Quimica Inorganica 1 - Tare de reacciones redox PDF

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QUÍMICA INORGÁNICA Separata para Micro Taller 01 Unidad 01 - Sesión 01 – Estequiometria en Reacciones Redox Nota. - El docente podrá elegir uno o dos problemas para trabajar el Micro Taller 01 1. El cobre y el ácido nítrico reaccionan según la ecuación: Cu (s) + HNO3 (ac) -- Cu (NO3)2 (ac) + NO (g) + H2O (l) Balance: 0 +1+5-2 +2+5-2 +2-2 +1-2 3Cu (s) + 8HNO3 (ac) -- 3Cu (NO3)2 (ac) + 2NO (g) + 4H2O (l) Cu - 2 e- → Cu (oxidación, Agente Reductor) 2(N + e) → 2 (N) (reducción, Agente Oxidante) a) Indique el reactivo reductor. ¿Qué especie oxida y cual se oxida? La especie oxida es HNO3 y la que se oxida es el Cu b) Si reaccionan 2 moles de agente oxidante, calcula la masa de agente reductor necesario. Por regla de tres el agente oxidante, relación mol-masa: 8HNO3 ---3Cu (NO3)2 8 mol --- 562,5g 2mol ---- Xg X=1125/8= 140,62 c)

¿Cuál es el volumen del monóxido de nitrógeno (NO) a condiciones normales que se desprende simultáneamente de la reacción anterior (b)? Datos: Por regla de 3, X= (2 mol / 8 mol) × 2 mol = 0,5 mol n = 0,5 mol P= 1 atm R = 0,082 atm.L/K.mol T = 273 K Pv=RTn V = (0,5 mol × 0,082 atm.L/K.mol ×273 K ) / 1 atm = 11,2 L

d) Si a partir de 32 moles de ácido nítrico se obtuvieron 6 moles de especie oxidada ¿Cuál fue el rendimiento de dicho proceso? Regla de tres con: 3HNO3 ------3Cu (NO3)2 8mol ----- 3mol 32mol ----- xmol X= 12 mol de Cu %Rendimiento= R.R./R.T. x100 = 6mol/12mol x 100 = 50% e) Si dispongo del reductor al 80% de pureza, ¿qué cantidad de nitrato cúprico puedo preparar? 3Cu ---- 3Cu (NO3)2 190.5g 562,5g 152,4g xg X=152,4 x 562,4/190,5 X=450g Masas atómicas: N = 14, H = 1, O = 16, Cu = 63,5

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Química Inorgánica

2. El yodo y el ácido nítrico reaccionan según la ecuación: I2(g) + HNO3 (ac) -- HIO3 (ac) + NO2(g) + H2O(l) a) Balancea la ecuación química por el método redox. 0

+1+5-2

+1+5-2

+4-2

+1-2

I2(g) + 10HNO3 (ac) -- 2HIO3 (ac) + 10NO2(g) + 4H2O(l) 2 (I - 5e) → 2(I) (oxidación, Agente Reductor) 10 (N + e) → 10 (N) (reducción, Agente Oxidante) b) Indica el reactivo oxidante. ¿Qué especie reduce y cual se oxida? La especie que se reduce es HNO3 y la que se oxida es I2 c)

Si se cuenta con 100 g de I2 y 100 g de HNO3, ¿Cuántos moles de NO2 se desprenderá? I2 --- 10HNO3 254g

630g

100g

100g

I2 ------ 10NO2 1mol

10mol

2,54mol xmol

254/100=2,54 630/100=6,3

X= 10 x 2,54= 25,4mol

d) Si reaccionan los 50 g del agente reductor al 90% de en peso, calcula la cantidad de HIO3 obtenida. 90%=masa pura/50 x100

I2--------2HIO3

Masa pura= 0,9 x50

254g

352g

Masa pura= 45

45g

xg

X=62.36 e) Si la reacción tiene un rendimiento del 85% y se consumen 75 g del oxidante ¿Cuál es la masa de H2O que se forma? 10HNO3 ---------4H2O

85%=masa real/8,57x100

630g 72g 75g xg X=72x75/630 =8,57(masa teórica)

masa real=8,57x85/100 masa real= 7,28

Masas atómicas: I = 127, N = 14, O = 16, H = 1

3. A partir de 345 g de iodato potásico se obtienen, a 20 ⁰C y 740 mmHg de presión, 30 L de la especie oxidada. Para la siguiente reacción: KIO3 -- O2 + KI, Contesta: a) Balancea la ecuación por el método redox. Balance: +1+5-2

0

+1-1

2KIO3 -- 3O2 + 2KI 2 (I + 6e) → 2 (I) (reducción, Agente Oxidante) 6 (O - 2e) → 6 (O) (oxidación, Agente Reductor)

b) ¿Cuál ha sido el rendimiento de la reacción? 2KIO3 3O2 429 96 345 x X=345 x 96/345 =77.38 gramos Pv=RTn 740x 30= 62,4 x 293 x n n=1,214mol %Rendimiento= 38.8/77,38x100 %Rendimiento= 50%

c)

n=m/M 1,214 x 32 =n n=38,8gramos

Conociendo que se trata de una reacción redox, indica el tipo de agente que sería el KIO3. El KIO3 es un agente oxidante y a la vez actúa como un agente reductor Masas atómicas: I = 127, K = 39, O = 16

4. Teniendo en cuenta la reacción: 0

+1+5-2

+1+5-2

+2-2

+1-2

I2 (g) + 10 HNO3 (ac) --- 2 HIO3 (ac) + 10 NO2 (g) + 4 H2O (l), Indica en cada aseveración, si es verdadera (V) o falsa (F). Justifica tu respuesta a) En la reacción iónica planteada, el I2 pierde electrones experimentando un proceso de reducción. (F) (Pierde electrones ya que pasa de 0 a +5, esto se denomina proceso de oxidación) b) El ácido nítrico es el que permite la oxidación, es decir, es el agente oxidante. (V) (Sí, el ácido nítrico es el agente oxidante ya que pasa de +5 a +2) c)

En el HIO3, el yodo está actuando con carga +5, indicándome la ganancia de 5 electrones. (F) (No gana electrones más bien a perdido electrones)

d) La ganancia de electrones en el nitrógeno del HNO3 indica que éste, es capaz de oxidar simultáneamente al I2, mientras él se reduce. (V) (Sí ya que el proceso del método de Redox conlleva a que el oxidante oxide a un reductor y que el reductor reduzca a un oxidante)

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5. Balancea las siguientes ecuaciones por el método del cambio de estado de oxidación e indica lo siguiente:

a)

Número de electrones transferidos

b)

Especie que se oxida y se reduce.

c)

Agente oxidante y agente reductor.

Reacciones Químicas: I. Zn + NaOH -- Na2ZnO2 + H2 0

+1-2+1

+1+2-2

0

Zn + 2NaOH --- Na2ZnO2 + H2 Zn – 2e

→ Zn (oxidación, Agente Reductor)

2(H + 1e)

→ (H)2 (reductor, Agente Oxidante)

Electrones transferidos 2e II. Cu + HNO3 -- Cu(NO3)2 + NO + H2O 0

+1+5-2

+2+5 -2

+2-2 +1-2

3Cu + 8HNO3 -- 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3(Cu - 2e) → 3 (Cu) (oxidación, Agente Reductor) 2(N + 3e) → 2 (N) (reducción, Agente Oxidante) Electrones transferidos 6e III. H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 -- Cr2(SO4)3 + KHSO4 + S + H2O +1-2

+1+6-2

+1+6-2

+3+6-2

+1+1+6-2

0

+1-2

3H2S + K2Cr2O7 + 5H2SO4 -- Cr2(SO4)3 + 2KHSO4 + 3S + 7H2O 3(S - 2e) → 3 (S) (oxidación, Agente Reductor) 2(Cr + 3e) → 2 (Cr) (reducción, Agente Oxidante) Electrones transferidos 6e

6. Si la pureza del KClO3 es del 60% y contamos con 1 kg de dicha sal. Menciona cuántos litros de O2 a condiciones normales, con una pureza del 90% se obtendrá de dicha reacción: 2KClO3 + 2H2SO4 -- 2KHSO4 + 2 O2 + Cl2O + H2O Además, indica la especie reductora y la especie oxidante. Masas atómicas: Cl = 35,5, K = 39, O = 16, H = 1, S = 32 +1+5-2

+1+6-2

+1+1+6-2

0

+1-2

+1-2

2KClO3 + 2H2SO4 -- 2KHSO4 + 2 O2 + Cl2O + H2O 0.6 x 1000 g = 600g

n = 282.06g/ 32g/mol n = 8.81 mol

2KClO3 ------- 2 O2 122,5g ---------- 64g 600 g ---------- xg X= 600 x 64/ 122.5= 313.4 g de O2 0.9x 313.4 = 282.06 g V= V (C.N) x #n V= 22.4 L/mol x 8.81 mol V= 197. 344 L O2 Las especie reductor y oxidante: 2 (Cl + 4e) → 2 (Cl) (reducción) (Agente Oxidante) 4 (O - 2e) → 4 (O) (oxidación) (Agente Reductor)...