Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005. Hoja 13 Corregida Área de Química-Física. Universidad Pablo de Olavide- pág. 1 94*. a)Las reacciones parciales son: Cu2+ +2 e- ↔ Cu Pb2+ +2 e- ↔ Pb El sentido de la reacción total se determina sabiendo que “la especie que se reduce tiene un valor de E mayor que la que se oxida”. En las condiciones estándar, E(Cu2+/Cu)=Eº(Cu2+/Cu) es superior a E(Pb2+/Pb)=Eº(Pb2+/Pb). Por tanto, la reacción espontánea es: Pb+Cu2+ ↔Pb2++Cu ∆Eº= Eº(Cu2+/Cu)- Eº(Pb2+/Pb)=0.337-(-0.126)=0.463 V b) De acuerdo con las reacciones parciales escritas en a), la reacción total implica el intercambio de n=2 electrones. ∆Gº=-n F Eº=-2·96500·0.463=-89360 CV/mol=-89360 J/mol c) ∆E = ∆Eº− [Pb 2+ ] 2.303RT log [Cu2+ ] nF Dado que [Pb2+]=[Cu2+](=0.5M), se computa log(1) que vale 0. Esto es, ∆E=∆Eº=0.463 V 95. Nos encontramos en las condiciones estándar: Eº(H+/H2) > Eº(Pb2+/Pb) se reduce H+ 2 H++2 e- ↔ H2 reducción, cátodo Pb2+ +2 e-← Pb oxidación, ánodo 2H++Pb↔H2+Pb2+ Pb|Pb2+(1M)||H+(1M)|H2 96*. Zn+Cu2+ ↔Zn2++Cu Las reacciones parciales son: Cu2+ +2 e- ↔ Cu Zn2+ +2 e- ← Zn ∆Eº= Eº(Cu2+/Cu)- Eº(Zn2+/Zn)=0.337-(-0.7628)=1.100 V De acuerdo con las reacciones parciales, la reacción total implica el intercambio de n=2 electrones. Hay dos opciones para determinar la constante de equilibrio, usando ∆Gº o resolviendo directamente a partir de los potenciales: Opción 1: ∆Gº=-n F ∆Eº=-2·96500·1.100=-212300 CV/mol=-212300 J/mol ∆Gº=-RT lnK Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005. Hoja 13 Corregida Área de Química-Física. Universidad Pablo de Olavide- pág. 2 lnK=-212300/(-8.31·298)=85.73 K=1.7·1037 Opción 2: ∆E = ∆Eº− [Zn2+ ] = ∆Eº− 2.303RT log K 2.303RT log [Cu2+ ] nF nF En el equilibrio, ∆E=0. Vamos a suponer que estamos a 25ºC. Entonces 2.303RT/F=0.059 0.059 log K 2 1.100 ⋅ 2 log K = = 37.3 0.059 K = 2 ⋅ 1037 0 = ∆Eº− Nota: la diferencia entre los valores de K de la opción 1 y 2 se deben a los redondeos numéricos. 97*. Pb2+ +2 e- ↔ Pb cátodo: E=Eº-0.059/n log(1/[Pb2+])= Eº-0.059/2 log(1/0.1) ánodo: E=Eº-0.059/2 log(1/[Pb2+])= Eº-0.059/2 log(1/x) ∆E=Ecatodo-Eanodo 0.05= Eº-0.059/2 log(1/0.1)-[ Eº-0.059/2 log(1/x)] 0.05=-0.059/2 (log(1/0.1)-log(1/x)) 0.05=-0.059/2 log(x/0.1) log(x/0.1)=-0.05·2/0.059=-1.695 x/0.1=0.020 x=2.0·10-3 mol/l 98*. a) Q=i t=4·30·60=7200 C b) La carga de un electron es 1.6·10-19 C, entonces: Ne=7200/1.6·10-19=4.5·1022 (nota: Ne representa el número de electrones transportados en estos 30 minutos, no el número de Avogadro!) c) La reacción de reducción de la plata es: Ag++1 e- ↔ Ag Se necesita 1 mol de electrones por 1 mol de plata metálica producida. Número de moles de plata se puede calcular, y de ahí deducir el número de moles de electrones: nAg=7.84/107.9= 0.0727 mol=ne El número de moles de electrones y el número de electrones estan relacionados a través del número de Avogadro: Ne=ne·ℵA ℵA = Ne/ne·=4.5·1022/0.0727=6.19·1023 99*. Cu2+ es el oxidante. Zn(s) es el reductor. Si la reacción es espontánea, se efectúa de izquierda a derecha. El cátodo corresponde al par Cu2+/Cu (es decir, es la barrita de cobre) porque ahí es adonde se efectúa la reducción, y el par Zn2+/Zn es el ánodo. Si la reacción no es espontánea, transcurre de derecha a izquierda: Zn2+ es el oxidante, Cu(s) es el reductor. El cátodo es entonces Zn2+/Zn y el ánodo Cu2+/Cu. 100. O * R2 O C * * R1 O a) grupos funcionales: 2 alquenos, 1 cetona, y 1 éster b) Hay 3 carbonos asimétricos marcados con un asterisco en la figura. Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005. Hoja 13 Corregida Área de Química-Física. Universidad Pablo de Olavide- pág. 3 101*. a) CH3CHNH2COOH: aminoácido b) CH3CHO: aldehido c) CH3CH2COCH3: cetona d) CH3CH2CONH2: amida 102*. 1. aminas: carácter básico 3. alcanos: baja reactividad química 4. ácidos carboxílicos: carácter ácido 2. aldehídos: el Carbono está en el estado de oxidación +1 (salvo el formaldehido), intermedio entre alcoholes (-1 para un alcohol primario) y ácidos (+3), así que, dependiendo de las condiciones, puede ser reductor u oxidante. Por tanto, la respuesta es la a, carácter reductor.