]
[H S]K =
S [H O ]HS
Combinandoambasexpresionesseelimina[HS ]yseobtiene:
S =K1K2[H S][H O
Sustituyendo[S ]enelproductodesolubilidadsepuedeobtener[Ni ]:
[Ni =K
K K [H S][H O
a)SipH=0
[H O ]=10 [H O ]=10 =1M
[Ni ]=3,2·10
9,1·10 1,2·10 0,11 =0,293M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 203
b)SipH=3
[H O ]=10 [H O ]=10 M
[Ni ]=3,2·10
9,1·10 1,2·10 0,110 =2,93·10 M
4.5.Elaguafluorada,utilizadaparaprevenirlacariesdental,sueleconteneralrededorde1ppmdeion ,esdecir,1gde porcada10 gdeagua.a)¿Cuálserálaconcentraciónmolardelionfluoruro?b)Si se tieneunaguaduraen laqueexisteunaconcentraciónde iones 10 M,¿seformaráprecipitadoenelprocesodefluoración?c) Si se añade una concentración 10 M de ácido fluorhídrico. ¿Qué ocurrirá? ¿Cuántovaldráahoralasolubilidad?
(Dato. ( )=4,0·10 )(Asturias2004)
a)Elvalorde F enelaguaes:
1gF
106gagua1molF19gF
103gagua1Lagua
=5,3·10 M
b)ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCaF es:
CaF (s)Ca (aq)+2F (aq)
Elproductodesolubilidadcorrespondientees:
K =[Ca ][F
Paraqueseformeprecipitado,esprecisoqueelproductoiónico:
[Ca ][F >K
10 5,3·10 =2,8·10
Como se observa, el producto iónico es menor que K , por tanto, no se formaprecipitadode .
c)Setratadelcasodelasolubilidaddeunasustanciaenunadisoluciónquepresentaunioncomún.Enestecasoelvalorde[F ]enelequilibrioes:
[F ]= 2s+10 M
Como2s<<10 ;sepuedeaproximarsincometergranerrorque, 2s+10 M≈10 M
SiendoslanuevasolubilidadmolardelCaF ,laexpresióndeK quedacomo:
K =s 10
s=4,0·10
10=4,0·10 M
Alañadirunioncomúnelequilibriosedesplazahacialaformacióndelsólidoconloquelasolubilidaddisminuye.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 204
4.6. a)Deduce razonadamente si se forma un precipitado de sulfato de bario ( ) almezclar 100mL de sulfato de sodio ( ) 7,5·10 M y 50mL de cloruro de bario( )0,015M.estasdossales( y )seencuentrantotalmentedisociadas.b) Indica cómo evolucionará el equilibrio anterior en cada uno de los tres supuestossiguientes:b1)Seañade enformade .b2)Seañade enformade .b3)Seaumentaelvolumenañadiendoaguahasta1L.
(Dato. ( )=1,1·10 )(Canarias2010)
a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNa SO yBaCl es:
Na SO (aq)+BaCl (aq)BaSO (s)+2NaCl(aq)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelBaSO es:
BaSO (s)Ba (aq)+SO (aq)
ysuproductodesolubilidad:
K =[Ba ][SO
Paraqueseformeprecipitado,esprecisoqueelproductoiónico:
[Ba ][SO >K
TantoNa SO yBaCl seencuentrantotalmentedisociadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:
Na SO (aq)2Na (aq)+SO (aq)
BaCl (aq)Ba (aq)+2Cl (aq)
Considerandovolúmenesaditivos,lasconcentraciones[Ba ]y[SO ]unavezefectuadalamezcla:
[Ba ]=50mLBa 0,015M
0,015mmolBa 1mLBa 0,015M
50+100 mLdisolucion=5,0·10 M
[SO ]=100mLSO 7,5·10 M
7,5·10 mmolSO 1mLSO 7,5·10 M
50+100 mLdisolucion=5,0·10 M
Sustituyendoenelproductoiónicoseobtiene:
5,0·10 5,0·10 =2,5·10
Comoseobserva,elproductoiónicoesmayorqueK ,portanto,síseformaprecipitadode .
b1‐b2)TantoBa NO yK SO seencuentrantotalmentedisociadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:
Ba NO (aq)Ba (aq)+2NO (aq)
K SO 2K (aq)+SO (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 205
Laadicióndeestasdossales, y ,sustanciasquetienenalgúnioncomúncon los presentes en el equilibrio del apartado anterior producen un aumento de lasconcentraciones iónicas. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el equilibrio sedesplaza enel sentidoenelque se consuman los ionesBa o SO añadidos, esdecirhacialaizquierda.
b3)Si seaumentaelvolumende ladisolución, las concentraciones iónicas se hacenmenores.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,paraqueserecupereelequilibrioesprecisoquesedisuelvamáscantidaddeprecipitadoyelequilibriosedesplazahacialaderecha.
4.7.¿Cuántosgramosde sepuedendisolveren0,25Ldeagua?¿Yen1LdedisoluciónacuosaquecontieneNaF0,01M?
(Dato. ( )=8,0·10 )(Córdoba2010)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelHgF es:
HgF (s)Hg (aq)+2F (aq)
Laconstantedeequilibriodelprocesodesolubilidades:
K =[Hg ][F
SilasolubilidadmolardelHgF ess,lassolubilidadesdelosionesson:
[Hg ]=s [F =2s
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =s 2s =4s
Lasolubilidadenaguaes:
s=K
4
3
s=8,0·10
4
3
=2,7·10 M
Habitualmente,lasolubilidadsesueleexpresareng·L :
2,7·10molHgF
L238,6gHgFmolHgF
=0,648g·L
Lamasadeestasustanciaquesepuededisolveren0,25Ldeaguaes:
0,648gHgFL
0,25L=0,162g
Setratadelcasodelasolubilidaddeunasustanciaenunadisoluciónquepresentaunioncomún.Enestecasoelvalorde[F ]enelequilibrioes:
[F ]= 2s+10 M
Como2s<<10 ;sepuedeaproximarsincometergranerrorque, 2s+10 M≈10 M
SiendoslanuevasolubilidadmolardelHgF ,laexpresióndeK quedacomo:
K =s 10
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 206
s=8,0·10
10=8,0·10 M
Lamasadeestasustanciaquesepuededisolveren1Ldeestadisoluciónes:
8,0·10molHgF
L238,6gHgFmolHgF
1L=0,19g
4.8.Seañaden0,2827gdeiodatodeplataaunlitrodeagua,seagitaduranteunratoysefiltra.Lamasadesólidonodisuelto,retenidoenelfiltro,es0,2338g.Calcular laconstanteproductodesolubilidaddeliodatodeplata.
(Murcia2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelAgIO3es:
AgIO (s)Ag (aq)+IO (aq)
ysuproductodesolubilidad:
K =[Ag ][IO
SilasolubilidadmolardelAgIO ess,lassolubilidadesdelosionesson:
[Ag ]=s [IO =s
Lasolubilidadenaguaes:
s=0,28270,2338 gAgIO
L1molAgIO282,9gAgIO
=1,73·10 M
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K = 1,73·10 =3,0·10
4.9. Conocido el producto de solubilidad del hidróxido de hierro (II), =3,16·10 ,sienelaguadeunmanantialdeaguas ferruginosasquecontiene10mg/Lde
seelevaela7,8,¿precipitarádichóhidróxido?¿AquépHcomienzalaprecipitacióndedichohidróxido?
(Córdoba2011)
ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelFe OH es:
Fe OH (s)Fe (aq)+2OH (aq)
ysuproductodesolubilidad:
K =[Fe ][OH
Lasconcentracionesiónicasinicialesson:
10mgFe1Lagua
1gFe
103mgFe1molFe55,8gFe
=1,79·10 M
[H O ]=10 [H O ]=10 , M
OH =KH O
OH =10
10 , =6,31·10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 207
Paraqueseformeprecipitado,esprecisoqueelproductoiónico:
[Fe ][OH >K
1,79·10 6,31·10 =7,13·10
Como se observa, el producto iónico es menor que K , por tanto, no se formaprecipitadode .
Elvalorde OH paraquecomienceaprecipitarelhidróxidoenesaaguaes:
OH =K
[Fe ] OH =
3,16·10
1,79·10=4,20·10 M
ElvalordelpHes:
H O =KOH
H O =10
4,20·10=2,38·10 M
pH=‐log H O pH=‐log 2,38·10 =10,62
4.10.Sepreparan50mLdedosdisoluciones,unacon5,0gdeclorurodecalcioyotracon5,0gdecarbonatode sodio.Sevierteunadisolución sobreotra (sepuede suponervolúmenesaditivos).a)Seobservalaaparicióndeunprecipitado.Nombreyescribalafórmuladelcompuestoqueprecipita.b) Una vez realizada la precipitación, calcule la concentración de iones presentes en ladisolución.Sefiltraladisolución,sesecaysepesaelprecipitado.c)¿Quémasatiene?Medianteunaespátulasecogeelprecipitadoyseintroduceenuntubodeensayoañadiendounospocosmililitrosdedisolucióndeácidoclorhídrico1,0Magitandosuavementehastaquedesaparezcatodoelprecipitado.d)¿CuántosmLdedisoluciónácidasedebeechar?e)Mientrasseañadeladisolucióndeácidoclorhídricoseobservaunburbujeo,¿dequégassetrata?
(Dato. ( )=8,7·10 )(Asturias2012)
a) La ecuación química correspondiente a la reacción entre cloruro de calcio (CaCl ) ycarbonatodesodio(Na CO )es:
CaCl (aq)+Na CO (aq)2NaCl(aq)+2CaCO (s)
Elsólidoformadoescarbonatodecalcio, .
b) Tanto Na CO y CaCl se encuentran totalmente disociados de acuerdo con lassiguientesecuaciones:
Na CO (aq)2Na (aq)+CO (aq)
CaCl (aq)Ca (aq)+2Cl (aq)
Paradeterminar lasconcentracionesde los ionesendisoluciónesprecisosaberantes lacantidaddeprecipitadodeCaCO formado.Paraelloesnecesariosaberpreviamentecuáleselreactivolimitante:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 208
5,0gNa CO1molNa CO 106gNa CO
=0,0472molNa CO
5,0gCaCl1molCaCl111gCaCl
=0,0450molCaCl
0,0472molNa CO0,0450molCaCl
=1,05
Larelaciónmolaresmayorque1, loquequieredecirquesobraNa CO yque segastacompletamenteel queactúacomoreactivolimitantequedeterminalacantidaddeprecipitadoformado:
0,0450molCaCl1molCaCO1molCaCl
=0,0450molCaCO
Teniendo en cuenta las cantidades de sustancias iniciales y considerando volúmenesaditivos:
CaCl (aq)2Cl (aq)+Ca (aq)
0,0450molCaCl 0,0450molCa
0,0900molCl
Na CO (aq)2Na (aq)+CO (aq)
0,0472molNa CO 0,0944molNa
0,0472molCO
LaconcentracióndeCO endisoluciónsecalculamediantelaexpresión:
[CO ]=CO inicial CO precipitado
V total
ElCO precipitadoes:
0,0450molCa1molCO1molCa
=0,0450molCO
Sustituyendo:
[CO ]=0,0472molCO inicial 0,0450molCO precipitado
50+50 mL 10 mLdisolucion1Ldisolucion
=0,022M
ApartirdelproductodesolubilidaddelCaCO sepuedeobtener lacantidaddeCa endisolución.ElequilibriocorrespondientealadisolucióndelCaCO es:
CaCO (s)Ca (aq)+CO (aq)
ysuproductodesolubilidad:
K =[Ca ][CO
[Ca ]=K
[CO ][Ca ]=
8,7·100,022
=3,95·10 M
Laconcentracióndelosotrosioneses:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 209
[Cl ]=0,0900molCl50+50 mL
10 mLdisolucion1Ldisolucion
=0,090M
[Na ]=0,0944molNa50+50 mL
10 mLdisolucion1Ldisolucion
=0,094M
c)EllimitantedeterminalacantidaddeprecipitadodeCaCO formado:
0,0450molCaCO100molCaCO1molCaCO
=4,50g
d)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNa CO yHCles:
CaCO (aq)+2HCl(aq)CaCl (aq)+CO (g)+H O(l)
RelacionandoNa CO yHCl:
0,0450molCaCO2molHCl1molCaCO
1LHCl1,0M1,0molHCl
10 mLHCl1,0M1LHCl1,0M
=90mLHCl1,0M
e) El gas que se desprende es el dióxido de carbono ( ), que procede de ladescomposicióndelácidocarbónicoformadoenlareacción:
H CO (aq)CO (g)+H O(l)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 210
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 211
5.CUESTIONESdeELECTROQUÍMICA
5.1.Enlasiguientereacción:
2Al(s)+2 (aq)+6 (l)3 (g)+2 (aq)¿Cuáleselagentereductor?a) b) c) d)Ale)
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Asturias2007)
El agente reductor es la sustancia que se oxida, es decir que cede electrones. En estareaccióneselaluminio:
Al+4OH Al OH +3e
Larespuestacorrectaeslad.
5.2.Paralasiguientesemirreacciónredoxenmediobásico:
(aq) (aq)¿Cuántoselectronesaparecenenlareacciónajustada?a)1b)2c)6d)3e)8
(O.Q.N.Navacerrada1996)
Lasemirreacciónajustadaes:
ClO (aq)+H O+2e Cl (aq)+2OH
SetratadelasemirreaccióndereduccióndelClO quesecomportacomooxidanteygana2electrones.
Larespuestacorrectaeslab.
5.3.¿Cuáldelassiguientesespeciesquímicasactúasolamentecomoagentereductor?a) b)Sc) d)Nae)
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)
a)Falso.H puedeoxidarseaH ,obienreducirseaH .
b)Falso.SpuedeoxidarseaS oS ,obienreducirseaS .
e)Falso.F eselagenteoxidantemásfuertequeexisteysólopuedereducirseaF .
c‐d)Verdadero. De todas las especies propuestas la única quepuede actuar sólo comoagentereductoreselNayaquesólopuedeoxidarseaNa :
Na(g)Na (g)+e
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 212
5.4.Lasemirreacciónajustadaquerepresenta (aq)actuandocomounagenteoxidanteendisoluciónácidaes:a)2 (l) (aq)+2 (aq)+2 b) (aq)+2 (aq)+2 2 (l)c) (aq) (g)+2 (aq)+2 d) (aq) (g)+ (g)+2 e) (g)+2 (aq)+2 (aq)
(O.Q.N.Navacerrada1996)
SielH O actúacomoagenteoxidante,enmedioácido,ganaelectronesysereduceaH O.Lasemirreacciónajustadacorrespondientees:
(aq)+2 (aq)+2 2 (l)
Larespuestacorrectaeslab.
5.5.¿Cuáleselestadodeoxidacióndelmanganesoenelpermanganatopotásico( )?a)‐8b)+7c)‐7d)+16e)+8
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2007)
SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelKyOson,respectivamente,+1y‐2,yqueenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0sepuedeplantearlasiguienteecuación:
1 +1 +1 x +4 ‐2 =0x=+7
Larespuestacorrectaeslab.
5.6.Losproductosdelaelectrólisisde fundidoson:a) (g)y (g)b)Mg(l)y (aq)c)Mg(l)y (g)d)Mg(l)y (g)e) (g)y (g)
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2009)
Elclorurodemagnesiofundidoseencuentraenformaiónicadeacuerdoconlaecuación:
MgCl (l)2Cl (l)+Mg (l)
El ánodo es el electrodo en el que tiene lugar la reacción de oxidación y teniendo encuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseeselCl (l)a (g),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:
2Cl (l)Cl (g)+2e
El cátodo es el electrodo en el que tiene lugar la reacción de reducción y teniendo encuenta que la única especie que puede reducirse es el Mg (l) aMg (l), la ecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:
Mg (l)+2e Mg(l)
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 213
5.7.Lospotencialesestándardeelectrodoparalassiguientesreaccionesson:
(aq)+ Ag(s) E°=0,80V
(aq)+ (aq) E°=0,77V
(aq)+2 Cu(s) E°=0,34VElagentereductormásfuertees:a) (aq)b)Ag(s)c) (aq)d)Cu(s)e) (aq)
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2007)
El agente reductormás fuerte es aquel que tiene el potencial normal de electrodomáspequeño.DelosvaloresdadoselmáspequeñolecorrespondealCu(s).
Larespuestacorrectaeslad.
5.8.Paraconvertir en senecesita:a)Temperaturaalta.b)Unabasefuerte.c)Unácidofuerte.d)Unagentereductor.e)Unagenteoxidante.
(O.Q.N.Navacerrada1996)
a)Verdadero. Si el perclorato de sodio se calienta fuertemente se reduce a cloruro depotasiocondesprendimientodeoxígeno:
NaClO (s)NaCl(s)+2O (g)
d) Verdadero. Otra posibilidad es hacer reaccionar el perclorato frente a un agentereductorcomopodríaserelMg:
Reducción:ClO +4H O+8e Cl +8OH
Oxidación:4 MgMg +2e
Laecuaciónglobales:
ClO +4H O+4MgCl +8OH +4Mg
Lasrespuestascorrectassonayd.
5.9. ¿Cuántos moles de (g) se producen por electrólisis de una disolución acuosaconcentradadeNaCl,siseutilizaunacorrientede2,00Adeintensidaddurante8,0horas?a)0,298b)0,149c)0,894d)0,596e)0,00496
(Dato.F=96500C· )(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2009)
El cloruro de sodio en disolución acuosa se encuentra disociado de acuerdo con laecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 214
LaecuaciónquímicacorrespondientealaoxidacióndelCl aCl enelánodoes:
2Cl (aq)Cl (g)+2e
Lacantidaddecorrientequepasaporlacubaelectrolíticaes:
2,00A·8,0h3600s1h
1C1A·s
1F
96500C1mole1F
=0,597mole
RelacionandomolesdeelectronesydeCl :
0,597mole1molCl 2mole
=0,298mol
Larespuestacorrectaeslaa.
5.10. La semirreacción que ocurre en el ánodo durante la electrólisis de cloruro sódicofundidoes:a) (l)+ Na(l)b) (g)+2 2 (l)c)2 (l) (g)+4 (aq)+4 d)2 (l) (g)+2 e)Na(l) (l)+
(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.LAsturias2007)
Elclorurodesodiofundidoseencuentraenformaiónicadeacuerdoconlaecuación:
NaCl(l)Cl (l)+Na (l)
ElánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidaciónyteniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseeselCl (l),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:
2 (l) (g)+2
Larespuestacorrectaeslad.
5.11.Sisehacepasarunacargaeléctricade1020Catravésdeunadisoluciónde ,calculeelnúmerodemolesdeplatadepositados.a)0,0212b)2,00c)0,0106d)1,00e)0,0424(Dato.F=96500C· )
(O.Q.N.Navacerrada1996)
Elnitratodeplataendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
AgNO (aq)Ag (aq)+NO (aq)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareduccióndelAg enelcátodoes:
Ag (aq)+e Ag(s)
RelacionandolacantidaddecorrientequepasaporlacubaconAgdepositada:
1020C1F
96500C1mole1F
1molAg1mole
=0,0106molAg
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 215
Larespuestacorrectaeslac.
5.12.Cuandoelanióndicromatoactúacomooxidanteenmedioácido,elcromo(VI)sereduceacromo(III).Lamasaequivalentedeldicromatodepotasioenestetipodereaccioneses:a)Lamitaddelamasamolecular.b)Latercerapartedelamasamolecular.c)Laquintapartedelamasamolecular.d)Lasextapartedelamasamolecular.
(O.Q.L.Murcia1996)
Lasemirreaccióncorrespondientealareduccióndeldicromatoes:
Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
Relacionandomolesdedicromatoconmolesdeelectrones(faradays)seobtienelamasaequivalentedeldicromatocomooxidante:
1molCr O6mole
MCr O
1molCr O=M6
Larespuestacorrectaeslad.
5.13.Paralasiguientereacción:
+2 +4 + +2 Losagentesoxidanteyreductor,respectivamente,son:a) y b) y c) y d) yCle) y
(O.Q.N.CiudadReal1997)
Lassemirreaccionesson:
Reducción:MnO +4H +2e Mn +2H O
eseloxidantelaespeciequeganaelectronesysereduce.
Oxidación:2Cl Cl +2e
eselreductorlaespeciequecedeelectronesyseoxida.
Larespuestacorrectaeslad.
5.14.¿Cuáleselestadodeoxidacióndelazufreenelditionitodesodio( )?a)+8b)‐6c)+6d)+3e)‐3
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Asturias2008)
Considerando que ambos átomos de azufre tengan el mismo número de oxidación, ysabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelNayOson,respectivamente,+1y‐2,yqueenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0sepuedeplantearlasiguienteecuación:
2 +1 +2 x +4 ‐2 =0x=+3
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 216
Larespuestacorrectaeslad.
5.15.Dadalareacción:
+2NaI2NaCl+ Delossiguientesenunciados,señaleelqueconsiderecorrecto:a)Lamoléculade actúacomoreductor.b)Losiones actúancomooxidantes.c)El eseloxidanteconjugadodelosiones .d)Losiones sonlosoxidantesconjugadosdel .e)Elnúmerodeoxidacióndelcloroaumentaenestareacción.
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2002)
a)Falso.ElCl actúacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaCl :
Cl +2e 2Cl
b)Falso.ElNa nocambiadenúmerodeoxidación.Secomportacomounionespectadorquesóloaportacarga.
c)Verdadero.ElI actúacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaI :
I +2e 2I
d)Falso.ElionCl sólopuedeactuarcomoreductoryaquetienesunúmerodeoxidaciónmásbajoyúnicamentepuedecederelectronesyoxidarse.
e)Falso.Elnúmerodeoxidacióndel cloroenesta reaccióndisminuyeyaquepasade0(Cl )a‐1(Cl ).
Larespuestacorrectaeslac.
5.16. Si elnúmerodemolesde electrones,así como elde todas las especiesquímicas queintervienenenlareaccióndeunapilasemultiplicapordos:a)Elpotencialdelapilaseduplica.b)Elpotencialsereducealamitad.c)Elpotencialnovaría.d)Elpotencialseelevaalcuadrado.e)Laintensidaddelacorrienteeléctricapermanececonstante.
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Asturias2009)
Porejemplo,dadaslassemirreacciones:
Zn(s)Zn (aq)+2e
Cu (aq)+2e Cu(s)
Lareacciónglobales:
Zn(s)+Cu (aq)Zn (aq)+Cu(s)
AplicandolaecuacióndeNernst:
E=Eo0,0592n
logQE=Eo0,05922
log[Zn ][Cu ]
Multiplicandotodopor2:
2Zn(s)+2Cu (aq)2Zn (aq)+2Cu(s)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 217
AplicandolaecuacióndeNernst:
E=Eo0,05924
log[Zn[Cu
=Eo0,05922
2log[Zn ][Cu ]
Eo0,05922
log[Zn ][Cu ]
Comoseobserva,elpotencialdelapilapermanececonstante.
Larespuestacorrectaeslac.
(EnlacuestiónpropuestaenCastillayLeón2001unadelasopcioneses:“Elpotencialdelapilanovaría,loquevaríaeslafuerzaelectromotriz”).
5.17. ¿Cuál de los siguientes iones será reducido por el ion (aq) en condicionesestándar?Potencialesnormalesdeelectrodo:
E°( /Pb)( /Ca)( /Al)( /Fe)( /Zn)( / )(V)‐0,13‐2,87‐1,67‐0,44‐0,76‐0,42
a) (aq)b) (aq)c) (aq)d) (aq)e) (aq)
(O.Q.N.CiudadReal1997)
ComoelpotencialnormaldeelectrododelparCr /Cr esE°=‐0,42V,elúnicoionquepuedeserreducidoporelCr esaquelquetengaunpotencialdeelectrodomayor,delosionesdados, eselquecumpledichacondición,E°=‐0,13V.
Lassemirreaccionescorrespondientesson:
Cátodo(reducción):Pb +2e Pb E°=‐0,13V
Ánodo(oxidación):2 Cr Cr +e E°=+0,42V
Lareacciónglobales:
Pb (aq)+2Cr (aq)Pb+2Cr E°=+0,29V
Comoseobserva,E°>0,ycomoΔG°=‐nFE°<0,setratadeunprocesoespontáneo.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.18.Paralasiguientereacción:
2 (aq)Cu(s)+ (aq),elpotencialestándares0,19Va25°C.SabiendoqueF=96489C,elvalordeΔG°es:a)‐18,33kJb)‐95,00kJc)+37,23kJd)+18,33kJe)‐37,23kJ
(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2001)
LaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíalibredeGibbs,ΔG°,conelpotencialdelacélula,E°,es:
ΔG°=‐nFE°
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 218
siendonelnúmerodeelectronesintercambiadosenlareacción.
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cu (aq)+e Cu(s)
Oxidación:Cu (aq)Cu (aq)+e
Lareacciónglobales:
2Cu (aq)Cu(s)+Cu (aq)
Sustituyendo:
ΔG°=‐1 96489C 0,19V1kJ10 J
=‐18,33kJ
Larespuestacorrectaeslaa.
5.19.Losproductosdelaelectrólisisdeunadisoluciónacuosade son:a) (g)y (aq)b)Na(s)y (g)c) (g)y (aq)d) (g)y (g)e) (g)y (aq)
(O.Q.N.CiudadReal1997)
Elácidosulfúricoendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
H SO (aq)SO (aq)+2H (aq)
además, la presencia del ácido sulfúrico favorece la ionización del agua presente en ladisolución:
H O(l)H (aq)+OH (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):2H (aq)+2e (g)
Ánodo(oxidación):4OH (aq) (g)+2H O(l)+4e
ElionH sereducemásfácilmentequeelionsulfatoyaquetieneunpotencialnormaldeelectrodomenor.
Larespuestacorrectaeslad.
5.20.Elhidrógenosecomportacomounagenteoxidantecuandoreaccionacon:a)Calcioparadarhidrurodecalcio.b)Bromoparadarbromurodehidrógeno.c)Nitrógenoparadaramoníaco.d)Azufreparadarsulfurodehidrógeno.
(O.Q.L.Murcia1997)
Lasemirreacciónenlaqueelhidrógenosecomportacomooxidantees:
Reducción:H (g)+2e 2H (aq)
ParaelloesnecesarioqueelH (aq)reaccionefrenteaunreductormuyenérgicocomopuedeserelCa,metalalcalinotérreo:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 219
Oxidación:Ca(s)Ca (aq)+2e (oxidación)
EnloscompuestosformadosenHBr,NH yH S,elhidrógenotienenúmerodeoxidación+1.En los trescasoselhidrógenohaaumentadosunúmerodeoxidación,esdecirsehaoxidado,portanto,actúacomoreductor.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.21.Puedeclasificarsecomoreacciónredox:a)HBr+ + + b) + + c)CaO(exceso)+ + d)CaO+ e) + CuS+2HCl
(O.Q.N.Burgos1998)
Unareacciónpuedeclasificarsecomoredoxsilasespeciesqueintervienenenellavaríansunúmerodeoxidacióny,portanto,intercambianelectrones.
Enlareacción:
+ + + bromoseoxida:pasade‐1 Br a0 Br
azufresereduce:pasade+6 H SO a+4 SO
Enelrestodelasreacciones,ningunadelasespeciescambiadenúmerodeoxidación.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.22.Paralareacción:
+ + + + Sienlareacciónajustada,elcoeficienteestequiométricodelion es2,loscoeficientesde , y ,respectivamenteson:a)8,10,5b)16,10,5c)10,10,5d)4,8,4e)8,5,5
(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Asturias2009)
Lassemirreaccionesajustadasson:
Reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 2Cl Cl +2e
Laecuaciónglobales:
2MnO +16H +10Cl 5Cl +8H O+2Mn
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 220
5.23. ¿Cuálde las siguientes semirreaccionespuede tener lugar en elánododeuna célulaelectroquímica?a) Cub) c) d) Ase)
(O.Q.N.Burgos1998)
Enloscasosa),b),c)yd)setratadesemirreaccionesdereducciónenlasquelasespeciesgananelectronesyquetienenlugarenelcátodo:
Cu +2e Cu
F +2e 2F
O +4H +4e 2H O
AsO +4H +3e As+2H O
Laúnicasemirreaccióndeoxidaciónenlaquelaespeciecedeelectronesyqueseproduceenelánodoes:
+7 +14 +6
Larespuestacorrectaeslae.
5.24.Lospotencialesnormalesdeelectrodoparalossiguientesparesredoxson:+ Cu E°=0,522V+ E°=0,770V+ Ag E°=0,80V+2 Cu E°=0,34V
¿Cuáldelassiguientesespeciesseráreducidapor (aq)encondicionesestándar?a) (aq)b) (aq)c) (aq)d) (aq)e)AgCl(s)
(O.Q.N.Burgos1998)
ComoelpotencialnormaldeelectrododelparFe /Fe esE°=0,770V,elúnicoionquepuedeserreducidoporelFe esaquelquetengaunpotencialdeelectrodomayor,delosionesdados, eselquecumpledichacondición,E°=+0,80V.
Lassemirreaccionescorrespondientesson:
Cátodo(reducción):Ag (aq)+e Ag(s) E°=+0,80V
Ánodo(oxidación):Fe (aq)Fe (aq)+e E°=‐0,77V
Lareacciónglobales:
Fe (aq)+Ag (aq)Fe (aq)+Ag(s) E°=+0,03V
Comoseobserva,E°>0,ycomoΔG°=‐nFE°<0,setratadeunprocesoespontáneo.
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 221
(CuestiónsimilaralapropuestaenCiudadReal1997).
5.25. De las siguientes reacciones químicas que se formulan a continuación, indique lacorrecta:a)CuO+ (dil) +½ + b)CuO+3 (dil) + +Cuc)CuO+2 (dil) + d)CuO+ (dil) +½ e)CuO+ (dil) +
(O.Q.N.Burgos1998)
a)Nocorrecta.Hayunareducción:
HNO NO
yningunaoxidación.
b)Nocorrecta.Hayunareducción:
Cu CuO Cu
yningunaoxidación.
c)Correcta.Laecuaciónestáajustadaaunquenoesunprocesodeoxidación‐reducción.
d)Nocorrecta.Haydosreducciones:
Cu CuO Cu CuNO
H HNO H
yningunaoxidación.
e) No correcta. El Cu CuO no es capaz de oxidar al O CuO o O , por tanto, lareacciónpropuestanoesespontánea.
Larespuestacorrectaeslac.
5.26.Sehacepasardurante20minutosunacorrientecontinuade15Adeintensidadportresceldasdeelectrólisisquecontienencadauna,unadisoluciónacuosadeHCl, y ,respectivamente.a)Seobtendrámayorvolumendehidrógenoenlaceldaquecontiene .b)SeobtendrámayorvolumendehidrógenoenlaceldaquecontieneHCl.c)Seobtendráelmismovolumendehidrógenoenlastresceldas.d)Enunadelasceldassedesprenderácloroenelcátodo.e)Enunadelasceldasseobtiene enelcátodo.
(O.Q.N.Burgos1998)
Losácidosclorhídrico,sulfúricoyfosfóricoendisoluciónacuosaseencuentrandisociadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:
HCl(aq)Cl (aq)+H (aq)
H SO (aq)SO (aq)+2H (aq)
H PO (aq)PO (aq)+3H (aq)
además,lapresenciadeácidofavorecelaionizacióndelagua:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 222
H O(l)H (aq)+OH (aq)
En las tres celdas se produce las mismas semirreacciones independientemente de lacantidaddehidrógenoquellevacadaácido:
Cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
Ánodo(oxidación):4OH (aq)O (g)+2H O(l)+4e
El ionH se reducemás fácilmente que el resto de los iones ya que tiene un potencialnormaldeelectrodomenor.
Larespuestacorrectaeslac.
5.27.Durantelaelectrólisisdeunadisoluciónacuosade conelectrodosdecobre:a)Seobtienecobremetálicoenelánodo.b)Alcirculardurante96489sunacorrientedeunamperio,sedeposita1moldeCu.c)Seoxidanlasimpurezasdemetalesmásnoblesqueelcobrequeacompañanalánodo.d)Sedepositacobremetálicoenelcátodo.e)Losmetalesactivossedepositanenelánodo.
(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Asturias2009)
Elclorurodecobre(II),CuCl ,endisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
CuCl (aq)2Cl (aq)+Cu (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)H (aq)+OH (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):Cu (aq)+2e Cu(s)
Ánodo(oxidación):4OH (aq)O (g)+2H O(l)+4e
Enelcátodo,elion sereducemásfácilmentequeelrestodelosionesyaquetieneunpotencialnormaldeelectrodomayorysedepositacomoCumetal.
Larespuestacorrectaeslad.
5.28.¿Cuáldelassiguientestransformacionesesunaoxidación?a) b) c) d)
(O.Q.L.Murcia1998)
Unaoxidaciónesunprocesoenelqueunasustanciacedeelectrones.
a) Falso. La siguiente reacción no es de oxidación‐reducción ya que no se intercambianelectrones.
Cr O +6H +0e 2Cr +3H O
b) Falso. La siguiente reacciónno es de oxidación‐reducción ya queno se intercambianelectrones.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 223
2CrO +H +0e Cr O +OH
c)Verdadero.Lasiguientereacciónesdeoxidaciónyaquesecedenelectrones.
Cr +8OH CrO +4H O+3e
d)Falso.Lasiguientereacciónesdereducciónyaquesegananelectrones.
2CrO +5H O+6e Cr O +10OH
Larespuestacorrectaeslac.
5.29.Señalelaafirmaciónqueseacorrecta:a)Unreductorsereduceoxidandoaunoxidante.b)Unoxidantesereduceoxidandoaunreductor.c)Unoxidantereduceaunreductoryélseoxida.d)Unreductorseoxidaoxidandoaunoxidante.
(O.Q.L.CastillayLeón1998)
Eloxidanteeslaespeciequímicaqueganaelectronesysereduce,alavezqueoxidaalreductor.
Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesyseoxida,alavezquereducealoxidante.
Larespuestacorrectaeslab.
5.30.Elnúmerodeoxidacióndelátomodefósforoenelcompuestoquímico es:a)+1b)+2c)+3d)+4
(O.Q.L.CastillayLeón1998)
SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelBa,HyOson,respectivamente,+2,+1y‐2,yque en un compuesto la suma de los números de oxidación de los elementos que lointegranes0sepuedeplantearlasiguienteecuación:
+2 +4 +1 +2 x +4 ‐2 =0x=+1
Larespuestacorrectaeslaa.
5.31. La semirreacción ajustada que representa (aq) actuando como un agentereductorendisoluciónácidaes:a)2 (l) (aq)+2 (aq)+2 b) (aq) (g)+ (g)+2 c) (aq)+2 (aq)+2 2 (l)d) (g)+2 (aq)+2 (aq)e) (aq) (g)+2 (aq)+2
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.CastillayLeón2001)
SielH O actúacomoagentereductor,enmedioácido,cedeelectronesyseoxidaaO .Lasemirreacciónajustadacorrespondientees:
(aq) (g)+2 (aq)+2
Larespuestacorrectaeslae.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 224
5.32.Seproduceunareacciónredoxentrelossiguientesreactivosa) con b)HClcon c) con d)HClconZnOe) con
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Madrid2011)
a)Falso.Setratadeunareacciónácido‐base:
3H SO +2Al OH Al SO +3H O
b)Verdadero.EnlareacciónredoxentreHCl(agentereductor)frenteaKMnO (agenteoxidante)lassemirreaccionesajustadasson:
Reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 2Cl Cl +2e
Laecuaciónglobales:
2MnO +16H +10Cl 5Cl +8H O+2Mn
Añadiendolosionesquefaltan(2K y6Cl )laecuaciónmoleculares:
2 +16HCl5 +2 +8 +2KCl
c)Falso.Setratadeunareacciónácido‐base:
2H PO +3Na S2Na PO +3H S
d)Falso.Setratadeunareacciónácido‐base:
2HCl+ZnOZnCl +H O
e)Falso.Setratadeunareaccióndeprecipitación:
H S+Cu CuS+2H
Larespuestacorrectaeslab.
5.33.Cuando seañade aunadisolucióndeKI, se forma y sedetectaolora .Cuandoseajustalaecuaciónparaestareacción,elnúmerodeelectronestransferidoses:a)4b)1c)0d)8e)2
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)
Lassemirreaccionesajustadasson:
Reducción:SO +8H +8e S +4H O
Oxidación:4 2I I +2e
Laecuaciónglobalenlaquesehanintercambiado8electroneses:
SO +8H +8I 4I +4H O+S
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 225
Larespuestacorrectaeslad.
5.34.Elagentereductormásfuertees:a)Al(s)b)Cu(s)c)Zn(s)d) (aq)e) (aq)Potencialesnormalesdeelectrodo,E°:( /Al)=‐1,66V;( /Cu)=0,34V;( /Zn)=‐0,76V;( / )=0,77V;( / )=0,15V.
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2009)
Lassemirreaccionesdereducciónson:
Al (aq)+3e Al(s) E°=‐1,66V
Cu (aq)+2e Cu(s) E°=+0,34V
Zn (aq)+2e Zn(s) E°=‐0,76V
Fe (aq)+e Fe (aq) E°=+0,77V
Cu (aq)+e Cu (aq) E°=+0,15V
Elagentereductormásfuerteeselquetienemenorpotencialdereducción:Al.
Larespuestacorrectaeslaa.
(EnAsturias2009seincluyelaespecieAl ).
5.35. En una célula electroquímica, el tipo de iones atraído hacia el ánodo y el cátodo,respectivamenteyelsignodelánodoyelcátodo,respectivamente,son:a)Cationes,aniones;+,−b)Cationes,aniones;−,+c)Aniones,cationes;−,+d)Aniones,cationes;+,−e)Coincidenconlosdeunacélulaelectrolítica.
(O.Q.N.Almería1999)
Enunacélulaelectroquímicalasreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Ánodo(−)sedirigenaéllosanionesysufrenoxidación.
Cátodo(+)sedirigenaélloscationesysufrenreducción.
Larespuestacorrectaeslac.
5.36.Paralasiguientecélulaelectroquímica:
Al(s)/ (0,18M)// (0,85M)/Fe(s)
Silospotencialesnormalesdeelectrododel ydel sonrespectivamente,‐1,676Vy‐0,440V,elpotencialdelacélulaes:a)‐1,25Vb)1,25Vc)2,12Vd)‐1,24e)1,24V
(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.N.ElEscorial2012)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 226
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):3[Fe (aq)+2e Fe(s)]
Ánodo(oxidación):2[Al(s)Al (aq)+3e ]
Lareacciónglobales:
3Fe (aq)+2Al(s)3Fe(s)+2Al (aq)
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelasiguienteexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Fe
o E /Alo = ‐0,440 ‐1,676 =1,236V
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo0,0592n
logQ
Aplicadoaestareacción:
E=Eo0,0592n
log[Al[Fe
Sustituyendo:
E=1,2360,05926
log0,180,85
=1,248V
Otraformadecalcularlosería:
Ecelula=EcatodoEanodo=E /FeE /Al
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo0,0592n
log[reducida][oxidada]
Sustituyendo:
Ecatodo=E /Feo
0,05922
log1
[Fe ]= ‐0,440
0,05922
log1
0,85=‐0,442V
Eanodo=E /Alo
0,05923
log1
[Al ]= ‐1,676
0,05923
log1
0,15=‐1,690V
Elpotencialdelacélulaes:
Ecelula= ‐0,442V ‐1,775V =1,248V
Larespuestacorrectaeslab.
(LosresultadospropuestosenElEscorial2012sonmásacordesalresultadoobtenido).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 227
5.37.¿Cuántosmolesde (g)seproducenenlaelectrólisisde (aq),sisehacepasarunacorrientede0,120Aatravésdeladisolucióndurante65,0minexactamente?a)0,0000808b)0,00485c)0,00242d)0,00121e)0,0000202
(Dato.F=96500C· )(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)
El sulfato de sodio en disolución acuosa se encuentra disociado de acuerdo con laecuación:
Na SO (aq)SO (aq)+2Na (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)H (aq)+OH (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
ánodo(oxidación):4OH (aq)O (g)+2H O(l)+4e
El ionOH seoxidaaO yaquees laúnicaespeciedetodaslaspresentesquesepuedeoxidar.
RelacionandolacantidaddecorrientequepasaporlacubaconmolesdeO desprendido:
0,12A·65,0min60s1min
1C1A·s
1mole96500C
1molO 4mole
=0,00121mol
Larespuestacorrectaeslad.
5.38.Seproducirámayorcorrosiónenelcasode:a)Hierroenambienteseco.b)Hierrorevestidoconcinc.c)Hierrorevestidodeníquel.d)HierrosumergidoenunadisolucióndeNaCl.e)Hierrosumergidoenagua.
(O.Q.N.Almería1999)
La presencia de iones en el agua favorece la conducción de electrones y con ello lacorrosióndelhierro.
Larespuestacorrectaeslad.
5.39.Lasiguienteecuaciónquímicadescribeunprocesodeoxidacióndelhierro:
4Fe(s)+3 (g)2 (s)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)Elhierrometálicoesunagentereductor.b)El esunagenteoxidante.c)Elhierrometálicosereducea .d)El esunagentereductor.
(O.Q.L.Murcia1999)
Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesodeoxidacióndelhierroson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 228
reducción:3 O +2e O
oxidación:2 FeFe +3e
a)Verdadero.Fe(s)cedeelectronesyseoxida,esunagentereductor.
b)Verdadero.Fe captaelectronesysereduce,esunagenteoxidante.
c)Falso.Fe(s)cedeelectronesyseoxidaaFe .
d)Verdadero.O cedeelectronesyseoxidaaO ,esunagentereductor.
Larespuestaincorrectaeslac.
5.40.Respectoalosprocesosdeoxidación‐reducción,¿quéafirmaciónescorrecta?a) La reducción del ion yodato hasta yodo molecular, en medio ácido, implica latransferenciade10electrones.b)Enlareacción2Cu(s)+ (g)2CuO(s)elcobresereduce.c)Unelementosereducecuandoalcambiarsunúmerodeoxidaciónlohacedemenosamáspositivo.d)Unelementoseoxidacuandoalcambiarsunúmerodeoxidaciónlohacedemenosamásnegativo.e)Eliondicromatoseconsideraunagentereductorenmedioácido.
(O.Q.N.Murcia2000)
a)Verdadero.Lasemirreaccióndereducciónes:
2IO +12H +10 I +6H O
b)Falso.Lasemirreaccióncorrespondientealcobrees:
oxidación:CuCu +2e
Elcobrecedeelectronesporlotantoseoxida.
c)Falso.Lareducciónesunprocesoenelqueunasustanciaganaelectronesporloquesunúmerodeoxidacióndisminuye.
d)Falso.Laoxidaciónesunprocesoenelqueunasustanciacedeelectronesporloquesunúmerodeoxidaciónaumenta.
e) Falso. El dicromato en medio ácido se transforma en Cr y la semirreaccióncorrespondientees:
Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
Eldicromatoganaelectronesporlotantoeselagenteoxidante,laespeciequesereduce.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.41.Lafemestándardelacélula:
Sn(s)/ (aq)// (aq)/Zn(s)es‐0,62V.Silaconcentracióndeambosionescambiaraa0,1M,¿quévalortomaríalafemdelapila?a)Permaneceríainalterado.b)Seharíamuchomenor.c)Seharíaunpocomenor.d)Esimposiblecalcularloconlosdatosquesetienen.e)Tomaríaunvalorpositivo.
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.CastillayLeón2002)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 229
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):Zn (aq)+2e Zn(s)
Ánodo(oxidación):Sn(s)Sn (aq)+2e
Lareacciónglobales:
Zn (1M)+Sn(s)Zn(s)+Sn (1M)
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelaexpresión::
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Zn
o E /Sno =‐0,62V
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Ecelulao
0,0592n
logQ
Sustituyendo:
E é = ‐0,62 0,05922
log[Sn ][Zn ]
= ‐0,62 0,05922
log0,10,1
=‐0,62V
Como se observa, cuando las concentraciones de las especies iónicas son iguales elpotencialdelacélulapermaneceinalterado.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.42.Sabiendoque:
(aq)+8 (aq)+5 (aq)+4 (l)
(aq) (aq)+
¿Cuálseráelmínimovolumen,en ,quesenecesitará,deunadisoluciónacidificadadetetraoxomanganato (VII) de potasio 0,002M, para oxidar completamente 0,139 g de uncompuestodehierro(II)cuyamasamolecularrelativaes278?a)5b)25c)50d)100e)500
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2009)
Igualandoelnúmerodeelectronesintercambiadosseobtienelaecuaciónquímicaglobal:
MnO (aq)+8H (aq)+5Fe (aq)Mn (aq)+4H O(l)+5Fe (aq)
ElnúmerodemolesdeFe es:
0,139gcompuesto1molcompuesto278gcompuesto
1molFe
1molcompuesto=5·10 molFe
RelacionandomolesdeFe condisolucióndeMnO4–:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 230
5·10 molFe 1molMnO5molFe
10 cm MnO 0,002M
0,002molMnO=50 0,002M
Larespuestacorrectaeslac.
5.43.Dadoslossemisistemas:
2 (aq)+2 (g) E°=0V
(aq)+2 Zn(s) E°=‐0,76V¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a) (aq)[1M]reduceal (aq)[1M].b) (aq)[1M]reduceal (aq)[1M].c) (aq)[1M]oxidaalZn(s).d) (g)oxidaalZn(s).e)Nohayreacciónentre (aq)yZn(s).
(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Asturias2009)
Para que ambos semisistemas den una reacción espontánea es preciso que el potencialnormaldelacélulasea,E°>0.
ComoΔG°=‐nFE°<0,siE°>0,entoncessetratadeunprocesoespontáneo.
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /
o E /Zno = 0V – ‐0,76V =0,76V
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
(aq)eseloxidante(semisistemaconmayorpotencial),laespeciequesereduce.
Ánodo(oxidación):Zn(s)Zn (aq)+2e
Zn(s)eselreductor(semisistemaconmenorpotencial),laespeciequeseoxida.
Lareacciónglobales:
2H (aq)+Zn(s)H (g)+Zn (aq)
Larespuestacorrectaeslac.
5.44.¿Encuáldelassiguientesespeciesquímicaspresentaelnitrógenoestadodeoxidación+1?a) b)NOc) d)
(O.Q.L.Murcia2000)
Teniendoencuentaqueen lasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,delhidrógeno+1ydelaplata+1,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:
a)EnelNO : x+3 ‐2 =‐1 x=+5
b)EnelNO: x+ ‐2 =0 x=+2
c)Enel : 2 +1 +2 x +2 ‐2 =0 x=+1
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 231
d)EnelNH : x+3 +1 =0 x=‐3
Larespuestacorrectaeslac.
5.45.¿Cuáldelassiguientesespeciesreaccionaúnicamentecomoagenteoxidante?a) b)Nac) d) e)
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)
eseloxidantemásfuertequeexisteporlotantosolopuedereducirseaF :
F (g)+2e 2F (aq)
Larespuestacorrectaeslaa.
5.46.Paralasiguientecélulagalvánica:Ag(s)/ (AgIsat.)// (0,100M)/Ag(s)
silafuerzaelectromotriz,E=+0,417V,laconstantedelproductodesolubilidaddelAgIes:a)Kps=2·10 b)Kps=8,3·10
c)Kps=8,3·10 d)Kps=8,3·10 e)Kps=8,3·10
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.N.Q.Córdoba2007)
ElequilibriodesolubilidaddeAgIes:
AgI(s)Ag (aq)+I (aq)
Elproductodesolubilidad,K ,delAgIes:
K =[Ag ][I ]
Losvalores [Ag ]y [I ] son loscorrespondientesa losde ladisoluciónsaturadadeAgI(sat):
K =[Ag [I
quepuedencalcularseapartirdelafuerzaelectromotriz,E,delacélulapropuesta.
Ecelula=EcatodoEanodo=E /AgEAgsat+ /Ag
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Ag (0,1M)+e Ag(s)
Ánodo(oxidación):Ag(s)Ag (sat)+e
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo–0,0592n
log[reducida][oxidada]
Sustituyendo:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 232
Ecatodo=E /Ago –
0,05921
log[Ag][Ag ]
Eanodo=E /Ago –
0,05921
log[Ag]
[Ag
Elpotencialdelacélulaes:
Ecelula= E /Ago –
0,05921
log[Ag][Ag ]
E /Ago –
0,05921
log[Ag]
[Ag
Ecelula= E /Ago E /Ag
o –0,05921
log[Ag
[Ag
Portratarsedeunacélulaconelectrodosidénticos,Ecelulao =0,ylaexpresiónsesimplifica
a:
Ecelula=–0,05921
log[Ag
[Ag ]
Sustituyendo:
0,417=0,0592·log0,1
[Ag[Ag =9,04·10 M
SustituyendoenlaexpresióndeK :
K =[Ag [I =(9,04·10 =8,2·10
Larespuestacorrectaeslad.
(LadiferenciaentrelassolucionespropuestasenBarcelona2001yCórdoba2007estáenquelasdeCórdoba2007sonlasqueparecenmáscoherentes).
5.47. En una tabla de potenciales normales de electrodo a 25°C, se han encontrado losvalorespara lospares / y /Cu,queson+0,16Vy+0,52V,respectivamente.Elpotencialcorrespondientealpar /Cues:a)+0,36Vb)‐0,68Vc)+0,68Vd)+0,34Ve)‐0,34V
(O.Q.N.Barcelona2001)
Apartirdelosdatossepuedenescribirlassiguientessemirreacciones:
Cu (aq)+e Cu (aq)
Cu (aq)+e Cu(s)
Lareacciónglobales:
Cu (aq)+2e Cu(s)
Lavariacióndeenergíalibretotales:
ΔG /Cuo = ΔG /
o + ΔG /Cuo
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 233
Teniendoencuentaque:
ΔG°=‐nFE°
Sustituyendoseobtiene:
‐nFE /Cuo = ‐nFE /
o + ‐nFE /Cuo
Simplificandoqueda:
‐2E /Cuo = ‐0,16V + ‐0,52V E /Cu
o =0,34V
Larespuestacorrectaeslad.
5.48.Dados los siguientespotencialesnormalesdeelectrodoenvoltios,elagente reductormásfuertees:a)Znb)Alc) d) e) (Datos. Potenciales normales de electrodo, E°: ( /Al) = ‐1,66 V; ( /Cu) = 0,34 V;( /Zn)=‐0,76V;( / )=0,77V;( / )=0,15V)
(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)
Lassemirreaccionesdereducciónson:
Zn (aq)+2e Zn(s) E°=‐0,76V
Al (aq)+3e Al(s) E°=‐1,66V
Fe (aq)+e Fe (aq) E°=+0,77V
Cu (aq)+e Cu (aq) E°=+0,15V
Elagentereductormásfuertedetodoslospropuestoseselquetienemenorpotencialdereducción:Al.
Larespuestacorrectaeslab.
(CuestiónsimilaralapropuestaenAlmería1999).
5.49.¿Cuántotiempotardaránendepositarse0,00470molesdeoroporelectrólisisdeunadisoluciónacuosade utilizandounacorrientede0,214amperios?a)35,3minb)70,7minc)106mind)23,0mine)212min
(Dato.F=96500C· )(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2007)
El tetracloroaurato (III) de potasio en disolución acuosa se encuentra disociado deacuerdoconlaecuación:
K AuCl (aq) AuCl (aq)+K (aq)
Lasemirreaccióndereducciónquetienelugarenelcátodoes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 234
AuCl (aq)+3e Au(s)+4Cl (aq)
RelacionandomolesdeAuydeelectrones:
0,00470molAu3mole1molAu
96500C1mole
=1361C
Eltiemponecesarioparaquepaseesacantidaddecorrienteporlacubaelectrolíticaes:
t=1361C0,214A
1min60s
=106min
Larespuestacorrectaeslac.
5.50. En la obtención demetalesmediante procesos electrolíticos, ¿cuál de los siguientesmetalessuponemayorconsumodeelectricidadportoneladademetalapartirdesussales?a)Nab)Mgc)Cud)Bae)Al
(O.Q.N.Barcelona2001)
Laecuacióngeneralquepermitecalcularlacantidaddecorrientenecesariaparadepositar1tdecualquiermetales:
1tmetal10 gmetal1tmetal
1molmetalMgmetal
nmole 1molmetal
96500C1mole
=9,65·10 n
MC
siendo:
M=masamolardelmetal
n=númerodeelectronesnecesariosparalareduccióndelmetal
Lassemirreaccionescorrespondientesalasreduccionesdelosmetalesdadosson:
Na (aq)+e Na(s)
Mg (aq)+2e Mg(s)
Cu (aq)+2e Cu(s)
Ba (aq)+2e Ba(s)
Al (aq)+3e Al(s)
Como se observa, para depositar un mol de Al se necesitan 3 moles de electrones, siademássetieneencuentaquelamasamolardelAlesmuybaja,esteelementoeselqueprecisamayorcantidaddeelectricidadparadepositar1tdelmismo.
Larespuestacorrectaeslae.
5.51.Elcesiometálicopuedeobtenerse:a)Porelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurodecesio.b)Porelectrólisisdeunadisoluciónacuosadehidróxidodecesio.c)Porelectrólisisdeclorurodecesiofundido.d)Porreduccióndecarbonatodecesioconácidosulfúrico.e)Porreduccióndeunadisoluciónacuosadeclorurodecesiomediantelitiometálico.
(O.Q.N.Barcelona2001)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 235
Elclorurodecesiofundido,CsCl(l),seencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
CsCl(l)Cl (l)+Cs (l)
Siserealizaunaelectrólisis,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):2[Cs (l)+e Cs(l)]
Ánodo(oxidación):2Cl (l)Cl (g)+2e
Larespuestacorrectaeslac.
5.52. Los coeficientes estequiométricos correctos, indicados en elmismo orden, necesariosparaajustarlaecuacióniónicasiguiente:
(aq)+ (l) (g)+ (aq)+ (aq) son:a)1,1,½,4,2b)2,3,1,8,6c)1,2,½,4,2d)2,1,1,8,2e)1,2,1,4,4
(O.Q.L.CastillayLeón2001)
Lassemirreaccionesson:
reducción:3 Br +2e 2Br
oxidación:2NH N +8H +6e
Laecuacióniónicafinales:
2 (aq)+3 (l) (g)+8 (aq)+6 (aq)
Larespuestacorrectaeslab.
5.53. De las siguientes reacciones químicas que se formulan a continuación, indique lacorrecta:a)CuO+2 + b)CuO+ +½ c)CuO+3 + + d)CuO+ +½ + e)CuO+2 Cu+ +2
(O.Q.N.Oviedo2002)
a)Escorrecta.Laecuaciónestáajustadaaunquenoesunprocesodeoxidación‐reducción.
b)Nocorrecta.Hayunareducción:
Cu CuO Cu CuNO
yningunaoxidación.
c‐d)Nocorrecta.Hayunareducción:
HNO NO
yningunaoxidación.
e)Nocorrecta.Haydosreducciones:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 236
Cu CuO Cu
HNO NO
yningunaoxidación.
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenBurgos1998).
5.54.¿Cuáldelassiguientesafirmacionessobrelareaccióndeoxidación‐reducciónquetienelugarenunacélulagalvánicaencondicionesestándar,escierta?a)ΔG°yE°sonpositivosy esmayorque1.b)ΔG°esnegativo,E°positivoy esmayorque1.c)ΔG°espositivo,E°negativoy esmenorque1.d)ΔG°yE°sonnegativosy esmayorque1.e)ΔG°yE°sonnegativosy esmenorque1.
(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)
Una célula galvánica es aquella en la tiene lugar una reacción de oxidación reducciónespontánea.
Si la reacción es espontánea se cumple la condición de la variación de energía libre deGibbsesnegativa,ΔG°<0.
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsylafuerzaelectromotrizdelacélulaylaconstantedeequilibriodelprocesovienedadaporlassiguientesecuaciones:
ΔG°=‐nFE°
ΔG°=‐RTlnK
SiΔG°<0,entoncessecumplenlascondiciones:
E°>0
K =exp(‐ΔG°/RT)>1
Larespuestacorrectaeslab.
5.55.Lospotencialesnormalesdeelectrodoparael /Aly /Crson‐1,66Vy‐0,74V,respectivamente.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesciertaparalasiguientereacciónencondicionesestándar?
Al+ +Cra)E°=2,40Vylareacciónesespontánea.b)E°=0,92Vylareacciónesespontánea.c)E°=‐0,92Vylareacciónesnoespontánea.d)E°=‐0,92Vylareacciónesespontánea.e)E°=‐2,40Vylareacciónesnoespontánea.
(O.Q.N.Oviedo2002)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Cr (aq)+3e Cr(s)
Ánodo(oxidación):Al(s)Al (aq)+3e
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 237
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Cr
o E /Alo = ‐0,74V ‐1,66V =0,92V
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsy lafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
SiE°>0,entoncessetienequeΔG°<0,ylareacciónesespontánea.
Larespuestacorrectaeslab.
5.56.Enelprocesodegalvanizado,elhierroserecubreconcinc.Estaprotecciónquímicaesmássemejantealaproporcionadapor:a)Unobjetodehierrorecubiertoconplata.b)Unbotedehierrorecubiertoconestaño.c)Unatuberíadecobrecubiertaconpinturadetipopolimérico.d)Conexióndetuberíasdecobreutilizandosoldaduradeplomo.e)Unabarrademagnesioconectadaaunatuberíadehierro.
(O.Q.N.Oviedo2002)
Si se conecta la tubería de hierro a una barra de magnesio se protege al hierro de lacorrosiónyaqueelmagnesio,al igualqueelcinc,esunmetalmuyreductor (tieneunpotencialnormaldeelectrodomuybajo)queseoxidamásfácilmentequeelhierro.
Consultandolabibliografía,lospotencialesdereduccióncorrespondientesson:
Fe (aq)+2e Fe(s) E°=‐0,44V
Zn (aq)+2e Zn(s) E°=‐0,76V
Mg (aq)+2e Mg(s) E°=‐2,37V
Larespuestacorrectaeslae.
5.57.¿Encuáldelassiguientessustanciaspresentaelhidrógenoestadodeoxidación‐1?a) b) c)NaHd)NaOH
(O.Q.L.Murcia2002)
Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,ydelsodio+1,elnúmerodeoxidacióndelhidrógenoenlasmismases:
a)EnelH O: 2x+ ‐2 =0x=+1
b)EnelH : loselementosenformamoleculartienennúmerodeoxidación0
c)EnelNaH: +1+x=0x=‐1
d)EnelNaOH: +1+ ‐2 +x=0x=+1
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 238
5.58.Cierta reacciónredox tieneunaconstantedeequilibriode2·10 a25°C.Deello sededuceque:a)Lavariacióndeenergíalibreparalareacciónesnegativa.b)Lareacciónesespontáneaencondicionesestándar.c)Encondicionesestándarnosepuedeobtenertrabajoútildeestareacción.d)Cuandosealcanzaelequilibriolareacciónestádesplazadahacialaderecha.
(O.Q.L.CastillayLeón2002)
a)Falso.LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsylaconstantedeequilibriodereacciónvienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐RTlnK
Sustituyendo:
ΔG°=‐8,3·298·ln 2·10 1kJ10 J
=100kJ
b)Falso.ParaqueunareacciónseaespontáneaesprecisoquesecumplaqueΔG°<0.Enestecaso,ΔG°>0,portanto,setratadeunareacciónnoespontánea.
c)Verdadero. Teniendo en cuenta queΔG° =Wú . ComoΔG° > 0, no se puede extraertrabajodelsistema.
d)Falso.Comolaconstantedeequilibrio,K=2·10 <1,quieredecirqueelsistemaenelequilibrioseencuentradesplazadohacialaizquierda.
Larespuestacorrectaeslac.
5.59.Lasemirreacciónenelánododeunacélulagalvánicaeslasiguiente:
Zn(s) +2 ¿Cuáleslacargamáxima,enculombios,quepuedeproducirseenunacélulaconunánodode6,54gdecinc?a)4820Cb)9650Cc)19306Cd)38600Ce)48200C
(Datos.F=96500C· )(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Asturias2007)
RelacionandomolesdeZnydeelectrones:
6,54gZn1molZn65,38gZn
2mole1molZn
96500C1mole
=19306C
Larespuestacorrectaeslac.
5.60.Seconectanenserietrescélulaselectrolíticascondisolucionesacuosasde ,y ,respectivamente.
a)Serecogeráigualvolumendehidrógenoenlastrescélulas.b)Serecogerámayorvolumendehidrógenoenlacélulade .c)Serecogerámayorvolumendehidrógenoenlacélulade .d)Serecogerámayorvolumendehidrógenoenlacélulade .e) Se recogerá aproximadamente el mismo volumen de hidrógeno en las células de
y .(O.Q.N.Tarazona2003)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 239
Losácidosacético,sulfúricoyfosfóricoendisoluciónacuosaseencuentrandisociadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:
CH COOH(aq)CH COO (aq)+H (aq)
H SO (aq)SO (aq)+2H (aq)
H PO (aq)PO (aq)+3H (aq)
además,lapresenciadeácidofavorecelaionizacióndelagua:
H O(l)H (aq)+OH (aq)
En las tres celdas se produce las mismas semirreacciones independientemente de lacantidaddehidrógenoquellevacadaácido:
Cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
Ánodo(oxidación):4OH (aq)O (g)+2H O(l)+4e
El ionH se reducemás fácilmente que el resto de los iones ya que tiene un potencialnormaldeelectrodomenor.
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenBurgos1998).
5.61. Conociendo los siguientes potenciales normales de electrodo ¿cuál de las siguientesreaccionesseproducirádeformaespontánea?
(aq)+2 Cu(s) E°=+0,3V
(aq)+2 Zn(s) E°=‐0,8V
(aq)+2 Mn(s) E°=‐1,2V
a) +CuMn+ b) +ZnMn+ c) +CuZn+ d) +MnZn+ e) + Cu+Zn
(O.Q.N.Tarazona2003)
Seproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumpla:
ΔG°=‐nFE°<0
paraqueΔG°<0debecumplirselacondicióndequeE°>0.
a)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Mn (aq)+2e Mn(s)
Ánodo(oxidación):Cu(s)Cu (aq)+2e
Lafuerzaelectromotrizdeunacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Mn
o E /Cuo = ‐1,2V 0,3V =‐1,5V
ComoE°<0lareacciónesnoespontánea.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 240
b)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Mn (aq)+2e Mn(s)
Ánodo(oxidación):Zn(s)Zn (aq)+2e
Lafuerzaelectromotriz,E,delacélulapropuestaes.
Ecelulao =E /Mn
o E /Zno = ‐1,2V ‐0,8V =‐0,4V
ComoE°<0lareacciónesnoespontánea.
c)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Zn (aq)+2e Zn(s)
Ánodo(oxidación):Cu(s)Cu (aq)+2e
Lafuerzaelectromotriz,E,delacélulapropuestaes.
Ecelulao =E /Zn
o E /Cuo = ‐0,8V 0,3V =‐1,1V
ComoE°<0lareacciónesnoespontánea.
d)Verdadero.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Zn (aq)+2e Zn(s)
Ánodo(oxidación):Mn(s)Mn (aq)+2e
Lafuerzaelectromotriz,E,delacélulapropuestaes.
Ecelulao =E /Zn
o E /Mno = ‐0,8V ‐1,2V =0,4V
ComoE°>0lareacciónesespontánea.
e)Falso.Noesposiblelareacciónyaquehaydosoxidacionesyningunareducción:
Cu (aq)+2e Cu(s)
Zn (aq)+2e Zn(s)
Larespuestacorrectaeslad.
5.62.Teniendoencuentaque ( )=1,42·10 ;E°( /Ni)=‐0,257V,elvalordelpotencialdelasiguientevoltaicaa25°C:
Ni(s)/ (dis.sat. )// (0,0100M)/Ni(s),es:a)+0,257Vb)‐0,257Vc)0,00Vd)0,00844Ve)0,0422V
(O.Q.N.Tarazona2003)
ElequilibriodesolubilidaddeNiCO es:
NiCO (s)Ni (aq)+CO32–(aq)
Elproductodesolubilidad,K ,delNiCO es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 241
K = Ni ][CO32–]
Los valores [Ni ] [CO32–] son los correspondientes a los de la disolución saturada de
NiCO (sat):
K = Ni CO siendo Ni = CO
quepuedencalcularseapartirdelvalordelaconstanteK :
Ni = K = 1,42·10 =3,77·10 M
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo(reducción):Ni (0,01M)+2e Ni(s)
Ánodo(oxidación):Ni(s)Ni (sat)+2e
Lafuerzaelectromotriz,E,delacélulapropuesta.
Ecelula=EcatodoEanodo=E /NiE /Ni
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo–0,0592n
log[reducida][oxidada]
Sustituyendo:
Ecatodo=ENi2+/Nio –
0,05922
log[Ni][Ni ]
= ‐0,257 –0,05922
log1
10=‐0,316V
Eanodo=E /Nio –
0,05922
log[Ni]
Ni= ‐0,257 –
0,05922
log1
3,77·10=‐0,358V
Elpotencialdelacélulaes:
Ecélula= ‐0,316V – ‐0,358V =0,042V
Larespuestacorrectaeslae.
5.63.Conociendolospotencialesnormalesdeelectrododelassiguientesreacciones:
2 (l)+2 (g)+2 (aq) E°=‐0,8V
(aq)+ Na(s) E°=‐2,7V
(g)+2 2 (aq) E°=+1,4V¿Qué puede observarse cuando se introducen dos electrodos inertes en una disolución declorurodesodioenaguayseconectanalosterminalesdeunabateríade2,0V?a)Aparecesodiosólidoenelánodoyclorogasenelcátodo.b)Aparecegascloroenelánodoysodiosólidoenelcátodo.c)Aparecehidrógenogasenelcátodoysodiosólidoenelánodo.d)Aparecehidrógenogasenelánodoyclorogasenelcátodo.e)Aparececlorogasenelánodoehidrógenogasenelcátodo.
(O.Q.N.Tarazona2003)
ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 242
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)2H (aq)+OH (aq)
Conocidoslospotencialesnormalesdeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):2H O(l)+2e (g)+2OH (aq)
Yaquedelosdosiones,H yNa ,eselprimeroelqueposeeunpotencialdereducciónmayor.
Ánodo(oxidación):2Cl (aq) (g)+2e
Larespuestacorrectaeslae.
5.64.Sielcambiodeenergíalibreparalacombustiónencondicionesestándardeunmolde(g)esΔG°=‐818kJ,elvoltajeestándarquepodríaobtenersedeunapiladecombustión
utilizandoestareacciónes:a)0,53Vb)‐1,06Vc)1,06Vd)4,24Ve)8,48V
(Dato.F=96500C· )(O.Q.N.Tarazona2003)
Las ecuaciones químicas correspondientes a una célula de combustible que funciona abasedeCH (gasnatural)son:
Cátodo(reducción):2[O (g)+4H (aq)+4e 2H O(l)]
Ánodo(oxidación):CH (g)+2H O(l)CO (g)+8H (aq)+8e
Lareacciónglobales:
CH (g)+2O (g)CO (g)+2H O(l)
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsy lafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
DespejandoE°:
E°=‐‐818kJ
8·96500C10 J1kJ
=1,06V
Larespuestacorrectaeslac.
5.65.¿Cuáleselestadodeoxidacióndelvanadioenelcompuesto ?a)+1b)+3c)+5d)+7
(O.Q.L.Murcia2003)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 243
Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,delhidrógeno+1ydelnitrógeno‐3,elnúmerodeoxidacióndelvanadioenlamismaes:
‐3 +4 +1 +x+3 ‐2 =0x=+5
Larespuestacorrectaeslac.
5.66. El cloro se obtiene en el laboratorio por oxidación del ácido clorhídrico según lasiguientereacción:
HCl+X + + ¿CuáldelassiguientessustanciasseutilizacomoreactivoXparaoxidaralácidoclorhídrico?a)Manganesometalb)Óxidodemanganesoc)Hidrurodemanganesod)Dióxidodemanganeso
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
LasemirreaccióncorrespondientealaoxidacióndelCl es:
2Cl (aq)Cl (g)+2e
El elemento X debe actuar como oxidante por lo que debe reducirse, es decir, bajar sunúmerodeoxidación.
EnelcompuestoXCl elelementoXtieneelnúmerodeoxidación:
2 ‐1 +x=0x=2
por tanto,elnúmerodeoxidacióndelelementoXen laespecieelegidadebersermayorque2.
Laespecieapropiadaparalaoxidacióneseldióxidodemanganeso enlaqueelnúmerodeoxidacióndelmanganesoes:
2 ‐2 +x=0x=4
Larespuestacorrectaeslad.
5.67. Sabiendo que los potenciales normales de electrodo de los sistemas / y / valenrespectivamente1,36Vy0,54V,sepuedeafirmarque:a)Elyodooxidaalioncloruro.b)Elclorooxidaalionyoduro.c)Elcloroesmásbásicoqueelyoduro.d)Elclororeducealionyoduro.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
El sistema que tiene mayor potencial se comporta como oxidante (se reduce) y el demenorcomoreductor(seoxida):
Oxidante:Cl (g)+2e 2Cl (aq) E°=1,36V
Reductor:2I (aq)I (s)+2e E°=‐0,54V
Lareacciónglobales:
Cl (g)+2I (aq)2Cl (aq)+I (s) E°= 1,36V – 0,54V =0,82V
ComoE°>0,lareacciónesespontáneayel oxidaal .
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 244
Larespuestacorrectaeslab.
5.68.Dadalareaccióndeoxidación‐reducción:
2 (aq)+5 (aq)+6 (aq)2 (aq)+5 (g)+8 (l)a)Elnúmerodeelectronespuestoenjuegoenesteprocesoesde2.b)Laespecie eslaqueresultadelareducciónde debidoalagentereductor .c)Laespecie eselagentereductoryseoxidaa .d)Elion eselagenteoxidantequeproducelaoxidacióndel a .
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
Lassemirreaccionesson:
reducción:MnO +8H +5e Mn +4H O
oxidación:H O O +2H +2e
a)Falso.Elnúmerodeelectronespuestoenjuegoenelprocesoes10.
b‐c) Falso. El MnO se comporta como oxidante ya que gana electrones y se reduce aMn .
d)Verdadero. El se comporta comooxidante yaque gana electrones y oxida alH O aO .
Larespuestacorrectaeslad.
5.69.Enunacélulavoltaicaogalvánica(pila):a)Loselectronessedesplazanatravésdelpuentesalino.b)Lareduccióntienelugarenelcátodoopolopositivo.c)Loselectronessemuevendesdeelcátodoalánodo.d)Loselectronessalende lacélulaporelánodooelcátodo,dependiendode loselectrodosutilizados.
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
Enambostiposdecélulas:
Ánodo: electrodo por el que los electrones salen de la célula y tiene lugar laoxidación.
Cátodo: electrodopor elque loselectronesentran en la célula y tiene lugar lareducción
Enunacélulavoltaica, loselectronessedirigenespontáneamentehaciaelcátodoporloqueestetienesignopositivo.
Enunacélulaelectrolítica, loselectronessonforzadosadirigirsehaciaelcátodoporloqueestetienesignonegativo.
Larespuestacorrectaeslab.
5.70.UnamuestradeMn(s)serecubredeunacapadecolorpardocuandosesumergeenunadisoluciónacuosa1Mde ¿Quéreacciónseproduceespontáneamente?a) +FeMn+ b)Mn+Fe + c)Mn+ +Fed)Ningunadelastresanteriores.
(Datos.E°: /Mn=‐1,18V; /Fe=‐0,44V)(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 245
ParaquelareacciónseaespontáneaesprecisoqueE°>0.Paraello,elsistemaquetienemayorpotencialsecomportacomooxidante(sereduce)yeldemenorcomoreductor(seoxida):
Oxidante:Fe (aq)+2e Fe(s) E°=‐0,44V
Reductor:Mn(s)Mn (aq)+2e E°=+1,18V
Lareacciónglobales:
Fe (aq)+Mn(s)Fe(s)+Mn (aq) E°= ‐0,44V + 1,18V =0,74V
Larespuestacorrectaeslac.
5.71.Lasespeciesformadasen laelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurosódicoenunprocesoindustrialcloro‐sosa,son:a) (aq), (g), (aq)b) (g), c) (aq), (aq), (g)d) (g), (g),NaOH(aq)
(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)2H (aq)+OH (aq)
Consultandoenlabibliografíalospotencialesnormalesdeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):2H O(l)+2e H (g)+2OH (aq)E°=‐0,83V [1]
Cátodo(reducción):Na (aq)+e Na(s) E°=‐2,71V [2]
deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueH esmásfácildereducirportenerunpotencialdereducciónmayor.
Ánodo(oxidación):2Cl (aq)Cl (g)+2e E°=1,36V [3]
Ánodo(oxidación):2H O(l)O (g)+4H (aq)+4e E°=1,23V [4]
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:
2Cl (aq)+2H O(l)Cl (g)+H (g)+2OH (aq)
Eo =Ecatodoo Eanodo
o = ‐0,83V – 1,36V =‐2,19V
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[4]es:
2H O(l)2H (g)+O (g)
Eo =Ecatodoo Eanodo
o =‐ 0,83V – 1,23V =‐2,06V
ComoambosvaloressonsimilaresesdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl yO .Enlapráctica,predominaCl debidoalaaltasobretensióndelO comparadaconladelCl .
Portanto,sepuedeconsiderarquelareacciónglobales:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 246
2 (l)+2NaCl(aq) (g)+ (g)+2NaOH(aq)
El NaOH (aq) se forma con los iones Na (aq) y OH (aq) presentes en la disoluciónresultante.
Larespuestacorrectaeslad.
5.72.¿Quémasadecobresedepositaenmediahoraconunacorrientede2Aquepasaporunadisoluciónacuosaquecontieneelion ?a)11,87gb)1,18gc)24,7gd)0,45g
(Datos.F=96500C· )(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)
LasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelionCu enelcátodoes:
Cu (aq)+2e Cu(s)
RelacionandolacantidaddecorrienteydeCu:
30min·2A60s1min
1C1A·s
1mole96500C
1molCu2mole
63,5gCu1molCu
=1,18gCu
Larespuestacorrectaeslab.
5.73.Indiquecuáldelossiguienteselementosquímicostienemayorcarácterreductor:a)Mgb)Gec)Ald)Ke)S
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.N.Sevilla2010)
Losmetalesalcalinossonespeciesquetienenmayorpoderreductor.Portanto,ElmayorcarácterreductorlecorrespondealK.
Larespuestacorrectaeslad.
(EnlacuestiónpropuestaenSevilla2010sereemplazanMg,GeySporBe,PyC).
5.74.¿Cuáleselelementoqueseoxidaenunareacciónentreetilenoyunadisoluciónacuosadepermanganatopotásico?a)Carbonob)Hidrógenoc)Oxígenod)Potasioe)Manganeso
(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Elpermanganatodepotasioesunoxidanteysereduce.Elmanganesobajasunúmerodeoxidación.
El etileno se comporta como reductor y se oxida. El carbono aumenta su número deoxidación.Elcarbonoesunelementomáselectronegativoqueelhidrógeno,portanto,eneletileno,CH =CH ,elnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldelcarbonoes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 247
2 x +4 +1 =0 x=‐2
Larespuestacorrectaeslaa.
5.75.Paralasiguientereacción:
Cr(s)+3 (aq) (aq)+3/2 (g) ΔG°=‐214,23kJ
¿CuálseráelvalordeE°( /Cr)?a)‐0,74Vb)‐2,14Vc)+2,14Vd)‐74mVe)+0,74V
(Dato.ConstantedeFaraday=96485C· )(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):3[H (aq)+e 3H(g)]
Ánodo(oxidación):Cr(s)Cr (aq)+3e
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsy lafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
DespejandoE°:
E°=‐214,23kJ‐3·96485C
10 J1kJ
=0,74V
Lafuerzaelectromotrizdelacélulapropuestaes.
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo =E /H2
o E /Cro
SustituyendoseobtieneelvalordeE /Cro :
0,74V=0E /Cro E /Cr
o =‐0,74V
Larespuestacorrectaeslaa.
5.76.¿CuálseríaelΔGdelareacciónsiguientea25°C?
2 (0,1M)+Sn(s)2Ag(s)+ (0,5M) E°=0,94V.a)‐4120cal· b)+17,169kJ· c)+41,2kcal· d)‐171694J· e)‐17,169kJ·
(Datos.F=96500C· ;R=8,3J· · ;1J=0,24cal)(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo0,0592n
logQ
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 248
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):2[Ag (aq)+e 2Ag(s)]
Ánodo(oxidación):Sn(s)Sn (aq)+2e
Portanto,elvalorden=2ylaexpresióndeQes:
Q=[Sn ][Ag
ElvalordeEes:
E=Eo0,0592n
log[Sn ][Ag
= 0,94 0,05922
log0,50,1
=0,89V
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsy lafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
Sustituyendo:
ΔG°=‐296500Cmol
0,89V =171770J
mol
Larespuestacorrectaeslad.
5.77.Sequiereplatearunacucharade20 deárea,hastaunespesorde10 m,conunadisoluciónde ,pasandounacorrientede0,02A.¿Cuántotiemposetardaría?a)1,232minb)2,5díasc)26,1hd)9391,5se)52,1h
(Datos.Densidad(Ag)=10,5g/ ;F=96485C· )(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)
Lasemirreaccióndereducciónquetienelugarenelcátodoes:
Ag CN (aq)+e Ag(s)+2CN (aq)
Losmolesdeplatanecesariosparaplatearlacucharillason:
20cm ·10 m10 cm1m
10,5gAg1cm
1molAg107,9gAg
=0,0195molAg
RelacionandomolesdeAgydeelectrones:
0,0195molAg1mole1molAg
96485C1mole
=1878C
Eltiemponecesarioparaquepaseesacantidaddecorrienteporlacubaelectrolíticaes:
t=1878C0,02A
1h
3600s=26,1h
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 249
5.78.Señalelaproposicióncorrecta:a)Elácidonítricotienepropiedadesreductoras.b)Unmétodoqueevitalacorrosióndelhierroesmantenerlounidoaunmetalmenosactivoqueél.c)Unadisoluciónacuosadesulfurosódicotienecarácterácido.d)Loshalógenosformancompuestoscovalentesconhidrógenoyconcarbono.
(O.Q.L.Madrid2004)
a)Falso.Elácidonítrico,HNO ,esunoxidantequesepuedereduciraNO ,NO,N oNH segúnlafuerzadelreductorconelqueselehagareaccionar.
b)Falso.Unmétodoparaevitarlacorrosiónesmantenerlounidoaunmetalqueseamásactivoqueélcomo,porejemplo,elmagnesio.
c)Falso.Elsulfurodesodioendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
Na S(aq)S (aq)+2Na (aq)
ElionNa ,eselácidoconjugadodébildelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.
ElionS eslabaseconjugadadelácidodébilHS quesehidrolizasegúnlaecuación:
S (aq)+H O(l)HS (aq)+OH (aq)
Comoseobserva,seproducenionesOH porloqueelpH>7yladisoluciónesbásica.
d)Verdadero.Unhalógeno,comoelcloro,formacompuestosconelhidrógeno,HCl,yconel carbono, CCl . Estos compuestos son covalentes debido a que la diferencia deelectronegatividadentreestoselementosyelcloronoesmuygrande.
Larespuestacorrectaeslad.
5.79.Indiquecuálde lassiguientesreaccionesseproduciráespontáneamenteendisoluciónacuosaa25°C.Supongaquelasconcentracionesinicialesdetodaslasespeciesdisueltasson1M.a)Ca(s)+ (aq) (aq)+Cd(s)b)2 (aq)+ (aq) (l)+Sn(s)c)2Ag(s)+ (aq)2 (aq)+Ni(s)d)NaCl(aq)+ (l)NaOH(aq)+HCl(aq)
(O.Q.L.Madrid2004)
a)Verdadero.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
reducción:Cd (aq)+2e Cd(s)
oxidación:Ca(s)Ca (aq)+2e
Esposiblequeseproduzcalareaccióndeformaespontáneayaqueunfuertereductor,Cametalalcalinotérreo,reducealCd .
b)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
reducción:Sn (aq)+2e Sn(s)
oxidación:2Br (aq)Br (l)+2e
No es posible que se produzca la reacción ya que el Br , halógeno, es un oxidantemasfuertequeelSn .
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 250
c)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
reducción:Ni (aq)+2e Ni(s)
oxidación:2[Ag(s)Ag (aq)+2e ]
NoesposiblequeseproduzcalareacciónyaqueelNi esunoxidantemásfuertequeelAg .
d) Falso. La reacción propuesta no es de oxidación‐reducción y se produce en sentidocontrario.
Larespuestacorrectaeslaa.
(Para la correcta resolución de esta cuestión sería necesario que se proporcionaran lospotencialesnormalesdeelectrodo).
5.80.Elcloropresentanúmerodeoxidación+1enelcompuesto:a)HClb) c)HClOd)
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2012)
Teniendoencuentaqueen lasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,delhidrógeno+1ydelnitrógeno‐3,elnúmerodeoxidacióndelcloroenlasmismases:
a)EnelHCl: +1 +x=0x=‐1
b)EnelNH Cl: ‐3 +4 +1 +x=0x=‐1
c)EnelHClO: +1 +x+ ‐2 =0x=+1
d)EnelClO : x+3 ‐2 =‐1x=+5
Larespuestacorrectaeslac.
5.81. Dadas las siguientes reacciones y sus correspondientes potenciales normales deelectrodo:
2 (aq)+2 (aq) E°=0,92V(aq)+2 2Hg(l) E°=0,85V
LosvaloresdeΔG°yKparaelsiguienteproceso,a25°C,son:
(aq) (aq)+Hg(l)
a)‐14kJy4·10 b)14kJy233c)14kJy4·10 d)6,8kJy0,065
(Datos.F=96500C· ;R=8,3J· · )(O.Q.L.Madrid2004)
Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesopropuestoson:
cátodo(reducción):Hg (aq)+2e 2Hg(l) E°=0,85V
ánodo(reducción):Hg (aq)2Hg (aq)+2e E°=‐0,92V
AplicandolaecuacióndeNernst:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 251
E=EoRTnF
lnK
EnelequilibriosecumplequeE=0yQ=K,conloquelaexpresiónanteriorquedacomo:
Eo=RTnF
lnKEo=8,3·2982·96500
lnK
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
E°=Ecatodoo Eanodo
o
E°=E /Hgo E /
o = 0,85V 0,92V =‐0,07V
Sustituyendo:
‐0,07=0,0128 lnK K=4,2·10
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsylaconstantedeequilibriodereacciónvienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐RTlnK
Sustituyendo:
ΔG°=‐8,3·10kJ
mol·K 298K ln 4,2·10 =13,5kJ
OtraformaseríamediantelaecuaciónquerelacionalaenergíalibredeGibbsylafemdelacélula,ΔG°=‐nFE°:
ΔG°=‐2·96500C ‐0,07V 1kJ10 J
=13,5kJ
LosvaloresdeK<1ydeΔG°>0demuestranquelareacciónesnoespontánea.
Larespuestacorrectaeslac.
5.82.Lacargaeléctricadeunmoldeelectroneses,aproximadamente:a)1,602·10 Cb)9,1·10 Cc)9,65·10 Cd)6,022·10 C
(e=1,6019·10 C)(O.Q.L.Madrid2004)
Lacargadeunmoldeelectroneses:
6,022·10 e 1,6019·10 C
1e=96484C
Larespuestacorrectaeslac.
5.83.¿Cuántosfaradayssonnecesariosparareducir0,20molesde a ?a)0,20b)3,00c)0,40d)1,00
(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 252
Lasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelpermanganatoes:
MnO +8H +5e Mn +4H O
Relacionandomolesdepermanganatoconfaradays:
0,20molMnO 5mole
1molMnO
1F1mole
=1,00F
Larespuestacorrectaeslad.
5.84.¿Cuáleselestadodeoxidacióndelelementosubrayadoencadaunode lassiguientesespeciesquímicas?
i)P4ii)Al2O3iii)MnO4iv)H2O2a)0,+3,+7,‐1b)0,+3,+6,‐1c)0,+3,+7,‐2d)0,+2,+7,‐2
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)
EnelP : x=0
EnelAl O : 2 x +3 ‐2 +x=0 x=+3
EnelMnO : x+4 ‐2 =‐1 x=+7
EnelH O : 2 +1 +2x=0 x=‐1
Larespuestacorrectaeslaa.
5.85.Dadoslospotencialesnormalesdereducción,E°delossiguientespares:
/Na=‐2,71V; / =1,36V; /K=‐2,92V; /Cu=0,34Vindica:
(i)Elelementoquímicomásoxidanteyelmásreductor.(ii)¿Cuáleselmayorpotencialnormalquesepuedeformarconlosdistintospares?
a)i)cloroypotasio,respectivamente ii)4,28Vb)i)cloroysodio,respectivamente ii)4,07Vc)i)potasioycloro,respectivamente ii)4,07Vd)i)cloroycobre,respectivamente ii)4,28V
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008)
i)Delosdiferentesparesredoxdados:
Elementomásoxidante:elquetieneelpotencialdereducciónmayor, /Cl =+1,36V.
Elementomásreductor:elquetieneelpotencialdereducciónmenor,K /K=‐2,92V.
ii) Elmayor potencial normal se consigue con la célula formada por los elementosmásoxidanteyreductor:
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):Cl (g)+2e 2Cl (aq)
Ánodo(oxidación):2[K(s)K (aq)+e )]
Elpotencialdelacélulaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 253
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = 1,36V ‐2,92V =4,28V
Larespuestacorrectaeslaa.
5.86.¿Cuálesdelossiguientesmetales:Li,Cu,AgyMg,reaccionaránconHCl1M?a)CuyMgb)CuyAgc)AgyMgd)LiyMg
(Potencialesdereducción,E°: /Li=‐3,05V; /Cu=+0,34V; /Ag=+0,80V;/Mg=‐2,37V)
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)
Seproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumpla:
ΔG°=‐nFE°<0
paraqueΔG°<0debecumplirselacondicióndequeE°>0.
ComolasemirreaccióndereduccióndelH es:
cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
losúnicoselementosquepuedenconseguirquelafuerzaelectromotrizdelacélula,E,seapositivasonaquellosquetienenpotencialdereducciónnegativo:
ánodo(oxidación):Li(s)Li (aq)+e E°=‐3,05V
ánodo(oxidación):Mg(s)Mg (aq)+2e E°=‐2,37V
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Estosson,respectivamente:
Ecelulao =E /
o E /Lio = 0V ‐3,05V =+3,05V
Ecelulao =E /
o E /Mgo = 0V ‐2,37V =+2,37V
Larespuestacorrectaeslad.
5.87.¿Cuáldelassiguientesreaccionesesunareaccióndedesproporción?a) + HOBr+ + b)S+ + +2 c)HClO+ + d)2 +2 +8 3S+ +10 c)HF +
(O.Q.N.Luarca2005)
Una reacción de desproporción es aquella en la que una misma especie se oxida y sereducesimultáneamente.Enestecaso,elBr sufredesproporciónodismutación:
reducción:Br +2e 2Br
oxidación:Br +4OH 2BrO +H O+2e
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 254
5.88.LareacciónnetaenunaceldavoltaicaconE°=+0,726Ves:
2 (aq)+3Zn(s)2Fe(s)+3 (aq)ElvalordeΔG°paraestareacciónes:a)‐210kJb)‐140kJc)‐700kJd)‐463kJe)‐420kJ
(Dato.ConstantedeFaraday=96485C· )(O.Q.N.Luarca2005)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2[Fe (aq)+3e Fe(s)]
ánodo(oxidación):3[Zn(s)Zn (aq)+2e ]
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsy lafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
Sustituyendo:
ΔG°=‐6 96485C +0,726V 1kJ
103J=‐420,3kJ
Larespuestacorrectaeslae.
5.89.Dosceldasquecontienendisolucionesde y ,respectivamente,seconectanenserieyseelectrolizan.Elcátododelaceldade aumentósupeso1,078g,¿cuántoaumentóelcátododelaotracelda?a)0,127gb)0,6354gc)3,177gd)0,318ge)Ningunodeestosvalores.(Masasatómicas:Ag=107,8;Cu=63,5)
(O.Q.N.Luarca2005)
Elnitratodeplatayelsulfatodecobre(II)endisoluciónacuosaseencuentrandisociadosdeacuerdoconlasecuaciones:
AgNO (aq)Ag (aq)+NO (aq)
CuSO (aq)Cu (aq)+SO (aq)
Las ecuaciones químicas correspondientes a las reducciones en los respectivos cátodosson:
Ag (aq)+e Ag(s)
Cu (aq)+2e Cu(s)
Relacionandomolesplataydeelectrones:
1,078gAg1molAg107,8gAg
1mole 1molAg
=0,01mole
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 255
Comolascubasestánconectadasenserie,elnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesaambaseselmismo.RelacionandoestosmolesconlosdeCudepositado:
0,01mole1molCu2mole
63,5gCu1molCu
=0,318gCu
Larespuestacorrectaeslad.
5.90.Unadisoluciónblanqueadorapuedeprepararsehaciendoburbujearclorogasatravésdeunadisolucióndehidróxidodesodio:
(g)+2 (aq) (aq)+ (aq)+ (l)Elcloronecesariopuedeobtenerseporelectrólisisdeclorurosódicofundido.¿Quévolumende disolución de hipoclorito 0,30 M podría prepararse a partir del cloro obtenido porelectrólisissiseutilizaunacorrientede3,0amperiosdurante25minutos?a)78mLb)63mLc)40mLd)31mLe)26mL
(Dato.F=96485C· )(O.Q.N.Luarca2005)
Elclorurodesodiofundidoacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
NaCl(l)Na (l)+Cl (l)
Lasemirreaccióndeoxidaciónquetienelugarenelánodoes:
2Cl (l)Cl (g)+2e
RelacionandomolesdeelectronesydeCl :
25min60s1min
3,0A1C1A·s
1mole96485C
1molCl2mole
=0,0233molCl
RelacionandomolesdeCl yClO :
0,0233molCl1molClO1molCl
=0,0233molClO
Elvolumendedisolución0,30Mes:
0,0233molClO1LClO 0,30M0,30molClO
10 mLClO 0,30M1LClO 0,30M
=78mL 0,30M
Larespuestacorrectaeslaa.
5.91.¿Cuáleselvalordelpotencial,E,delasiguientecélula?
Pt/ (0,233M)/ (1,05M)// (2,22·10 M)/Ag(s)a)0,763Vb)0,529Vc)0,412Vd)0,680Ve)0,578V
(Datos.E°( / )=0,154V;E°( /Ag)=0,799V)(O.Q.N.Luarca2005)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 256
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo–0,0592n
log[reducida][oxidada]
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2[Ag (aq)+e Ag(s)]
ánodo(oxidación):Sn (aq)Sn (aq)+2e
Sustituyendo:
Ecatodo=E /Ago –
0,05921
log[Ag][Ag ]
= 0,799 –0,05921
log1
2,22·10=0,701V
Eanodo=E /o –
0,05922
log[Sn ][Sn ]
= 0,154 –0,05922
log0,2331,05
=0,173V
Elpotencialdelacélulaes:
Ecelula=EcatodoEanodo= 0,701V 0,173V =0,528V
Larespuestacorrectaeslab.
5.92.Identifiqueelagenteoxidanteenlasiguientereacción:
2Al(s)+6 (aq)2 (aq)+3 (g)a)Alb) c) d)
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
El agente oxidante es la especie que se reduce, es decir que capta electrones. En estareacciónesel :
2H +2e H
Larespuestacorrectaeslab.
5.93.Indiquecuáldelassiguientesespeciestienemayorcarácteroxidante:a) b)Nac)Znd)Ag+
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
a)Falso.Cl eslaformareducidadelCl ,unpotenteoxidante.
b‐c)Falso.Losdosmetalespropuestos,NayZn,tiendenaoxidarseasuscorrespondientescationes,portanto,secomportancomoreductores.
d)Verdadero. eslaformaoxidadadelmetalAg,porloqueserálaespecieconmayorcarácteroxidante.
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 257
5.94.Elnúmerodeoxidacióndelcromoenel es:a)‐7b)+6c)‐6d)+7
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2ydelpotasio+1,elnúmerodeoxidacióndelcromoenlamismaes:
2 +1 +2 x +7 ‐2 =0x=+6
Larespuestacorrectaeslab.
5.95.Dadalareacción:
+ + + indiquelarespuestacorrecta:a)Elion cedeelectrones.b)Elaguaoxigenadaseoxida.c)Elion sereducea .d)Elaguaoxigenadaactúacomooxidante.
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
a)Falso.ElH nocambiadenúmerodeoxidación.Secomportacomounionespectadorquesóloaportacarga.
b)Falso.ElH O actúacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaH O:
H O +2H +2e 2H O
c)Falso.ElI actúacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxidaaI :
2I I +2e
d)Verdadero.El actúacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaH O:
H O +2H +2e 2H O
Larespuestacorrectaeslad.
5.96. Una célula de concentración está formada por electrodos de plata sumergidos endisoluciones de con concentraciones diferentes. ¿Cuál será el voltaje si los doscompartimentostienenconcentracionesde 1My0,01M?a)0,03Vb)0,06Vc)0,12Vd)0,24V
(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)
Lafuerzaelectromotriz,E,delacéluladeconcentraciónes:
Ecelula=EcatodoEanodo=E 1M /AgE 0,01M /Ag
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo–0,0592n
log[reducida][oxidada]
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 258
Sustituyendo:
Ecatodo=E /Ago –
0,05921
log1
[Ag ]
Eanodo=E /Ago –
0,05921
log1
[Ag ]
Elpotencialdelacélulaes:
Ecelula= E /Ago –
0,05921
log1
[Ag ] E /Ag
o –0,05921
log[1
[Ag ]
Ecelula=–0,05921
log[Ag ]
[Ag ]=‐0,0592·log
0,011
=0,1194V
Larespuestacorrectaeslac.
5.97.¿CuáleselnúmerodeoxidacióndelmagnesioenelMgO?a)‐2b)‐1c)0d)+1e)+2
(O.Q.L.Extremadura2005)
Teniendoencuentaqueen laespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes ‐2,elnúmerodeoxidacióndelmagnesioenlamismaes:
x+ ‐2 =0x=+2
Larespuestacorrectaeslae.
5.98.Sólounadelasafirmacionessiguientesescorrecta:a)Cuandoel pasaa sedicequesehareducido.b)Lacombustióndelasgasolinasesunareducción.c)Lagananciadeelectronesesunaoxidación.d)Laadicióndehidrógenoaunasustanciaesunareducción.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
a)Falso.LatransformacióndeSO enSO esunaoxidaciónyaqueenelprocesosecedenelectrones:
SO +H OSO +2H +2e
b)Falso.La combustiónesunaoxidación llevadahasta conseguirelmáximonúmerodeoxidacióndelelemento.
c)Falso.Lagananciadeelectronesesunareducción.
d) Verdadero. Si una sustancia adiciona hidrógeno sufre una reducción ya que elelementodisminuyesunúmerodeoxidación.Porejemplo:
HCHO+H CH OH
HCHOx+2 +1 + ‐2 =0x=0
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 259
CH OHx+4 +1 + ‐2 =0x=‐2
Larespuestacorrectaeslad.
5.99.Cuáldelasafirmacionessiguientesescierta:a)EnlareacciónMg+½ MgOelmagnesiohaganadodoselectrones.b)Cuandounasustanciapierdeelectroneshadehaberotraquelosgane.c)Unelementequímicosereducecuandosunúmerodeoxidaciónpasaaotromáspositivo.d)Unelementoquímicoseoxidaalpasarsunúmerodeoxidacióndemenosamásnegativo.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
a)Falso.LatransformacióndeMgenMgOesunaoxidaciónyaqueenelprocesosecedenelectrones:
MgMg +2e
b)Verdadero.Eloxidantecedeelectronesysereduceyreaccionaconelreductorquelosganayseoxida.
c‐d) Falso. La oxidación es el proceso en el que un elemento aumenta su número deoxidación,mientrasque, la reduccióneselprocesoenelqueunelementodisminuyesunúmerodeoxidación.
Larespuestacorrectaeslab.
5.100.Delossiguientesconceptossobrecubaselectrolíticasunoesfalso:a)Elcátodoesellugardondeseproducelareducción.b)Enelánodotienelugarunaoxidación.c)Elpolonegativoeselánodo.d)Loselectronessedesplazandelánodoalcátodo.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
a) Verdadero. El cátodo es el lugar físico en el que las especies ganan electrones y seproducesureducción.
b) Verdadero. El ánodo es el lugar físico en el que las especies pierden electrones y seproducesuoxidación.
c)Falso.Enunacubaelectrolíticaelánodoeselpolopositivo.
d)Verdadero.Enunacubaelectrolíticaloselectronessedirigendelánodo(polopositivo)alcátodo(polonegativo)obligadosporlabateríayaqueelpotencialdelacubaesnegativoylareacciónesnoespontánea.
Larespuestacorrectaeslac.
5.101.Deloscompuestosquímicossiguientes: ; ; ;CO,laformamásoxidadaes:a) b) c) d)
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
Elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenlosdiferentescompuestoses:
CH x+4 +1 =0x=‐4
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 260
COx+ ‐2 =0x=+2
x+2 ‐2 =0x=+4
CH OHx+4 +1 + ‐2 =0x=‐2
Larespuestacorrectaeslac.
5.102.Enlareacciónquímica:
(aq)+Zn(s) (aq)+Cu(s)
a)Losiones actúandereductores.b)Losionescloruroactúancomooxidantes.c)ElreductoreselZn(s).d)Losionesclorurosereducen.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesoson:
reducción:Cu +2e Cu
oxidación:ZnZn +2e
a)Falso.LosionesCu gananelectronesysereducen,sonelagenteoxidante.
b‐d)Falso.LosionesCl niganannipierdenelectrones,sonionesespectadores.
c)Verdadero.ElZn(s)cedeelectronesyseoxidaaZn ,eselagentereductor.
Larespuestacorrectaeslac.
5.103.Unadelassiguientesafirmacionesescierta:a)Siunelementoquímicoganaelectronessedicequesehaoxidado.b)Cuandounelementoquímicoganaelectronessedicequesehareducido.c)Cuandounelementoquímicoaumentasunúmerodeoxidaciónsedicequesehareducido.d)Cuandounióncedeelectronesesunoxidante.
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
a‐c)Falso.Laoxidacióneselprocesoenelqueunelementocedeelectronesyaumentasunúmerodeoxidación.
b) Verdadero. La reducción es el proceso en el que un elemento gana electrones ydisminuyesunúmerodeoxidación.
d) Falso. Cualquier especie que cede electrones aumenta su número de oxidación, portanto,esunreductor.
Larespuestacorrectaeslab.
5.104.El fósforo forma trescompuestosquímicosbienconocidosconelcloro: , y.¿Cuálessonlosnúmerosdeoxidacióndelfósforoenestoscompuestos?:
a) ‐3 ‐5 ‐1b) +3 +5 ‐3c) +3 +5 +3d) +3 +5 +5
(O.Q.L.CastillayLeón2005)
Elnúmerodeoxidacióndelfósforoenlosdiferentescompuestoses:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 261
PCl x+3 ‐1 =0x=+3
PCl x+5 ‐1 =0x=+5
POCl x+3 ‐1 + ‐2 =0x=+5
Larespuestacorrectaeslad.
5.105. Calcule el potencial de electrodo estándar, es decir, E° para la célula en la que seproducelasiguientereacción:
10 (aq)+2 (aq)+16 (aq)2 (aq)+8 (l)+5 (l)a)‐0,44Vb)7,63Vc)‐9,14Vd)2,57Ve)0,44V
(Datos.E°( / )=1,065V;E°( / )=1,51V)(O.Q.N.Vigo2006)
Lassemirreaccionesson:
cátodo(reducción):MnO +8H +5e Mn +4H O
ánodo(oxidación):2Br Br +2e
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
E°=Ecatodoo Eanodo
o
E°=E /o E /
o = 1,51V 1,065V =0,445V
Larespuestacorrectaeslae.
5.106.Completeyajustelasiguientereacciónredox:
ácidosulfhídrico+permanganatopotásico+HClazufre+Loscoeficientesdelpermanganatoydelazufreson,respectivamente:a)2y4b)1y6c)2y5d)4y2e)2y3
(O.Q.N.Vigo2006)
Teniendo en cuenta que KMnO en medio ácido se reduce a Mn , la reacción redoxcompletaes:
H S+KMnO +HClS+MnCl +KCl+H O
Laecuacióniónicaes:
2H S +K MnO +H +Cl S+Mn
Lassemirreaccionesson:
reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
oxidación:5 S S+2e
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 262
Laecuacióniónicafinales:
2 +16 +5 2 +8 +5S
Larespuestacorrectaeslac.
5.107.Lacorrosióndelhierroesunprocesoelectroquímicoque,enmedioácido,implicalossiguientes potenciales de reducción: E° ( /Fe) = ‐0,44 V y E° ( / ) = +1,23 V. ElpotencialdelacélulaestándarbasadaenlareaccióndelacorrosiónsielpH=5yelrestodelasespeciesimplicadasseencuentranencondicionesestándares:a)1,67Vb)‐0,19Vc)‐1,37Vd)0,19Ve)1,37V
(Datos.F=96485C· ;R=8,314J· · )(O.Q.N.Vigo2006)
Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesodecorrosióndelhierroson:
cátodo(reducción):O (g)+2H (aq)+2e H O(l) Ecatodoo =+1,23V
ánodo(oxidación):Fe(aq)Fe (aq)+2e Eanodoo =+0,44V
Lareacciónglobales:
Fe(aq)+O (g)+2H Fe (aq)+H O(l) Ecelulao =+1,67V
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=EoRTnF
lnQ
Portanto,elvalorden=2ylaexpresióndeQes:
Q=[Fe ][H
SielpH=5,deacuerdoconelconceptodepH:
[H ]=10 =10 M.
ElvalordeEes:
E= 1,67 8,314·2982·96485
ln1
10=1,375V
Larespuestacorrectaeslae.
5.108. Calcule la intensidad de corriente necesaria para producir 30mL de gas oxígeno,medidosencondicionesnormales,medianteelectrólisisdelaguaen10minutos.a)2,58Ab)0,86Ac)3,44Ad)1,72Ae)0,16A
(Dato.F=96485C· )(O.Q.N.Vigo2006)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 263
Elaguaaciduladaseencuentraionizadacomo:
H O(l)H (aq)+OH (aq)
Lassemirreaccionesqueseproducenenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
ánodo(oxidación):4OH (aq)O (g)+2H O(l)+4e
ElnúmerodemolesdeO desprendidosenelánodoson:
30mLO 1LO
10 mLO1molO22,4LO
=1,34·10 molO
RelacionandomolesdeO ydeelectrones:
1,34·10 molO 4mole1molO
964851mole
=517C
Relacionandolacantidaddecorrienteconeltiempo:
I=517C10min
1min60s
=0,86A
Larespuestacorrectaeslab.
5.109.Ajustelasiguientereacciónredoxenmedioácidoeindiqueloscoeficientesde y:
+ + a)2y3b)2y2c)6y5d)4y3e)3y2
(O.Q.N.Vigo2006)
Lassemirreaccionesson:
reducción:6 MnO +8H +5e Mn +4H O
oxidación:5 Cl +3H OClO +6H +6e
Laecuacióniónicafinales:
6 +18 +5 6 +9 +5
Larespuestacorrectaeslac.
5.110.Elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoeneltetróxidodedinitrógenoes:a)2b)3c)4d)5
(O.Q.L.Murcia2006)
TeniendoencuentaqueenelN O elnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlamismaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 264
2 x +4 ‐2 =0x=+4
Larespuestacorrectaeslac.
5.111.Indicaelagenteoxidantemásfuerte:a) E°( /Au)=‐1,498Vb) E°( / )=1,360Vc)Ag E°(Ag+/Ag)=0,799Vd) E°( /Cu)=0,339Ve) E°( / )=1,065V
(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010)(O.Q.L.Madrid2011)
Lassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereduccióndadosson:
Au (aq)+3e Au(s) E°=‐1,498V
Cl (g)+2e 2Cl (aq) E°=1,360V
Ag+(aq)+e Ag(s) E°=0,799V
Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,339V
Br (g)+2e 2Br (aq) E°=1,065V
Delasespeciesdadas,lamásoxidanteeslaquetieneunpotencialmayor: .
Larespuestacorrectaeslab.
5.112. ¿Cuántosmoles de electrones debe perder cadamol de ácido oxálico (HCOO−COOH)cuandoactúacomoreductorendisoluciónacuosa?a)2b)4c)6d)8
(O.Q.L.Madrid2006)
LasemirreaccióncorrespondientealaoxidacióndelácidooxálicoaCO es:
C H O 2CO +2H +2e
Comoseobserva,1moldeC H O debeperder2molesdeelectrones.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.113. Los principales productos en la electrólisis de una disolución acuosa de CuCl2 conelectrodosdeplatinoson:a) (g)enelcátodoy (g)enelánodo.b)HCl(g)enelánodo.c)Cu(s)enelcátodoy (g)enelánodo.d)Cu(s)enelcátodoy (g)enelánodo.
(Datos.E°( /Cu)=0,339V;( / )=1,360V;E°( / )=1,230V)(O.Q.L.Madrid2006)
El cloruro de cobre (II) en disolución acuosa se encuentra disociado de acuerdo con laecuación:
CuCl (aq)2Cl (aq)+Cu (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 265
H O(l)2H (aq)+OH (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,339V [1]
Yaquedelosdosiones,H yCu ,eselsegundoelqueesmásfácildereducirportenerunpotencialdereducciónmayor.
ánodo(oxidación):2Cl (aq)Cl (g)+2e E°=1,360V [2]
ánodo(oxidación):2H O(l)O (g)+4H (aq)+4e E°=1,230V [3]
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[2]es:
2Cl (aq)+Cu (aq)Cl (g)+Cu(s)
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = 0,339V – 1,360V =‐1,021V
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:
2H O(l)+Cu (aq)O (g)+4H (aq)+Cu(s)
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = 0,339V – 1,230V =‐0,891V
ComoelsegundopotencialesmenorelgasqueseliberaenelcátodoesO .
Larespuestacorrectaeslad.
5.114.SepuedeobtenerNaOHporelectrólisisde:a)NaClsólidofundido.b) sólidofundido.c)Unadisoluciónacuosade .d)UnadisoluciónacuosadeNaCl.
(O.Q.L.Madrid2006)
ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)2H (aq)+OH (aq)
Consultandoenlabibliografíalospotencialesnormalesdeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2H O(l)+2e H (g)+2OH (aq) E°=‐0,83V [1]
cátodo(reducción):Na (aq)+e Na(s) E°=‐2,71V [2]
deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueH esmásfácildereducirportenerunpotencialdereducciónmayor.
ánodo(oxidación):2Cl (aq)Cl (g)+2e E°=1,36V [3]
ánodo(oxidación):2H O(l)O (g)+4H (aq)+4e E°=1,23V [4]
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:
2Cl (aq)+2H O(l)Cl (g)+H (g)+2OH (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 266
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = ‐0,83V – 1,36V =‐2,19V
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[4]es:
2H O(l)2H (g)+O (g)
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = ‐0,83V – 1,23V =‐2,06V
ComoambosvaloressonsimilaresesdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl yO .Enlapráctica,predominaCl debidoalaaltasobretensióndelO comparadaconladelCl .
Portanto,sepuedeconsiderarquelareacciónglobales:
2H O(l)+2NaCl(aq)H (g)+Cl (g)+2NaOH(aq)
ElNaOH(aq)seformaconlosionesNa (aq)y (aq)presentesenladisoluciónresultante.
Larespuestacorrectaeslad.
5.115.Calculaelpotencialnecesarioparaqueseproduzcalaelectrólisis:
2NaCl(l)2Na(s)+ (g)a 600°C, sabiendo que ° y ° para esta reacción son 820 kJ· y 0,180kJ· · ,respectivamente.Supongaque °y °novaríanconlatemperatura.a)6,87Vb)3,43Vc)1,72Vd)13,7V
(Dato.F=96489C· )(O.Q.L.Madrid2006)
ElNaClfundidoseencuentraenformaiónicadeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
ElánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidaciónyteniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseesCl (l),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:
2Cl (l)Cl (g)+2e
El cátodo es el electrodo en el que tiene lugar la reacción de reducción y teniendo encuenta que la única especie que puede reducirse es Na (l), la ecuación químicacorrespondienteadichoprocesoes:
2Na (l)+2e 2Na(l)
Elpotencialnecesarioparalareacciónseobtieneapartirdelaexpresión:
Δ G°=‐nFE°
yelvalordeΔ G°seobtieneasuvezdelaexpresión:
Δ G°=Δ H° TΔ S°ΔrG°=820kJmol
600+273 K0,180kJmol·K
=662,86kJmol
sustituyendoenlaprimeraexpresión:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 267
E=‐662,86kJ2·96489C
10 J1kJ
=‐3,43V
Comolareacciónesnoespontánea(ΔrG>0),Edebetenersignocontrario(E=3,43V).
Larespuestacorrectaeslab.
5.116.CuandosehacereaccionarCucon ,losproductosdereacciónson:a) + b) +NO+ c)CuO+ d) +NO
(O.Q.L.Madrid2006)
ElHNO actúacomooxidanteylasemirreaccióndereducciónes:
NO +4H +3e NO+2H O
ElCuactúacomoreductorylasemirreaccióndeoxidaciónes:
CuCu +e
Igualandoloselectronesintercambiados:
NO +4H +3e NO+2H O
3 CuCu +e
Laecuacióniónicaglobales:
NO +4H +3CuNO+2H O+3Cu
Añadiendolosionesquefaltan(3NO )seobtienelaecuaciónmolecularajustada:
4HNO +3CuNO+2 +3
Larespuestacorrectaeslab.
5.117. Se realiza la electrólisis de una disolución con electrodos de vanadio. El ánodo devanadiodisminuyesumasaen173mgcuandopasaunacantidaddecargade975C.¿Cuáleselnúmerodeoxidacióndelvanadioenladisolución?a)+1b)+2c)+3d)+4
(Datos.F=96489C· ;masamolardelV=50,9g· )(O.Q.L.Madrid2006)
ElánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidaciónyteniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseeselV(s),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:
V(s)V (aq)+xe
Losmolesdevanadiooxidadoson:
173mgV1gV
10 mgV1molV50,9gV
=3,4·10 molV
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 268
Losmolesdeelectronesnecesariosparalaoxidaciónson:
975C1mole96489C
=1,01·10 mole
Relacionandomolesdevanadiooxidadoconmolesdeelectronesnecesarios:
1,01·10 mole
3,4·10 molV≈3
Elnúmerodeoxidacióndelvanadioes+3.
Larespuestacorrectaeslac.
5.118.Identifiqueelagenteoxidanteenlasiguientereacción:
2 +Cu +2 + a) b) c)
(O.Q.L.LaRioja2006)
El agente oxidante es la especie que se reduce, es decir que capta electrones. En estareaccióneselSO :
SO +4H +2e SO +2H O
Larespuestacorrectaeslab.
5.119.Elnúmerodeoxidacióndeluranioenelnitratodeuranilo, ,es:a)+2b)+7c)+4d)+5e)+6
(O.Q.L.LaRioja2006)(O.Q.L.Valencia2010)
Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2ydelnitrógeno+5,elnúmerodeoxidacióndeluranioenlamismaes:
x+8 ‐2 +2 +5 =0x=+6
Larespuestacorrectaeslae.
(EnlaRioja2006sehacelapreguntaparaelionuranilo).
5.120.Enlareacción:
3 +2Al +3 a)Nohayoxidación‐reducciónb)Sereduceelprotónc)SereduceelAl
(O.Q.L.LaRioja2006)
El agenteoxidantees laespeciequesereduce, esdecirquecapta electrones.Enestareacciónesel :
2H +2e H
Elagentereductoreslaespeciequecedeelectronesyseoxida.EnestareaccióneselAl:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 269
AlAl +3e
Larespuestacorrectaeslab.
5.121.Cuandosepasade −CHOH− a −CO− tienelugar:a)Unaoxidaciónb)Unareducciónc)Nohayoxidaciónnireducción
(O.Q.L.LaRioja2006)
Laecuaciónquímicaajustadacorrespondienteaestasemirreacciónes:
CH −CHOH−CH CH −CO−CH +2H +2e
Setratadeunasemirreaccióndeoxidaciónenlaqueelagentereductoreslaespeciequeseoxida,esdecirquecedeelectrones.EnestareacciónesCH −CHOH−CH .
Larespuestacorrectaeslaa.
5.122.ElnúmerodeoxidacióndelOenelperóxidodehidrógeno( )es:a)‐2b)‐1c)+1d)+2
(O.Q.L.CastillayLeón2006)(O.Q.L.CastillayLeón2008)
Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1,elnúmerodeoxidacióndeloxígenoenlamismaes:
2 +1 +2 x =0x=‐1
Larespuestacorrectaeslab.
5.123.EnlareacciónS+ ,eloxígenoes:a)Unagentereductorb)Unagenteoxidantec)UnácidodeBrönstedd)Unamoléculaanfótera
(O.Q.L.CastillayLeón2006)
Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesoson:
reducción:O +4e 2O
oxidación:SS +4e
El ganaelectronesysereduce,eselagenteoxidante.
Larespuestacorrectaeslab.
5.124.Calculeelpotencialdelapila:Pt/ (g,1atm)/ (0,01M)// (1M)/ (g,1atm)/Pt.
a)0,8Vb)0,018Vc)1,18Vd)0,118Ve)0V
(O.Q.N.Córdoba2007)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 270
Lassemirreaccionesdeestapiladeconcentraciónson:
cátodo(reducción):2H (1M)+2e H (g)
ánodo(oxidación):H (g)2H (0,01M)+2e
Lareacciónglobales:
H (g)+2H (1M)2H (0,01M)+H (g)
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo0,0592n
logQ
Elvalorden=2,eldeE°=0ylaexpresióndeQes:
Q=[H á
[H á
ElvalordeEes:
E=00,05922
log0,011
=0,118V
Larespuestacorrectaeslad.
5.125.Indiqueelagenteoxidantemásfuertedeestaserie:Ag, ,K,F, .a) b) c)Agd)Ke)
(Datos.E°( /Ag)=0,8V;E°( /Al)=‐1,676V;E°( /K)=‐2,92V;E°( / )=2,86V;E°( / )=0V)
(O.Q.N.Córdoba2007)
Lassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereduccióndadosson:
Al (aq)+3e Al(s) E°=‐1,676V
2H (aq)+2e H (g) E°=0V
Ag (aq)+e Ag(s) E°=0,8V
K (aq)+e K(s) E°=‐2,92V
F (g)+2e 2F (aq) E°=2,86V
Delasespeciespropuestas,lamásoxidanteeslaquetieneunpotencialmayor: .
Larespuestacorrectaeslab.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 271
5.126.Calculelaconstantedeequilibriodelareacción:
+2 +2
a)K=7,8·10 b)K=7,8·10 c)K=7,8·10 d)K=1e)K=7,8·10 (Datos.E°( / )=1,065V;E°( / )=0,536V)
(O.Q.N.Córdoba2007)
Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesoson:
Cátodo(reducción):Br (g)+2e 2Br (aq)
Ánodo(oxidación):2I (aq)I (s)+2e
AplicandolaecuacióndeNernst:
E=Eo0,0592n
logK
EnelequilibrioE=0yQ=K conloquelaexpresiónanteriorquedacomo:
Eo=0,0592n
logK
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
E°=Ecatodoo Eanodo
o =E / o E /
o =1,065V0,536V=0,529V
Sustituyendo:
0,529=0,05922
logK K =7,4·10
Larespuestacorrectaeslac.
5.127. Se disuelve unamuestra demetal (masa atómica = 157) en ácido clorhídrico y sesometeaelectrólisislasolución.Seencuentraquecuandohanpasadoporlacélula3215C,sedepositan1,74gdemetalenelcátodo.Enbaseaestolacargadelionmetálicoes:a)+5b)+2c)+3d)+4e)‐4
(Dato.F=96485C· )(O.Q.N.Córdoba2007)
LaecuaciónquímicacorrespondientealadisolucióndelmetalXenHCles:
2X(s)+2nHCl(aq)2XCl (aq)+nH (g)
Comolasalformadaseencuentraionizadaporestarendisoluciónacuosa:
XCl (aq)X (aq)+nCl (aq)
Lasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelmetales:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 272
cátodo(reducción):X (aq)+ne X(s)
RelacionandolacantidaddecorrienteydeX:
3215C1mole96485C
1molXnmole
157gX1molX
=1,74gXn=+3
Larespuestacorrectaeslac.
5.128.Sisehacepasaratravésdeunadisoluciónde lamismacantidaddeelectricidadqueprovocaeldepósitode10gdeCudeunadisolucióndesulfatodecobre(II),lamasadeníqueldepositadaserá:a)11,24gb)4,62gc)3,08gd)9,24ge)1,32g
(O.Q.N.Córdoba2007)
El cloruro de níquel (II) y el sulfato de cobre (II) en disolución acuosa se encuentrandisociadosdeacuerdoconlasecuaciones:
NiCl (aq)2Cl (aq)+Ni (aq)
CuSO (aq)SO (aq)+Cu (aq)
Las ecuaciones químicas correspondientes a las reducciones en los respectivos cátodosson:
Ni (aq)+2e Ni(s)
Cu (aq)+2e Cu(s)
Relacionandomolesdecobreydeelectrones:
10gCu1molCu63,54gCu
2mole1molCu
=0,3148mole
Comolascubasestánconectadasenserie,elnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesaambaseselmismo.RelacionandoestosmolesconlosdeNidepositado:
0,3148mole1molNi2mole
58,71gNi1molNI
=9,24gNi
Larespuestacorrectaeslad.
5.129.Elaguadelgrifocontieneunapequeñacantidaddecloro.Poreso,cuandoseleañadeunpocodeyodurodepotasio:a)Seponeunpocoamarilla.b)Hueleaajostiernos.c)Desprendeungasirritante.d)Huelecomolahierbareciéncortada.
(O.Q.L.Murcia2007)
ElCl disueltoenelaguareaccionaconelKIdeacuerdoconlasiguientereacciónredox:
Cl (g)+KI(aq)KCl(aq)+I (s)
Lassemirreaccionescorrespondientesson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 273
reducción:Cl +2e 2Cl
oxidación:2I I +2e
Laecuaciónglobales:
Cl +2I 2Cl +I
Añadiendolosionesquefaltan(2K ):
Cl (g)+2KI(aq)2KCl(aq)+I (s)
ElcoloramarillosedebelaformacióndelI (s)
Larespuestacorrectaeslaa.
5.130.Elnúmerodeoxidacióndelazufreenlamoléculadeoctoazufre( )esiguala:a)1/8b)2c)1d)0
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
Todoelementoensuformaatómicaomoleculartienedenúmerodeoxidación0.
Larespuestacorrectaeslad.
5.131.Unadelasespeciesqueseproponenpuedeactuardereductora:a)Flúormolecularb)Átomosdesodiometálicoc)Anionescloratod)Ioneshidronio
(O.Q.L.CastillayLeón2007)
Para que una especie actúe sólo como reductora debe estar en su mínimo número deoxidacióndeformaquesólopuedacederelectronesyoxidarse.Delasespeciesdadas:
F tienenúmerodeoxidación0,elmínimoes‐1,portantoesoxidante.
Natienenúmerodeoxidación0,queeselmínimoquepuedetenerysólopuedepasara+1,portantoesreductor.
ClO Cltienenúmerodeoxidación5,elmínimoes‐1,portantoesoxidante.
H O Htienenúmerodeoxidación+1,elmínimoes‐1,portantoesoxidante.
Larespuestacorrectaeslab.
5.132.Losionespermanganato( )puedenoxidaralyodohastayodato( )enmedioácido (sulfúrico). ¿Cuántosmolesdepermanganato sonnecesariosparaoxidarunmoldeyodato?a)1b)2c)3d)4
(O.Q.L.Madrid2007)
Lassemirreaccionesson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 274
reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
oxidación:I +6H O2IO +12H +10e
Laecuacióniónicafinales:
2 +4 + 2 +2 +2
Larespuestacorrectaeslab.
5.133.Indicacuálessonlosproductosdelareacción:
(conc.)+Cu+calora) +CuO+ b) + +2 c) + + d) +
(Dato.E°( /Cu)=0,34V)(O.Q.L.Madrid2007)
El azufre delH SO tiene sumáximo número de oxidación (+6) por lo que actúa comooxidanteysólopuedereducirsehastatenerunmenornúmerodeoxidación.
Entrecobreehidrógeno,eselprimeroelqueposeeunpotencialdereducciónmayorporloqueactúacomoreductoryseoxida.
a)Falso.CuseoxidaaCu ,mientrasqueSnocambiadenúmerodeoxidación:
oxidación:CuCu +2e
SO +2H SO +H O
b)Verdadero.CuseoxidaaCu ,mientrasqueSsereduceaSO :
oxidación:CuCu +2e
reducción:SO +4H +2e SO +2H O
c) Falso. Cu se oxida a Cu ,mientras que S se reduce a SO , pero no puede formarseCu OH portratarsedeunmedioácido.
d)Falso.CuseoxidaaCu ,peronopuedeformarseH yaqueCutienemayorcarácterreductor.
Larespuestacorrectaeslab.
5.134.¿Quésucedecuando seañadehierrometálicoaunadisoluciónacuosaquecontienenitratodeplataynitratodebario?a)Noseproduceningunareacción.b)ElFeseoxidaysereducenlosiones y .c)ElFeseoxidaysereducenlosiones .d)ElFeseoxidaysereducenlosiones .
(O.Q.L.Madrid2007)
Sindatosdepotencialesdereduccióny teniendoencuenta laposiciónde loselementosbario y plata en la tabla se puede deducir que el bario se encuentramás a la izquierda(grupo 2) en la tabla por lo que tienemayor carácter reductor que la plata (grupo 11),mientrasqueelhierro,elementoqueseoxidaseencuentraentreambos(grupo8).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 275
Porestemotivo,elFeeselelementoqueseoxida:
oxidación:Fe(s)Fe (aq)+2e
Comoelcarácterreductorde esmenor,eslaespeciequesereduce:
reducción:Ag (aq)+e Ag(s)
Lareacciónglobalquetienelugares:
Fe(s)+AgNO (aq)Ag(s)+Fe NO (aq)
LosionesBa yNO permaneceninalteradosyaquesonmásdifícilesdereducirqueelionAg .
Larespuestacorrectaeslac.
5.135.EnlaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeNaClconelectrodosdeplatino:a)Sedesprendehidrógenoenelánodoycloroenelcátodo.b)Sedesprendeoxígenoenelánodoycloroenelcátodo.c)Seobtienehidrógenoenelcátodo,cloroenelánodoyNaOHenlacubaelectrolítica.d)Seobtienehidrógenoenelcátodo,cloroyoxígenoenelánodo.
(O.Q.L.Madrid2007)
ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)2H (aq)+OH (aq)
Consultandoenlabibliografíalospotencialesnormalesdeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2H O(l)+2e H (g)+2OH (aq) E°=‐0,83V [1]
cátodo(reducción):Na (aq)+e Na(s) E°=‐2,71V [2]
deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueH esmásfácildereducirportenerunpotencialdereducciónmayor.
ánodo(oxidación):2Cl (aq)Cl (g)+2e E°=1,36V [3]
ánodo(oxidación):2H O(l)O (g)+4H (aq)+4e E°=1,23V [4]
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:
2Cl (aq)+2H O(l)Cl (g)+H (g)+2OH (aq)
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = ‐0,83V – 1,36V =‐2,19V
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[4]es:
2H O(l)2H (g)+O (g)
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo = ‐0,83V – 1,23V =‐2,06V
ComoambosvaloressonsimilaresesdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl yO .Enlapráctica,predominaCl debidoalaaltasobretensióndelO comparadaconladelCl .
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 276
Portanto,sepuedeconsiderarquelareacciónglobales:
2H O(l)+2NaCl(aq)H (g)+Cl (g)+2NaOH(aq)
Sedesprenden:ánodo: (g),cátodo: (g).QuedaNaOH(aq)enlacuba.
Larespuestacorrectaeslac.
5.136.Dadoslossiguientespotencialesdereducciónestándar:
E°( /Fe)=‐0,440V,E°( / )=0,771V
Elpotencialdereducciónestándarparalareacción +3e Fees:a)‐0,0363Vb)0,0363Vc)‐0,331Vd)0,331Ve)‐0,110V
(O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)(O.Q.N.ElEscorial2012)
Dadoslospotencialesdereduccióncorrespondientesalassemirreacciones:
Fe +2e Fe E°=‐0,440V
Fe +e Fe E°=0,771V
Elpotencialcorrespondientealasemirreacción:
Fe +3e Fe
sepuedecalculardeacuerdoconlaexpresión:
ΔG /Feo = ΔG /Fe
o + ΔG /o
ComoΔG°=‐nFE°laexpresiónanteriorquedacomo:
‐3·F·E /Feo = ‐2·F·E /Fe
o + ‐F·E /o
Siplificandoysustituyendolosvaloresdepotencialesdereducción:
3E /Feo =2 ‐0,440V + 0,771V E /Fe
o =‐0,331V
Larespuestacorrectaeslac.
(LosresultadospropuestosenElEscorial2012sonmásacordesalresultadoobtenido).
5.137.¿Cuálesdelassiguientesreaccionesestáncorrectamenteajustadas?
1) + + 2)Cu+ +8 + +3 3) +2 +10 +2 +5 4)2 +3 +2 2 +4
a)3y4b)1y2c)Todasd)Ninguna
(O.Q.L.Asturias2007)
1)Noajustada.Cumpleelbalancedemateriaperonocumpleelbalancedecarga.
2)Noajustada.Cumpleelbalancedemateriaperonocumpleelbalancedecarga.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 277
3)Ajustada.Cumplelosbalancesdemateriaydecarga.
4)Ajustada.Cumplelosbalancesdemateriaydecarga.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.138.Enlaecuación:
(g)+3 (g) (g)+3HCl(g)Lamasaequivalentedelagenteoxidanteserá:a)Masamolecular/2b)Masamolecular/6c)Masamoleculard)Masamolecular/3
(O.Q.L.Asturias2007)
Lassemirreaccionesquetienelugarson:
oxidación:N N +6e (N eselagentereductor)
reducción:Cl +2e 2Cl (Cl eselagenteoxidante)
Lamasaequivalentedelagenteoxidanteessumasamoleculardivididaporelnúmerodeelectronesintercambiados,enestecaso,2.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.139.Elíndiceonúmerodeoxidacióndelcarbonoenelion es:a)+2b)‐2c)+3d)+4
(O.Q.L.LaRioja2007)
SabiendoqueelnúmerodeoxidacióndelOes,habitualmente,‐2,yqueenunionlasumade losnúmerosdeoxidaciónde los elementosque lo integran coincide con la cargadelmismo,sepuedeplantearlasiguienteecuación:
2 x +4 ‐2 =‐2x=+3
Larespuestacorrectaeslac.
5.140.Ladescargadeuncatiónenelcátodo,duranteunprocesoelectrolítico:a)Esunareducción.b)Esunaoxidación.c)Esunaionización.d)Noesunprocesodeoxidación‐reducción.
(O.Q.L.LaRioja2007)
En cualquier tipo de célula, tanto electroquímica como electrolítica, el cátodo es elelectrodoenelquetienelugarlareaccióndereducción.Porejemplo:
Cu +2e Cu
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 278
5.141.Considerandolossiguientespotenciales:
E°( / )=1,81VE°( / )=0,68VE°( / )=1,23V
¿Quéocurrealprepararunadisoluciónacuosade ?a)Nopasanada.b)Sereduceeloxígenodelaireconformacióndeaguaoxigenada.c)Seoxidaelaguacondesprendimientode .d)Sereduceeloxígenodelaireconformacióndeagua.e)Sereduceelaguacondesprendimientodehidrógeno.
(O.Q.N.Castellón2008)
ElCo ,por tenermayorpotencialqueel restode lasespeciespropuestas, secomportacomooxidantedelH Odeacuerdoconlassiguientessemirreacciones:
reducción:Co +e Co E°=1,81V
secomportacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaCo .
oxidación:2H OO +4H +4e E°=‐0,68V
secomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxidaaO .
Lareacciónglobales:
4Co +2H O4Co O +4H E°=1,13V
Elpotencialcorrespondientea lareacciónesE°>0,portanto,comoΔG°=‐nFE°<0setratadeunprocesoespontáneo.
Larespuestacorrectaeslac.
5.142.Unprocedimientoparaobtenerflúorenellaboratorioes:a)Reducirconlitiounadisoluciónacuosadefluorurodecalcio.b)Oxidarconpermanganatodepotasiounadisoluciónacuosadefluorurodecalcio.c)Electrólisisdedisolucionesacuosasdefluorurossolubles.d)Electrólisisdefluorurossólidosfundidos.e)Ningunodelosprocedimientosanteriores.
(O.Q.N.Castellón2008)
a) Falso. El flúor es el elemento más oxidante del sistema periódico por lo que si unadisolución acuosa de fluoruro de calcio es tratada con litio, el reductormás fuerte queexiste,seráimposiblequelosionesfluoruroseanoxidadosaflúoryseránlosionesH delagualosqueseanreducidosaH .
b)Falso.Comoel flúor es el elementomásoxidantedel sistemaperiódico, es imposiblequelosionespermanganato,oxidantemásdébil,seancapacesdeoxidarlosionesfluoruroaflúor.
c) Falso. La electrólisis de una disolución acuosa de fluoruro de calcio no produce eldesprendimientodeflúorenelánododelacubaelectrolíticayaquelosionesOHdelaguasonmásfácilesdeoxidaraO .
d) Verdadero. En la electrólisis del fluoruro de calcio fundido se produce eldesprendimientodeflúorenelánododelacubaelectrolíticadeacuerdoconlaecuación:
2F (l)F (g)+2e
e)Falso.Lapropuestaesabsurda.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 279
Larespuestacorrectaeslad.
5.143.Delassiguientesparejasdesustanciaspropuestas,indicalaqueestáconstituidaporuna especie que sólo puede actuar como oxidante y otra que sólo puede actuar comoreductor:a)MnO, b) ,Sc) , d) , e) ,S
(O.Q.N.Castellón2008)
Paraqueunasustanciapuedaactuarsólocomooxidantedebeencontrarseensumáximoestadodeoxidacióndeformaqueúnicamentepuedareducirse.
De forma análoga, para que una sustancia pueda actuar sólo como reductor debeencontrarseensumínimoestadodeoxidacióndeformaqueúnicamentepuedaoxidarse.
a) MnO estadodeoxidacionMn:+2 noesmáximoS estadodeoxidacionS:‐2 síesmínimo
b) H O estadodeoxidacionO:‐1 noesmáximoS estadodeoxidacionS:0 noesmínimo
c) HNO estadodeoxidacionN:+5 síesmáximoSO estadodeoxidacionS:+4 noesmínimo
d) HNO estadodeoxidacionN:+5 síesmáximoS estadodeoxidacionS:‐2 síesmínimo
e) ClO estadodeoxidacionCl:‐5 noesmáximoS estadodeoxidacionS:0 noesmínimo
Larespuestacorrectaeslad.
5.144.Unprocedimientoparaobtenernitrógenoenellaboratorioes:a)Pasarunacorrientedeaireatravésdeácidosulfúricoconcentradoycaliente.b)Pasarunacorrientedeaireatravésdeunadisoluciónde .c)Calentarunamezclade y sólidos.d)AdicionarunadisolucióndeNaOHsobreunadisoluciónde .e)Pasarunacorrientede yaireatravésdeunadisoluciónde .
(O.Q.N.Castellón2008)
a)Falso.Elácidosulfúricoesunagentedeshidratanteyloúnicoqueharíaseríaeliminarelvapordeaguadelaire.
b)Falso.ElKMnO esunagenteoxidantequenoseríacapazdeoxidaraningunode loscomponentesdelaire.
c)Verdadero.LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreelNH ClyNaNO es:
NH Cl(s)+NaNO (s)N (g)+2H O(g)+NaCl(s)
Setratadeunareacciónderedoxentreunreductor(NH )yunoxidante(NO )enlaqueambossetransformanenN .
d)Falso.LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreelNH ClyNaOHes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 280
NH Cl(aq)+NaOH(aq)NH (aq)+H O(l)+NaCl(aq)
Se tratadeunareaccióndeneutralizaciónentreunácidodébil (NH )yunabase fuerte(NaOH).
e)Falso.ElH esunreductorlomismoqueelNa SO ynoreaccionanparaproducirN .
Larespuestacorrectaeslac.
5.145.Se introduceun electrododeplata enunadisolución saturadade clorurodeplata.Calculaelpotencialdelpar /Agteniendoencuenta:
E°( /Ag)=0,8V AgCl=1,8·10
a)0,81Vb)1,09Vc)0,51Vd)0,73Ve)0,62V
(O.Q.N.Castellón2008)
ElequilibriodesolubilidaddeAgCles:
AgCl(s)Ag (aq)+Cl (aq)
Elproductodesolubilidad,K ,delAgCles:
Kps=[Ag ][Cl ]
Losvalores[Ag ]y[Cl ]sonloscorrespondientesalosdeladisoluciónsaturadadeAgCl(sat):
K =[Ag ][Cl ]=s
siendoslasolubilidaddelAgCl.
Sustituyendoseobtiene:
Ag =s= 1,8·10 =1,34·10 M
Como las condiciones de los electrodos son diferentes a las estándar, disoluciones 1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:
E=Eo–0,0592n
log[reducida][oxidada]
Sustituyendo:
E=0,80–0,05921
log1
1,34·10=0,51V
Larespuestacorrectaeslac.
5.146.Unoxidanteesaquelque:a)Siemprecontieneoxígeno.b)Sereducefácilmentedurantelareacción.c)Seoxidafácilmente.d)Sereducefrentealagua.
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 281
Eloxidante es la especie química que gana electrones y se reduce; el reductor es laespecie química que cede electrones y seoxida, por tanto, existe una transferencia deelectronesdelreductoraloxidante.
Larespuestacorrectaeslab.
5.147.Indicacuáldelasafirmacionesquesedaneslacorrecta:a)Unreductorsereduceoxidandoaunoxidante.b)Unoxidantesereduceoxidandoaunreductor.c)Unoxidantereduceaunreductoryélseoxida.d)Unreductorseoxidaoxidandoaunoxidante.
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
a)Falso.Unreductorseoxidareduciendoaunoxidante
b)Verdadero.Unoxidantesereduceoxidandoaunreductor
c)Falso.Unoxidanteoxidaaunreductoryseoxida
d)Falso.Unreductorseoxidareduciendoaunoxidante
Larespuestacorrectaeslab.
5.148.Enunodelosprocesossiguientesseprecisadeunreductor:a)BióxidodemanganesoÓxidodemanganeso(II)b)TrióxidodeazufreÁcidosulfúricoc)CarbonatodecalcioÓxidodecalciod)DióxidodetitanioCatióndivalentedelmonóxidodetitanio
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
a) Verdadero. La semirreacción propuesta es de reducción ya que el dióxido demanganesoganaelectronesysereduce:
MnO +2H +2e MnO+H O
b) Falso. La semirreacción propuesta no es de reducción ya que no se intercambianelectronesentrelasespecies:
SO +H OSO +2H
c) Falso. La semirreacción propuesta no es de reducción ya que no se intercambianelectronesentrelasespecies:
CaCO CaO+CO
d) Falso. La semirreacción propuesta no es de reducción ya que no se intercambianelectronesentrelasespecies:
TiO +2H TiO +H O
Larespuestacorrectaeslaa.
5.149.Losestadosformalesdeoxidacióndelnitrógenoenelnitratodeamonio, ,son:a)+3y‐3b)+3y‐5c)‐3y+5d)‐3y‐5
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 282
ElNH NO sedisociaenionesdeacuerdoconlaecuación:
NH NO NH +NO
EnelionNH ,esprecisotenerencuentaqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1,porloqueelnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:
x+4 +1 =+1x=‐3
EnelionNO ,esprecisotenerencuentaqueelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,porloqueelnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:
x+3 ‐2 =‐1x=+5
Larespuestacorrectaeslac.
5.150. Una célula galvánica que implica las siguientes semirreacciones en condicionesestándar:
(aq)+2 Cd(s) E°=‐0,403V
(aq)+2 Cu(s) E°=0,340Vtieneunpotencialestándar,E°:a)‐0,743Vb)0,743Vc)0,063Vd)0,0936V
(O.Q.L.Madrid2008)
El sistema que tiene mayor potencial se comporta como oxidante (se reduce) y el demenorcomoreductor(seoxida):
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):Cu (aq)+2e Cu(s)
ánodo(oxidación):Cd(s)Cd (aq)+2e
Lareacciónglobales:
Cu (aq)+Cd(s)Cu(s)+Cd (aq)
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Cu
o E /Cdo = 0,340V ‐0,403V =0,743V
Larespuestacorrectaeslab.
5.151.¿Cuáldelassiguientesespeciesquímicasactúasolamentecomoagentereductor?a)Nab) c)Sd)
(O.Q.L.Madrid2008)
a) Verdadero. De todas las especies propuestas la única que puede actuar sólo comoagentereductoreselNayaquesólopuedeoxidarseaNa :
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 283
Na(g)Na (g)+e
b)Falso.Cl esunodelosagentesoxidantemásfuertequeexisteysolopuedereducirseaCl .
c)Falso.SpuedeoxidarseaS oS ,obienreducirseaS .
d)Falso.SO puedeoxidarseaS ,obienreducirseaSoS .
Larespuestacorrectaeslaa.
5.152.Cuandoelhierroelementalseoxida:a)Aumentaelnúmerodeelectrones.b)Disminuyeelnúmerodeprotones.c)Seformaunionconcarganegativa.d)Disminuyeelnúmerodeelectrones.
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
La oxidación es el proceso en el que una especie química cede electrones y, por tanto,aumentasunúmerodeoxidación.Enelcasodelhierro:
oxidación:FeFe +3e
Larespuestacorrectaeslad.
5.153.Unagentereductor:a)Contieneunelementocuyoestadodeoxidacióndisminuyeenlareacciónredox.b)Contieneunelementocuyoestadodeoxidaciónaumentaenlareacciónredox.c)Contieneunelementoqueganaelectronesenlareacción.d)Loselementosqueloconstituyennomodificansuestadodeoxidación.
(O.Q.L.CastillayLeón2008)
El reductor es la especiequímicaque cedeelectronesy se oxida,por tanto, aumenta suestadodeoxidación.Porejemplo,enelcasodelZn:
oxidación:Zn(s)Zn (aq)+2e
Larespuestacorrectaeslab.
5.154.Paralasiguientereacciónajustada:
+14 (aq)+6Ag(s)2 (aq)+6 (aq)+7 (l)a)Ag(s)eselagenteoxidante.b) eselagentereductor.c) seoxida.d) sereduce.
(O.Q.L.Madrid2008)
Lassemirreaccionesson:
reducción:Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
ElionCr O eseloxidantequeganaelectronesysereduce.
oxidación:6 AgAg +e
ElmetalAgeselreductorquecedeelectronesyseoxida.
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 284
5.155.Enunareacciónredox,eloxidante:a)Cedeelectronesalreductor,queseoxida.b)Recibeelectronesdelreductor,queseoxida.c)Cedeelectronesalreductor,quesereduce.d)Recibeelectronesdelreductor,quesereduce.
(O.Q.L.Asturias2008)
Eloxidante es la especie química que gana electrones y se reduce; el reductor es laespecie química que cede electrones y seoxida, por tanto, existe una transferencia deelectronesdelreductoraloxidante.
Larespuestacorrectaeslab.
5.156.Enlareacción:
+6 +14HCl2 +6 +2KCl+7
a)Losaniones actúancomoreductores.b)Losiones actúancomooxidantes.c)Losiones actúancomoreductores.d)Losiones seoxidan.
(O.Q.L.Asturias2008)
Lassemirreaccionesson:
reducción:Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
LosionesCr O actúancomooxidantesquegananelectronesysereducen.
oxidación:2 Fe Fe +e
Losiones actúancomoreductoresquecedenelectronesyseoxidan.
Larespuestacorrectaeslad.
5.157. El peso equivalente del , cuando se utiliza en una reacción en la que el ionyodato,seconvierteenyodomolecular,esiguala:a)39,6b)79,2c)198,0d)396,0(Masasatómicas:Na=23,0;I=127,0;O=16,0)
(O.Q.L.Asturias2008)
Lasemirreaccióndereduccióndelionyodatoes:
reducción:IO +6H +5e ½I +3H O
ElpesoequivalentedelNaIO es:
1molNaIO5mole
198gNaIO1molNaIO
=39,6g
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 285
5.158.Indicasisonverdaderaslassiguientesafirmacionesenlareacción:
2 (aq)+Fe(s) (aq)+2Ag(s)a)Loscationes actúancomoreductores.b)Losaniones actúancomooxidantes.c)Fe(s)eseloxidante.d)Fe(s)sehaoxidadoa .e)Loscationes sehanreducidoaAg(s).
(O.Q.L.Canarias2008)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
reducción:2 Ag +2e 2Ag
ElcatiónAg+secomportacomooxidantequeganaelectronesysereduceaAg.
oxidación:FeFe +2e
ElmetalFesecomportacomoreductorquecedeelectronesyseoxidaa .
Lasrespuestascorrectassondye.
5.159.Elbromoseencuentraenelestadodeoxidación+3enelcompuesto:a) b) c) d)HBr
(O.Q.L.LaRioja2008)
Teniendoencuentaqueen lasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,delhidrógeno+1,ydelnitrógeno‐3,elnúmerodeoxidacióndelbromoenlasmismases:
a)EnelHBrO : 1 +1 +x+3 ‐2 =0x=+5
b)EnelNH Br: 1 ‐3 +4 +1 +x=0x=‐1
c)Enel : 1 +1 +x+2 ‐2 =0x=+3
d)EnelHBr: 1 +1 +x=0 x=‐1
Larespuestacorrectaeslac.
5.160.¿CuáldelassiguientesafirmacionesesFALSA?Sedenominareductoraaquellassustanciasque:a)Seoxida.b)Obligaaotroscompuestosacaptarelectrones.c)Pierdeelectrones.d)Obligaaotroscompuestosaoxidarse.
(O.Q.L.LaRioja2008)
a‐c)Verdadero.Elreductoreslaespeciequímicaquepierdeelectronesyseoxida.
b)Verdadero.El reductor es la especiequímicaque cedeelectrones al oxidanteque loscapta.
d)Falso.Elreductoreslaespeciequímicaquereducealoxidante.
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 286
5.161.Dados los siguientespotenciales estándar, ¿cuálde las siguientes especies esmejoragenteoxidante?
(g)+2 2 (aq) E°=+2,866V
(g)+2 2 (aq) E°=+1,358V
(aq)+2 Cu(s) E°=+0,34V
(aq)+2 Mg(s) E°=‐2,356Va)Cu(s)b) (aq)c) (g)d) (aq)e) (g)
(O.Q.N.Ávila2009)
El agente oxidantemás fuerte es aquel que tiene el potencial normal de electrodomásgrande.Delosvaloresdadoselmayorlecorrespondeal (g).Estaespecieeseloxidantemásfuertequeexiste.
Larespuestacorrectaeslae.
5.162.Seelectrolizaunadisoluciónacuosade utilizandoelectrodosdePt.a)Sedesprenden enelánodo.b)Sedesprenden enelánodo.c)Sedesprendenhidrógenoenelcátodo.d)Noseobservaeldesprendimientodegases.e)Sedesprendenhidrógenoenelánodoyoxígenoenelcátodo.
(O.Q.N.Ávila2009)
Elácidosulfúricoendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
H SO (aq)SO (aq)+2H (aq)
además,lapresenciadelácidosulfúricofavorecelaionizacióndelagua:
H O(l)H (aq)+OH (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2H (aq)+2e (g)
ánodo(oxidación):4OH (aq) (g)+2H O(l)+4e
ElionH sereducemásfácilmentequeelionsulfatoyaquetieneunpotencialnormaldeelectrodomenor.
Larespuestacorrectaeslac.
5.163.¿CuáleselnúmerodeoxidacióndelMnenlasalhidratada: ·12 ?a)+1b)+2c)+3d)+4e)+5
(O.Q.N.Ávila2009)
Sabiendoque losnúmerosdeoxidacióndelCsyOson, respectivamente,+1y ‐2,queelnúmerodeoxidacióndel S en los sulfatos es+6, yqueenun compuesto la sumade los
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 287
númerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0sepuedeplantearlasiguienteecuación:
1 +1 +x+2 +6 +8 ‐2 =0x=+3
Larespuestacorrectaeslac.
5.164.Paraestandarizarlasdisolucionesde seutilizaeloxalatosódico, (s).¿Cuántoselectronessenecesitanenlaecuaciónredoxajustadaparaestavaloración?a)2b)4c)5d)10e)12
(O.Q.N.Ávila2009)
Lassemirreaccionesajustadasson:
reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
oxidación:5 C O CO +2e
Seintercambian10electrones.
Larespuestacorrectaeslad.
5.165. ¿Cuál de los siguientesmetales: Cs, Cu,Mg, Al y Ag, necesitamayor cantidad deelectricidadportoneladademetalproducidodurantelaelectrólisis?a)Csb)Cuc)Mgd)Ale)Ag
(O.Q.N.Ávila2009)
LaecuaciónquímicacorrespondientealareduccióndelmetalXenelcátodoes:
X (aq)+ne X(s)
Relacionandomolesdemetalydeelectrones:
10 gX1molXMgX
nmole 1molX
=10 nM
mole
Se necesita mayor cantidad de electricidad para aquel metal que tenga menor masaatómica(M)ymayornúmerodeoxidación(n).
Deloselementosdados,elquemejorcumpleesacondicióneselAl,unelementodeltercerperiodo(bajamasaatómica)ynúmerodeoxidaciónelevado(+3).
Larespuestacorrectaeslad.
5.166.Elmagnesiometálicosepuedeobtenerpor:a)Electrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurodemagnesio.b)Hidrólisisdeunadisoluciónacuosadecarbonatodemagnesio.c)Electrólisisdeclorurodemagnesiofundido.d)Descomposicióntérmicadecarbonatodemagnesio.e)Porreduccióndeunadisoluciónacuosadeclorurodemagnesioconsodio.
(O.Q.N.Ávila2009)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 288
Elclorurodecesiofundido,MgCl (l),seencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
MgCl (l)2Cl (l)+Mg (l)
Siserealizaunaelectrólisis,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):Mg (l)+2e Mg(l)
ánodo(oxidación):2Cl (l)Cl (g)+2e
Larespuestacorrectaeslac.
(CuestiónsimilaralapropuestaenBarcelona2001).
5.167.Elhidrógenosecomportacomooxidantecuandoreaccionacon:a)Calcioparadarhidrurodecalcio.b)Bromoparadarbromurodehidrógeno.c)Nitrógenoparadaramoníaco.d)Azufreparadarsulfurodehidrógeno.
(O.Q.L.Madrid2009)
a)Verdadero.EnlareacciónentreH yCa,elhidrógenosecomportacomooxidanteyaqueganaunelectrónysereduceaionH :
Ca(s)+H (g)CaH (s)
Lassemirreaccionesson:
reducción:H +2e 2H
oxidación:CaCa +2e
b‐c‐d) Falso. En las reacciones entre H y Br , N y S, el hidrógeno se comporta comoreductoryaquecedeunelectrónyseoxidaaionH .
Larespuestacorrectaeslaa.
5.168.¿Cuáldelassiguientesespeciesesmásreductora?a) b) c)Agd)Fe
(Datos.E°( / )=1,36V;E°( / )=2,87V;E°( /Ag)=0,80V;E°( /Fe)=‐0,44V)
(O.Q.L.Madrid2009)
Lassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereduccióndadosson:
Cl (g)+2e 2Cl (aq) E°=1,36V
F (g)+2e 2F (aq) E°=2,87V
Ag (aq)+e Ag(s) E°=0,80V
Fe (aq)+2e Fe(s) E°=‐0,44V
Delasespeciesdadas,lamásreductoraeslaquetieneunpotencialmenor:Fe.
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 289
5.169.Enelsiguienteprocesosiderúrgico:
+3CO2Fe+3 ¿Cuáldelassiguientesproposicionesescorrecta?a)Elhierrosereduce.b)Elcarbonosereduce.c)Eloxígenosereduce.d)Elhierroseoxida.
(O.Q.L.Madrid2009)
Lassemirreaccionesson:
reducción:Fe +3e Fe
Elion eslaespeciequeganaelectronesysereduce.
oxidación:C C +2e
Elcarbonoeslaespeciequecedeelectronesyseoxida.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.170.Unagenteoxidanteesaquelque:a)Siemprecontieneoxígeno.b)Sereducedurantelareacción.c)Seoxidafácilmente.d)Seoxidasóloenpresenciadeunagentereductor.
(O.Q.L.CastillayLeón2009)
El oxidante es la especie química que gana electrones procedentes del reductor y sereduce.
Notienenecesariamentequeconteneroxígeno,unejemploclarodeellosonloshalógenos,elementosquesonexcelentesoxidantes:
F (g)+2e 2F (aq)
Larespuestacorrectaeslab.
5.171.¿Enquécompuestoelestadoformaldeoxidacióndelnitrógenoes‐2?a) b) c) d)
(O.Q.L.CastillayLeón2009)
Teniendoencuentaqueen lasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,delhidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:
a)EnelNH : x+3 +1 =0x=‐3
b)EnelHNO : 1 +1 +x+3 ‐2 =0x=+5
c)EnelNO : x+2 ‐2 =0x=+4
d)Enel : 2 x +4 +1 =0x=‐2
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 290
5.172.¿Cuáleselestadodeoxidacióndelmanganesoenelionmanganato, ?a)+6b)+4c)‐6d)+7
(O.Q.L.CastillayLeón2009)
Teniendo en cuenta que en el número de oxidación del oxígeno es ‐2, el número deoxidacióndelmanganesoes:
x+4 ‐2 =‐20x=+6
Larespuestacorrectaeslaa.
5.173.¿CuáldelossiguientesprocesosNOcorrespondeaunaoxidación?a)Mn–2 b) +2 2 c)Li– d) +
(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)
Unaoxidaciónesunprocesoenelqueunaespeciepierdeelectronesyaumentasunúmerodeoxidación.
En las semirreacciones a), c) y d) los elementos Mn, Li y Co, respectivamente, cedenelectronesyaumentansunúmerodeoxidación,portanto,setratadeoxidaciones.
Enlasemirreacciónb)elBrcaptaelectronesydisminuyesunúmerodeoxidación,portanto,setratadeunareducción.
Larespuestacorrectaeslab.
5.174.IndicacuáldelassiguientesafirmacionesesINCORRECTA:a)Unoxidanteesunasustanciaqueganaelectrones.b)Unoxidanteesunasustanciaqueobligaaotroscompuestosareducirse.c)Unoxidanteesunasustanciaqueobligaaotroscompuestosacederelectrones.d)Unoxidanteesunasustanciaquesereducirá.
(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)
a‐c‐d) Correcto. El oxidante es la especie química que gana electrones procedentes delreductorysereduce.
b)Incorrecto.Eloxidanteeslaespeciequímicaqueoxidaalreductor.
Larespuestacorrectaeslab.
5.175.Determinar los estadosdeoxidacióndelnitrógeno en las siguientes especies: ,, .
a)4,5,0b)4,5,1c)3,5,0d)3,40
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)
Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:
EnelN O : 2 x +4 ‐2 =0x=+4
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 291
EnelNO : x+3 ‐2 =‐1x=+5
EnelN : 2 x =0x=0
Larespuestacorrectaeslaa.
5.176.Paralasiguientepilavoltaica:
Pb(s)/ (aq)// (aq)/Ag(s)¿quécambioproduciráunaumentoenelpotencialdelapila?a)Aumentode[ ]b)Aumentode[ ]c)EliminacióndePb(s)d)EliminacióndeAg(s)e)AdicióndeAg(s)
(O.Q.N.Sevilla2010)
Porejemplo,dadaslassemirreacciones:
Pb(s)Pb (aq)+2e
2Ag (aq)+2e 2Ag(s)
Lareacciónglobales:
Pb(s)+2Ag (aq)Pb (aq)+2Ag(s)
LaecuacióndeNernstpermitecalcularelpotencialdeunapilaencondicionesdiferentesdelasestándar:
E=Eo0,0592n
logQE=Eo0,05922
log[Pb ][Ag
Comoseobserva,lossólidosnoaparecenenlaexpresiónanterior,portanto,loscambiosenellosnoproducenningunavariaciónenelpotencialdelapila.
Suponiendoquesepartedecondicionesestándar,disoluciones1My298K,unaumentode[ ]hacequeelsegundotérminodelaecuacióndeNernstseanegativo,locualhaceaumentarelvalordeE.
Analogamente, un aumento de [Pb ] hace que el segundo término de la ecuación deNernstseapositivo,locualhacedisminuirelvalordeE.
Larespuestacorrectaeslab.
5.177.Elnúmerodeoxidacióndelcromoeneldicromatopotásicoes:a)tresb)cuatroc)cincod)seis
(O.Q.L.Murcia2010)
SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelKyOson,respectivamente,+1y‐2,yqueenestecompuesto,K Cr O , la sumade losnúmerosdeoxidaciónde loselementosque lointegranes0sepuedeplantearlasiguienteecuación:
2 +1 +2 x +7 ‐2 =0x=+6
Larespuestacorrectaeslad.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 292
5.178.Elpotencialestándardelasiguientecélulaelectroquímicaes0,431V:
Cu(s)+2 (aq) (aq)+2 (aq)¿CuáleselvalordeΔG°paraestareaccióna25°C?a)16,6Jb)20,6Jc)41,6Jd)83,2J(Dato.ConstantedeFaraday=96485C· )
(O.Q.L.Madrid2010)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):2[Fe (aq)+e Fe (aq)]
ánodo(oxidación):Cu(s)Cu (aq)+2e
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsy lafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
Sustituyendo:
ΔG°=‐2 96485C 0,431V 1kJ
103J=‐83,2kJ
Ningunarespuestaescorrecta.
(CuestiónsimilaralapropuestaenLuarca2005).
5.179.Seconectanenseriedoscélulaselectrolíticascondisolucionesde y ,respectivamente,porlasquesehacepasarunacorrienteeléctricaduranteunciertotiempo.Sielcátododeplataaumentaen1,50g,¿cuántohabráganadoelcátododeCude laotracelda?a)0,441gb)0,882gc)1,50gd)3,0g(Masasatómicas:Ag=107,8;Cu=63,5)
(O.Q.L.Madrid2010)
Elnitratodeplatayelnitratodecobre(II)endisoluciónacuosaseencuentrandisociadosdeacuerdoconlasecuaciones:
AgNO (aq)Ag (aq)+NO (aq)
Cu NO (aq)Cu (aq)+2NO (aq)
Las ecuaciones químicas correspondientes a las reducciones en los respectivos cátodosson:
Ag (aq)+e Ag(s)
Cu (aq)+2e Cu(s)
Relacionandomolesplataydeelectrones:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 293
1,50gAg1molAg107,9gAg
1mole 1molAg
=0,014mole
Comolascubasestánconectadasenserie,elnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesaambaseselmismo.RelacionandoestosmolesconlosdeCudepositado:
0,014mole1molCu2mole
63,5gCu1molCu
=0,441gCu
Larespuestacorrectaeslaa.
(CuestiónsimilaralapropuestaenLuarca2005).
5.180.Indiquelareaccióncorrectadelsodioconelagua:a)4Na(s)+2 (l) (g)+4NaH(s)b)2Na(s)+2 (l)2NaOH(aq)+ (g)c)Na(s)+2 (l) (s)+2 (g)d)2Na(s)+ (l) (s)+ (g)
(O.Q.L.Madrid2010)
a‐c)Falso.Haydosespeciesquesedeoxidan,NayO ,yningunaquesereduce:
NaNa +e
2O O +4e
b)Verdadero.ElNaseoxidayelH sereduce:
NaNa +e
2H +2e H
d)Falso.DebeformarseNaOH(aq)ynoNa O(s)yaqueelmedioesacuoso.
Larespuestacorrectaeslab.
5.181.Dadoslossiguientespotencialesnormalesdereducción:E°( /Cu°)=+0,34VyE°( /Ag°)=+0,80V,elprocesoredoxquesepuedeproducirdeformaespontáneaconesosdoselectrodoses:a) /Cu°//Ag°/ b)Cu°/ // /Ag°c) /Cu°// /Ag°d) /Cu°//Ag°/
(O.Q.L.Asturias2010)
LareacciónesespontáneasiΔG°<0,yteniendoencuentaquelarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsylafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
ParacualquierreacciónespontáneasecumplequeE°>0.
Considerando como cátodo al electrodo de mayor potencial, las semirreacciones quetienenlugarenestecasoson:
cátodo(reducción):2[Ag (aq)+e Ag(s)]
ánodo(oxidación):Cu(s)Cu (aq)+2e
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 294
Lareacciónglobalquetienelugares.
Cu(s)+2Ag (aq)Cu (aq)+2Ag(s)
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Ag
o E /Cuo = 0,80V 0,34V =0,46V
Lanotaciónabreviadaquecorrespondeaestacélulaes:
Cu°/ // /Ag°
Larespuestacorrectaeslab.
5.182.Enlasiguientereacciónquímica:
+ +ClO+ sepuededecir:a)El eselagenteoxidanteyel eselagentereductor.b)El eselagentereductoryel eselagenteoxidante.c)Noesunareaccióndeoxidación‐reducción.d)El esalavezelagenteoxidanteyelreductor.
(O.Q.L.Asturias2010)
Lassemirreaccionesson:
reducción:Cl +2e 2Cl
El eseloxidantelaespeciequeganaelectronesysereduce.
oxidación:Cl +2H O2ClO +4H +2e
El eselreductorlaespeciequecedeelectronesyseoxida.
EnestareacciónseproduceladismutaciónodesproporcióndelCl .
Larespuestacorrectaeslad.
5.183.Paraunamezcla estequiométricade reactivos, ¿cuálde las siguientesafirmacionesdescribemejorloscambiosqueseproducencuandoestareacciónsehacompletado?
Zn+4 +2 +2 a)Todoelcincsehaoxidadoypartedelnitrógenosehareducido.b)Todoelcincsehaoxidadoytodoelnitrógenosehareducido.c)Partedelcincsehaoxidadoytodoelnitrógenosehareducido.d)Partedelcincsehaoxidadoypartedelnitrógenosehareducido.
(O.Q.L.Asturias2010)
Lassemirreaccionesajustadasson:
reducción:2 NO +2H +e NO +H O
oxidación:ZnZn +2e
Seintercambian2electronesylaecuaciónglobalajustadaes:
2NO +4H+ZnNO +H O+Zn
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 295
Como se observa, de los 4moles de solo2actúan comooxidante ysereducen,mientrasquetodoelZnseoxida.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.184. Se tienen dos disoluciones 1M de y . ¿Cuál podrá ser reducido por unacorrientedehidrógenoap=1atm,T=25°Cyconcentracióndeprotones1M?a)El b)El yel c)El d)Ningunodelosdos
Datos.E°( /Sn°)=‐014VyE°( /Cu°)=+0,34V.(O.Q.L.Asturias2010)
LareacciónesespontáneasiΔG°<0,yteniendoencuentaquelarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsylafuerzaelectromotrizdelacélulavienedadaporlasiguienteecuación:
ΔG°=‐nFE°
ParacualquierreacciónespontáneasecumplequeE°>0.
ReacciónentreH yCu :
H (g)+Cu (aq)2H (aq)+Cu(s)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenestecasoson:
Reducción:Cu (aq)+2e Cu(s) E°=+0,34V
Oxidación:H (g)2H (aq)+2e E°=+0,00V
Elpotencialdelacélulaes,Ecélulao =0,34V,portanto,lareacciónesespontánea.
ReacciónentreH ySn :
H (g)+Sn (aq)2H (aq)+Sn(s)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenestecasoson:
Reducción:Sn (aq)+2e Sn(s) E°=‐0,14V
Oxidación:H (g)2H (aq)+2e E°=+0,00V
Elpotencialdelacélulaes,Ecélulao =‐0,14V,portanto,lareacciónesnoespontánea.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.185.¿CuáleselpotencialestándardelacélulaelectroquímicaCr/ // /Pb?
(aq)+2 Pb(s) E°=‐0,13V
(aq)+3 Cr(s) E°=‐0,74Va)1,09Vb)‐1,09Vc)‐0,61Vd)0,61V
(O.Q.L.Asturias2010)
El sistema que tiene mayor potencial se comporta como oxidante (se reduce) y el demenorcomoreductor(seoxida):
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 296
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
cátodo(reducción):3[Pb (aq)+2e Pb(s)]
ánodo(oxidación):2[Cr(s)Cr (aq)+3e
Lareacciónglobales:
3Pb (aq)+2Cr(s)3Pb(s)+2Cr (aq)
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Pb
o E /Cro = ‐0,13V ‐0,74V =0,61V
Larespuestacorrectaeslad.
5.186.Durante la electrólisis de una disolución acuosa de , ¿qué sucedería con lamasa de plata depositada si la corriente se duplicara y el tiempo de electrólisis sedisminuyeraenlamitaddesuvalorinicial?a)Seríalamisma.b)Aumentaríaaldobledesuvalorinicial.d)Disminuiríaauncuartodesuvalorinicial.d)Disminuiríaalamitaddesuvalorinicial
(O.Q.L.LaRioja2010)
La masa de plata depositada en el cátodo de la cuba es proporcional a la cantidad decorriente que pasa por esta, y la cantidad de corriente se calcula multiplicando laintensidaddelacorrienteporeltiempoquecirculaésta:
Q=I·t
Si I se hace el doble y t se reduce a lamitad, el producto I·t permanece constante, portanto,lacantidaddeplataquesedepositaeslamisma.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.187.Señalecuáles laespecieen laqueelazufretieneelestadodeoxidación formalmásalto:a)Aniónsulfito, b)Anióntiosulfato, c)Aniónhidrógenosulfato, d)Azufreoctoatómico,
(O.Q.L.CastillayLeón2010)
Teniendoencuentaqueen lasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes‐2,delhidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelazufreenlasmismases:
a)EnelSO : x+3 ‐2 =‐2x=+4
b)EnelS O : 2 x +3 ‐2 =‐2x=+2
c)Enel : x+1 +1 +4 ‐2 =‐1x=+6
d)EnelS : x=0
Larespuestacorrectaeslac.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 297
5.188.EnunapilaDaniellconpuentesalinodeKCl:a)Porelcircuitoexterno,loselectronescirculandesdeelelectrododeZnaldeCu.b)Porelcircuitolíquidointerno,loselectronescirculandesdeelelectrododeCualdeZn.c)AlelectrododeZnsedirigenlos delpuentesalino.d)ElelectrododeCueselpolonegativodelapila.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
ElesquemadeunapilaDanielles:
a‐b)Verdadero.Loselectronessedirigensiemprehaciapotencialescrecientes.
c) Falso. Los ionesK sedirigenhacia la semipila Cu /Cuyaque en elladisminuye lacargapositiva.
d) Falso. El electrodo de Cu es el polo positivo de la pila ya que es el que tienemayorpotencialdereducción.
Lasrespuestascorrectassonayb.
5.189.Trescubaselectrolíticasconectadasenseriecontienendisolucionesacuosasdenitratoplata,nitratodecobre(II)ynitratodeníquel(III).Alpasarlamismacorrienteporlastres,enlosrespectivoscátodos:a)Sedepositarálamismacantidaddesustanciaenlastres.b)Enlascubasdenitratodecobre(II)ynitratodeníquel(III)sedepositarádoblenúmerodeequivalentes‐gramodelmetalqueenladenitratodeplata.c)Enlacubadenitratodeplatasedepositarámayorcantidaddesustancia.d) En las cubas de nitrato de cobre (II) y nitrato de níquel (III) se depositará lamismacantidaddesustancia.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
Lasecuacionesquímicascorrespondientesalassemirreaacionesdereducciónquetienenlugarenloscátodosdecadaunadelascubaselectrolíticasylosequivalentes‐gramodelosmetalesqueenellassedepositanson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 298
Ag (aq)+e Ag(s) Eq‐gAg=107,9/1=107,9g
Cu (aq)+2e Cu(s) Eq‐gCu=63,5/2=31,75g
Ni (aq)+3e Ni(s) Eq‐gNi=58,7/3=19,6g
LaleydeFaradaydiceque:
“lacantidaddesustanciadepositadaenunaelectrólisisesdirectamenteproporcionalalacantidaddeelectricidadquecirculaporlacuba”.
a)Falso.Lasmasasdepositadasenloscátodosdelastrescubassondiferentes.
b)Falso.Elnúmerodeequivalentes‐gramodepositadosenlastrescubaseselmismo.
c)Verdadero.Lamasadepositadaenlacubaquecontienenitratodeplataeslamayoryaqueelequivalente‐gramodelaplataeselmáselevadodelostres.
d)Falso.Lamasadepositadaenlacubaquecontienenitratodecobre(II)esmayorqueenlaquecontienenitratodeníquel(III)yaqueelequivalente‐gramodelcobreesmayorqueeldelníquel.
Larespuestacorrectaeslac.
5.190. Dada su gran electronegatividad los halógenos son oxidantes fuertes. El ordencrecientedelcarácteroxidanteserá:a) > > > b) > > > c) > > > d) > > >
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)
El carácter oxidante de una especie mide su facilidad para captar electrones. En loshalógenosesteestantomayorcuantomáselevadaseasuelectronegatividad:
(3,98)> (3,16)> (2,96)> (2,66)
Larespuestacorrectaeslac.
5.191.¿Cuálesdelassiguientesreaccionessondeoxidación‐reducción?
I. +
II.Cu+2 +2Ag
III. +2LiOH +
IV. +2NaOH +2NaCla)IIIb)IVc)IyIId)I,IIyIIIe)Todas
(O.Q.N.Valencia2011)
I.Verdadero.
reducción:Cl +2e 2Cl
oxidación:P P +2e
II.Verdadero.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 299
reducción:2 Ag +e Ag
oxidación:CuCu +2e
III.Falso.Noseintercambianelectrones.
IV.Falso.Nose intercambianelectronesyaqueningunade lasespeciesFe ,Na ,Cl yOH cambiasunúmerodeoxidación.
Larespuestacorrectaeslac.
5.192.Unmétodoparaprotegermetalesde lacorrosiónesconectarelmetaldirectamente“ánododesacrificio”.¿Cuáldelossiguientesmetaleseselmásapropiadoparaactuarcomoánododesacrificioparaelcadmio(E° /Cd=‐0,40V)?a)Co(E° /Co=‐0,28V)b)Al(E° /Al=‐1,66V)c)Mg(E° /Mg=‐2,37V)d)Fe(E° /Fe=‐0,44V)e)Zn(E° /Zn=‐0,76V)
(O.Q.N.Valencia2011)
Elmejormetaldelospropuestosparaprotegerdelacorrosiónactuandocomoánododesacrificioesaquelquetengaelpotencialdereducciónmásbajo,loquequieredecirquees el metal más fácil de oxidar. De los metales propuestos el más apropiado es elmagnesio(E°Mg /Mg=‐2,37V).
Larespuestacorrectaeslac.
5.193.Sehacepasarlamismacantidaddeelectricidadatravésdedoscélulaselectrolíticasenserie.UnacontieneNaClylaotra fundidos.Suponiendoquelaúnicareaccióneslareduccióndelionametal,¿dequémetalserecogerámayorcantidadyenquéelectrodo?a)Sodioenelánodob)Sodioenelcátodoc)Aluminioenelánodod)Aluminioenelcátodoe)Noesposiblequesehayadepositadomasaalguna.
(O.Q.N.Valencia2011)
Entodaslascélulasseandeltipoquesealareducciónsiempretienelugarenelcátodo.
DeacuerdoconlaleydeFaradayquediceque:
“la cantidad de sustancia depositada en el cátodo en una célula electroquímica esdirectamente proporcional al número demoles de electrones que atraviesan dichacélula”.
ConsiderandolareduccióndeunionmetálicoX :
X +ne X
Relacionando la cantidad de electricidad que atraviesa la célula (Q culombios) con elmetal,lamasademetaldepositadoes:
QC1mole
FC1molXnmole
MgX1molX
Q Mn F
gX
Teniendo en cuenta que las únicas variables son los valores de M (masa molar) y n(númerodeoxidacióndelmetal),enestecaso:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 300
SodiogNa 23QF
AluminiogNa 27Q3F
Sedepositamássodio.
Larespuestacorrectaeslab.
5.194. Dados los siguientes potenciales de reducción, E° ( /Zn) = ‐0,76 V y E°( / ,Pt)=+0,77V;sededuceque:
I.ElpotencialdelacélulaZn/ // / ,Ptes+0,01VII.ElZntienemayorpoderreductorqueel III.El puedeoxidaralZn
a)I,IIyIIIsoncorrectasb)IyIIsoncorrectasc)IIyIIIsoncorrectasd)SoloIescorrectae)SoloIIIescorrecta
(O.Q.N.Valencia2011)
Setratadeunacélulavoltaicaenlaque:
▪ El electrodo de mayor potencial, / ,Pt es el cátodo y en él se produce lasemirreaccióndereducciónylaespeciequímica actúacomooxidante:
Fe +e Fe
▪ El electrodo de menor potencial, /Zn es el ánodo y en él se produce lasemirreaccióndeoxidaciónylaespeciequímicaZnactúacomoreductor:
ZnZn +2e
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /
o E /Zno = 0,77V ‐0,76V =1,53V
LapropuestaIesfalsaylaspropuestasIIyIIIsoncorrectas.
Larespuestacorrectaeslac.
5.195.Enlaecuaciónquímicasiguiente:
C+ + + lasumadetodosloscoeficientesestequiométricoses:a)16b)9c)12d)7
(O.Q.L.Murcia2011)
Lassemirreaccionesajustadasson:
reducción:2 NO +2H +e NO +H O
oxidación:C+2H OCO +4H +4e
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 301
Laecuaciónglobalajustadaes:
4HNO +C4NO +CO +2H O
Lasumadetodosloscoeficientesestequiométricoses12.
Larespuestacorrectaeslac.
5.196.¿Quéafirmacionescorrecta?a) esunéter.b)Elnúmerooestadodeoxidacióndelcromoenel es+6.c)El esuncompuestocovalente.d)Eldiamanteesunexcelenteconductordelaelectricidad.
(O.Q.L.Murcia2011)
a)Falso.ElCH COOCH esunéster,acetatodemetilo.
b)Verdadero.Elanióndeesasustanciaeseldicromato,Cr O yelnúmerodeoxidacióndelcromoenelmismoes:
2 x +7 ‐2 =‐2x=+6
c)Falso.ElBaF estáformadopordoselementosdemuydiferenteelectronegatividad,elflúor, elemento que tiene la máxima electronegatividad y que tiende a formar el aniónfluoruro, F ; y el bario, un metal alcalinotérreo del 6º periodo con una bajaelectronegatividadyque,portanto,tiendeaformarelcatiónBa .Elresultadolalaunióndeambosdalugarauncompuestoconunenlacepredominantementeiónico.
d) Falso. El diamante es una sustancia formada por átomos de carbono unidos entre símediante un enlace covalente. El resultado es una red cristalina sólida a temperaturaambiente en la que no existen electrones deslocalizados de forma que la sustancia nopuedeconducirlacorrienteeléctrica.
Larespuestacorrectaeslab.
5.197.CuálseráelE°paracélulavoltaicaconstruidapor:
+2 Zn E°(V)=‐0,762
+ Tl E°(V)=‐0,336a)0,090Vb)0,426Vc)1,098Vd)1,434V
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
El sistema que tiene mayor potencial se comporta como oxidante (se reduce) y el demenorcomoreductor(seoxida):
Las ecuaciones químicas correspondientes a las semirreaciones de oxidación y dereducciónquetienenlugarenelánodoycátodo,respectivamente,son:
2[Tl (aq)+e Tl(s)]cátodo(reducción)
Zn(s)Zn (aq)+2e ánodo(oxidación):2Tl (aq)+Zn(s)2Tl(s)+Zn (aq)
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 302
Ecelulao =E /Tl
o E /Zno = ‐0,336V ‐0,762V =0,426V
Larespuestacorrectaeslab.
5.198.Para un proceso electrolítico de una disolución de en el que se obtieneAgmetal,¿cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)Paraobtener1moldeAgserequiereelpasode2molesdeelectrones.b)Enelánodoseproducelaoxidacióndelosprotonesdelagua.c)Enelcátodoseproduceoxígeno.d)Loscationesplatasereducenenelcátodo.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Las ecuaciones químicas correspondientes a las semirreaciones de oxidación y dereducciónquetienenlugarenelánodoycátodo,respectivamente,son:
cátodo(reducción):4[Ag (aq)+e Ag(s)]
ánodo(oxidación):4OH (s)O (g)+2H O(l)+4e
a)Falso.Serequiere1moldeelectrones.
b)Falso.Seoxidanlosioneshidroxilodeagua.
c)Falso.Eloxígenoseobtieneenelánodo.
d)Verdadero.Lareduccióntienelugarenelcátodo.
Larespuestacorrectaeslad.
5.199.Lasiguientereacciónredoxtienelugarenmedioácido:
+HCl + + a) eselagenteoxidanteb) experimentaunaoxidaciónc) actúacomooxidantefuerted) secomportacomoagenteoxidante.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)
Lassemirreaccionesson:
reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
MnO actúacomooxidante,ganaelectronesysereduce.
oxidación:5 Cl +3H OCl +2e
Cl actúacomoreductor,cedeelectronesyseoxida.
Larespuestacorrectaeslac.
5.200.Unade lassiguientesafirmaciones,referidasa laelectrólisisdelclorurodesodioenmedioacuoso,esFALSA:a)Seobtienesodiometalenelcátodo.b)Seobtiene procedentedelaguayladisoluciónquedaalcalina.c)Seformalamismacantidad(enmoles)decloroquedehidrógeno.d)Elprocesonoestáfavorecidotermodinámicamente.e)Elprocesoconsumemuchaenergíaeléctrica.
(O.Q.N.ElEscorial2012)
ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 303
NaCl(aq)Cl (aq)+Na (aq)
Tambiénsetienelaionizacióndelagua:
H O(l)2H (aq)+OH (aq)
Consultandoenlabibliografíalospotencialesnormalesdeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):2H O(l)+2e H (g)+2OH (aq)E°=‐0,83V [1]
Cátodo(reducción):Na (aq)+e Na(s) E°=‐2,71V [2]
deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueH esmásfácildereducirportenerunpotencialdereducciónmayor.
Ánodo(oxidación):2Cl (aq)Cl (g)+2e E°=1,36V [3]
Ánodo(oxidación):2H O(l)O (g)+4H (aq)+4e E°=1,23V [4]
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:
2Cl (aq)+2H O(l)Cl (g)+H (g)+2OH (aq)
Eo =Ecatodoo Eanodo
o = ‐0,83V – 1,36V =‐2,19V
Elpotencialdelareacciónentre[1]y[4]es:
2H O(l)2H (g)+O (g)
Eo =Ecatodoo Eanodo
o =‐ 0,83V – 1,23V =‐2,06V
ComoambosvaloressonsimilaresesdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl yO .Enlapráctica,predominaCl debidoalaaltasobretensióndelO comparadaconladelCl .
Portanto,sepuedeconsiderarquelareacciónglobales:
2 (l)+2NaCl(aq) (g)+ (g)+2NaOH(aq)
El NaOH (aq) se forma con los iones Na (aq) y OH (aq) presentes en la disoluciónresultante.
a)Falso.EnelcátodoseobtieneH .
b‐c)Verdadero.Segúnsehajustificado.
d‐e)Verdadero.ElvalordeE eo <0,portanto,ΔG°>0,ylareacciónesnoespontánea
queconsumegrancantidadparallevarseacabo.
Larespuestacorrectaeslaa.
5.201.Elcoeficientedelosiones enlareacciónajustadasiguienteeselindicado:
+ + + + +a)3b)14c)7d)4e)11
(O.Q.N.ElEscorial2012)
Lassemirreaccionesajustadasson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 304
Reducción:5 BiO +6H +2e Bi +3H O
Oxidación:2 Mn +4H O MnO +8H +5e
Laecuaciónglobales:
2Mn +5BiO +14H 5Bi +2MnO +7H O
Larespuestacorrectaeslab.
5.202.Una célula voltaica está formada por un electrodo de hidrógeno y otro de Ag encondicionesestándar[E°( /Ag)=0,80V].LosvaloresdeΔG°ylaconstantedeequilibrioKdelareacciónredoxcorrespondientesecaracterizanpor:
ΔG° Ka)<0 >1b)>0 >1c)>0 <1d)<0 <1e)=0 =0
(O.Q.N.ElEscorial2012)
Una célula voltaica es aquella en la tiene lugar una reacción de oxidación reducciónespontánea.
Si la reacción es espontánea se cumple la condición de la variación de energía libre deGibbsesnegativa,ΔG°<0.
LarelaciónexistenteentrelaenergíalibredeGibbsylafuerzaelectromotrizdelacélulaylaconstantedeequilibriodelprocesovienedadaporlassiguientesecuaciones:
ΔG°=‐nFE°
ΔG°=‐RTlnK
SiΔG°<0,entoncessecumplenlascondiciones:
E°>0
K =exp(‐ΔG°/RT)>1
Larespuestacorrectaeslaa.
5.203.¿CuálesdelassiguientesespeciesseráoxidadaporHCl1M?a)Agb)Mgc)Cud) e)
(Datos.E°: /Ag=+0,80V; /Mg=‐2,356V; /Cu=+0,34V; /Sn=‐0,137V)(O.Q.N.ElEscorial2012)
Seproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumpla:
ΔG°=‐nFE°<0
paraqueΔG°<0debecumplirselacondicióndequeE°>0.
ComolasemirreaccióndereduccióndelH es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 305
cátodo(reducción):2H (aq)+2e H (g)
la única especie que puede conseguir que la fuerza electromotriz de la célula, E, seapositivaesaquellaquetengapotencialdereducciónnegativo:
ánodo(oxidación):Mg(s)Mg (aq)+2e E°=‐2,356V
Elpotencialdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /
o E /Mgo = 0V ‐2,356V =+2,356V
Larespuestacorrectaeslab.
5.204. El número 96500 debe ser familiar para cualquier químico porque corresponde alredondeode:a)ElfamosonúmerodeAvogadro.b)Lallamadaporalgunos“constantedeFaraday”.c)ElprimervalorcalculadodelaconstantedePlanck.d)Eldiámetrodelátomodehidrógenoexpresadoennanómetros.
(O.Q.L.Murcia2012)
EslaconstantedeFaradayquecorrespondealacargadeunmoldeelectrones:
6,022·10 e 1,6019·10 C
1e=96484C
Larespuestacorrectaeslaa.
5.205.Cuando seadiciona unadisoluciónacidificadadeácidooxálico, , seproduce gaseiones .¿Cuáleselagentereductordeestareacción?a) b) c) d)
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)
Lassemirreaccionesson:
reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
oxidación:H C O 2CO +2H +2e
Elagentereductoresel yaquecedeelectronesyseoxida.
Larespuestacorrectaeslab.
5.206.Enunacubaelectrolítica,¿cuáldelassiguientesafirmacionesnoeslacorrecta?a)Elánodoeselelectrodopositivo.b)Enelelectrodonegativoseproducelasemirreaccióndereducción.c)Losanionessedirigenalcátodo.d)Losanionessedirigenalánodo.
(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)
Encualquiertipodecuba:
Ánodo: electrodo por el que los electrones salen de la célula y tiene lugar laoxidación.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 306
Cátodo: electrodopor elque loselectronesentran en la célula y tiene lugar lareducción
Enunacubaelectrolítica,loselectronessonforzadosadirigirsehaciaelcátodo,porestemotivo los cationes también se dirigen hacia el cátodo por lo que este tiene signonegativo.Portanto,losanionessedirigenalánodoquetienesignopositivo.
Larespuestacorrectaeslad.
5.207.Señalacuáldelassiguientesreaccionesesdeoxidación‐reducción:a) CaO+ b) +NaOH + c) + 2HCld)MgO+HCl +
(O.Q.L.LaRioja2012)
Unareacciónpuedeclasificarsecomoredoxsilasespeciesqueintervienenenellavaríansunúmerodeoxidacióny,portanto,intercambianelectrones.
Enlareacción:
+ hidrógenoseoxida:pasade0 H a+1 H
clorosereduce:pasade0 Cl a‐1 Cl
Enelrestodelasreacciones,ningunadelasespeciescambiadenúmerodeoxidación.
Larespuestacorrectaeslac.
(SimilaralaspropuestasenBurgos1998yValencia2011).
5.208.Paralacélula:
Zn(s)+2 (aq) (aq)+ (g) E°=0,76V¿Quécambioproduciráunincrementodelvoltajedelacélula?a)IncrementandoeltamañodelelectrododeZn.b)Incrementandolaconcentraciónde .c)Incrementandolaconcentraciónde .d)Incrementandolapresiónde (g).
(O.Q.L.LaRioja2012)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Zn(s)Zn (aq)+2e
2H (aq)+2e H (g)
LaecuacióndeNernstpermitecalcularelpotencialdeunapilaencondicionesdiferentesdelasestándar:
E=Eo0,0592n
logQE=Eo0,05922
log[Zn ]p
[H
Comoseobserva,elsólidonoaparecenen laexpresiónanterior,y lapresiónparcialdelhidrógenono se tieneencuentapor tratarsede condiciones estándar (p =1 atm)portanto,loscambiosenellosnoproducenningunavariaciónenelpotencialdelapila.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 307
Suponiendoquesepartedecondicionesestándar,disoluciones1My298K,unaumentode[ ]hacequeelsegundotérminodelaecuacióndeNernstseanegativo,locualhaceaumentarelvalordeE.
Analogamente, un aumento de [Zn ] hace que el segundo término de la ecuación deNernstseapositivo,locualhacedisminuirelvalordeE.
Larespuestacorrectaeslac.
(CuestiónsimilaralapropuestaenSevilla2010).
5.209.¿Cuáleselpotencialestándardelareacción?
2 + a)+0,18Vb)+0,16Vc)+0,70Vd)‐0,16V
(Datos.E° /Cu=+0,34V; /Cu=+0,52V)(O.Q.LGalicia2012)
Apartirdelosdatossepuedenescribirlassiguientessemirreacciones:
Reducción:2[Cu (aq)+e Cu(s)] E°=+0,52V
Oxidación:Cu(s)Cu (aq)+2e E°=‐0,34V
Sepuedecalcularelpotencialdelareacción:
2Cu Cu +Cu E°=+0,18VLarespuestacorrectaeslaa.
(Enelenunciadofaltabanlospotencialesdereducción).
5.210.Cuandoelionpermanganatosetransformaendióxidodemanganesoenmedioácidosufreunprocesode:a)Reduccióntomando3electrones.b)Reduccióntomando5electrones.c)Oxidacióntomando5electrones.d)Oxidacióntomando7electrones.
(O.Q.LGalicia2012)
Lasemirreacciónes:
MnO +4H +3e MnO +2H O
Setratadeunasemirreaccióndereducciónyaquelaespecietoma3electrones.
Larespuestacorrectaeslaa.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 308
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 309
6.PROBLEMASdeELECTROQUÍMICA
6.1.Dadalareacción:
+KBr+ + + Apartirde250mLdeunadisolucióndeKBr0,100M,de0,850gde y excesode
,¿quémasade seobtendríasielrendimientodelareacciónesdel38,0%?(Canarias1995)
Laecuacióniónicaes:
K MnO +K Br +2H SO Mn SO +2K SO +Br
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 2Br Br +2e
Laecuaciónglobales:
2MnO +16H +10Br 5Br +8H O+2Mn
Añadiendolosionesquefaltan(12K y8SO )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
2KMnO +10KBr+8H SO 2MnSO +5Br +8H O+6K SO
Como inicialmente existen las dos especies que intervienen en la reacción es precisodeterminarcuáldeellaseselreactivolimitante.Elnúmerodemolesdecadaunaes:
250mLKBr0,1M0,1molKBr
10 mLKBr0,1M=2,5·10 molKBr
0,850gKMnO1molKMnO158gKMnO
=5,4·10 molKMnO
2,5·10 molKBr
5,4·10 molKMnO=4,6
Comolarelaciónmolaresmenorque5quieredecirquequedaKMnO sinreaccionar,porlotanto,ellimitanteesKBrquedeterminalacantidaddeBr queseforma.
RelacionandoKBryBr yteniendoencuentaunrendimientodel38,0%:
2,5·10 molKBr5molBr10molKBr
160gBr1molBr
38gBr real
100gBr teorico=0,76g
6.2.Sabiendoqueelpotencialdereducciónestándar,E°,delpar /Nies‐0,250Vyqueeldelpar /Znes‐0,763V,indica,justificandolarespuesta:a)Cuálseríalareacciónespontáneaenunapilaformadaporamboselectrodos.b)Elsentidoenelquecirculanloselectrones.c)Cuáleselpolopositivo.d)Laespeciequeseoxidaylaquesereduce.
(Canarias1995)
a) Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 310
Unacélulavoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,enella,elparquepresentamayorpotencialactúacomocátodoyeldemenorcomoánododeformaqueseobtienequeEcelula
o >0.
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelasiguienteexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Ni
o E /Zno = ‐0,250V ‐0,763V =0,513V
Cátodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndereducción:
Ni (aq)+2e Ni(s)
Ánodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndeoxidación:
Zn(s)Zn (aq)+2e
Sumandoambas,seobtienelareacciónglobal:
Ni (aq)+Zn(s)Ni(s)+Zn (aq)
b‐c‐d)Unesquemadelacélulavoltaicaes:
Los electrones de lacélula se dirigen deforma espontánea haciapotenciales crecientes,portanto:Polopositivo: /Ni
Polonegativo: /Zn
eseloxidante,laespeciequesereduce.
Zneselreductor,laespeciequeseoxida.
6.3. Se somete a electrólisis fundido haciendo pasar una corriente de 3 A duranteciertotiempo,hastaquesedepositan24,5gdeZnmetálico.a)Indicalasreaccionesquetienenlugarenelcátodoyenelánodo.b)Calculaeltiemponecesariopararealizarelproceso.c) Determina el volumen de gas liberado durante la electrólisis, medido en condicionesnormales.
(Dato.ConstantedeFaraday,F=96500C· ;ConstanteR=0,082atm·L· · )(Canarias1995)
a)Elclorurodecincenfundidoseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
ZnCl (l)Zn (l)+2Cl (l)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 311
Cátodo(reducción): (l)+2 Zn(l)
Ánodo(oxidación):2 (l) (g)+2
b)RelacionandomolesdeZnydeelectrones:
25,4gZn1molZn65,4gZn
2mole1molZn
1F
1mole96500C1F
=74957C
Eltiemponecesarioparaesacantidaddecorrienteconunaintensidadde2A:
t=74957C3A
1h
3600s=6,9h
c)RelacionandomolesdeZnydeCl :
25,4gZn1molZn65,4gZn
1molCl1molZn
=0,388molCl
Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:
V=0,388molCl 0,082atm·L·mol ·K 273K
1atm=8,7L
6.4. Se hacen reaccionar 20,0 de ácido sulfúrico de densidad 1,836 g/mL y 98% deriquezacon26,5gdecobrequetieneun5,0%deimpurezasnoreactivas.a)Formuleyajusteporelmétododelion‐electrónlareacciónhabida,sabiendoqueademásdelasaldecobreseformatambiéndióxidodeazufre.b)Quécantidaddesulfatodecobre(II)seobtendráendisolución.c)¿Podríaserconsideradocomolimitantealgunodelosreactivosiniciales?
(CastillayLeón1997)
a)Laecuaciónaajustares:
Cu+H SO CuSO +SO +H O
Laecuacióniónicaes:
Cu+2H SO Cu SO +SO +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:SO +4H +2e SO +2H O
Oxidación:CuCu +2e
Laecuaciónglobales:
SO +4H +CuSO +2H O+Cu
Añadiendolosionesquefaltan(SO )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
Cu(s)+2 (aq) (aq)+ (g)+2 (l)
c)ParacalcularlamasadeCuSO formadoesprecisodeterminarpreviamentecuáleselreactivolimitante.Elnúmerodemolesdecadaespeciees:
26,5gCu95%CugFe
100gCu95%1molCu63,5gCu
=0,396molCu
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 312
20cm H SO 98%1,836gH SO 98%1cm H SO 98%
98gH SO
100gH SO 98%1molH SO98gH SO
=0,367molH SO
Larelaciónmolares:
0,367molH SO0,396molCu
=0,9
Como la relación molar es menor que 2 quiere decir que sobra Cu que queda sinreaccionar y que el es el reactivo limitante que determina las cantidades desustanciasquereaccionanyseproducen.
b)RelacionandoH SO conCuSO :
0,367molH SO1molCuSO2molH SO
159,5gCuSO1molCuSO
=29,3g
6.5. ¿Qué ocurrirá si a una disolución acuosa de tetraoxosulfato (VI) de cobre (II) se leañadenunaslimadurasdecincmetálico?
(Datos.Potencialesnormalesdeelectrodo: /Cu=0,34V; /Cu=0,52V; /Zn=‐0,76V)
(Galicia1999)
ElZn poseeunpotencialdereducciónmenorqueelCu ,portanto,elZnsecomportacomoreductordelCu deacuerdoconlassiguientessemirreacciones:
Reducción:Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,34V
Oxidación:Zn(s)Zn (aq)+2e E°=‐ ‐0,76V Reacciónglobal:Cu (aq)+Zn(s)Cu(s)+Zn (aq) E°=1,10V
LavariacióndeenergíalibredeGibbs,ΔG°,delprocesoes:
ΔG°=‐2mol96485Cmol
1,10V1kJ
10 J=‐212,3kJ
LaespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadaporlosvaloresdeE°>0ydeΔG°<0.
6.6.Elácidonítricoconcentradoreaccionaconelcobrepara formarnitratodecobre (II),dióxidodenitrógenoyagua.a)Escribalareacciónajustada.b)¿CuántosmLde del95%depurezaydensidad1,5g/ senecesitanparahacerreaccionartotalmente3,4gdecobre?c)¿Quévolumende seformarámedidoa29°Cy748mmHgdepresión?
(Dato:ConstanteR=0,082atm·L· · )(Extremadura1999)
a)Laecuaciónaajustares:
HNO +CuCu NO +NO +H O
Laecuacióniónicaes:
H NO +CuCu 2NO +NO
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 313
Reducción:2 NO +2H +e NO +H O
Oxidación:CuCu +2e
Laecuaciónglobales:
2NO +4H +Cu2NO +2H O+Cu
Añadiendolosionesquefaltan(2NO )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
4 +Cu +2 +2
b)RelacionandoCuyHNO :
3,4gCu1molCu63,5gCu
4molHNO1molCu
63gHNO1molHNO
=13,5gHNO
ComosedisponedeHNO deriqueza95%:
13,5gHNO100gHNO 95%
95gHNO1mLHNO 95%1,5gHNO 95%
=9,5mL 95%
c)RelacionandomolesdeCuydeNO :
3,4gCu1molCu63,5gCu
2molNO1molCu
=0,107molNO
Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:
V=0,107molNO 0,082atm·L·mol ·K 29+273 K
748mmHg760mmHg1atm
=2,7L
6.7. El tetraoxomanganato (VII) de potasio (permanganato potásico) se reduce enmedioácidocontetraoxosulfato(VI)dehidrógeno(ácidosulfúrico)mediantebromurodepotasioparadartetraoxosulfato(VI)demanganeso(II)(sulfatomanganoso)ybromomolecular.Formulayajustacompletamentelaecuaciónquímicacorrespondienteporelmétododelion‐electrón.
(Galicia2000)
ResueltoenlaprimerapartedelproblemapropuestoenCanarias1995.
6.8.¿Cuántashorassonnecesariasparaproducir30,0gdeorometálico,haciendopasarunacorrienteeléctricacontinuade4,00Aatravésdeunadisolucióndeuncompuestoiónicodeoro(III)?
(Datos:1Faraday=96500C;NúmerodeAvogadro=6,023·10 )(Galicia2000)
Lasemirreaccióncorrespondientealareduccióndeloroenelcátodoes:
Au (aq)+3e Au(s)
RelacionandomolesdeAuydeelectrones:
30,0gAu1molAu197gAu
3mole1molAu
1F
1mole96500C1F
=44086C
Eltiemponecesarioparaesacantidaddecorrienteconunaintensidadde4A:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 314
t=44086C4,00A
1h
3600s=3,1h
6.9. Suponiendo condiciones estándar, ¿reaccionarán el ion nitrato y el cincmetálico enmedio ácido, para dar ion amonio e iones cinc?Razona la respuesta.En caso afirmativo,ajustalareacciónquetienelugarentreellos.(Datos.Potencialesnormalesdereducción:ionnitrato/ionamonio=0,89V;ioncinc/cinc=‐0,76V)
(Canarias2001)
ElNO poseeunpotencial de reducciónmenor que el Zn, por tanto, el Zn se comportacomoreductordelNO deacuerdoconlassiguientessemirreacciones:
Reducción:NO +10H +8e NH +3H O E°=0,89V
Oxidación:4 ZnZn +2e E°=‐ ‐0,76V Reacciónglobal:NO +10H +4ZnNH +3H O+4Zn E°=1,65V
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Añadiendolosionesquefaltan(9NO )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
10 +4Zn4 + +3
6.10.Unmineraldehierroestáconstituidoporóxidodehierro(III)eimpurezasinertes.Pararealizarsuanálisissedisuelven446,0mgdelmineralenácidoclorhídrico.Posteriormente,paramayorgarantíasereducetodoelhierroaionhierro(II)quesevaloraenmedioácidocon38,60mLdepermanganatodepotasio0,0210M.a) Escriba y ajuste iónicamente la ecuación química correspondiente a la oxidación delhierro(II)conpermanganatoenmedioácido.b)Calculeelporcentajedehierroen lamuestrademineral,expresandoelresultadocomohierroyóxidodehierro(III).
(CastillayLeón2001)
a)Laecuacióniónicaes:
K MnO +Fe +H Mn +Fe
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 Fe Fe +e
Laecuaciónglobales:
+8 +5 +4 +5
b)ElnúmerodemmolesdeMnO quereaccionanes:
38,60mLMnO 0,0210M0,0210mmolMnO1mLMnO 0,0210M
=0,8106mmolMnO
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 315
RelacionandoMnO conFe ymineralseobtienelariquezadeeste:
0,8106mmolMnO446,0mgmineral
5mmolFe1mmolMnO4
– 55,85mgFe1mmolFe
100=50,75%
6.11. El heptaoxodicromato (VI) de potasio (en disolución acuosa) (dicromato potásico)reaccionaconclorurodehidrógeno(ácidoclorhídrico)endisoluciónacuosa)paradarcloromolecularquesedesprendeytriclorurodecromoendisoluciónacuosa.Formulayajustacompletamentelaecuaciónquímicacorrespondienteporelmétododelion‐electrón.
(Galicia2001)
Laecuaciónaajustares:
K Cr O +HClCrCl +Cl
Laecuacióniónicaes:
2K Cr O +H Cl Cr Cl +Cl
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
Oxidación:3 2Cl Cl +2e
Laecuaciónglobales:
Cr O +14H +6Cl 2Cr +7H O+3Cl
Añadiendolosionesquefaltan(8Cl y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
+14HCl2 +3 +7 +2KCl
6.12.Elyodurodecobre (I)puedeprepararsedeunmodo cuantitativo según la siguientereacción:
+KI+ CuI+ + + CalculecuántosgramosdeCuIsepuedenobetenrapartirde250gdesulfatodecobre(II)pentahidrato.
(CastillayLeón2002)
Laecuacióniónicainiciales:
Cu SO +K I +2Na S O Cu I +2K SO +2Na SO +2Na S O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 Cu +e Cu
Oxidación:2S O S O +2e
Laecuaciónglobales:
2Cu +2S O 2Cu +S O
Añadiendo los iones que faltan (2 SO , 2 I , 2 K y 4 Na ) se obtiene la ecuaciónmolecularfinal:
2 +2KI+2 2CuI+ + +
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 316
RelacionandoCuSO conCuI:
250gCuSO ·5H O1molCuSO ·5H O249,5gCuSO ·5H O
2molCuI
2molCuSO ·5H O190,5gCuI1molCuI
=190,9gCuI
6.13.Elpermanganatodepotasiosereduceenmediosulfúricomediantebromurodepotasiopara dar sulfato demanganeso (II) y bromo. Si 0,79 g de permanganato de potasio sereducen con 250 de una disolución de bromuro de potasio, determina lamasa debromurodepotasioylamolaridaddeladisolución.
(Galicia2003)
La ecuación química ajustada aparece en la primera parte del problema propuesto enCanarias1995.
2KMnO +10KBr+8H SO 2MnSO +5Br +8H O+6K SO
RelacionandoKMnO conKBr:
0,79gKMnO1molKMnO158gKMnO
10molKBr2molKMnO
=0,025molKBr
LamasadeKBrcontenidaenladisoluciónes:
0,025molKBr119gKBr1molKBr
=2,975gKBr
LamolaridaddeladisolucióndeKBr,suponiendoquelaadicióndeKMnO noproduceunaumentodelvolumen,es:
0,025molKBr250mLdisolucionKBr
10 mLdisolucionKBr1LdisolucionKBr
=0,1M
6.14.Alreaccionarestañoconácidonítrico,elestañosetransformaendióxidodeestañoysedesprendeóxidodenitrógeno(II),siendo =‐50kJ.a)Escribeyajustalareacción.b)Sielestaño formapartedeunaaleaciónyde1kgde lamisma seobtiene0,382kgdedióxidodeestañocalculaelporcentajedeestañoenlaaleación.c)Calculaelcalorquesedesprendesireaccionan20gdeestañocon40gdeácidonítrico.
(Asturias2003)
a)Laecuaciónaajustares:
HNO +SnSnO +NO
Laecuacióniónicaes:
H NO +SnSnO +NO
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:4 NO +4H +3e NO+2H O
Oxidación:3 Sn+2H OSnO +4H +4e
Laecuaciónglobales:
4NO +4H +3Sn3SnO +2H O+4NO
Laecuaciónmolecularfinales:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 317
4 +3Sn3 +4 +2
b)RelacionandoSnO conSnyaleaciónseobtienelariquezadeesta:
382gSnO1000galeación
1molSnO150,7gSnO
1molSn1molSnO
118,7gSn1molSn
100=50%Sn
c) Como inicialmente existen las dos especies que intervienen en la reacción es precisodeterminarcuáldeellaseselreactivolimitante.Elnúmerodemolesdecadaunaes:
20gSn1molSn118,7gSn
=0,168molSn
40gHNO1molHNO63gHNO
=0,635molHNO
0,635molHNO0,168molSn
=3,8
Larelaciónmolaresmayorque4/3,loquequieredecirquequedaHNO sinreaccionar,portanto,ellimitanteesSn.
RelacionandoSnylaentalpíadelareacciónseobtieneelcalordesprendido:
0,168molSn‐50kJ3molSn
=‐2,8kJ
6.15. Al hacer reaccionar el dicromato de potasio con ácido clorhídrico se forma lacorrespondientesaldecromotrivalentealavezquesedesprendeungasamarilloverdosoyseformanotroscompuestossolublesenagua.a)Escribalaecuaciónajustadaporelmétododelion‐electrón.b) ¿CuántosmLdeácido clorhídrico del37% ydensidad1,19 g· senecesitarán parareaccionarcon7gdedicromatodepotasio?c)¿Quévolumendegas,medidoa20°Cy750mmHg,seformaráenelprocesoanterior?
(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(CastillayLeón2004)
a)LaecuaciónquímicaajustadaapareceenelproblemapropuestoenGalicia2001.
+14HCl2 +3 +7 +2KCl
b)RelacionandoK Cr O conHCl:
7gK Cr O1molK Cr O252gK Cr O
14molHCl
1molK Cr O=0,389molHCl
ComosedisponedeHClderiqueza37%:
0,389molHCl36,5gHCl1molHCl
100gHCl37%
37gHCl1mLHCl37%1,19gHCl37%
=32,2mLHCl37%
c)RelacionandoK Cr O conCl :
7gK Cr O1molK Cr O252gK Cr O
3molCl
1molK Cr O=0,083molCl
Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:
V=0,083molCl 0,082atm·L·mol ·K 20+273 K
750mmHg760mmHg1atm
=2,0L
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 318
6.16.Ajustaporelmétododelion‐electrónyseñalaencadacasolaespecieoxidante:
a)MnO+ + + +
b) +HCl + +KCl+ (Canarias2004)
a)Laecuacióniónicainiciales:
MnO+PbO +H NO H MnO +Pb 2NO +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:5 PbO +4H +2e Pb +2H O
Oxidación:2 MnO+3H O+3e MnO +6H +5e
Laecuaciónglobales:
5PbO +8H +2MnO5Pb +2MnO +4H O
Añadiendolosionesquefaltan(10NO y2H )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
5 +2MnO+10 5 +2 +4
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
b)La ecuaciónquímica ajustada apareceenelproblemapropuestoenGalicia2001y laespecieoxidantees .
6.17.Dadas las siguientes reacciones, sinajustar, justifica sin sononoprocesos redox.Encasoafirmativo identifique laespecieque seoxiday laque se reduce,así como laespecieoxidanteylareductora:
a)Cu+ + +
b)HCl+ +
c)2Na+ 2NaF
d) +NaClAgCl+ (Canarias2004)
Seránprocesosredoxsienelloslasespeciesimplicadasintercambianelectrones.
a)Cu+H SO CuSO +SO +H O
Laecuaciónenformaiónicaes:
Cu+2H SO Cu SO +SO +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:SO +4H +2e SO +2H O
Oxidación:CuCu +2e
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
Cueselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
b)HCl+Ca OH CaCl +H O
Laecuaciónenformaiónicaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 319
H Cl +Ca 2OH Ca 2Cl +H O
Ninguna de la especies presentes intercambia electrones, por tanto,no se tratadeunprocesoredox.
c)Na+F NaF
Laecuaciónenformaiónicaes:
Na+F Na F
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:F +2e 2F
Oxidación:NaNa +e
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
Naeselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
d)HCl+Ca OH CaCl +H O
Laecuaciónenformaiónicaes:
Ag NO +Na Cl Ag Cl +Na NO
Ninguna de la especies presentes intercambia electrones, por tanto,no se tratadeunprocesoredox.
6.18. Dados los potenciales estándar de los siguientes pares, E° ( /Sn) = ‐0,13 V yE°( /Ag)=0,79V.Indicacómoconstruirconellosunapila,cuálserásunomenclatura,asícomosupotencialencondicionesnormales.
(Canarias2004)
Para construir una pila voltaica es preciso que la reacción que tenga lugar en ella seaespontánea,esdecir,debecumplirsequeapresiónytemperaturaconstantes,ΔG<0.
Unapilavoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,enella,elparquepresentamayorpotencialactúacomocátodoyeldemenorcomoánododeformaqueseobtienequeEcelula
o >0.
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelasiguienteexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Ag
o E /Sno = ‐0,79V ‐0,13V =0,92V
Elcátodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndereducción:
Ag (aq)+e Ag(s)
Elánodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndeoxidación:
Sn(s)Sn (aq)+2e
Sumandoambas,seobtienelareacciónglobal:
2Ag (aq)+Sn(s)2Ag(s)+Sn (aq)
Unesquemadelapilavoltaicaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 320
Los electrones de la pilase dirigen de formaespontánea hacia lospotenciales crecientes,portanto:Polopositivo: /Ag
Polonegativo: /Sn
eseloxidante,laespeciequesereduce.
Sneselreductor,laespeciequeseoxida.
Lanotacióndelapilaes:
Sn/ // /Ag
6.19.Unacorrientede10Aestácirculandodurante120minsobreclorurodesodiofundido.Calculaelvolumendecloro,medidoa720mmHgy300K,quesedesprendeenelánodo.
(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;1F=96485C· )(Canarias2004)
Elclorurodesodiofundidoseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:
NaCl(l)Na (l)+Cl (l)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción):Na (l)+e Na(l)
Ánodo(oxidación):2Cl (l)Cl (g)+2e
Lacantidaddecorrientequecirculaporelsistemaes:
Q=10A·120min60s1min
1F
96485C1mole1F
=0,746mole
RelacionandomolesdeCl ydeelectrones:
0,746mole1molCl2mole
=0,373molCl
Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:
V=0,373molCl 0,082atm·L·mol ·K 300K
720mmHg760mmHg1atm
=9,7L
6.20.Alañadirvirutasdecobresobreunadisolucióndenitratodemercurio(II), ,seobservaque,alcabodepocotiempo,elcobreserecubredeunacapagrisácea.Interpretaelfenómenomedianteunareacciónquímicayordenademayoramenor lospotencialesdelossemisistemas /Cuy /Hg.
(Canarias2004)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 321
Sielcobrealintroducirloenunadisolucióndenitratodemercurio(II)serecubredeunacapa gris, quiere decir que tiene lugar una reacción espontánea. En ella, el par quepresenta mayor potencial actúa como cátodo (oxidante) y el de menor como ánodo(reductor)deformaqueseobtienequeEcelula
o >0.
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Oxidantelaespeciequesufrelasemirreaccióndereducción:
Hg +2e Hg
Reductorlaespeciequesufrelasemirreaccióndeoxidación:
CuCu +2e
Sumandoambas,seobtienelareacciónglobal:
+CuHg+
Elpotencialnormaldelareacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:
Ecelulao =Eoxidante
o Ereductoro
Ecelulao =E /Hg
o E /Cuo >0E /Hg
o >E /Cuo
Consultandolabibliografía:
E /Hgo =0,85VE /Cu
o =0,34V
6.21.EnSanCibrao(Lugo)seobtieneelaluminioen512cubaselectrolíticaspuestasenserie,laintensidades1,45·10 Ayelvoltajees4,2Vporcubaelectrolítica.Elrendimientoesdel86%.a)¿Cuántoaluminioseproduceencadacubacadadía?b)¿Cuántaenergíaseconsumepordíasolamenteenelprocesoquímicodelaelectrólisis?
(Dato.1F=96485C· )(Galicia2004)
a)Silascubasestánmontadasenserie,lacantidaddecorrientequecirculaportodasellaseslamismaysecumpleque:
ΣVi=Σ(I·Ri)
Lasemirreacciónparaelaluminioes:
Cátodo(reducción):Al (l)+3e Al(l)
Lacantidaddecorrientequecirculaporunacubadiariamentees:
Q=1,45·10 A·24h3600s1h
1F
96485C1mole1F
=1,30·10 mole
RelacionandomolesdeAlydeelectronesteniendoencuentaunrendimientodel86%:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 322
1,30·10 mole1molAl3mole
27gAl1molAl
1tAl
1,17·106gAl86tAl(real)
100tAl(teorico)=1,01tAl
b)Lapotenciadiariaconsumidaenlascubases:
P=Σ(I·V)=512cubas4,2V 1,45·10 A
cuba=3,12·10 W
Laenergíadiariaconsumidaenlascubases:
3,12·10 W·1dıa86400s1dıa
=2,69· J
ExpresandoelvalorenkWh:
2,69·10 J1kWh3,6·10 J
=7,46· kW·h
6.22.LapilainventadaporJohnFredericDaniell(1790‐1845),profesordelKing’sCollegedeLondres,seconstruyemedianteunelectrododecincsumergidoenunadisolucióndesulfatodecincyotroelectrododecobresumergidoenunadisolucióndesulfatodecobre(II).Loselectrodosseunenmedianteunhiloconductorylasdisolucionesmedianteunpuentesalino.Supongaquelasconcentracionesdelasdisolucionesson0,08Mparaladesulfatodecincy0,1Mparaladesulfatodecobre(II).Indique:a)Cuáleselelementoquehacedecátodoycuáldeánodo.b)Cuáleslareaccióndeoxidaciónycuálladereducción(semipilas).c)Lanotacióncorrectadelapila.d)Cuáleslafunciónespecíficadelpuentesalinoqueconectalasdisoluciones
(Datos.Potencialesestándar /CuE°=0,34V; /ZnE°=‐0,76V)(Galicia2004)
a‐b)Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirsequeapresióny temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Unapilavoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,enella,elparquepresentamayorpotencialactúacomocátodoyeldemenorcomoánododeformaqueseobtienequeEcelula
o >0.Lafemopotencialdelapilaesiguala:
Elpotencialnormaldelacélulasecalculamediantelasiguienteexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Cu
o E /Zno = 0,34V ‐0,76V =1,10V
Elcátodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndereducción:
Cu (aq)+2e Cu(s)
Elánodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndeoxidación:
Zn(s)Zn (aq)+2e
Sumandoambas,seobtienelareacciónglobal:
(aq)+Zn(s)Cu(s)+ (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 323
c)Unesquemadelapilavoltaicaes:
Los electrones de la pilase dirigen de formaespontánea hacia lospotenciales crecientes,portanto:Polopositivo: /Cu
Polonegativo: /Zn
eseloxidante,laespeciequesereduce.
Zneselreductor,laespeciequeseoxida.
Lanotacióndelapilaes:
Zn/ // /Cu
d) La función del puente salino es conectar ambas semipilas de forma que se cierre elcircuitoyloselectronescirculenlibrementedentrodelmismo.
6.23.Unamuestrade3,00gdeunaaleacióndecromosedisolvióenácido,demodoquetodoel cromo se oxidó a . Este ion se redujo a enmedio básico, para lo cual senecesitaron3,09gde .Elion ,queactuócomoreductor,seoxidóa .a)Escribelaecuacióniónicaajustadacorrespondientealareduccióndel .b)¿Cuántosmolesde reaccionaronconel .c)¿Quériquezaencromoteníalaaleacióninicial?
(Asturias2004)
a)Laecuaciónaajustares:
SO +CrO SO +Cr
Lassemirreaccionesson:
Reducción:2 CrO +2H O+3e Cr +8OH
Oxidación:3 SO +2OH SO +H O+2e
Laecuaciónglobales:
2 +3 +5 5 +3 +10
b)RelacionandoSO conCrO :
3,09gSO1molSO80gSO
2molCrO3molSO
=0,026mol
c)RelacionandoCrO conaleación:
0,026molCrO3galeacion
1molCr
1molCrO52gCr1molCr
100=45%Cr
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 324
6.24. Dados los potenciales estándar de los siguientes pares, E° ( /Zn) = ‐0,76 V yE°( /Cu)=0,34V:a)Hazunesquemade lapilaque sepodría formar indicando todos suscomponentesyelsentidoenelquecirculanloselectrones.b)CalculaelvalordeEpila
o yrepresentalanotacióndelapila.(Canarias2005)
EsteproblemaestáresueltoenelpropuestoenGalicia2004.
6.25.Ajusta las siguientes reaccionesporelmétododel ion‐electróne indicaencadacasocuáleseloxidanteycuálelreductor:
a) +HClKCl+ + +
b) + +HCl + +KCl+ (Canarias2005)
a)Laecuacióniónicaes:
K MnO +H Cl K Cl +Cl +Mn 2Cl +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 2Cl Cl +2e
Laecuaciónglobales:
2MnO +16H +10Cl 2Mn +8H O+5Cl
Añadiendolosionesquefaltan(6Cl y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
2 +10HCl2 + +8 +2KCl
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
b)Laecuacióniónicaes:
2K Cr O +Fe Cl +H Cl Cr Cl +Fe Cl +K Cl +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
Oxidación:6 Fe Fe +e
Laecuaciónglobales:
Cr O +14H +6Fe 2Cr +6Fe +7H O
Añadiendolosionesquefaltan(26Cl y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
+14HCl+6 2 +6 +7 +2KCl
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 325
6.26.Sequierehacerunrecubrimientodeunasuperficieconcromo(cromado)yparaellosedisponedeunadisoluciónácidaquecontiene .Sepide:a)Escribelasemirreaccióndereducciónde aCr(s)enmedioácido.b)¿Cuántosgramosdecromosedepositaríanalpasarunacargade1,0·10 C?c)¿Cuántotiempotardaráendepositarseungramodecromoutilizandounacorrientede6A?
(Dato.1F=96485C· )(Canarias2005)
a)Lasemirreaccióndereducciónes:
+6 +6 Cr+3
b)RelacionandomolesdeelectronesyCr:
1,0·10 C1F
96485C1mole1F
1molCr6mole
52gCr1molCr
=0,9gCr
c)RelacionandoCrycantidaddecorriente:
1gCr1molCr52gCr
6mole1molCr
96485C1mole
=11133C
Eltiemponecesarioconunacorrientede6Aes:
t=11133C6A
1min60s
=30,9min
6.27.El sulfatodehierro (II)puedeobtenersepor reaccióndelacido sulfúricodiluido conhierro,desprendiendoademás,hidrógenomolecular.a)Formuleyajuste,porelmétododelion‐electrón,lareacciónquetienelugar.b) Calcule la cantidad de sulfato de hierro disuelto que se obtiene al reaccionar 10 g dehierroderiquezadel95%,conlacantidadestequiométricadeácidosulfúricodel20%ydedensidad1,15g/ .c)Sienellaboratoriosolamentesedisponedeácidosulfúricodedensidad1,83g/ y96%deriqueza.Indiquecuántoscentímetroscúbicosdeesteácidohayquetomaryaquévolumendeaguahayqueañadirloparaprepararladisolucióndiluidaquenecesitalareacción.d) Si en una primera cristalización, a partir de la disolución de sulfato de hierro (II)anteriormenteobtenidoyencondicionesadecuadas,seobtienen 20gdesulfatodehierro(II)heptahidratado,¿cuáleselrendimiento?
(CastillayLeón2005)
a)Laecuaciónaajustares:
Fe+H SO FeSO +H
Laecuacióniónicaes:
Fe+2H SO Fe SO +H
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2H +2e H
Oxidación:FeFe +2e
Laecuaciónglobales:
2H +FeFe +H
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 326
Añadiendolosionesquefaltan(SO )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
Fe(s)+ (aq) (aq)+ (g)
b)LacantidaddeFeareaccionares:
10gFe95%95gFe
100gFe95%1molFe55,8gFe
=0,17molFe
RelacionandoFeconH SO :
0,17molFe1molH SO1molFe
98gH SO1molH SO
=16,7gH SO
ComosetratadeH SO deriqueza20%ydensidad1,15g/cm :
16,7gH SO100gH SO 20%
20gH SO1cm H SO 20%1,15gH SO 20%
=72,5 %
RelacionandoFeconFeSO :
0,17molFe1molFeSO1molFe
151,8gFeSO1molFeSO
=25,8g
c) Si se dispone de H SO de riqueza 96% y densidad 1,83 g/cm para preparar ladisolución ácida diluida, se relaciona la cantidad de H SO estequiométrica con estadisolución:
16,7gH SO100gH SO 96%
96gH SO1cm H SO 96%1,83gH SO 96%
=9,5 %
Elvolumendeaguaaañadirparaprepararladisolucióndiluidanosepuedecalcular,yaque en la preparación de disoluciones los volúmenes de soluto y disolvente no sonaditivos.
d)ParaobtenerelrendimientoesprecisocalcularlamasadeFeSO ·7H Oquesedeberíahaberobtenido:
0,17molFe1molFeSO4 7H2O
1molFe277,8gFeSO4 7H2O1molFeSO4 7H2O
=47,3gFeSO4 7H2O
Elrendimientodelprocesoes:
η=20gFeSO4 7H2O exp47,3gFeSO4 7H2O teo
100=42,3%
6.28.Dadoslospotencialesestándardelossiguientespares:a)E°( /Zn)=‐0,76VyE°( /Cu)=0,34V.b)E°( /Zn)=‐0,76VyE°( /Ag)=0,80V.c)E°( /Zn)=‐0,76VyE°( /Li)=‐3,05V.Indica,encaso,lasreaccionesquetienenlugarenelánodoyenelcátodo,asícomolafuerzaelectromotrizdelascélulasgalvánicas.
(Canarias2006)
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 327
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Unacélulagalvánicaesaquellaen laquetiene lugarunareacciónespontánea,enella,elparquepresentamayorpotencialactúacomocátodoyeldemenorcomoánododeformaque se obtiene que Ecelula
o > 0. La fem o potencial de la célula se calcula mediante laexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Cátodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndereducción.
Ánodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndeoxidación.
a)ReacciónentreCu /CuyZn /Zn
Cátodo: (aq)+2 Cu(s)
Ánodo:Zn(s) (aq)+2 Reacciónglobal:Cu (aq)+Zn(s)Cu(s)+Zn (aq)
Lafemdelacélulaes:
Ecelulao =E /Cu
o E /Zno = 0,34V ‐0,76V =1,10V
b)ReacciónentreAg /AgyZn /Zn
Cátodo:2 (aq)+2 2Ag(s)
Ánodo:Zn(s) (aq)+2 Reacciónglobal:2Ag (aq)+Zn(s)2Ag(s)+Zn (aq)
Lafemdelacélulaes:
Ecelulao =E /Ag
o E /Zno = 0,80V ‐0,76V =1,56V
c)ReacciónentreZn /ZnyLi /Li
Cátodo: (aq)+2 Zn(s)
Ánodo:2Li(s)2 (aq)+2 Reacciónglobal:Zn (aq)+2Li(s)Zn(s)+2Li (aq)
Lafemdelacélulaes:
Ecelulao =E /Zn
o E /Lio = ‐0,76V ‐3,05V =2,29V
6.29.a)Justificasiloselementosquímicos:plata,cobre,cadmio,cincymagnesio,sedisuelvenenunadisolución0,1Mdeácidoclorhídrico,apartirdelossiguientespotencialesnormalesdereducciónE°:( /Ag)=0,80V;( /Cu)=0,34V;( /Cd)=‐0,40V;( /Zn)=‐0,76V;( +/Mg)=‐2,37V.b)Ordena,justificandolarespuesta,losionesanterioresdemásamenosoxidante.
(Canarias2006)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 328
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
a)ParalareacciónentreHClyAglassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2H +2e H E°=0,00V
Oxidación:2Ag2Ag +2e E°=‐ 0,80V Reacciónglobal:2H +2AgH +2Ag E°=‐0,80V
LanoespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadaporlosvaloresdeE°<0ydeΔG°>0,portanto,elAgnosedisuelveenHCl.
Delamismaforma,conelCu(E°=0,34V)tambiénseobtienequeE°<0ydeΔG°>0,portanto,elCunosedisuelveenHCl.
ParalareacciónentreHClyZnlassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2H +2e H E°=0,00V
Oxidación:ZnZn +2e E°=‐ ‐0,76V Reacciónglobal:2H +ZnH +Zn E°=0,76V
LaespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadaporlosvaloresdeE°>0ydeΔG°<0,portanto,elZnsedisuelveenHCl.
Delamismaforma,conelMg(E°=‐2,37V)tambiénseobtienequeE°>0ydeΔG°<0,portanto,elMgsedisuelveenHCl.
b)Losionessontantomásoxidantescuantomayoressupotencialdereducción.Losionesdadosordenadosporpoderoxidantedecrecienteson:
E°=+0,80V > E°=+0,34V > E°=‐0,76V > E°=‐2,37V
6.30.Ajusta las siguientes reaccionesporelmétododel ion‐electróne indicaencadacasocuáleseloxidanteycuálelreductor:
a) +NaI+HClNaCl+ +
b) + + + + + (Canarias2006)
a)Laecuacióniónicaes:
Na IO +I +H Cl H Cl +I +H O
Lassemirreaccionesson:
Reducción:IO +6H +5e ½I +3H O
Oxidación:5 I ½I +e
Laecuaciónglobales:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 329
IO +6H +5I 3I +3H O
Añadiendolosionesquefaltan(6Cl y6Na+)seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
+5NaI+6HCl6NaCl+3 +3
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
b)Laecuacióniónicaes:
2K Cr O +Fe SO +2H SO 2Cr 3SO +2Fe +2K +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
Oxidación:3 2Fe 2Fe +2e
Laecuaciónglobales:
Cr O +14H +6Fe 2Cr +6Fe +7H O
Añadiendolosionesquefaltan(13SO y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
+7 +6 +3 +7 +
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
6.31.Apartirdesiguientespotencialesnormalesdereducción:E°( /Zn)=‐0,76V;E°( /Ag)=0,80V;E°( / )=2,87VyE°( / )=1,36V.Indica justificando las respuestas con las reacciones que tienen lugar, las siguientescuestiones:a)¿Puedereducirelcincaloscationesplata?b)¿Puedeoxidarelcloroalosionesfluoruro?
(Canarias2006)
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
a)ParalareacciónentreZnyAg lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2Ag +2e 2Ag E°=0,80V
Oxidación:ZnZn +2e E°=‐ ‐0,76V Reacciónglobal:2Ag +Zn2Ag+Zn E°=1,56V
LavariacióndeenergíalibredeGibbs,ΔG°,delprocesoes:
ΔG°=‐2mol96485Cmol
1,56V1kJ
10 J=‐301kJ
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 330
LaespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadaporlosvaloresdeE°>0ydeΔG°<0.
b)ParalareacciónentreCl yF lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cl +2e 2Cl E°=1,36V
Oxidación:2F F +2e E°=‐ ‐2,87V Reacciónglobal:Cl +2F 2Cl +F E°=‐1,51V
LavariacióndeenergíalibredeGibbs,ΔG°,delprocesoes:
ΔG°=‐2mol96485Cmol
‐1,51V 1kJ
10 J=291,3kJ
Lanoespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadapor losvaloresdeE°<0ydeΔG°>0.
6.32. Si se añade cobre en polvo sobre una disolución acuosa de nitrato de plata 1M seobservaunligerodepósitodecolorgrisyunaprogresivaintensificacióndelcolorazul.a)¿Quéreacciónseproduce?b)Calculalavariacióndelaenergíalibreyexplicasielprocesoesespontáneo.c)Explicacomoconstruiríasunapilacobre‐platasidisponesde:hilodeplata,hilodecobredisolución1Mdesulfatodecobre(II)ydisolución1Mdenitratodeplata.Laexplicacióndebeincluir:lareacciónqueseproduceelsentidoenquecirculanloselectrones,elánodo,elcátodoylafuerzaelectromotrizopotencialdelapila.
(Datos.E°( /Cu)=0,34V;E°( /Ag)=0,80V)(Galicia2006)
a)EnlareacciónentreCu(s)yAg (aq)lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2Ag (aq)+2e 2Ag(s) E°=0,80V
Oxidación:Cu(s)Cu (aq)+2e E°= ‐0,34V Reacciónglobal:2 (aq)+Cu(s)2Ag(s)+ (aq) E°=0,46V
b)LavariacióndeenergíalibredeGibbs,ΔG°,delprocesoes:
ΔG°=‐2mol96485Cmol
0,46V1kJ
10 J=‐88,8kJ
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Unapilavoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,enella,elparquepresentamayorpotencialactúacomocátodoyeldemenorcomoánododeformaqueseobtienequeEcelula
o >0.Lafemopotencialdelapilaesiguala:
c)Unesquemadelapilavoltaicaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 331
Los electrones de la célula sedirigen de forma espontáneahacia potenciales crecientes,portanto:Polopositivo: /Ag
Polonegativo: /Cu
Ag+eseloxidante,laespeciequesereduce.
Cueselreductor,laespeciequeseoxida.
Lanotacióndelapilaes:
Cu/ // /Ag
6.33. El tricloruro de aluminio puede obtenerse por reacción química entre cloruro dehidrógenogaseosoyaluminiometal.a)Escribayajusteporelmétododelion‐electrónlareacciónquímicaquetienelugar.b)Calculeelrendimientodelareacciónsiseobtienen52gdetriclorurodealuminiocuandosepartede13,5gdealuminiometálico.c) Determine el volumen de hidrógeno, medido en condiciones normales, desprendidoduranteelprocesodescritoenelapartadoanterior.
(CastillayLeón2006)
a)Laecuaciónaajustares:
HCl(g)+Al(s)AlCl (aq)+H (g)
Laecuacióniónicaes:
H Cl +AlAl 3Cl +H
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:3 2H +2e H
Oxidación:2 AlAl +3e
Laecuaciónglobales:
6H +2Al2Al +3H
Añadiendolosionesquefaltan(6Cl )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
6HCl+2Al2 +3
b)ParaobtenerelrendimientoesprecisocalcularlamasadeAlCl quesedeberíahaberobtenido:
13,5gAl1molAl27gAl
1molAlCl1molAl
133,5gAlCl1molAlCl
=66,75gAlCl
Elrendimientodelprocesoes:
η=52gAlCl exp66,75gAlCl teo
100=77,9%
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 332
c)RelacionandoAlyH ,considerandocomportamiento idealyelrendimientocalculadoenelapartadoanterior:
13,5gAl1molAl27gAl
3molH2molAl
22,4LH1molH
79LH exp100LH teo
=13,1L
6.34. Ajusta las siguientes reacciones por el método del ion‐electrón, indicando lassemirreaccionesdeoxidaciónyreducción,asícomo,elagenteoxidanteyreductor:
a)Cu+ +NO+
b) + +HCl + +KCl+ (Canarias2007)
a)Laecuacióniónicaes:
Laecuacióniónicaes:
H NO +CuCu 2NO +NO+H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 NO +4H +3e NO+2H O
Oxidación:3 CuCu +2e
Laecuaciónglobales:
2NO +8H +3Cu3Cu +2NO+4H O
Añadiendolosionesquefaltan(6NO )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
8 +3Cu3 +2 +4
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
Cueselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
b)EsteproblemaseencuentraresueltoenCanarias2005.
6.35. Semontan en serie tres cubas electrolíticas. La primera contiene una solución denitratode ;lasegunda,unasoluciónde ;ylatercera,unasoluciónde .Alcabodeunciertotiempodecircularunacorrientecontinua,sehandepositado5,40gdeAgenelcátododelaprimeracubaelectrolítica.a) Calcule el número de átomos de Cu depositados en el cátodo de la segunda cubaelectrolítica.b)CalculelamasadeAudepositadaenelcátododelaterceracuba.c)Dibujeunesquemadelmontaje.d)Enlanutriciónparenteral,queseadministraenalgunosenfermosporvíaintravenosa,senecesitasuministraroligoelementosdeltipodelion .SabiendoqueelpHdelasangreesde7,4; y siendo conscientes de que hay que evitar la precipitación del en forma de
enlasangre.¿Cuáldebeserlaconcentraciónmáximade libreenlasangre?
(Datos.NúmerodeAvogadro=6,022·10 ; =2,2·10 )(Galicia2007)
a) Las ecuaciones químicas correspondientes a las reacciones que se producen en loscátodosdelascubasson:
Ag (aq)+e Ag(s)Cu (aq)+2e Cu(s)Au (aq)+3e Au(s)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 333
Como las tres cubas se encuentran conectadas en serie pasa la misma cantidad decorrienteporellasy,portanto,apartirdelamasadeplatadepositadaenlaprimeracubasepuedecalcularloquesedepositaenlassiguientes:
5,40gAg1molAg107,9gAg
1mole1molAg
1F
1mole=0,05F
0,05F1mole1F
1molCu2mole
6,022·10 atomoCu
1molCu=1,51· átomoCu
b)LamasadeAudepositadoes:
0,05F1mole1F
1molAu3mole
197gAu1molAu
=3,29gAu
c)Unesquemadelmontajees:
d)LaecuaciónquímicacorrespondientealadisolucióndelCu OH (s)es:
Cu OH (s)Cu (aq)+2OH (aq)
Laexpresióndelproductodesolubilidades:
K =[Cu ][OH
TeniendoencuentaqueelpHdelasangrees7,4elvalordelpOHes:
pOH=14pH=147,4=6,6
Apartirdeestevalorseobtieneelde[OH ]:
OH =10 OH =10 , M
SustituyendoenlaexpresióndeK sepuedeobtener[Cu ]máximaensangre:
Cu =2,2·10
10 , =3,5·10 M
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 334
6.36.Dadaslassiguientespilascuyasnotacionessonrespectivamente:
Ni(s)/ (aq)// (aq)/Ag(s)
Zn(s)/ (aq)// (aq)/Cu(s)Sepide:a)Dibujaunesquemadecadaunadelaspilasindicando,encadacaso,lacomposicióndeladisoluciónqueactúacomopuentesalino.b)Indicaencadacasolasreaccionesquetienenlugarenelánodoyenelcátodo.c)Calcularlafem,Ecélula
o ,delasceldasvoltaicasindicadas.
(Datos.E°( /Ni)=‐0,25V;E°( /Ag)=+0,80V;E°( /Zn)=‐0,76V;E°( /Cu)=+0,34V)
(Canarias2007)
ParalapilaNi(s)/Ni (aq)//Ag (aq)/Ag(s)
a)ComoE°(Ag /Ag)>E°(Ni /Ni),lasustanciaquetienemayorpotencialdereducción,Ag ,secomportacomoagenteoxidanteysereduceaAg,mientrasqueelNiseoxidaaNi .
Los electrones de la célulase dirigen de formaespontánea hacia lospotenciales crecientes, portanto:Polopositivo: /Ag
Polonegativo: /Ni
eseloxidante,la
especiequesereduce.
Nieselreductor,laespeciequeseoxida.
Lanotacióndelapilaes:
Ni/ // /Ag
b)Lassemirreaccionesencadaelectrodoson:
Cátodo(reducción):2Ag (aq)+2e 2Ag(s)
Ánodo(oxidación):Ni(s)Ni (aq)+2e Reacciónglobal:2 (aq)+Ni(s)2Ag(s)+ (aq)
c)Lafemdelacélulasecalculamediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Ag
o E /Nio
Ecelulao = 0,80V ‐0,25V =1,15V
ParalacélulaZn(s)/Zn (aq)//Cu (aq)/Cu(s)(ResueltoenGalicia2004).
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 335
6.37. Se hace pasar una corriente de 0,452 A durante 1,5 h a través de una celda deelectrólisisquecontiene fundido.Sepide:a)Escribelasreaccionesquetienelugarenelánodoyenelcátodo.b)¿Quécantidaddecalciosedeposita?
(Dato.ConstanteF=96487C· )(Canarias2007)
a) El cloruro de calcio en disolución acuosa se encuentra disociado de acuerdo con laecuación:
CaCl (l)Ca (l)+2Cl (l)
Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Cátodo(reducción): (l)+2 Ca(l)
Ánodo(oxidación):2 (l) (g)+2
b)Lacantidaddecorrientequecirculaporlaceldaes:
Q=0,452A·1,5h3600s1h
=2441C
Relacionandolacantidaddecorrienteconlasustanciadepositada:
2441C1mole96485C
1molCa2mole
40gCa1molCa
=0,506gCa
6.38.Escribeyajustalasreaccionesquetienenlugarenlossiguientescasos:a)Siseintroduceunabarradehierroenunadisolucióndenitratodeplata.b)Sisemezclaunadisolucióndepermanganatopotásicoenmedioácidoconotradeclorurodeestaño.
(Datos. E° ( /Ag) = +0,80 V; E° ( /Fe) = ‐0,44 V; E° ( / ) = +1,51 V;E°( / )=+0,15V)
(Canarias2007)
a)Si se introduceunabarradeFeenunadisolucióndeAgNO , comoE° (Ag /Ag)>E°(Fe /Fe), la sustanciaque tienemayorpotencialde reducción,Ag , se comporta comoagenteoxidanteysereduceaAg,mientrasqueelFeseoxidaaFe .
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2Ag (aq)+2e 2Ag(s) E°=0,80V
Oxidación:Fe(s)Fe (aq)+2e E°=‐ ‐0,44V Reacciónglobal:2Ag (aq)+Fe(s)2Ag(s)+Fe (aq) E°=1,24V
Añadiendolosionesquefaltan(2NO )seobtienelaecuaciónfinal:
2 +Fe +2Ag
b) Si semezcla una disolución de KMnO enmedio ácido con otra disolución de SnCl ,como E° (MnO /Mn ) > E° (Sn /Sn ), la sustancia que tiene mayor potencial dereducción,MnO ,secomportacomoagenteoxidanteysereduceaMn ,mientrasqueelSn seoxidaaSn .
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 336
Reducción:2 MnO (aq)+8H (aq)+5e Mn (aq)+4H O(l) E°=1,51V
Oxidación:5 Sn (aq)Sn (aq)+2e E°=‐ 0,14V Reacciónglobal:2MnO +16H +5Sn 2Mn +5Sn +8H OE°=1,36V
Añadiendolosionesquefaltan(2K y26Cl )seobtienelaecuaciónfinal:
2 +5 +16HCl2 +5 +2KCl+8
6.39. Ajusta las siguientes reacciones por el método del ion‐electrón, indicando lassemirreaccionesdeoxidaciónyreducción,asícomo,elagenteoxidanteyreductor:
a) + +HI + + + b) + + +S+ +
(Canarias2008)
a)Laecuacióniónicainiciales:
2K Cr O +I +H ClO Cr 3ClO +K +I +H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:Cr O +14H +6e 2Cr +7H O
Oxidación:3 2I I +2e
Laecuaciónglobales:
Cr O +14H +6I 2Cr +3I +7H O
Añadiendolosionesquefaltan(8ClO y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
+8 +6HI2 +3 +2 +7
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
b)Laecuacióniónicaes:
K MnO +2H S Mn SO +2K +S+H O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 S S+2e
Laecuaciónglobales:
2MnO +16H +5S 2Mn +5S+8H O
Añadiendolosionesquefaltan(3SO y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
2 +5 +3 2 +5S+ +8
eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.
eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 337
6.40. De los siguientes metales: Al, Fe, Ag, Au y Ni, justifica cuáles reaccionaránespontáneamenteconiones .Escribelasreaccionesqueseproduzcan.
(Datos.E°( /Al)=‐1,66V;E°( /Fe)=‐0,44V;E°( /Ag)=0,80V;E°( /Au)=1,50V;E°( /Ni)=‐0,25V;E°( /Cu)=0,34V)
(Canarias2008)
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
3Cu (aq)+2Al(s)3Cu(s)+2Al (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:3 Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,34V
Oxidación:2 Al(s)Al (aq)+3e E°=‐ ‐1,66V Reacciónglobal:3Cu (aq)+2Al(s)3Cu(s)+2Al (aq) E°=2,00V
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0,ylareacciónesespontánea.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
Cu (aq)+Fe(s)Cu(s)+Fe (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,34V
Oxidación:Fe(s)Fe (aq)+2e E°=‐ ‐0,44V Reacciónglobal:Cu (aq)+Fe(s)Cu(s)+Fe (aq) E°=0,78V
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0,ylareacciónesespontánea.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
Cu (aq)+2Ag(s)Cu(s)+2Ag (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,34V
Oxidación:2 Ag(s)Ag (aq)+e E°=‐ 0,80V Reacciónglobal:Cu (aq)+2Ag(s)Cu(s)+2Ag (aq) E°=‐0,46V
EsunareacciónenlaqueE°<0,entoncesΔG°>0,ylareacciónesnoespontánea.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
3Cu (aq)+2Au(s)3Cu(s)+2Au (aq)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 338
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:3 Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,34V
Oxidación:2 Au(s)Au (aq)+3e E°=‐ 1,50V Reacciónglobal:3Cu (aq)+2Au(s)3Cu(s)+2Au (aq) E°=‐1,16V
EsunareacciónenlaqueE°<0,entoncesΔG°>0,ylareacciónesnoespontánea.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
Cu (aq)+Ni(s)Cu(s)+Ni (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cu (aq)+2e Cu(s) E°=0,34V
Oxidación:Ni(s)Ni (aq)+2e E°=‐ ‐0,25V Reacciónglobal:Cu (aq)+Ni(s)Cu(s)+Ni (aq) E°=0,59V
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0,ylareacciónesespontánea.
Por tanto, sólo reaccionarán con Cu aquellos metales que tengan un potencial dereduccióninferiora0,34V,esdecir,Al,FeyNi.
6.41.Consideralareacción:
Cu+ +NO+ a)Ajustalareacciónporelmétododelion‐electrón.b)¿QuévolumendeNO(medidoa1atmy273K)sedesprenderásiseoxidan2,50gdecobremetálico?
(Canarias2008)
a)EsteajusteseencuentraresueltoenCanarias2007.
8 +3Cu3 +2 +4
b)RelacionandoCuyNO:
2,50gCu1molCu63,5gCu
2molNO3molCu
22,4LNO1molNO
=0,59LNO
6.42.Lareaccióndelperóxidodebarioconácidosulfúricoencondicionesadecuadasconducea la formacióndeunadisoluciónacuosadeperóxidodehidrógeno (aguaoxigenada)yunprecipitadodesulfatodebario.Ladisoluciónacuosadeperóxidodehidrógenosevaloraconpermanganatodepotasioenmediosulfúrico.a)Escribiryajustarlareaccióndeobtencióndel acuoso.b) Escribir y ajustar la reacción de oxidación‐reducción que tiene lugar en el proceso devaloración,sabiendoqueentrelosproductosdelareacciónsedesprendeoxígenomolecular( )yseformasulfatodemanganeso(II).c)Calcularelrendimientodelareaccióndeobtencióndelaguaoxigenadasisepartede20gde yelvolumendeoxígenoproducidodurante lavaloración,medidoencondicionesnormales,esde1L.
(CastillayLeón2008)
a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaobtencióndelH O es:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 339
(s)+ (aq) (aq)+ (aq)
b) La ecuación molecular correspondiente a la reacción de oxidación‐reducción entreH O yKMnO es:
KMnO +H O +H SO O +MnSO
Laecuacióniónicaes:
K MnO +H O +2H SO Mn SO +O
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 MnO +8H +5e Mn +4H O
Oxidación:5 H O O +2H +2e
Laecuaciónglobales:
2MnO +6H +5H O 2Mn +5O +8H O
Añadiendolosionesquefaltan(3SO y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
2 +5 +3 2 +5 + +8
c)RelacionandoBaO yH O :
20gBaO1molBaO169,3gBaO
1molH O1molBaO
1molO1molH O
22,4LO1molO
=2,6LO
Elrendimientodelprocesoes:
1,0LO real2,6LO teorico
100=38,5%
6.43. Cuando reacciona el cromato de potasio con el ácido clorhídrico puede obtenerseclorurode cromo (III),a la vezque se formaungasamarillo‐verdoso yotros compuestossolublesenagua.a)Ajustelareacciónporelmétododelion‐electrón.b)¿CuántosmLdeácidoclorhídricodel37%ydensidadrelativa1,19seránnecesariosparalareaccióncon7gdecromato?c)¿Quévolumendegas,medidoa20°Cseformaráenelcasoanterior?
(Dato:ConstanteR=0,082atm·L· · )(CastillayLeón2008)
a)Teniendoencuentaqueelgasamarillo‐verdosoquesedesprendeeselCl ,laecuaciónaajustares:
K CrO +HClCrCl +Cl
Laecuacióniónicainiciales:
2K CrO +Cl H Cr 3Cl +Cl
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:2 CrO +8H +3e Cr +4H O
Oxidación:3 2Cl Cl +2e
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 340
Laecuaciónglobales:
2CrO +16H +6Cl 2Cr +3Cl +8H O
Añadiendolosionesquefaltan(10Cl y2K )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
2 +16HCl2 +3 +2KCl+8
b)RelacionandoelcromatoconHCl:
7gCrO1molCrO116gCrO
16molHCl2molCrO
=0,483molHCl
ComosedisponedeHClderiqueza37%:
0,483molHCl36,5gHCl1molHCl
100gHCl37%
37gHCl1mLHCl37%1,19gHCl37%
=83,4mLHCl37%
c)RelacionandomolesdeHClydeCl :
0,483molHCl3molCl16molHCl
=0,09molCl
Considerando comportamiento ideal y suponiendo una presión de 1 atm, el volumenocupadoporelgases:
V=0,09molCl 0,082atm·L·mol ·K 20+273 K
1atm=2,2L
6.44.En la vidadiaria sonmuydiversos losprocesosque implicanun flujode electrones,desde el fenómeno de un relámpago hasta las pilas que hacen funcionar radios, relojes omarcapasos.Tambiénunflujodecargashaceposibleelfuncionamientodelsistemanerviosoenlosanimales.Laelectroquímicaeslaramadelaquímicaqueestudialainteracciónentrelaelectricidadylamateria.Enbaseasusconocimientosdeelectroquímicayporaplicaciónde laecuacióndeNernstyleyesdeFaraday,contestealassiguientescuestiones:a) A concentraciones equimoleculares de (aq) y (aq), ¿cuál debe ser laconcentracióndeAg+(aq)paraqueelpotencialde lapilagalvánicaformadapor lospares
(aq)/Ag(s)y (aq)/ (aq),seaigualacero?b)Determinelaconstantedeequilibrioa25°Cparalareaccióndelapartadoanterior.c)Sehacepasarunacorrientede400mAdurante20minutos,atravésdeunadisoluciónquecontienenitratodeplataynitratodehierro(II)enconcentraciones1Mdecadasal.¿Quémetalyenquécantidadsedepositaenelcátodo?Razona larespuesta.¿Quéreaccióntienelugarenelánodo?
(Datos.Potenciales estándarde electrodo,E°, (aq)/Ag (s)=0,80V; (aq)/ (aq)=0,77V; (aq)/Fe(s)=‐0,44V.Faraday=96500C· )
(Asturias2008)
a)En lapilagalvánica formadapor loselectrodosAg /AgyFe /Fe , lasustanciaquetienemayorpotencialdereducción,Ag ,secomportacomoagenteoxidanteysereduceaAg,mientrasqueelFe seoxidaaFe .
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Cátodo:Ag (aq)+e Ag(s) E°=0,80V
Ánodo:Fe (aq)Fe (aq)+e E°=‐ 0,77V
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 341
Reacciónglobal:Ag (aq)+Fe (aq)Ag(s)+Fe (aq) E°=0,03V
Elpotencialdelapilasecalculamediantelasiguienteexpresión:
Epila=EcatodoEanodo
Al tratarse de disoluciones que no están en estado tipo o estándar es preciso aplicar laecuacióndeNernst:
E=Eo‒0,0592n
log[red][oxd]
Ecatodo=Ecatodoo
0,0592n
log[red][oxd]
Ecatodo=E /Ago
0,05921
log1
[Ag ]
Eanodo=Eanodoo
0,0592n
log[red][oxd]
Eanodo=E /o
0,05921
log[Fe ][Fe ]
ComoEpila=0y[Fe ]=[Fe ]:
0,800,0592log1
[Ag ]=0,77[Ag ]=0,311M
b)EnelequilibriosecumplequeE=0,portantoteniendoencuentaque:
ΔG°=‐nFE°
ΔG°=‐RTlnKlnK=
nFE°RT
ElvalordelaconstanteKes:
lnK=1 96500C mol 0,03V8,314J mol K 298K
K=3,21
c)El ,conmenorpotencialdereducción(E°=‐0,44V),sereducemásfácilmentequeelAg queposeemayorpotencial(E°=0,80V).
LasemirreaccióndereduccióndelFe es:
Cátodo: (aq)+2 Fe(s)
Los aniones de las dos cubas no se sufren reacción redox, lo hacen los iones OH procedentesdelaguaquesonmásfácilesdeoxidar:
Ánodo:4 (aq) (g)+2 (g)+4
Lacantidaddecorrientequepasaporelánodoen20mines:
Q=I·t=400mA1A
10 mA20min
60s1min
=480C
Relacionandolacargaeléctricaconlacantidaddehierro:
480C1mole96485C
1molFe2mole
24,3gFe1molFe
=0,14gFe
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 342
6.45.Semontanenseriedoscubaselectrolíticasquecontienendisolucionesde yde,respectivamente.Calculalosgramosdeplataquesedepositaránenlaprimerasien
lasegundasedepositan6gdeCu.
(ConstantedeFaraday=96485C· )(Canarias2009)
Las disoluciones acuosas contienen CuSO y AgNO disociados en iones según lassiguientesecuaciones:
CuSO (aq)Cu +SO AgNO (aq)Ag +NO
Lasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesqueseproducenenloscátodosdelascubasson,respectivamente:
Cu (aq)+2e Cu(s) Ag (aq)+e Ag(s)
Como las dos cubas se encuentran conectadas en serie pasa la misma cantidad decorrienteporellasy,portanto,apartirdelamasadeplatadepositadaenlaprimeracubasepuedecalcularloquesedepositaenlasiguiente:
6gCu1molCu63,5gCu
2mole1molCu
1molAg1mole
107,9gAg1molAg
=20,4gAg
Losanionesdelasdoscubasnosesufrenreacciónredox,yaquenopuedenoxidarseylohacenlosionesOH procedentesdelagua.
6.46. Dados los datos de potencial estándar de reducción de los siguientes sistemas: E°( / )=0,53V;E°( / )=1,07V;E°( / )=1,36V.Indicarazonadamente:a)¿Cuáleslaespeciequímicamásoxidanteentreotraslasmencionadasanteriormente?b)¿Cuáleslaformareducidaconmayortendenciaaoxidarse?c)¿Esespontánealareacciónentreelcloromolecularyelionioduro?d)¿Esespontánealareacciónentreelioncloruroyelbromomolecular?
(Canarias2009)
a)Laespeciemásoxidante es laquetieneunmayorpotencialdereducción,enestecasosetratadel (E°=1,36V).
b) La forma reducida conmayor tendencia a oxidarse es la que tiene unmenorpotencialdereducción,enestecasosetratadel (E°=0,53V).
c) Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
Cl (g)+2I (aq)2Cl (aq)+I (s)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cl (g)+2e 2Cl (aq) E°=1,36V
Oxidación:2I (aq)I (s)+2e E°=‐ 0,53V Reacciónglobal:Cl (g)+2I (aq)2Cl (aq)+I (s) E°=0,83V
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 343
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
Br (l)+2Cl (aq)2Br (aq)+Cl (g)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Br (l)+2e 2Br (aq) E°=1,07V
Oxidación:2Cl (aq)Cl (g)+2e E°=‐ 1,36V Reacciónglobal:Br (l)+2Cl (aq)2Br (aq)+Cl (g) E°=‐0,29V
EsunareacciónenlaqueE°<0,entoncesΔG°>0ylareacciónesnoespontánea.
6.47.Unamuestrade20gdelatón(aleacióndecincycobre)setrataconácidoclorhídrico,desprendiéndose2,8litrosdehidrógenogasmedidosa1atmy25°C.a)Formulayajustalareacciónoreaccionesquetienenlugar.b)Calculalacomposicióndelaaleación,expresándolacomoporcentajeenpeso.
(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;E°( /Zn)=‐0,76V;E°( /Cu)=+0,34V;E°( / )=0,00V)
(Canarias2009)(Canarias2012)
a) Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
2H (aq)+Cu(s)H (g)+Cu (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2H (aq)+2e H (s) E°=0,00V
Oxidación:Cu(s)Cu (aq)+2e E°=‐ 0,34V Reacciónglobal:2H (aq)+Cu(s)H (g)+Cu (aq) E°=‐0,34V
Esuna reacciónen laqueE°<0, entoncesΔG°>0 y la reacciónesnoespontánea,portanto,noseproduceeldesprendimientode (g).
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
2H (aq)+Zn(s)H (g)+Zn (aq)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:2H (aq)+2e H (s) E°=0,00V
Oxidación:Zn(s)Zn (aq)+2e E°=‐ ‐0,76V Reacciónglobal:2H (aq)+Zn(s)H (g)+Zn (aq) E°=0,76V
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 344
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea,portanto,síseproduceeldesprendimientode (g):
Laecuaciónquímicaajustadaes:
Zn(s)+2HCl(aq)ZnCl (aq)+H (g)
b)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeH obtenidoses:
n=1atm·2,8L
0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=0,115molH
ComoelCunoreaccionaconelácido,todoelH desprendidosedebealZnpresenteenlamuestradelatón:
0,115molH1molZn1molH
65,4gZn1molZn
=7,5gZn
Lacomposicióndellatónes:
7,5gZn20glaton
100=37,5%Znelresto62,5%Cu
6.48.Lospotencialesnormalesdereducciónencondicionesestándarde lospares /Cu,/Pby /Znsonrespectivamente,0,34V,‐0,13Vy‐0,76V.
a) Explica, escribiendo las reacciones correspondientes qué metal/es producendesprendimientodehidrógenoalsertratadosconunácido.b) Haz un esquema y escribe las reacciones de ánodo y cátodo de la pila formada porelectrodosdeZnyPb,asícomoelpotencialdelapila.
(Canarias2009)(Canarias2011)
a) Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Comosehavistoenelproblemaanterior,Cu(E°>0)noreaccionadeformaespontáneaconlosácidosdesprendiendo .
Por el contrario, Zn (E° > 0) sí que es capaz de realizar dicha reacción. Por el mismorazonamiento,PbcuyopotencialE°tambiénesnegativocomoeldelZndesprenderá alreaccionarconunácido.
b)EnlapilaformadaporloselectrodosPb /PbyZn /Zn,lasustanciaquetienemayorpotencial de reducción, Pb , se comporta como agente oxidante y se reduce a Pb,mientrasqueelZnseoxidaaZn .
Lassemirreaccionesquetienenlugarencadaelectrodoson:
Cátodo: (aq)+2 Pb(s) E°=‐0,13V
Ánodo:Zn(s) (aq)+2 E°=‐ 0,76V Reacciónglobal:Pb (aq)+Zn(s)Pb(s)+Zn (aq) E°=0,63V
Unesquemadelapilavoltaicaes:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 345
Los electrones de la pila sedirigen de formaespontánea hacia lospotenciales crecientes, portanto:Polopositivo: /Pb
Polonegativo: /Zn
eseloxidante,laespeciequesereduce.
Zneselreductor,laespeciequeseoxida.
Lanotacióndelapilaes:
Zn/ // /Pb
Lafemopotencialdelapilatambiénsepuedecalcularmediantelaexpresión:
Ecelulao =Ecatodo
o Eanodoo
Ecelulao =E /Pb
o E /Zno
Ecelulao = ‐0,13V ‐0,76V =0,63V
6.49.Enelaño2006,algunosdelostubosdedrenaje,dehierro,situadosenlavíarápidadelSalnés, se hundieron provocando diversos socavones, debido a que experimentaron unproceso de corrosión. Si los ingenieros que diseñaron esta vía hubieran consultado a unquímico éste, les podría haber recomendado la utilización de un “ánodo de sacrificio”conectando,medianteunhilodecobre, los tubosdehierroaunabarrademagnesioparaevitarlacorrosión.Suponiendoqueentreambosmetalesfluyeunacorrienteeléctricamediade0,2A,determinar:a)LamasadeMgquesedebecolocarsisequierequeeltubodehierronosufracorrosióncatódicadurante10años.b)Lasreaccionesqueocurriránenelánodoyenelcátodo.c)¿Cuáleslarazónporlaqueelmagnesioevitalacorrosióndelhierro?
(Datos.E° ( /Fe)= ‐0,44V;E° ( /Mg)= ‐2,363V;constantedeFaraday=96485C· )
(Galicia2009)
a)Lacantidaddecorrientequepasaporelánodoen10añoses:
Q=I·t=0,2A·10anos365dıas1ano
86400s1dıa
=6,307·107C
Lasemirreaccióndeoxidacióndelmagnesioes:
MgMg +2e
Relacionandolacargaeléctricaconlacantidaddemagnesio:
6,307·107C1mole96485C
1molMg2mole
24,3gMg1molMg
=7942gMg
b)Lasreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Ánodo(oxidación):Mg +2
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 346
Cátodo(reducción): +2 +4 4
c)Lacorrosiónsedefinecomoeldeteriorodeunmaterialmetálicoaconsecuenciadeunataque electroquímicopor su entorno. Siempre que la corrosión esté originadapor unareacciónelectroquímica,lavelocidadalaquetienelugardependeráenalgunamedidadelatemperatura,delasalinidaddelfluidoencontactoconelmetalydelaspropiedadesdelosmetalesencuestión.Enelcasodelhierro,lacorrosiónhacequeéstesetransformeen“orín”,óxidodehierro(III)hidratado(2Fe O ·xH O).
ElMg,cuyopotencialdereducciónesmenor(E°=‐2,43V),esmásreductorqueelFe(E°= ‐0,44V),porestemotivo, seoxidamás fácilmenteenpresenciadeoxígeno,evitandoqueelhierro seoxidey aparezcan los correspondientesóxidosdehierro.Esteprocedimientoparaprotegeralhierrodesucorrosiónsedenomina“proteccióncatódica”.
El Mg actúa de ánodo y el Fe de cátodo; los electrones pasan con facilidad desde elmagnesio alhierro.Laoxidacióndelmagnesiomantiene reducidoalhierroy,por tanto,protegidodelacorrosión.
6.50.Elhierro,Fe,eselcuartoelementomásabundanteenlacortezaterrestre.Unamuestrade10gdehierro impuro sedisuelveenácidoen formade obteniéndose200mLdedisolución.Sevaloraron20mLdeestadisoluciónconpermanganatodepotasio, ,0,2M, consumiéndose14mLde esteúltimo.En la reacción redoxque tiene lugar, el seoxida a , y el se reduce a . Calcule el porcentaje de Fe en lamuestraoriginal.
(Galicia2009)
EstaecuaciónquímicaestáajustadaenelproblemapropuestoenCastillayLeón2001:
+8 +5 +5 +4
RelacionandolacantidaddeKMnO consumidoconladelamuestradeFe :
0,014LKMnO 0,2M0,020Ldisolucion
0,2molKMnO1LKMnO 0,2M
5molFe1molKMnO
=0,7molFe
Ldisolucion
Relacionandolaaliquotacontodaladisolución,lamasadeFe contenidoenéstaes:
0,2Ldisolucion0,7molFe1Ldisolucion
55,8gFe1molFe
=7,812gFe
ParacalcularlariquezaserelacionalamasadeFe conlamasademuestra:
7,812gFe10gmuestra
100=7,8%Fe
6.51. Los iones cloruro pueden oxidarse hasta cloro por acción de diversas sustanciasoxidantescomopermanganatodepotasio,dicromatodepotasioydióxidodemanganesoenmedioácido.Partiendodeionescloruroqueseencuentranenformadeácidoclorhídrico:a)Establece lasecuacionescorrespondientesa lastresreacciones,ajustadasporelmétododelion‐electrón.b) Calcula los litros de cloro, recogidos a 30°C y 700 mmHg, que se obtienen cuandoreaccionan,encondicionesadecuadas,359gde .c)Calculalamasadecristalesdesaldeclorurodecromo(III)hexahidratoqueseobtendríancuandoseutilizan100gde .
(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(CastillayLeón2009)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 347
a) La oxidación de los iones cloruro a cloro por medio del permanganato de potasioapareceexplicadaenelproblemapropuestaenCanarias2005.
2 +16HCl2 +5 +8 +2KCl
La oxidación de los iones cloruro a cloro por medio del dicromato de potasio apareceexplicadaenelproblemapropuestoenGalicia2001.
+14HCl2 +3 +7 +2KCl
Laecuacióniónicacorrespondientealaoxidacióndelosionescloruroacloropormediodedióxidodemanganesoes:
MnO +Cl H Mn 2Cl +Cl
Lassemirreacionesquetienenlugarson:
Reducción:MnO +4H +2e Mn +2H O
Oxidación:2Cl Cl +2e
Laecuacióniónicafinales:
MnO +4H +2Cl Mn +Cl +2H O
Añadiendolosionesquefaltan(2Cl )seobtienelaecuaciónmolecularfinal:
+4HCl + +2
b)RelacionandoKMnO yCl :
359gKMnO1molKMnO158gKMnO
5molCl
2molKMnO=5,68molCl
Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:
V=5,68molCl 0,082atm·L·mol ·K 30+273 K
700mmHg760mmHg1atm
=153,2L
c)RelacionandoK Cr O yCrCl :
100gK Cr O1molK Cr O252gK Cr O
2molCrCl
1molK Cr O=0,794molCrCl
ComosetratadeCrCl ·6H O:
0,794molCrCl1molCrCl ·6H O
1molCrCl266,5gCrCl ·6H O1molCrCl ·6H O
=211,5g ·6
6.52.Elcincmetálicopuedereaccionarconlosioneshidrógenooxidándoseacinc(II).a)¿Quévolumendehidrógeno,medidoa700mmHgy77°Csedesprenderásisedisuelvencompletamente0,5molesdecinc?b)Siserealizalaelectrólisisdeunadisolucióndecinc(II)aplicandounaintensidadde1,5Adurante2hysedepositan3,66gdemetal,calculalamasaatómicadelcinc.
(Datos.ConstantedeFaraday,F=96500C· ;ConstanteR=0,082atm·L· · )(Canarias2010)
a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreH yZnes:
Zn(s)+2H (aq)Zn (aq)+H (g)
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 348
RelacionandoZnyH :
0,5molZn1molH1molZn
=0,5molH
Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:
V=0,5molH 0,082atm·L·mol ·K 77+273 K
700mmHg760mmHg1atm
=15,6L
b)EnelcátododelacélulaseproducelareduccióndelZn :
(aq)+2 Zn(s)
Lacantidaddecorrientequepasaporlacubaes:
Q=1,5A·2h3600s1h
=10800C
RelacionandolamasadeZnquesedepositaenelcátodoconlacarga:
3,66gZn10800C
96500C1mole
2mole1molZn
=65,4g·
6.53.Conociendolospotencialesdereduccióndeloshalógenos:a)Escribelassiguientesreaccionesydeterminacuálesseránespontáneas.a1)Oxidacióndelionbromuroporyodo.a2)Reduccióndelcloroporionbromuro.a3)Oxidacióndelionyoduroporcloro.a4)Justificacuáleslaespeciemásoxidanteycuáleslamásreductora.(Datos.E°( / )=0,53V;E°( / )=1,07V;E°( / )=1,36V;E°( / )=2,85V)
(Canarias2010)
c) Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
a1)Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
I (s)+2Br (aq)2I (aq)+Br (l)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:I (s)+2e 2I (aq) E°=0,53V
Oxidación:2Br (aq)Br (l)+2e E°=‐ 1,07V Reacciónglobal:I (s)+2Br (aq)2I (aq)+Br (l) E°=‐0,54V
EsunareacciónenlaqueE°<0,entoncesΔG°>0ylareacciónesnoespontánea.
a2)Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
Cl (g)+2Br (aq)2Cl (aq)+Br (l)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 349
Reducción:Cl (g)+2e 2Cl (aq) E°=1,36V
Oxidación:2Br (aq)Br (l)+2e E°=‐ 1,07V Reacciónglobal:Cl (g)+2Br (aq)2Cl (aq)+Br (l) E°=0,29V
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
a3)EsteapartadoapareceresueltoenCanarias2009.
a4)Laespeciemásoxidanteeslaquetieneunmayorpotencialdereducción,enestecasosetratadel (E°=2,85V).
Laespeciemásreductora (conmayor tendenciaaoxidarse)es laque tieneunmenorpotencialdereducción,enestecasosetratadel (E°=0,53V).
(ProblemamuysimilaralpropuestoenCanarias2009).
6.54.Elorosepuedeextraerapartirdemineralesquelocontengan,medianteunprocesodetrituraciónytratamientoconNaCNyaireación.Deestaformaseobtieneunadisoluciónquecontieneelcomplejo[Au CN enequilibriocon .
+2NaCN[Au CN +2 Comoenlanaturaleza,eloroestáacompañadoconplata,enladisoluciónanteriorseformatambiénuncomplejodeplatadeacuerdoconlareacción:
+2NaCN[Ag CN +2 a)¿Quéconcentracióndecianurosódicoserequiereparamantenerel99%delorodisueltoenformadecomplejo[Au CN ,teniendoencuentaquelaconstantedeequilibrioparalaformacióndelcomplejoes4·10 ?b)500Ldeunadisoluciónquees0,01Mde[Au CN y0,0030Mde[Ag CN ,seevaporahastaunterciodesuvolumenoriginalysetratacon40gdeZnproduciéndoselassiguientesreacciones:
2[Au CN +Zn[Zn CN +2Au
2[Ag CN +Zn[Zn CN +2AgCalcular las concentraciones de los complejos de oro y plata cuando se ha consumido latotalidaddelZn.
(Datos.E°( /Ag)=0,7991V;E°( /Au)=1,68V;E°( /Zn)=‐0,7628V)(Galicia2010)
a)Elequilibrioaestudiares:
Au (aq)+2CN (aq)[Au CN (aq)
LlamandoaybalasconcentracionesinicialesdeAu yNaCN,respectivamente,latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:
Au CN [Au CNninicial a b —ntransformado x 2x —nformado — — xnequilibrio a–x b– 2x x
Sisedeseaqueel99%delAudisueltoestéenformadecomplejo:
[Au CN =x=0,99a a–x =0,01a
Sustituyendoenlaexpresióndelaconstantedeequilibrio:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 350
K =Au CNAu [CN
4·10 =0,99a
a–x b–2x
4·10 =0,99a
0,01a b–2·0,99a b–1,98a =4,98·10 ≃ 0b=1,98a
[NaCN]=1,98[ ]M
b)Losmolesinicialesdecadaespecieson:
500Ldisolucion0,01mol[Au CN 2
Ldisolucion=5mol[Au CN 2
500Ldisolucion0,003mol[Ag CN 2
Ldisolucion=1,5mol[Ag CN 2
40gZn1molZn65,4gZn
=0,61molZn
De acuerdo con los potenciales de reducción dados, elmayor valor corresponde al parAu /Au,E°=1,68V,loquequieredecirqueelionAu eslaespeciemásoxidanteporloqueeslaquemásfácilmentesereduce,hastaqueseconsumatodoelZn,mientrasqueelionAg permaneceinalterado.
LacantidaddeAu quesereducees:
0,61molZn2mol[Au CN 2
1molZn=1,22mol[Au CN 2
Lacantidadquequedaendisoluciónes:
5mol[Au CN 2 inic. –1,22mol[Au CN 2 red. =3,78mol[Au CN 2 disol.
Teniendoencuentaqueelvolumensereducehastalaterceraparte, lasconcentracionesdeloscomplejosdeoroyplataendisoluciónson:
33,78mol[Au CN 2
500Ldisolucion=0,023M
31,5mol[Ag CN 2
500Ldisolucion=0,009M
6.55.JustificasiesonoposiblequeelAu(s)seoxideconelaire.¿Quédebecumplirseparaqueunmetalseoxideconelaire?
(Datos.E°( /Au)=1,50V;E°( / )=1,23V)(Canarias2010)
Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 351
Au(s)+O (g)Au (aq)+H O(l)
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:3 O (g)+4H (aq)+4e 2H O(aq) E°=1,23V
Oxidación:2 Au(aq)Au (aq)+3e E°=‐ 1,50V
Reacciónglobal:3O (g)+4H (aq)+2Au(aq)2Au (aq)+2H O(l)E°=‐0,27V
EsunareacciónenlaqueE°<0,entoncesΔG°>0ylareacciónesnoespontánea.
Para que unmetal sea oxidado por el aire ( ) es necesario que su potencial dereducciónE°seamenorqueelqueposeeelparO /H O,E°=1,23V.
6.56.Dada lasiguientetabladepotencialesdereducción.Señalajustificandolarespuesta:a)Laespecieoxidantemásfuerte.b)Laespeciemásreductora.c)Uncatiónquepuedaseroxidanteyreductor.d)Unaniónquepuedaseroxidanteyreductor.e) Una oxidación de un catión por un anión que seaespontánea.f) Una reducción de un catión por un catión que seaespontánea.
ParredoxE°(V)/ +1,35/ +1,19/ +1,16/Cu+0,35/ +0,23/ +0,15/ +0,15/Sn‐0,14
(Canarias2011)
a)Laespeciemásoxidante es laquetieneunmayorpotencialdereducción,enestecasosetratadel (E°=+1,35V).
b)Laespeciemásreductoraeslaquetieneunmenorpotencialdereducción,enestecasosetratadelSn(E°=‐0,14V).
c)Uncatiónquepuedaseroxidanteyreductores yaquepuedeexperimentarlasdossemirreacciones:
Reducción:Sn +2e Sn
Oxidación:Sn Sn +2e
d)Unaniónquepuedaseroxidanteyreductores yaquepuedeexperimentarlasdossemirreacciones:
Reducción:ClO +2H +2e ClO +H O
Oxidación:ClO +H OClO +2H +2e
e) Para que una reacción sea espontánea debe cumplirse que a presión y temperaturaconstantes,ΔG°<0.
La relación entre ΔG° y el potencial de la reacción, E°, viene dado por la expresión,ΔG° = ‐ n F E°, de donde se deduce que una reacción de oxidación‐reducción seráespontáneasiemprequesecumplaqueE°>0.
Unaoxidacióndeuncatiónporunaniónqueseaespontáneaes:
+Cu2 +
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen3.(S.Menargues&F.Latre) 352
Reducción:Cl +2e 2Cl E°=1,35V
Oxidación:CuCu +2e E°=‐ 0,35V Reacciónglobal:Cl +Cu2Cl +Cu E°=1,00V
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
f)Unareduccióndeuncatiónporuncatiónqueseaespontáneaes:
+ Cu+
Lassemirreaccionesquetienenlugarson:
Reducción:Cu +2e Cu E°=0,35V
Oxidación:Sn Sn +2e E°=‐ 0,15V Reacciónglobal:Cu +Sn Cu+Sn E°=0,20V
EsunareacciónenlaqueE°>0,entoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.
6.57. El aluminio se obtiene por electrólisis de su óxido, , fundido. El cátodo es unelectrododealuminioyelánodounelectrododecarbón(grafito),queseconsumeduranteelproceso.Lasreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:
Reacciónanódica:C(s)+2 (g)+4 Reaccióncatódica: +3 Al(s)
a)¿Quécantidaddeelectricidadesnecesariaparaobtener10kgdealuminio?b)¿Cuántopesaelgrafitoconsumidoparaobtenerlos10kgdealuminio?
(Dato.ConstantedeFaraday,F=96500C· )(Canarias2012)
a)RelacionandomolesdeAlydeelectrones:
10kgAl103gAl1kgAl
1molAl27gAl
3mole1molAl
96500C1mole
96500C1F
=1,07·108C
b)Sumandoambassemirreaccionesseobtiene laecuaciónquímicacorrespondientea lareacciónglobal:
3[C(s)+2O CO (g)+4e ]
4[Al +3e Al(s)]3C(s)+2Al O (l)3CO (g)+4Al
RelacionandomolesdeAlydeC(grafito):
10kgAl103gAl1kgAl
1molAl27gAl
3molC4molAl
12gC1molC
1kgC
103gC=3,33kgC(grafito)
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