DESARROLLO DE EJERCICIO DE QUÍMICA ANALÍTICA

EJERCICIOS RESUELTOS

1. Calcule la fem estándar de una celda que utiliza las reacciones de semicelda Mg/Mg2+ y Cu/Cu2+ a 25°C. Escriba la ecuación de la reacción de la celda en condiciones de estado estándar.

SOLUCIÓN:

Se sabe que la reacción de semicelda en estado estándar para el Mg/Mg+2 es:

•  ; E° (V) = - 2.37[pic 1]

Mientras que para Cu/Cu+2 en estado estándar es:

•  ; E° (V) = + 0.34[pic 2]

Entonces la ecuación sería de la siguiente manera: [pic 3]

[pic 4]

 [pic 5]

 … (Ecuación final)[pic 6]

Por lo tanto, la fem estándar de la ecuación final sería:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

1. Prediga si las siguientes reacciones sucederán espontáneamente en disolución acuosa a 25°C. Suponga que la concentración inicial de todas las especies disueltas es de 1.0 M.

SOLUCIÓN:

La es positivo para una reacción espontánea. En cada caso, podemos calcular la fem de celda estándar de los potenciales de las semirreacciones.[pic 11]

Tenemos presente que:

[pic 12]

Entonces para cada reacción:

1. [pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

1. [pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

1. [pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

1. [pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

1. Utilice los potenciales estándar de reducción para encontrar la constante de equilibrio de cada una de las siguientes reacciones a 25°C.

SOLUCIÓN:
En cada caso usamos potenciales de reducción estándar de la tabla 19.1

Y se sabe que:

[pic 33]

Entonces para cada reacción:

1. [pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

Entonces para hallar la constante de equilibrio utilizamos la siguiente ecuación, donde n = 2.

[pic 38]

Resolviendo:

[pic 39]

[pic 40]

[pic 41]

1. [pic 42]

[pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

Entonces para hallar la constante de equilibrio utilizamos la siguiente ecuación, donde n = 2.

[pic 46]

Resolviendo:

[pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

1. [pic 50]

[pic 51]

[pic 52]

Entonces para hallar la constante de equilibrio utilizamos la siguiente ecuación, donde n = 5:

[pic 53]

Resolviendo:

[pic 54]

[pic 55]

[pic 56]

1. Calcule el E°, el E y el ΔG de las siguientes reacciones de celda:

1. [pic 57]

[pic 58]

1. [pic 59]

[pic 60]

SOLUCIÓN:

La fem estándar (E°) se puede calcular utilizando los potenciales de reducción estándar en la Tabla 19.1 del libro de Chang.

Y se puede calcular ΔG a partir de E usando la ecuación (19.2) del libro de Chang (ΔG = −nFEcell).

Entonces, para a:  

1. [pic 61]

[pic 62]

Las semirreacciones son: [pic 63]

 [pic 64]

 [pic 65]

 … (Ecuación final)[pic 66]

Una vez obtenida la ecuación, hallaremos :[pic 67]

[pic 68]

[pic 69]

[pic 70]

[pic 71]

Ya con el dato de , hallamos E reemplazando con los datos de las concentraciones de Mg+2 y Sn+2 en Q; teniendo en cuenta su fórmula que, es la siguiente: [pic 72]

[pic 73]

[pic 74]

[pic 75]

[pic 76]

Por último, con los datos de E° y E, podremos hallar ∆G, siendo n = 2 en esta ecuación. Por lo tanto, aplicamos la fórmula de ∆G.

[pic 77]

[pic 78]

[pic 79]

Ahora, para b:

1. [pic 80]

[pic 81]

Las semirreacciones son: [pic 82]

] [pic 83]

 [pic 84]

 … (Ecuación final)[pic 85]

Una vez obtenida la ecuación, hallaremos :[pic 86]

[pic 87]

[pic 88]

[pic 89]

[pic 90]

Ya con el dato de , hallamos E reemplazando con los datos de las concentraciones de Zn+2 y Cr+3 en Q; teniendo en cuenta su fórmula que, es la siguiente: [pic 91]

[pic 92]

[pic 93]

[pic 94]

[pic 95]

Por último, con los datos de E° y E, podremos hallar ∆G, siendo n = 6 en esta ecuación. Por lo tanto, aplicamos la fórmula de ∆G.

[pic 96]

[pic 97]

[pic 98]

1. Calcular el [H+] de la siguiente celda si el potencial de la celda es -3.231 voltios.

     Pt | MnO4- (0.00155 M), Mn+2 (1.78 x 10-5), H+ (x M) || Al+3 (2.57 x 10-7M) | Al(s)

[pic 99]

[pic 100]

[pic 101]

[pic 102]

[pic 103]

[pic 104]

[pic 105]

[pic 106]

Calculando [H+]:

n=15

[pic 107]

[pic 108]

[pic 109]

[pic 110]

[pic 111]

1. Para determinar el contenido de manganeso en un mineral se convierte éste a Mn3O4 y se pesa. Si una muestra de 1.52 g genera Mn3O4 con un peso de 0.126 g, ¿cuál será el porcentaje de Mn2O3 en la muestra? ¿El porcentaje de Mn?

SOLUCIÓN:

Se toman en cuentas las reacciones para saber cuánto se produce del compuesto. Entonces la ecuación balanceada sería:

[pic 112]

Y se sabe que:

[pic 113]

[pic 114]

[pic 115]

Entonces:

1. ¿cuál será el porcentaje de Mn2O3 en la muestra?

Para calcular el porcentaje de Mn2O3 utilizamos la ecuación a partir de los datos que tenemos. Por lo tanto:

[pic 116]

Hallando el peso de :[pic 117]

[pic 118]

[pic 119]

[pic 120]

Una vez obtenido el peso de  reemplazamos:[pic 121]

[pic 122]

[pic 123]

[pic 124]

1. ¿El porcentaje de Mn?

Para calcular el porcentaje de Mn utilizamos la ecuación a partir de los datos que tenemos. Por lo tanto:

[pic 125]

Hallando el peso de :[pic 126]

[pic 127]

[pic 128]

[pic 129]

Una vez obtenido el peso de  reemplazamos:[pic 130]

[pic 131]

[pic 132]

[pic 133]

1. Una muestra de 0.2356 g que contiene únicamente NaCl (58.44 g/mol) y BaCl2 (208.23 g/mol) produjo 0.4637g de AgCl (143.32 g/mol) seco. Calcule el porcentaje de cada compuesto de halógeno en la muestra.

SOLUCIÓN:

Tomaremos a como la masa de NaCl en gramos y , la masa de BaCl2 en gramos, entonces podemos escribir como una primera ecuación: [pic 134][pic 135]

 … (1)[pic 136]

Luego, para obtener la masa de AgCl a partir del NaCl, escribimos una expresión para el número de moles de AgCl formados a partir del NaCl, es decir:

• Cantidad de AgCl a partir de NaCl:

[pic 137]

• Luego, la masa de AgCl a partir de NaCl:

[pic 138]

Procediendo de esta manera, podemos escribir que el número de moles de AgCl a partir del BaCl2 está definido por:

• Cantidad de AgCl a partir de BaCl2:

[pic 139]

• Luego, la masa de AgCl a partir de BaCl2: [pic 140]

Puesto que 0.4637 g de AgCl provienen de los dos compuestos, podemos escribir:

 o para simplificar:[pic 141]

… (2)[pic 142]

La primera ecuación (1) puede ser reescrita como:

 … (3)[pic 143]

Sustituyendo (3) en (2):

[pic 144]

[pic 145]

[pic 146]

[pic 147]

Donde: [pic 148]

• Entonces, para NaCl el porcentaje es:

[pic 149]

[pic 150]

[pic 151]

• Por lo tanto, para BaCl2 el porcentaje sería:  

[pic 152]

[pic 153]

1. El mercurio en una muestra de 1.0451 g fue precipitado con un exceso de ácido paraperyódico, H5IO6:

5Hg2+ + 2H5IO6   -------> Hg5(IO6)2 + 10H+

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