05 redox

REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES (Reacciones Redox) Unidad 5

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Contenidos (2) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Historia ,[object Object],[object Object]

Estado de oxidación (E.O.) (También número de oxidación). ,[object Object],[object Object],[object Object],REPASO

Principales estados de oxidación. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],REPASO

Cálculo de estado de oxidación (E.O.). ,[object Object],[object Object],[object Object],REPASO

Ejemplos de cálculo de estados de oxidación (E.O.). ,[object Object],[object Object],REPASO

Definición actual ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Cu +AgNO 3 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Imagen cedida por © Grupo ANAYA S.A. Química 2º de bachillerrato

Ejemplo: Zn + Pb(NO 3 ) 2 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Imagen cedida por © Grupo ANAYA S.A. Química 2º de bachillerrato

Ejemplo: Zn + HCl (aq) ,[object Object]

Ejemplo: Comprobar que la reacción de formación de hierro: Fe 2 O 3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO 2 es una reacción redox. Indicar los E.O. de todos los elementos antes y después de la reacción ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Oxidantes y reductores ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejercicio A: Formule, complete y ajuste las siguientes reacciones, justificando de que tipo son: a) Cloruro de hidrógeno más amoniaco. b) Carbonato cálcico más calor. c) Cloro más sodio. d) Ácido sulfúrico más zinc metal ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Cuestión de Selectividad (Marzo 98)

Ajuste de reacciones redox (método del ion-electrón) ,[object Object],[object Object]

Etapas en el ajuste redox ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Etapas en el ajuste redox (cont). ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Etapas en el ajuste redox (cont). ,[object Object],[object Object]

Ajuste de reacciones en disolución acuosa ácida o básica. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Ajuste redox en medio ácido KMnO 4 + H 2 SO 4 + KI  MnSO 4 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Ajuste redox en medio ácido KMnO 4 + H 2 SO 4 + KI  MnSO 4 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O ,[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Ajuste redox en medio ácido KMnO 4 + H 2 SO 4 + KI  MnSO 4 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejercicio B: a) Ajuste la siguiente reacción escribiendo las semirreacciones de oxido-reducción que se producen HClO + NaCl  NaClO + H 2 O + Cl 2 b) Calcule el volumen de disolución de ácido hipocloroso 0,1  M que sería necesario utilizar para obtener 10 gramos de cloro. Datos: Masas atómicas: Cl=35,5 ; Na=23 ; 0=16 y H=1 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Problema de Selectividad (Septiembre 98)

Ejemplo: Ajuste redox en medio básico Cr 2 (SO 4 ) 3 + KClO 3 + KOH  K 2 CrO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Ajuste redox en medio básico Cr 2 (SO 4 ) 3 + KClO 3 + KOH  K 2 CrO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Ajuste redox en medio básico Cr 2 (SO 4 ) 3 + KClO 3 + KOH  K 2 CrO 4 + KCl + K 2 SO 4 + H 2 O ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Valoración redox ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Valoración redox (cont.) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Se valoran 50 ml de una disolución de FeSO 4 acidulada con H 2 SO 4 con 30 ml de KMnO 4 0,25 M.¿Cuál será la concentración del FeSO 4 si el MnO 4 – pasa a Mn 2+ ? ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejercicio C: Cuando se hace reaccionar permanganato de potasio con ácido clorhídrico se obtienen, entre otros productos, cloruro de manganeso (II) y cloro molecular. a) Ajuste y complete la reacción . Calcule los pesos equivalentes del oxidante y del reductor. b) Calcule el volumen de cloro, medido en condiciones normales, que se obtendrá al hacer reaccionar 100 g de permanganato de potasio con exceso de ácido clorhídrico. Masas atómicas: K=39,1; Mn=54,9; O=16,0; Cl=35,5; H= 1,0. R = 0,082 atm L K -1 mol -1 . ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Problema de Selectividad (Reserva 98)

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Tipos de reacciones redox (según su espontaneidad). ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Pilas voltaicas. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Tipos de electrodos. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Pila Daniell. ,[object Object],[object Object],[object Object],© Ed. ECIR. Química 2º Bach.

[object Object],[object Object],Pila Daniell © Ed. ECIR. Química 2º Bach.

Representación esquemática de una pila ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Pilas comerciales.  (Imágenes cedidas por © Grupo ANAYA. S.A. Química 2º Bachillerato) Alcalina De mercurio (botón) Salina

Potencial de reducción. ,[object Object],[object Object]

Potencial de reducción (cont). ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Electrodos de Hidrógeno. ,[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],1,51 MnO 4 – ` + 8 H + + 5 e –  Mn 2+ + 2 H 2 O MnO 4 – / Mn 2+ 1,500 Au 3+ + 3 e –  Au Au 3+ / Au 1,36 Cl 2 + 2 e –  2 Cl – Cl 2 / Cl – 1,07 Br 2 + 2 e –  2 Br – Br 2 / Br – 0,80 Ag + + 1 e –  Ag Ag + / Ag 0,79 Hg 2+ + 2 e –  2 Hg Hg 2+ / Hg 0,53 MnO 4 – ` + 2 H 2 O + 3 e –  MnO 2 + 4 OH – MnO 4 – /MnO 2 0,53 I 2 + 2 e –  2 I – I 2 / I – 0,34 Cu 2+ + 2 e –  Cu Cu 2+ / Cu 0,00 2 H + + 2 e –  H 2 H + / H 2 – 0,13 Pb 2+ + 2 e –  Pb Pb 2+ / Pb – 0,14 Sn 2+ + 2 e –  Sn Sn 2+ / Sn – 0,25 Ni 2+ + 2 e –  Ni Ni 2+ / Ni – 0,40 Cd 2+ + 2 e –  Cd Cd 2+ / Cd – 0,41 Fe 2+ + 2 e –  Fe Fe 2+ / Fe – 0,74 Cr 3+ + 3 e –  Cr Cr 3+ / Cr – 0,76 Zn 2+ + 2 e –  Zn Zn 2+ / Zn – 1,18 Mn 2+ + 2 e –  Mn Mn 2+ / Mn – 1,66 Al 3+ + 3 e –  Al Al 3+ / Al – 2,37 Mg 2+ + 2 e –  Mg Mg 2+ / Mg – 2,71 Na + + 1 e –  Na Na + / Na – 2,87 Ca 2+ + 2 e –  Ca Ca 2+ /Ca – 2,92 K + + 1 e –  K K + / K – 3,04 Li + 1 e –  Li Li + / Li E° ( V ) Semirreacción Sistema

Metales frente a ácidos. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Decir si será espontánea la siguiente reacción redox: Cl 2 (g) + 2 I – (aq)  2Cl – (aq) + I 2 (s) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejercicio D: Una pila consta de un electrodo de Mg introducido en una disolución 1 M de Mg(NO 3 ) 2 y un electrodo de Ag en una disolución 1 M de AgNO 3 . ¿Qué electrodo actuará de cátodo y de ánodo y cuál será el voltaje de la pila correspondiente? ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejercicio E: Dada la siguiente tabla de potencia- les normales expresados en voltios: a) Escriba el nombre de: -La forma reducida del oxidante más fuerte. -Un catión que pueda ser oxidante y reductor. -La especie más reductora. -Un anión que pueda ser oxidante y reductor. b) Escriba y ajuste dos reacciones que sean espontaneas entre especies de la tabla que correspondan a: -Una oxidación de un catión por un anión. -Una reducción de un catión por un anión. Cuestión de Selectividad (Junio 98) Cl – Sn 2+ Sn 0 ClO 3 – ClO 3 – + Sn 2+ + 2 H +  ClO 2 – + Sn 4+ + H 2 O S 2– + 4 Cu 2+ + 4 H 2 O  SO 4 2– + 8 H + + 4 Cu Par redox E 0 (V) Cl 2 / Cl – 1,35 ClO 4 – /ClO 3 – 1,19 ClO 3 – /ClO 2 – 1,16 Cu 2+ /Cu 0 0,35 SO 3 2– / S 2– 0,23 SO 4 2– / S 2– 0,15 Sn 4+ /Sn 2+ 0,15 Sn 2+ / Sn 0 -0,14

Electrólisis ,[object Object],[object Object]

Aplicaciones de la electrólisis. ,[object Object],[object Object],[object Object]

Aplicaciones de la electrólisis. © Editorial ECIR. Química 2º Bachillerato. Electrorrefinado del Cu. Electrodeposición de Ag.

Electrólisis. Ecuación de Faraday. ,[object Object],[object Object],[object Object]

Ecuación de Faraday (cont.). ,[object Object],[object Object],[object Object]

Ejemplo: Se realiza la electrólisis de un disolución de tricloruro de hierro, haciendo pasar una corriente de 10 A durante 3 horas. Calcula la cantidad de hierro depositado en el cátodo. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Ejercicio F: Una corriente de 4 amperios circula durante 1 hora y 10 minutos a través de dos células electrolíticas que contienen, respectivamente, sulfato de cobre (II) y cloruro de aluminio, a) Escriba las reacciones que se producen en el cátodo de ambas células electrolíticas. b) Calcule los gramos de cobre y aluminio metálicos que se habrán depositado. Datos: Masas atómicas: Cu = 63,5 y Al = 27,0. Constante de Faraday : F = 96500 C·eq -1 ,[object Object],[object Object],[object Object],Problema Selectividad (Junio 98)

Ejercicio F: La figura adjunta representa una celda para la obtención de cloro mediante electrólisis. Conteste a las siguientes cuestiones: a) Escriba las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo. b)  Señale cuál es la de oxidación y cuál la de reducción. c)  La disolución inicial de cloruro sódico tiene un pH = 7. Se produce modificación del pH durante la electrólisis? ¿Por qué? d) ¿Por qué se obtiene hidrógeno en lugar de sodio metálico? Cuestión Selectividad (Reserva 98)

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Cuestión Selectividad (Reserva 98)

Electrólisis del NaCl ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Corrosión. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Gota de agua corroyendo una superficie de hierro. © Ed. Santillana. Química 2º

Protección catódica. ,[object Object],[object Object],Tubería protegida por un ánodo de Magnesio. © Grupo ANAYA S.A. Química 2º.

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