Resolución de ejercicios
GUÍA HALÓGENOS Y HALOGENUROS
QUÍMICA INORGÁNICA (63.13)
 1) Se han obtenido 100 L de cloro líquido a -33 °C cuya densidad es 1,507 g/cm3
, a partir de un
sólido cuya composición es la siguiente: sulfato de sodio: 1,5 %, material inerte (arcilla, etc.): 3,1% y
el resto cloruro de sodio. Usando la pirolusita, mineral que contiene el 85 % de MnO2, y ácido
sulfúrico comercial de concentración 93,5 % m/m.
a) Calcular las masas de los tres reactivos necesarios para obtener la cantidad de cloro
mencionado anteriormente.
b) Si el filtro de una careta antigás tiene 40 g de carbón activado y sabiendo que 1 g de
carbón activado adsorbe 235 mL de Cl2(g) en CNPT, será suficiente este filtro para adsorber el Cl2 que
escapa a la atmósfera, si las pérdidas al recogerlo son del 1% del Cl2 obtenido?
Nota: considerar las pérdidas en CNPT
Datos: Mr (O)= 16 g/mol; Mr (S)= 32 g/mol;. Mr (H)= 1 g/mol; Mr (Mn)= 55 g/mol;
Mr (Cl)= 35,5 g/mol.
Ej. 1: Resolución
Resolución
Planteamos un esquema de lo que describe el problema para poder llegar más fácil a la reacción
química
Pirolusita + H2SO4 (ac)+ sólido = Cl2 (l)
mineral
85 % de MnO2 (s)
Composición:
1,5 % de Na2SO4 (s)
3,1 % de material inerte
resto de NaCl
4,6 %
+
95,4 % de NaCl
Debemos destacar que la temperatura de ebullición del cloro es de - 34,04 °C a P = 1 atm. La temperatura que
tenemos de dato es - 33 °C. A una presión normal de 1 atm, se esperaría que el cloro estuviera gaseoso, pero el
ejercicio no aclara la presión de trabajo, así que usamos el cloro en estado líquido.
Resolución
Pasemos entonces a plantear la reacción química que tiene lugar. Recordar que esta siempre
debe estar balanceada por masa y por carga. Y luego planteamos los datos que tenemos.
MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)
85 % pureza
Mr = 86, 94 g/mol
m(MnO2)= ?
93,5 % m/m
Mr = 98 g/mol
m(H2SO4)= ?
95,4 % pureza
Mr = 58,44 g/mol
m(NaCl)= ?
V= 100 L
ρ= 1,507 g/ml
Mr = 71 g/mol
 Para poder responder al inciso a) tenemos que tener en cuenta la relación
estequiométrica entre el Cl2 y el resto de los reactivos.
a) Calcular las masas de los tres reactivos necesarios para obtener la cantidad de cloro mencionado
anteriormente.
Resolución
MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)
 Relación estequiométrica entre el Cl2 y el resto de los reactivos:
 Entonces como primer paso tenemos que conocer el número de moles de Cl2 que se producen en la reacción.
De la reacción química
tenemos que:
n (MnO2) : n (Cl2) n (H2SO4) : n (Cl2) n (NaCl) : n (Cl2)
1:1 2:1 2:1
n (Cl2)= ?
Recordar:
ρ= 1,507 g/ml = 1,507 Kg/L
1g = 1000 Kg
ρ(Cl2)= m (Cl2)
V (Cl2)
m (Cl2) = ρ(Cl2)· V (Cl2)
m (Cl2) = 1,507 kg/L· 100L
m (Cl2) = 150,7 kg
n (Cl2)= m (Cl2)
Mr (Cl2)
150700 g
71 g/mol
n (Cl2)= 2122,53 mol
=
Resolución
MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)
 Teniendo el número de moles del Cl2 aplicamos las relaciones estequiométricas para poder conocer
la masa que se empleó de los reactivos. Procedemos:
De la reacción química
tenemos que:
n (MnO2) : n (Cl2)
1:1
Pero este no es el resultado final!!! Porque tenemos primero que
asegurarnos que el reactivo MnO2 no tenga algún grado de pureza.
Es decir, este sería el resultado final si el MnO2 estuviera 100 % puro y
NO es el caso. En los datos nos dicen que proviene de la pirolusita
que contiene un 85 % del óxido de manganeso (IV).
m (MnO2)= Mr (MnO2)· n(MnO2) = 87 g/mol· 2122,53 mol
n (Cl2)= n (MnO2) = 2122,53 mol
m (MnO2)= 184657,5 g = 184,657 Kg
Entonces teniendo en cuenta la
pureza del MnO2:
184,657 Kg 85 %
217 Kg 100 %
 m (MnO2)= 217 kg
Resolución
MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)
 Hacemos el mismo procedimiento para poder conocer la masa que se empleó de los reactivos.
Procedemos:
De la reacción química
tenemos que:
n (H2SO4) : n (Cl2)
2:1
Pero este no es el resultado final!!! Porque el
H2SO4 está 93,5 % m/m. Como en el caso
anterior, este sería el resultado final si el H2SO4
estuviera 100 % puro y NO es el caso.
m (H2SO4)= Mr (H2SO4)· n(H2SO4) = 98 g/mol· 4245 mol
n (H2SO4) = 2 · n (Cl2)= 4245 mol
m (H2SO4)= 416010 g = 416 Kg
Entonces teniendo en cuenta la concentración
del H2SO4 :
416 Kg 93,5 %
445 Kg 100 %
 m (H2SO4 93,5%)= 445 kg
Resolución
MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)
 Hacemos el mismo procedimiento para poder conocer la masa que se empleó de los reactivos.
Procedemos:
De la reacción química
tenemos que:
n (NaCl) : n (Cl2)
2:1 m (NaCl)= Mr (NaCl)· n(NaCl) = 58,44 g/mol· 4245 mol
n (NaCl) = 2 · n (Cl2)= 4245 mol
m (NaCl)= 248077 g = 248,078 Kg
Entonces teniendo en cuenta la pureza
del NaCl :
248,078 Kg 95,4 %
260 Kg 100 %
 m (NaCl)= 260 kg
Pero este no es el resultado final!!! Porque tenemos
primero que asegurarnos que el NaCl no tenga algún
grado de pureza. Es decir, este sería el resultado final si
el NaCl estuviera 100 % puro y NO es el caso. En los
datos nos dicen que tiene un 95,4 % de pureza.
Resolución
a) Calcular las masas de los tres reactivos necesarios para obtener la cantidad de cloro mencionado
anteriormente.
R/ Para obtener los 100 L de cloro se necesitaron: 217 kg de MnO2, 445 kg de H2SO4 y
260 kg de NaCl
MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)
85 % pureza
Mr = 86, 94 g/mol
m(MnO2)= 217 Kg
93,5 % m/m
Mr = 98 g/mol
m(H2SO4)= 445 Kg
95,4 % pureza
Mr = 58,44 g/mol
m(NaCl)= 260 Kg
V= 100 L
ρ= 1,507 g/ml
Mr = 71 g/mol
Resolución
b) Si el filtro de una careta antigás tiene 40 g de carbón activado y sabiendo que 1 g de carbón activado
adsorbe 235 mL de Cl2(g) en CNPT, será suficiente este filtro para adsorber el Cl2 que escapa a la
atmósfera, si las pérdidas al recogerlo son del 1% del Cl2 obtenido?
Nota: considerar las pérdidas en CNPT
 Esquemáticamente podemos representar lo que describe el inciso b) de la siguiente forma:
Filtro de la careta
antigás
40 g de Cactivado
De los datos sabemos que: 1 g Cactivado
adsorbe
235 ml Cl2 CNPT
De la reacción tenemos que se producen 2122,5 mol de Cl2 (inciso anterior)
pero el problema nos dice que se pierde el 1 % de esta cantidad. veamos
entonces cuánto Cl2 tendría que recoger el filtro de la careta.
2122,5 mol Cl2 · 0,01 = 21,225 mol Cl2
Tendría que recoger el
filtro de la careta
Resolución
 Sabiendo esto: 1 g Cactivado
adsorbe
235 ml Cl2 CNPT = ¿cuántos moles de Cl2?
Deberíamos entonces buscar cuántos moles de Cl2 adsorbe 1 g de Cactivado, para conocer la
capacidad de retención del filtro en moles, y compararlo con la cantidad de Cl2 que tenemos
que filtrar (21,225 mol Cl2).
P(Cl2)·V(Cl2)= n(Cl2)·R·T
n(Cl2)=
P(Cl2)·V(Cl2)
R·T
1 atm· 0,235 L
0,082 · 273 K
n(Cl2)=
0,01 mol
n(Cl2)=
CNPT
1 g Cactivado
adsorbe
0,01 mol Cl2
Entonces:
40 g Cactivado
adsorben
0,4 mol Cl2
Es la capacidad de
retención del filtro
Resolución
1 g Cactivado
adsorbe
0,01 mol Cl2
Entonces:
40 g Cactivado
adsorben
0,4 mol Cl2
Es la capacidad de
retención del filtro
Sabemos además que: 21,225 mol Cl2
Tendría que recoger el
filtro de la careta
R/ Si la cantidad de moles de cloro generados (21,225 mol Cl2) en la reacción
es superior a la cantidad de moles que retiene el filtro de la careta (0,4 mol Cl2),
entonces el filtro de esta careta no es suficiente para adsorber el Cl2 que
escapa a la atmósfera.
 4) Se hacen burbujear 0,2 mol de cloro en 1 litro de agua, siendo la disolución completa. Luego se
neutraliza con NaOH 0,1 M.
a) Plantear las ecuaciones químicas que ocurren en el proceso.
b) Determinar el pH final. Suponer volúmenes aditivos.
Datos: Ka HClO = 3,2·10-8
.
Ej. 4: Resolución
Resolución
Planteamos un esquema de lo que describe el problema y poder plantear las reacciones que
ocurren:
 Como estamos burbujeando Cl2 en agua debemos recordar que sucede cuando los halógenos
reaccionan con agua
Resolución
¿Qué sucede cuando los halógenos reaccionan con agua?
 Conocemos que los halógenos (EXCEPTO el flúor) reaccionan con agua de manera general de la
siguiente forma:
 En el caso de los halógenos (EXCEPTO el flúor), ocurre el fenómeno conocido como:
dismutación donde el propio halógeno se oxida y se reduce y el agua no participa.
Resolución
 Conociendo que ocurre una
dismutación, estamos en
condiciones de responder el
primer inciso del problema
a) Plantear las ecuaciones químicas que ocurren en el proceso.
Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac)
R/ La reacción química que tiene lugar es:
Resolución
b) Determinar el pH final.
Suponer volúmenes aditivos.
 El pH de la solución final estará determinado por la concentración de las especies que se
hidrolizan.
Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac)
0,2 M 0,2 M 0,2 M
1 L
 Tenemos que tener en cuenta que una reacción de neutralización con el NaOH implica que
este reacciona estequiométricamente con los productos de la dismutación
Veamos entonces de las reacciones de neutralización, que ocurren entre el NaOH y los productos de
la dismutación, cuáles especies pueden ser hidrolizadas.
Suponiendo volúmenes aditivos tenemos que:
Vfinal = V H2O + V NaOH neutraliza HCl + V NaOH neutraliza HClO
Resolución
Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac)
0,2 M
0,2 M
0,2 M
1 L
HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)
Reacción de neutralización del HCl:
0,1 M
0,2 mol - 1L
Para neutralizar 0,2 mol de HCl necesitamos 0,2 mol de NaOH
(según la estequiometria de la reacción).
Como la concentración del NaOH es 0,1 M, esos 0,2 mol de NaOH,
que necesitamos para poder neutralizar 0,2 mol de HCl, representan
2 L de NaOH y se suman al volumen final.
0,2 M
0,1 mol - 1L
0,2 mol - 2L
Suponiendo volúmenes aditivos hasta ahora tenemos:
Vfinal = V H2O + V NaOH neutraliza HCl + V NaOH neutraliza HClO
Vfinal = 1L + 2L + V NaOH neutraliza HClO
Resolución
Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac)
0,2 M 0,2 M
1 L
HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)
Reacción de neutralización del HCl:
0,2 M
NaCl se disocia en Na1+
(ac) y Cl-
(ac) y no hidroliza.
Veamos de los productos quienes se podrían
hidrolizar:
 La neutralización del HCl no aporta al pH final de la solución.
Procedamos a hacer lo mismo entonces para el HClO
Resolución
Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac)
0,2 M
0,2 M
0,2 M
1 L
HClO(ac) + NaOH(ac) NaClO(ac) + H2O(l)
Reacción de neutralización del HClO:
0,1 M
0,2 mol - 1L
Para neutralizar 0,2 mol de HClO necesitamos 0,2 mol de NaOH
(según la estequiometria de la reacción).
Como la concentración del NaOH es 0,1 M, esos 0,2 mol de NaOH,
representan 2 L de NaOH y se suman al volumen final.
0,2 M
0,1 mol - 1L
0,2 mol - 2L
Suponiendo volúmenes aditivos hasta ahora tenemos:
Vfinal = V H2O + V NaOH neutraliza HCl + V NaOH neutraliza HClO
Vfinal = 1L + 2L + 2L Vfinal = 5L
Resolución
Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac)
0,2 M 0,2 M
1 L
Reacción de neutralización del HClO:
0,2 M
Veamos de los productos quienes se podrían
hidrolizar:
NaClO proviene de un ácido débil y por lo tanto se hidroliza.
ClO-
(ac) + H2O(l) HClO(ac) + OH-
(l)
El pH de la solución final será básico.
0,2 mol en el
volumen final (5L)
Vfinal = 5L
HClO(ac) + NaOH(ac) NaClO(ac) + H2O(l)
0,2 M
Resolución
ClO-
(ac) + H2O(l) HClO(ac) + OH-
(l)
Esta reacción tiene asociado un valor
de Kb debido a la presencia de OH-
0,2 mol en 5L
0,04 M
Kb=
KW
Ka
(dato)
=
1∙10-14
3,2 ∙10-8
= 3,125 ∙10-7
ClO-
(ac) + H2O(l) HClO(ac) + OH-
(l)
0,04 M
Kb= 3,125 ∙10-7
Con estos datos estamos en condiciones de calcular con un sistema de ecuaciones la concentración
de OH-
empleando cualquiera de los métodos conocidos.
Se obtienen dos soluciones de las cuales una es descartada por su falta de sentido físico y la otra es el
valor de la concentración de OH-
.
[OH-
] = 1,16 ∙10-4 pOH = 3,94 b) R/ El pH de la solución final es de 10,05
pH + pOH = 14
pH = 10,05
Ej. 6:
Resolución
 Calcular
a) El volumen de sulfito ácido de sodio
0,075 M necesario para obtener 0,5 kg
de yodo a partir de una solución de
yodato de sodio.
b) La masa de yodato que reaccionó.
El ejercicio nos
plantea la
obtención de I2 (s)
a partir de la
reducción de
NaIO3 (ac)
El yodato de sodio, se
encuentra como impureza
en los depósitos naturales
de nitrato de sodio en Chile.
Una fuente comercialmente importante de yodo es el yodato de sodio. Se lo trata con
bisulfito de sodio, que reduce el yodato para dar iodo libre, que se filtra y se purifica por
sublimación. La ecuación que representa este fenómeno está en la introducción
teórica de Halógenos y dice:
2 NaIO3 (ac) + 5 NaHSO3 (ac)  I2 (g) + H2O (l) + 3 NaHSO4 (ac) + 2 Na2SO4 (ac)
Datos:
Se desea producir 0,5 kg
de yodo
Supongo que se dispone
de NaIO3 puro
No me indica
rendimiento, asumo
100%
Incógnitas:
a) Averiguar el
volumen de solución
de bisulfito de sodio
de concentración
conocida que sería
necesario
b) Masa de yodato
que reaccionó
se reduce//ag. oxidante
se oxida//ag. reductor
2 NaIO3 (ac) + 5 NaHSO3 (ac)  I2 (g) + H2O (l) + 3 NaHSO4 (ac) + 2 Na2SO4 (ac)
V=?
0,075 M 0,5 kg
Resolución 6-a)
Reescribiendo sobre la ecuación química completa y balanceada:
5 moles
Mr (I2 )=254 g/mol
254 g
De la relación estequiométrica: 5moles NaHSO3 : 1 mol I2
O sea: 5moles NaHSO3 : 254 g I2
n NaHSO3 = * 500 g I2
n NaHSO3 = 9,84 moles
Debo averiguar el volumen de solución de agente reductor necesario:
Resolución
El NaHSO3 viene en solución de concentración 0,075 M
0,075𝑚𝑜𝑙 NaHSO 3
1𝑙 𝑠𝑛
Vsn = * 9,84 mol = 131,2 l sn R/ a)
Molaridad = [M]=
mol st/l sn
También podés
resolverlo con
una regla de
tres simple!!
Resolución 6-b)
2 NaIO3 (ac) + 5 NaHSO3 (ac)  I2 (g) + H2O (l) + 3 NaHSO4 (ac) + 2 Na2SO4 (ac)
m=?
0,5 kg
198 g 254 g
Me piden averiguar la masa de yodato que reaccionó:
Mr (NaIO3 )=198 g/mol
De la relación estequiométrica: 2 moles NaIO3 : 1 mol I2
O sea: 396 g NaIO3 : 254 g I2
m NaIO3 = * 500 g I2
m NaIO3 = 779,5 g  0,78 kg NaIO3
R/ b)
Ej. 9: Resolución
 9) El promedio del contenido de bromo en el agua de mar es de 0,0064%
m/m como NaBr.
a) ¿Cuántos litros de agua se necesitarán para obtener 1kg de ?
b) ¿Qué volumen de en CNPT se requerirán para liberar el de una
tonelada de agua de mar?
Datos=1 litro de agua de mar pesa 1,001kg.
Resolución
A) Primero calculamos las masas molares
MrNaBr=102,89 g/mol MrBr=79,9 g/mol
Ahora vamos a ver cuantos moles de NaBr hay en 100 g de agua de mar
Por lo tanto, esa es la cantidad de moles de que tendré cada 100gr de agua
de mar.
El enunciado me pide 1kg de , y para eso necesitaré 1kg de
(𝑙𝑎𝑚𝑎𝑠𝑎𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎)
Tener en cuenta que
en el problema no me
habla de rendimiento
para la producción de ,
entonces asumo un
100%.
𝑚=𝑀𝑟 ∗𝑛
Resolución
Ahora vamos a calcular cuantos gramos de hay cada 100 g de solución.
Sabiendo que hay de en 100 g de solución,
vamos a calcular cuanta masa de solución contiene 1kg de .
𝑋=
1000𝑔 𝐵𝑟 ∗100 𝑔𝑠𝑐𝑛
4,97∗10
−3
𝑔 𝐵𝑟
=20120854 𝑔𝑠𝑐𝑛
Resolución
Pero el resultado pide que sea expresado en volumen, entonces con el dato
que nos da el enunciado vemos cuantos litros de agua de mar equivalen a
esa masa.
¿
20120854𝑔 𝑠𝑐𝑛∗1𝐿
1001𝑔 𝑠𝑐𝑛
=20,1∗103
𝐿
Entonces se necesitarán 20,1 L de agua de mar para obtener 1 kg de
Respuesta:
Resolución
B) Sabiendo la afirmación , el ejercicio va a usar alpara oxidar al .
La ecuación que modela la reacción química es
Ahora vamos a ver cuantos moles de hay en una tonelada de agua de mar.
Del inciso anterior sabíamos que cada 100 g de scn hay de
Cualquier halógeno puede oxidar a algún halogenuro más pesado
Resolución
X =
De la ecuación que sabemos que la relación estequiométrica : es 2:1.
Entonces, necesitaré la mitad de moles de cloro, es decir 0,311 moles de .
Modelamos el comportamiento del como un gas ideal, por lo tanto, vamos
a usar la ecuación
P*V=n*R*T
Resolución
P.V = n.R.T  V(L) =
Entonces
V(L)= = 6,96 L
CNPT
T=273k
P=1 atm
Entonces se necesitarán 6,96 L de para liberar el de una tonelada de
agua de mar
Respuesta:
Ej. 11: Resolución
Al disolver 8 g de AgBrO3 en 2 litros de
agua a 25ºC:
a) ¿Precipitará la sal?.
b) Si es así, ¿qué masa precipita?
Dato: Kps(AgBrO3)a 25ºC= 5,38.10-5
Observen el dato del Kps de la sal… eso
nos indica que no es muy soluble.
La máxima concentración admisible a
25°C la determina la S (solubilidad).
Averigüémosla para poder responder…
Resolución
 Según el equilibrio de solubilidad para el AgBrO3:
Kps (AgBrO3)= [Ag+
]*[BrO3
-
] = 5,38.10-5
S * S = 5,38.10-5
S2
= 5,38.10-5
S = 7,33.10-3
M
AgBrO3 (s)  Ag+
(ac) + BrO3
-
(ac)
En el equilibrio en agua pura
s s
Ésta sería la máxima
concentración admisible de sal
en la solución.
Si lo que agregué, al
“disolverse completamente”
superara este valor, parte de la
masa incorporada al sistema
precipitaría
Resolución
 Averigüemos qué concentración molar se obtendría si toda la masa
incorporada se disolviera:
n AgBrO3 = -2
mol
Mr (AgBrO3) = 236 g/mol
Datos:
Se “disuelven” 8g de AgBrO3
En 2 L de agua
Considero V=cte
Molaridad de la solución = -2
M > S
Precipitará R/ a)
Resulta mayor a la máxima concentración admisible
 En la parte b) debemos averiguar qué masa precipitará.
 La concentración máxima es la solubilidad, por lo tanto:
7,33.10-3
M =
Resolución Mr (AgBrO3) = 236 g/mol
Máxima concentración
1 l sn 7,33.10-3
moles
2 l sn X= 1,47.10-2
moles
quedarían disueltos
m AgBrO3= 1,47.10-2
moles * 236 g/mol = 3,46 g quedarían disueltos
quedaría disuelta
Por lo tanto, precipitará: m AgBrO3= 8 g – 3,46 g = 4,54 g AgBrO3 R/ b)
Ej. 13: Resolución
 15) a partir de los siguientes diagramas de Latimer:
a) Identifique el medio para cada esquema y justifique
b) Identifique las especies estables respecto de la dismutación en
ambos medios
c) Calcule E° BrO -
/Br -
en medio básico
Resolución
A) El diagrama de Latimer muestra a la especie más estable, esto sirve para
identificar el medio.
Entonces se tiene que identificar al ácido o la base débil y a su respectiva
base o ácido conjugado. En este caso el ácido débil es HBrO y su base
conjugada es BrO -
.
Un medio ácido es un medio rico en y uno básico rico en .
Ahora vamos a plantear las hidrólisis de ambas especies
Resolución
Entonces recordando el principio de Le Châtelier. En el medio ácido el medio
es rico en Por lo tanto el equilibrio estará desplazado hacia productos siendo
el más estable el HBrO.
En cambio en medio básico, donde es rico en Entonces se verá desplazado
hacia productos, de vuelta, en la segunda reacción y la especie más estable
será BrO -
.
Conclusión como la especie débil en el diagrama superior se encuentra
desprotonada será el Latimer del medio básico y como en el inferior si está
protonada este será el del medio ácido.
Resolución
B) Especies estables respecto de la dismutación.
Cuando la reacción de dismutación es espontánea
decimos que la especie no es estable respecto a la dismutación.
Recordemos que el criterio de espontaneidad está dado por la Energía libre de
Gibbs.
Y recordemos que ΔG = -n * F * ε
Siendo n el número de electrones y F la constante de Faraday. (Ambos son >0)
Dismutación: reacción de reducción-
oxidación donde un elemento es al
mismo tiempo oxidado y reducido
Si ΔG < 0 la reacción es espontánea.
Resolución
 Primero vamos con las especies más claras.
Las especies de los extremos no pueden dismutar porque el no puede seguir
oxidándose y el no puede reducirse más.
Para el resto vamos a analizar los potenciales de reducción de la reacción.
Si > 0  G< 0  la reacción es espontánea
Si < 0  G> 0  la reacción no es espontánea
Resolución
 Analizamos el medio básico ahora
 Para el
Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea, entonces es estable el
 Para el
Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea , entonces es estable el
Resolución
 Para el
Acá, a diferencia de las anteriores, el > 0 entonces G< 0, por lo tanto, la
reacción es espontánea. Esto significa que el en medio básico no es estable
frente a la dismutación
Es común que en los parciales se pida que se planteen las
hemireacciones de oxidación y reducción balanceadas
para la dismutación. ¡PRACTICAR EL MÉTODO IÓN ELECTRÓN!
Resolución
 En medio ácido
 Para el
Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea, entonces es estable el
 Para el
Como > 0  0  la reacción es espontánea , entonces el no es estable en medio ácido
frente a la dismutación.
Resolución
 Para el
Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea, entonces es estable el
Entonces las especies estables frente a la dismutación en el medio básico son:
Mientras que en medio ácido las especies estables son:
Resolución
C) Calcule E° BrO -
/Br -
en medio básico
Cada reducción tiene asociado un Es importante recordar que la energía
libre de Gibbs es función de estado, entonces no importa el camino que
tome, sino que importan el punto inicial y el final.
Entonces es válido:
1 2
3
Resolución
Ahora recordamos que
=0,45V
=1,07V
=?
n= número de electrones
F= cte. de Faraday
ε= Potencial de reducción.
Resolución
Entonces el E° BrO -
/Br -
en medio básico es 0,76V.
Ej: 14 Resolución
14) A) Se trata una muestra de yoduro de potasio puro con ácido sulfúrico concentrado en exceso.
Se recogen 215 mg del sólido sublimado. El rendimiento del proceso se calculó en un 80%.
a) Calcular la masa de la muestra de sal original.
b) Plantear la ecuación química que representa el fenómeno. Suponer que en la reacción también
se produce SO2(g).
B) Dado el siguiente diagrama de Latimer:
Indicar y justificar en qué medio está propuesto. Analizar la estabilidad del ion hipoyodito en
solución acuosa. (Acompañar con las hemirreacciones necesarias, correctamente balanceadas.)
Datos Ar: K = 39,1; I = 126,9.
Resolución
A) Φ
b) 2 KI (s) + 2 H2SO4 (conc.) I2 (g) + SO2 (g) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (ℓ)
a) m=? exceso η=80% 215 mg
* masa de I2 que debería haberse obtenido con un η=100% 𝑚𝐼2
=
215𝑚𝑔
0,8
=268,75𝑚𝑔 𝐼2
332 mg Φ 254 mg
2 KI (s) + 2 H2SO4 (conc.) I2 (g) + SO2 (g) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (ℓ)
m=? exceso 215 mg
𝑚𝐾𝐼=
268,75 𝑚𝑔 𝐼2× 332 𝑔 𝐾𝐼
254 𝑚𝑔 𝐼2
=351,3 𝑚𝑔 𝐾𝐼
Resolución
B) *Para indicar y justificar en qué medio está el diagrama de Latimer propuesto, analizo
el equilibrio del ácido hipoyodoso (ácido débil):
HIO (ac) H2O (l) ⇄ IO-
(ac) + H3O+
(ac)
En medio básico (alta concentración de iones OH-) el equilibrio estará desplazado hacia
los productos y la especie predominante será el ion hipoyodito (IO-
) – especie desprotonada.
Por lo tanto el diagrama está propuesto en medio básico (pH=14)
Resolución
*Analizo la estabilidad del ion hipoyodito (IO-) respecto de sus especies próximas vecinas:
Para saber si es o no estable, debo analizar la dismutación (desproporción):
IO-
(ac) → I2 (s) reducción E° = 0,42 V
IO-
(ac) → IO3- (ac) oxidación E° = 0,15 V
ΔE°= 0,42 V – 0, 15 V = 0,27 V > 0 → ΔG°<0
la dismutación del IO-
es espontánea en
medio básico
Balanceo las hemi-reacciones:
2 H2O(l) +2 IO-
(ac) + 2 e-
→ I2(s) + 4 OH-
(ac)
4 OH-
+ IO-
→ IO -
+ 2 H O + 4 e-

Resolución de ejs HALOGENOS y HALOGENUROS

  • 2.
    Resolución de ejercicios GUÍAHALÓGENOS Y HALOGENUROS QUÍMICA INORGÁNICA (63.13)
  • 3.
     1) Sehan obtenido 100 L de cloro líquido a -33 °C cuya densidad es 1,507 g/cm3 , a partir de un sólido cuya composición es la siguiente: sulfato de sodio: 1,5 %, material inerte (arcilla, etc.): 3,1% y el resto cloruro de sodio. Usando la pirolusita, mineral que contiene el 85 % de MnO2, y ácido sulfúrico comercial de concentración 93,5 % m/m. a) Calcular las masas de los tres reactivos necesarios para obtener la cantidad de cloro mencionado anteriormente. b) Si el filtro de una careta antigás tiene 40 g de carbón activado y sabiendo que 1 g de carbón activado adsorbe 235 mL de Cl2(g) en CNPT, será suficiente este filtro para adsorber el Cl2 que escapa a la atmósfera, si las pérdidas al recogerlo son del 1% del Cl2 obtenido? Nota: considerar las pérdidas en CNPT Datos: Mr (O)= 16 g/mol; Mr (S)= 32 g/mol;. Mr (H)= 1 g/mol; Mr (Mn)= 55 g/mol; Mr (Cl)= 35,5 g/mol. Ej. 1: Resolución
  • 4.
    Resolución Planteamos un esquemade lo que describe el problema para poder llegar más fácil a la reacción química Pirolusita + H2SO4 (ac)+ sólido = Cl2 (l) mineral 85 % de MnO2 (s) Composición: 1,5 % de Na2SO4 (s) 3,1 % de material inerte resto de NaCl 4,6 % + 95,4 % de NaCl Debemos destacar que la temperatura de ebullición del cloro es de - 34,04 °C a P = 1 atm. La temperatura que tenemos de dato es - 33 °C. A una presión normal de 1 atm, se esperaría que el cloro estuviera gaseoso, pero el ejercicio no aclara la presión de trabajo, así que usamos el cloro en estado líquido.
  • 5.
    Resolución Pasemos entonces aplantear la reacción química que tiene lugar. Recordar que esta siempre debe estar balanceada por masa y por carga. Y luego planteamos los datos que tenemos. MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l) 85 % pureza Mr = 86, 94 g/mol m(MnO2)= ? 93,5 % m/m Mr = 98 g/mol m(H2SO4)= ? 95,4 % pureza Mr = 58,44 g/mol m(NaCl)= ? V= 100 L ρ= 1,507 g/ml Mr = 71 g/mol  Para poder responder al inciso a) tenemos que tener en cuenta la relación estequiométrica entre el Cl2 y el resto de los reactivos. a) Calcular las masas de los tres reactivos necesarios para obtener la cantidad de cloro mencionado anteriormente.
  • 6.
    Resolución MnO2 (s) +2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)  Relación estequiométrica entre el Cl2 y el resto de los reactivos:  Entonces como primer paso tenemos que conocer el número de moles de Cl2 que se producen en la reacción. De la reacción química tenemos que: n (MnO2) : n (Cl2) n (H2SO4) : n (Cl2) n (NaCl) : n (Cl2) 1:1 2:1 2:1 n (Cl2)= ? Recordar: ρ= 1,507 g/ml = 1,507 Kg/L 1g = 1000 Kg ρ(Cl2)= m (Cl2) V (Cl2) m (Cl2) = ρ(Cl2)· V (Cl2) m (Cl2) = 1,507 kg/L· 100L m (Cl2) = 150,7 kg n (Cl2)= m (Cl2) Mr (Cl2) 150700 g 71 g/mol n (Cl2)= 2122,53 mol =
  • 7.
    Resolución MnO2 (s) +2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)  Teniendo el número de moles del Cl2 aplicamos las relaciones estequiométricas para poder conocer la masa que se empleó de los reactivos. Procedemos: De la reacción química tenemos que: n (MnO2) : n (Cl2) 1:1 Pero este no es el resultado final!!! Porque tenemos primero que asegurarnos que el reactivo MnO2 no tenga algún grado de pureza. Es decir, este sería el resultado final si el MnO2 estuviera 100 % puro y NO es el caso. En los datos nos dicen que proviene de la pirolusita que contiene un 85 % del óxido de manganeso (IV). m (MnO2)= Mr (MnO2)· n(MnO2) = 87 g/mol· 2122,53 mol n (Cl2)= n (MnO2) = 2122,53 mol m (MnO2)= 184657,5 g = 184,657 Kg Entonces teniendo en cuenta la pureza del MnO2: 184,657 Kg 85 % 217 Kg 100 %  m (MnO2)= 217 kg
  • 8.
    Resolución MnO2 (s) +2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)  Hacemos el mismo procedimiento para poder conocer la masa que se empleó de los reactivos. Procedemos: De la reacción química tenemos que: n (H2SO4) : n (Cl2) 2:1 Pero este no es el resultado final!!! Porque el H2SO4 está 93,5 % m/m. Como en el caso anterior, este sería el resultado final si el H2SO4 estuviera 100 % puro y NO es el caso. m (H2SO4)= Mr (H2SO4)· n(H2SO4) = 98 g/mol· 4245 mol n (H2SO4) = 2 · n (Cl2)= 4245 mol m (H2SO4)= 416010 g = 416 Kg Entonces teniendo en cuenta la concentración del H2SO4 : 416 Kg 93,5 % 445 Kg 100 %  m (H2SO4 93,5%)= 445 kg
  • 9.
    Resolución MnO2 (s) +2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l)  Hacemos el mismo procedimiento para poder conocer la masa que se empleó de los reactivos. Procedemos: De la reacción química tenemos que: n (NaCl) : n (Cl2) 2:1 m (NaCl)= Mr (NaCl)· n(NaCl) = 58,44 g/mol· 4245 mol n (NaCl) = 2 · n (Cl2)= 4245 mol m (NaCl)= 248077 g = 248,078 Kg Entonces teniendo en cuenta la pureza del NaCl : 248,078 Kg 95,4 % 260 Kg 100 %  m (NaCl)= 260 kg Pero este no es el resultado final!!! Porque tenemos primero que asegurarnos que el NaCl no tenga algún grado de pureza. Es decir, este sería el resultado final si el NaCl estuviera 100 % puro y NO es el caso. En los datos nos dicen que tiene un 95,4 % de pureza.
  • 10.
    Resolución a) Calcular lasmasas de los tres reactivos necesarios para obtener la cantidad de cloro mencionado anteriormente. R/ Para obtener los 100 L de cloro se necesitaron: 217 kg de MnO2, 445 kg de H2SO4 y 260 kg de NaCl MnO2 (s) + 2 H2SO4 (ac) + 2 NaCl (s)= Cl2 (l) + MnSO4 (ac)+ Na2SO4 (ac)+ 2 H2O (l) 85 % pureza Mr = 86, 94 g/mol m(MnO2)= 217 Kg 93,5 % m/m Mr = 98 g/mol m(H2SO4)= 445 Kg 95,4 % pureza Mr = 58,44 g/mol m(NaCl)= 260 Kg V= 100 L ρ= 1,507 g/ml Mr = 71 g/mol
  • 11.
    Resolución b) Si elfiltro de una careta antigás tiene 40 g de carbón activado y sabiendo que 1 g de carbón activado adsorbe 235 mL de Cl2(g) en CNPT, será suficiente este filtro para adsorber el Cl2 que escapa a la atmósfera, si las pérdidas al recogerlo son del 1% del Cl2 obtenido? Nota: considerar las pérdidas en CNPT  Esquemáticamente podemos representar lo que describe el inciso b) de la siguiente forma: Filtro de la careta antigás 40 g de Cactivado De los datos sabemos que: 1 g Cactivado adsorbe 235 ml Cl2 CNPT De la reacción tenemos que se producen 2122,5 mol de Cl2 (inciso anterior) pero el problema nos dice que se pierde el 1 % de esta cantidad. veamos entonces cuánto Cl2 tendría que recoger el filtro de la careta. 2122,5 mol Cl2 · 0,01 = 21,225 mol Cl2 Tendría que recoger el filtro de la careta
  • 12.
    Resolución  Sabiendo esto:1 g Cactivado adsorbe 235 ml Cl2 CNPT = ¿cuántos moles de Cl2? Deberíamos entonces buscar cuántos moles de Cl2 adsorbe 1 g de Cactivado, para conocer la capacidad de retención del filtro en moles, y compararlo con la cantidad de Cl2 que tenemos que filtrar (21,225 mol Cl2). P(Cl2)·V(Cl2)= n(Cl2)·R·T n(Cl2)= P(Cl2)·V(Cl2) R·T 1 atm· 0,235 L 0,082 · 273 K n(Cl2)= 0,01 mol n(Cl2)= CNPT 1 g Cactivado adsorbe 0,01 mol Cl2 Entonces: 40 g Cactivado adsorben 0,4 mol Cl2 Es la capacidad de retención del filtro
  • 13.
    Resolución 1 g Cactivado adsorbe 0,01mol Cl2 Entonces: 40 g Cactivado adsorben 0,4 mol Cl2 Es la capacidad de retención del filtro Sabemos además que: 21,225 mol Cl2 Tendría que recoger el filtro de la careta R/ Si la cantidad de moles de cloro generados (21,225 mol Cl2) en la reacción es superior a la cantidad de moles que retiene el filtro de la careta (0,4 mol Cl2), entonces el filtro de esta careta no es suficiente para adsorber el Cl2 que escapa a la atmósfera.
  • 14.
     4) Sehacen burbujear 0,2 mol de cloro en 1 litro de agua, siendo la disolución completa. Luego se neutraliza con NaOH 0,1 M. a) Plantear las ecuaciones químicas que ocurren en el proceso. b) Determinar el pH final. Suponer volúmenes aditivos. Datos: Ka HClO = 3,2·10-8 . Ej. 4: Resolución
  • 15.
    Resolución Planteamos un esquemade lo que describe el problema y poder plantear las reacciones que ocurren:  Como estamos burbujeando Cl2 en agua debemos recordar que sucede cuando los halógenos reaccionan con agua
  • 16.
    Resolución ¿Qué sucede cuandolos halógenos reaccionan con agua?  Conocemos que los halógenos (EXCEPTO el flúor) reaccionan con agua de manera general de la siguiente forma:  En el caso de los halógenos (EXCEPTO el flúor), ocurre el fenómeno conocido como: dismutación donde el propio halógeno se oxida y se reduce y el agua no participa.
  • 17.
    Resolución  Conociendo queocurre una dismutación, estamos en condiciones de responder el primer inciso del problema a) Plantear las ecuaciones químicas que ocurren en el proceso. Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac) R/ La reacción química que tiene lugar es:
  • 18.
    Resolución b) Determinar elpH final. Suponer volúmenes aditivos.  El pH de la solución final estará determinado por la concentración de las especies que se hidrolizan. Cl2(g) + H2O(l) HCl(ac) + HClO(ac) 0,2 M 0,2 M 0,2 M 1 L  Tenemos que tener en cuenta que una reacción de neutralización con el NaOH implica que este reacciona estequiométricamente con los productos de la dismutación Veamos entonces de las reacciones de neutralización, que ocurren entre el NaOH y los productos de la dismutación, cuáles especies pueden ser hidrolizadas. Suponiendo volúmenes aditivos tenemos que: Vfinal = V H2O + V NaOH neutraliza HCl + V NaOH neutraliza HClO
  • 19.
    Resolución Cl2(g) + H2O(l)HCl(ac) + HClO(ac) 0,2 M 0,2 M 0,2 M 1 L HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l) Reacción de neutralización del HCl: 0,1 M 0,2 mol - 1L Para neutralizar 0,2 mol de HCl necesitamos 0,2 mol de NaOH (según la estequiometria de la reacción). Como la concentración del NaOH es 0,1 M, esos 0,2 mol de NaOH, que necesitamos para poder neutralizar 0,2 mol de HCl, representan 2 L de NaOH y se suman al volumen final. 0,2 M 0,1 mol - 1L 0,2 mol - 2L Suponiendo volúmenes aditivos hasta ahora tenemos: Vfinal = V H2O + V NaOH neutraliza HCl + V NaOH neutraliza HClO Vfinal = 1L + 2L + V NaOH neutraliza HClO
  • 20.
    Resolución Cl2(g) + H2O(l)HCl(ac) + HClO(ac) 0,2 M 0,2 M 1 L HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l) Reacción de neutralización del HCl: 0,2 M NaCl se disocia en Na1+ (ac) y Cl- (ac) y no hidroliza. Veamos de los productos quienes se podrían hidrolizar:  La neutralización del HCl no aporta al pH final de la solución. Procedamos a hacer lo mismo entonces para el HClO
  • 21.
    Resolución Cl2(g) + H2O(l)HCl(ac) + HClO(ac) 0,2 M 0,2 M 0,2 M 1 L HClO(ac) + NaOH(ac) NaClO(ac) + H2O(l) Reacción de neutralización del HClO: 0,1 M 0,2 mol - 1L Para neutralizar 0,2 mol de HClO necesitamos 0,2 mol de NaOH (según la estequiometria de la reacción). Como la concentración del NaOH es 0,1 M, esos 0,2 mol de NaOH, representan 2 L de NaOH y se suman al volumen final. 0,2 M 0,1 mol - 1L 0,2 mol - 2L Suponiendo volúmenes aditivos hasta ahora tenemos: Vfinal = V H2O + V NaOH neutraliza HCl + V NaOH neutraliza HClO Vfinal = 1L + 2L + 2L Vfinal = 5L
  • 22.
    Resolución Cl2(g) + H2O(l)HCl(ac) + HClO(ac) 0,2 M 0,2 M 1 L Reacción de neutralización del HClO: 0,2 M Veamos de los productos quienes se podrían hidrolizar: NaClO proviene de un ácido débil y por lo tanto se hidroliza. ClO- (ac) + H2O(l) HClO(ac) + OH- (l) El pH de la solución final será básico. 0,2 mol en el volumen final (5L) Vfinal = 5L HClO(ac) + NaOH(ac) NaClO(ac) + H2O(l) 0,2 M
  • 23.
    Resolución ClO- (ac) + H2O(l)HClO(ac) + OH- (l) Esta reacción tiene asociado un valor de Kb debido a la presencia de OH- 0,2 mol en 5L 0,04 M Kb= KW Ka (dato) = 1∙10-14 3,2 ∙10-8 = 3,125 ∙10-7 ClO- (ac) + H2O(l) HClO(ac) + OH- (l) 0,04 M Kb= 3,125 ∙10-7 Con estos datos estamos en condiciones de calcular con un sistema de ecuaciones la concentración de OH- empleando cualquiera de los métodos conocidos. Se obtienen dos soluciones de las cuales una es descartada por su falta de sentido físico y la otra es el valor de la concentración de OH- . [OH- ] = 1,16 ∙10-4 pOH = 3,94 b) R/ El pH de la solución final es de 10,05 pH + pOH = 14 pH = 10,05
  • 24.
    Ej. 6: Resolución  Calcular a)El volumen de sulfito ácido de sodio 0,075 M necesario para obtener 0,5 kg de yodo a partir de una solución de yodato de sodio. b) La masa de yodato que reaccionó. El ejercicio nos plantea la obtención de I2 (s) a partir de la reducción de NaIO3 (ac) El yodato de sodio, se encuentra como impureza en los depósitos naturales de nitrato de sodio en Chile.
  • 25.
    Una fuente comercialmenteimportante de yodo es el yodato de sodio. Se lo trata con bisulfito de sodio, que reduce el yodato para dar iodo libre, que se filtra y se purifica por sublimación. La ecuación que representa este fenómeno está en la introducción teórica de Halógenos y dice: 2 NaIO3 (ac) + 5 NaHSO3 (ac)  I2 (g) + H2O (l) + 3 NaHSO4 (ac) + 2 Na2SO4 (ac) Datos: Se desea producir 0,5 kg de yodo Supongo que se dispone de NaIO3 puro No me indica rendimiento, asumo 100% Incógnitas: a) Averiguar el volumen de solución de bisulfito de sodio de concentración conocida que sería necesario b) Masa de yodato que reaccionó se reduce//ag. oxidante se oxida//ag. reductor
  • 26.
    2 NaIO3 (ac)+ 5 NaHSO3 (ac)  I2 (g) + H2O (l) + 3 NaHSO4 (ac) + 2 Na2SO4 (ac) V=? 0,075 M 0,5 kg Resolución 6-a) Reescribiendo sobre la ecuación química completa y balanceada: 5 moles Mr (I2 )=254 g/mol 254 g De la relación estequiométrica: 5moles NaHSO3 : 1 mol I2 O sea: 5moles NaHSO3 : 254 g I2 n NaHSO3 = * 500 g I2 n NaHSO3 = 9,84 moles Debo averiguar el volumen de solución de agente reductor necesario:
  • 27.
    Resolución El NaHSO3 vieneen solución de concentración 0,075 M 0,075𝑚𝑜𝑙 NaHSO 3 1𝑙 𝑠𝑛 Vsn = * 9,84 mol = 131,2 l sn R/ a) Molaridad = [M]= mol st/l sn También podés resolverlo con una regla de tres simple!!
  • 28.
    Resolución 6-b) 2 NaIO3(ac) + 5 NaHSO3 (ac)  I2 (g) + H2O (l) + 3 NaHSO4 (ac) + 2 Na2SO4 (ac) m=? 0,5 kg 198 g 254 g Me piden averiguar la masa de yodato que reaccionó: Mr (NaIO3 )=198 g/mol De la relación estequiométrica: 2 moles NaIO3 : 1 mol I2 O sea: 396 g NaIO3 : 254 g I2 m NaIO3 = * 500 g I2 m NaIO3 = 779,5 g  0,78 kg NaIO3 R/ b)
  • 29.
    Ej. 9: Resolución 9) El promedio del contenido de bromo en el agua de mar es de 0,0064% m/m como NaBr. a) ¿Cuántos litros de agua se necesitarán para obtener 1kg de ? b) ¿Qué volumen de en CNPT se requerirán para liberar el de una tonelada de agua de mar? Datos=1 litro de agua de mar pesa 1,001kg.
  • 30.
    Resolución A) Primero calculamoslas masas molares MrNaBr=102,89 g/mol MrBr=79,9 g/mol Ahora vamos a ver cuantos moles de NaBr hay en 100 g de agua de mar Por lo tanto, esa es la cantidad de moles de que tendré cada 100gr de agua de mar. El enunciado me pide 1kg de , y para eso necesitaré 1kg de (𝑙𝑎𝑚𝑎𝑠𝑎𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎) Tener en cuenta que en el problema no me habla de rendimiento para la producción de , entonces asumo un 100%. 𝑚=𝑀𝑟 ∗𝑛
  • 31.
    Resolución Ahora vamos acalcular cuantos gramos de hay cada 100 g de solución. Sabiendo que hay de en 100 g de solución, vamos a calcular cuanta masa de solución contiene 1kg de . 𝑋= 1000𝑔 𝐵𝑟 ∗100 𝑔𝑠𝑐𝑛 4,97∗10 −3 𝑔 𝐵𝑟 =20120854 𝑔𝑠𝑐𝑛
  • 32.
    Resolución Pero el resultadopide que sea expresado en volumen, entonces con el dato que nos da el enunciado vemos cuantos litros de agua de mar equivalen a esa masa. ¿ 20120854𝑔 𝑠𝑐𝑛∗1𝐿 1001𝑔 𝑠𝑐𝑛 =20,1∗103 𝐿 Entonces se necesitarán 20,1 L de agua de mar para obtener 1 kg de Respuesta:
  • 33.
    Resolución B) Sabiendo laafirmación , el ejercicio va a usar alpara oxidar al . La ecuación que modela la reacción química es Ahora vamos a ver cuantos moles de hay en una tonelada de agua de mar. Del inciso anterior sabíamos que cada 100 g de scn hay de Cualquier halógeno puede oxidar a algún halogenuro más pesado
  • 34.
    Resolución X = De laecuación que sabemos que la relación estequiométrica : es 2:1. Entonces, necesitaré la mitad de moles de cloro, es decir 0,311 moles de . Modelamos el comportamiento del como un gas ideal, por lo tanto, vamos a usar la ecuación P*V=n*R*T
  • 35.
    Resolución P.V = n.R.T V(L) = Entonces V(L)= = 6,96 L CNPT T=273k P=1 atm Entonces se necesitarán 6,96 L de para liberar el de una tonelada de agua de mar Respuesta:
  • 36.
    Ej. 11: Resolución Aldisolver 8 g de AgBrO3 en 2 litros de agua a 25ºC: a) ¿Precipitará la sal?. b) Si es así, ¿qué masa precipita? Dato: Kps(AgBrO3)a 25ºC= 5,38.10-5 Observen el dato del Kps de la sal… eso nos indica que no es muy soluble. La máxima concentración admisible a 25°C la determina la S (solubilidad). Averigüémosla para poder responder…
  • 37.
    Resolución  Según elequilibrio de solubilidad para el AgBrO3: Kps (AgBrO3)= [Ag+ ]*[BrO3 - ] = 5,38.10-5 S * S = 5,38.10-5 S2 = 5,38.10-5 S = 7,33.10-3 M AgBrO3 (s)  Ag+ (ac) + BrO3 - (ac) En el equilibrio en agua pura s s Ésta sería la máxima concentración admisible de sal en la solución. Si lo que agregué, al “disolverse completamente” superara este valor, parte de la masa incorporada al sistema precipitaría
  • 38.
    Resolución  Averigüemos quéconcentración molar se obtendría si toda la masa incorporada se disolviera: n AgBrO3 = -2 mol Mr (AgBrO3) = 236 g/mol Datos: Se “disuelven” 8g de AgBrO3 En 2 L de agua Considero V=cte Molaridad de la solución = -2 M > S Precipitará R/ a) Resulta mayor a la máxima concentración admisible
  • 39.
     En laparte b) debemos averiguar qué masa precipitará.  La concentración máxima es la solubilidad, por lo tanto: 7,33.10-3 M = Resolución Mr (AgBrO3) = 236 g/mol Máxima concentración 1 l sn 7,33.10-3 moles 2 l sn X= 1,47.10-2 moles quedarían disueltos m AgBrO3= 1,47.10-2 moles * 236 g/mol = 3,46 g quedarían disueltos quedaría disuelta Por lo tanto, precipitará: m AgBrO3= 8 g – 3,46 g = 4,54 g AgBrO3 R/ b)
  • 40.
    Ej. 13: Resolución 15) a partir de los siguientes diagramas de Latimer: a) Identifique el medio para cada esquema y justifique b) Identifique las especies estables respecto de la dismutación en ambos medios c) Calcule E° BrO - /Br - en medio básico
  • 41.
    Resolución A) El diagramade Latimer muestra a la especie más estable, esto sirve para identificar el medio. Entonces se tiene que identificar al ácido o la base débil y a su respectiva base o ácido conjugado. En este caso el ácido débil es HBrO y su base conjugada es BrO - . Un medio ácido es un medio rico en y uno básico rico en . Ahora vamos a plantear las hidrólisis de ambas especies
  • 42.
    Resolución Entonces recordando elprincipio de Le Châtelier. En el medio ácido el medio es rico en Por lo tanto el equilibrio estará desplazado hacia productos siendo el más estable el HBrO. En cambio en medio básico, donde es rico en Entonces se verá desplazado hacia productos, de vuelta, en la segunda reacción y la especie más estable será BrO - . Conclusión como la especie débil en el diagrama superior se encuentra desprotonada será el Latimer del medio básico y como en el inferior si está protonada este será el del medio ácido.
  • 43.
    Resolución B) Especies establesrespecto de la dismutación. Cuando la reacción de dismutación es espontánea decimos que la especie no es estable respecto a la dismutación. Recordemos que el criterio de espontaneidad está dado por la Energía libre de Gibbs. Y recordemos que ΔG = -n * F * ε Siendo n el número de electrones y F la constante de Faraday. (Ambos son >0) Dismutación: reacción de reducción- oxidación donde un elemento es al mismo tiempo oxidado y reducido Si ΔG < 0 la reacción es espontánea.
  • 44.
    Resolución  Primero vamoscon las especies más claras. Las especies de los extremos no pueden dismutar porque el no puede seguir oxidándose y el no puede reducirse más. Para el resto vamos a analizar los potenciales de reducción de la reacción. Si > 0  G< 0  la reacción es espontánea Si < 0  G> 0  la reacción no es espontánea
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    Resolución  Analizamos elmedio básico ahora  Para el Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea, entonces es estable el  Para el Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea , entonces es estable el
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    Resolución  Para el Acá,a diferencia de las anteriores, el > 0 entonces G< 0, por lo tanto, la reacción es espontánea. Esto significa que el en medio básico no es estable frente a la dismutación Es común que en los parciales se pida que se planteen las hemireacciones de oxidación y reducción balanceadas para la dismutación. ¡PRACTICAR EL MÉTODO IÓN ELECTRÓN!
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    Resolución  En medioácido  Para el Como < 0  G> 0  la reacción no es espontánea, entonces es estable el  Para el Como > 0  0  la reacción es espontánea , entonces el no es estable en medio ácido frente a la dismutación.
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    Resolución  Para el Como< 0  G> 0  la reacción no es espontánea, entonces es estable el Entonces las especies estables frente a la dismutación en el medio básico son: Mientras que en medio ácido las especies estables son:
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    Resolución C) Calcule E°BrO - /Br - en medio básico Cada reducción tiene asociado un Es importante recordar que la energía libre de Gibbs es función de estado, entonces no importa el camino que tome, sino que importan el punto inicial y el final. Entonces es válido: 1 2 3
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    Resolución Ahora recordamos que =0,45V =1,07V =? n=número de electrones F= cte. de Faraday ε= Potencial de reducción.
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    Resolución Entonces el E°BrO - /Br - en medio básico es 0,76V.
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    Ej: 14 Resolución 14)A) Se trata una muestra de yoduro de potasio puro con ácido sulfúrico concentrado en exceso. Se recogen 215 mg del sólido sublimado. El rendimiento del proceso se calculó en un 80%. a) Calcular la masa de la muestra de sal original. b) Plantear la ecuación química que representa el fenómeno. Suponer que en la reacción también se produce SO2(g). B) Dado el siguiente diagrama de Latimer: Indicar y justificar en qué medio está propuesto. Analizar la estabilidad del ion hipoyodito en solución acuosa. (Acompañar con las hemirreacciones necesarias, correctamente balanceadas.) Datos Ar: K = 39,1; I = 126,9.
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    Resolución A) Φ b) 2KI (s) + 2 H2SO4 (conc.) I2 (g) + SO2 (g) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (ℓ) a) m=? exceso η=80% 215 mg * masa de I2 que debería haberse obtenido con un η=100% 𝑚𝐼2 = 215𝑚𝑔 0,8 =268,75𝑚𝑔 𝐼2 332 mg Φ 254 mg 2 KI (s) + 2 H2SO4 (conc.) I2 (g) + SO2 (g) + K2SO4 (aq) + 2 H2O (ℓ) m=? exceso 215 mg 𝑚𝐾𝐼= 268,75 𝑚𝑔 𝐼2× 332 𝑔 𝐾𝐼 254 𝑚𝑔 𝐼2 =351,3 𝑚𝑔 𝐾𝐼
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    Resolución B) *Para indicary justificar en qué medio está el diagrama de Latimer propuesto, analizo el equilibrio del ácido hipoyodoso (ácido débil): HIO (ac) H2O (l) ⇄ IO- (ac) + H3O+ (ac) En medio básico (alta concentración de iones OH-) el equilibrio estará desplazado hacia los productos y la especie predominante será el ion hipoyodito (IO- ) – especie desprotonada. Por lo tanto el diagrama está propuesto en medio básico (pH=14)
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    Resolución *Analizo la estabilidaddel ion hipoyodito (IO-) respecto de sus especies próximas vecinas: Para saber si es o no estable, debo analizar la dismutación (desproporción): IO- (ac) → I2 (s) reducción E° = 0,42 V IO- (ac) → IO3- (ac) oxidación E° = 0,15 V ΔE°= 0,42 V – 0, 15 V = 0,27 V > 0 → ΔG°<0 la dismutación del IO- es espontánea en medio básico Balanceo las hemi-reacciones: 2 H2O(l) +2 IO- (ac) + 2 e- → I2(s) + 4 OH- (ac) 4 OH- + IO- → IO - + 2 H O + 4 e-