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Apuntes

Ejercicios: Números de oxidación y método ion-electrón

Practica★☆☆
El concepto de número de oxidación presenta situaciones singulares en ciertos compuestos binarios como los peróxidos y los hidruros metálicos. A partir de las reglas…

El concepto de número de oxidación presenta situaciones singulares en ciertos compuestos binarios como los peróxidos y los hidruros metálicos. A partir de las reglas generales de asignación:

  1. a) Determine el número de oxidación del oxígeno en el peróxido de bario, $\mathrm{BaO_2}$, y en el difluoruro de oxígeno, $\mathrm{OF_2}$.
  2. b) Determine el número de oxidación del hidrógeno en el hidruro de calcio, $\mathrm{CaH_2}$, y en el agua, $\mathrm{H_2O}$. Justifique brevemente cada valor en función de las electronegatividades relativas de los elementos combinados.
Resolver
Practica★☆☆
Al introducir una lámina de cinc metálico en una disolución acuosa de ácido clorhídrico, se produce un vivo burbujeo de hidrógeno gaseoso según el siguiente proceso:…

Al introducir una lámina de cinc metálico en una disolución acuosa de ácido clorhídrico, se produce un vivo burbujeo de hidrógeno gaseoso según el siguiente proceso:

$$\mathrm{Zn(s) + 2\,HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)}$$
  1. a) Calcule el número de oxidación de todos los átomos en reactivos y productos.
  2. b) Identifique la especie que se oxida, la que se reduce, el agente oxidante y el agente reductor, razonando la respuesta en términos de transferencia de electrones.
Resolver
Practica★☆☆
En medio acuoso ácido, el ion nitrato puede transformarse en monóxido de nitrógeno, mientras que el ion estaño(II) puede pasar a estaño(IV). a) Escriba y ajuste la…

En medio acuoso ácido, el ion nitrato puede transformarse en monóxido de nitrógeno, mientras que el ion estaño(II) puede pasar a estaño(IV).

  1. a) Escriba y ajuste la semirreacción de reducción del ion nitrato, $\mathrm{NO_3^-(aq)}$, a monóxido de nitrógeno, $\mathrm{NO(g)}$, en medio ácido, indicando el número de electrones transferidos.
  2. b) Escriba la semirreacción de oxidación del catión $\mathrm{Sn^{2+}(aq)}$ a $\mathrm{Sn^{4+}(aq)}$ y compruebe para ambas semirreacciones el balance simultáneo de masa y de carga eléctrica.
Resolver
Practica★★☆
El esquema siguiente ilustra el flujo de electrones que tiene lugar de forma espontánea cuando dos semiceldas redox interactúan a través de un circuito conductor.…

El esquema siguiente ilustra el flujo de electrones que tiene lugar de forma espontánea cuando dos semiceldas redox interactúan a través de un circuito conductor. Observe la disposición de las especies químicas y la dirección del flujo electrónico:

Semicelda izquierda Zn (s) Zn²⁺ (aq) Semicelda derecha Cu (s) Cu²⁺ (aq) ? e−
  1. a) Escriba las semirreacciones ajustadas de oxidación y de reducción, deduciendo el valor numérico que debe sustituir al signo de interrogación en la cantidad de electrones transferidos, y formule la ecuación iónica global neta.
  2. b) Asigne de forma justificada el rol de agente oxidante y agente reductor a partir de las variaciones experimentadas en los números de oxidación.
Resolver
Practica★★☆
El gas cloro, $\mathrm{Cl_2(g)}$, burbujeado en una disolución acuosa diluida y fría de hidróxido de sodio, experimenta un proceso de dismutación o desproporción que…

El gas cloro, $\mathrm{Cl_2(g)}$, burbujeado en una disolución acuosa diluida y fría de hidróxido de sodio, experimenta un proceso de dismutación o desproporción que conduce a la formación de aniones cloruro, $\mathrm{Cl^-}$, y aniones hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$.

  1. a) Formule y ajuste por el método del ion-electrón en medio básico las semirreacciones de oxidación y reducción independientes, indicando los reactivos y productos auxiliares ($\mathrm{H_2O}$ y $\mathrm{OH^-}$) y los electrones intercambiados.
  2. b) Deduzca la ecuación iónica global neta balanceada y justifique cuantitativamente el concepto de dismutación a partir de los estados de oxidación del cloro.
Resolver
Practica★★☆
En disolución básica, el anión permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, es capaz de oxidar al anión sulfito, $\mathrm{SO_3^{2-}}$, produciendo dióxido de manganeso sólido,…

En disolución básica, el anión permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, es capaz de oxidar al anión sulfito, $\mathrm{SO_3^{2-}}$, produciendo dióxido de manganeso sólido, $\mathrm{MnO_2(s)}$, y anión sulfato, $\mathrm{SO_4^{2-}}$.

  1. a) Escriba y ajuste mediante el método del ion-electrón en medio básico las semirreacciones de oxidación y reducción, detallando el balance de átomos mediante $\mathrm{H_2O}$ y $\mathrm{OH^-}$, así como el de cargas con electrones.
  2. b) Obtenga la ecuación iónica global neta y compruebe explícitamente que la carga total de los reactivos coincide con la de los productos.
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Practica★★★
En disolución ácida con ácido sulfúrico, $\mathrm{H_2SO_4}$, el permanganato de potasio, $\mathrm{KMnO_4}$, oxida cuantitativamente al ácido oxálico (etanodioico),…

En disolución ácida con ácido sulfúrico, $\mathrm{H_2SO_4}$, el permanganato de potasio, $\mathrm{KMnO_4}$, oxida cuantitativamente al ácido oxálico (etanodioico), $\mathrm{H_2C_2O_4}$, produciendo dióxido de carbono gaseoso, $\mathrm{CO_2(g)}$, y sulfato de manganeso(II), $\mathrm{MnSO_4(aq)}$.

  1. a) Escriba y ajuste por el método del ion-electrón las semirreacciones correspondientes y obtenga la ecuación iónica y molecular completa balanceada.
  2. b) Se toman $25{,}0\,\text{mL}$ de una disolución acuosa de ácido oxálico acidulada con $\mathrm{H_2SO_4}$. Para alcanzar el punto final rosa tenue persistente del propio permanganato en la valoración redox, se consumen con precisión $18{,}4\,\text{mL}$ de una disolución patrón de $\mathrm{KMnO_4}$ de concentración $0{,}0250\,\text{M}$. Calcule la concentración molar del ácido oxálico analizado.
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Practica★★★
En disolución fuertemente alcalina con hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$, el sólido hidróxido de cromo(III), $\mathrm{Cr(OH)3}$, es oxidado por el ion hipoclorito,…

En disolución fuertemente alcalina con hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$, el sólido hidróxido de cromo(III), $\mathrm{Cr(OH)_3}$, es oxidado por el ion hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$, transformándose en aniones solubles cromato, $\mathrm{CrO_4^{2-}}$, mientras que el cloro se reduce a ion cloruro, $\mathrm{Cl^-}$.

  1. a) Ajuste mediante el método del ion-electrón en medio básico la ecuación iónica global neta y formule la reacción molecular completa considerando sales de sodio.
  2. b) Se parte de $5{,}15\,\text{g}$ de $\mathrm{Cr(OH)_3}$ y un exceso de disolución de $\mathrm{NaClO}$ en presencia de $\mathrm{NaOH}$. Calcule la masa en gramos de cromato de sodio, $\mathrm{Na_2CrO_4}$, obtenida si el rendimiento global del proceso es del $82{,}0\,\%$.

Datos de masas atómicas: $\mathrm{H}=1{,}0\,\text{u}$; $\mathrm{O}=16{,}0\,\text{u}$; $\mathrm{Na}=23{,}0\,\text{u}$; $\mathrm{Cl}=35{,}5\,\text{u}$; $\mathrm{Cr}=52{,}0\,\text{u}$.

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Practica★★★
En disolución ácida con ácido sulfúrico, el dicromato de potasio, $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$, reacciona con el peróxido de hidrógeno, $\mathrm{H_2O_2}$. En esta reacción, el…

En disolución ácida con ácido sulfúrico, el dicromato de potasio, $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$, reacciona con el peróxido de hidrógeno, $\mathrm{H_2O_2}$. En esta reacción, el cromo se reduce a catión cromo(III), $\mathrm{Cr^{3+}}$, mientras que el peróxido actúa como reductor desprendiendo oxígeno gaseoso, $\mathrm{O_2(g)}$.

  1. a) Ajuste mediante el método del ion-electrón en medio ácido las semirreacciones y obtenga la ecuación iónica global balanceada.
  2. b) Se mezclan $40{,}0\,\text{mL}$ de una disolución acuosa de $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$ $0{,}125\,\text{M}$ con un exceso de disolución acidulada de $\mathrm{H_2O_2}$. Calcule el volumen de $\mathrm{O_2(g)}$, expresado en litros, que se recogerá a una temperatura de $295\,\text{K}$ y una presión de $1{,}02\cdot 10^5\,\text{Pa}$.

Dato: $R = 8{,}314\,\text{J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1} = 8{,}314\cdot 10^{-2}\,\text{bar}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$; considere $1\,\text{Pa} = 10^{-5}\,\text{bar}$. Considere gas seco ideal y ausencia de descomposición secundaria del peróxido.

Resolver