Ejercicios de electroquimica

UNIVERSIDAD

1. ELECTROQUIMICA

2. 3.-Una corriente de 1,3·10
5
A pasa a través de bauxita, (Al
2O
3), líquida. Calcula el rendimiento de la corriente, si el cátodo sufre un
aumento de peso de 674,5 g/min.: Al
+++
(dis)+ 3e
-
Al
(s)
SOLUCION
Electrosíntesisde Al
(s)= 674,5/26,98 = 25 moles de Al/min Luego, se han consumido 3·25 = 75 mol de e
-
/min.
Esto, equivale a una corriente de: 96485·75/60 = 120606,25 C/min.
Rdto= 100(I
electrosíntesis/I
total) = 100(1,21·10
5
/1,3·10
5
) = 93%
Zn(NH3)2
Zn
++
NH3
Zn(NH3)2
Zn(NH3)2
Grafito
Al
+++
e
-
e
- e
-
Al
+++
Al
Cátodo

3. 5.-El flúor elemental se produce electrolíticamente utilizando KHF
2fundido. La reacción es: HF
2

HF + 1/2F
2(g)+ e
-
Calcula: a) El tiempo en producir 15 litros de F
2(g) (medidos en c.n.) con una I = 20 A y un Rdto= 95%?.
b) La I necesaria para producir 38 g/h de F
2. (Dato:F = 96490 C/mol de electrones)
SOLUCION
a) PV = nRT 1·15 = n·0,082·273 n = 0,67 moles de F
2(g)
Moles de electrones= 2·n = 2·0,67 = 1,34 Carga electrónica = nF= 1,34·96490 = 129296,6C
Q
total= Q
elec/Rdto= 129296,6/0,95 = 136101,68C t = Q
total/I = 136101,68/20 = 6805,1 s = 1,89h
b) Moles de F
2/hora = (38/38)/hora = 1 mol/h moles de electrones/h = 2
Q
elec/h = 2·96490 = 192980 C/h I
elec= 192980/3600 = 53,61A
I
total= I
ele/0,95 = (53,61/0,95) = 56,4A
K
+
K
+
K
+
HF
2
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
+
+
+
+
+
+
+
+
FF
e
-
e
-
e
-
e
-
HF
2
- HF
2
-
e
-
e
-
K
HF
HF

4. 9.Porunadisoluciónacuosade[RuCl
6
]K
2
sepasaunacorrientede0,5A.CalculalaslibrasdeRu
(s)
quesedepositanenelcátodo
durante1h,siendoelrendimientodecorrientedeun90%.(1lb=454g).
SOLUCION
[RuCl
6]K
2[RuCl
6]
=
+ 2K
+
[RuCl
6]
=
+ 4e
-
Ru
(s)+ 6Cl
-
El Ru tiene carga + 4 en el complejo
I·t·Rdto= nF 0,5·3600·0,9 = n·96490
Moles de electrones consumidos = 0,0168 Moles de Ru producidos = 4,2·10
-3
Masa de Ru = 4,2·10
-3
·101,1 = 0,42 g Libras de Ru = 0,42/454 = 9,3·10
-4
K
+
K
+
K
+
[RuCl
6]
=
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
+
+
+
+
+
+
+
+
H2O
H2O
e
-
e
-
e
-
e
- [RuCl
6]
=
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Ru
e
-
e
-
e
-e
-
OO
H
+
H
+
H
+
H
+

5. e
-
e
-
Li
+
Li
+
36.-Se ha fabricadouna pila de litio-aire cuya reacción global sin ajustar es: 2Li
(s)+ ½ O
2(g)Li
2O
(s)
a) Escribe las reacciones de los electrodos
b) Calcula el E de la pila si el aire fluye en condiciones estándar. (Datos:Eº
O2/O= = + 1,23 V y Eº
Li+/Li = -3,04 V )
SOLUCION
a) Anodo: 2Li
(s)2Li
+
+ 2e
-
Cátodo: ½O
2(g)+ 2e
-
O
=
Global: 2Li
(s)+ ½O
2(g)2Li
+
+ O
=
Li
2O
(s) Eº
pila= 1,23 –(-3,04) = 4,27V
b)Según la composición molar del aire: P
O2= Y
O2P
T = 0,21·1 = 0,21atm
E=E
o
−
0,059
2
Log
1
P
O2
=4,27−0,0295Log
1
0,21
=4,26V
Li
Li
Li
Li
O
2
Li
2O
Li
2O
Li
2O

6. 3.Lasiguientereacciónestáencondicionesestándar:2I
2(s)+5O
2(g)+2H
2O
(l)4IO
3
-
(ac)+4H
+
(ac)Eº=0,034V
¿AquepHdebeajustarseladisolución,permaneciendoconstanteelrestoparaqueE=0,1?
SOLUCION
Semirreacciónde Oxidación2(I
2+ 6H
2O 2IO
3
-
+ 12H
+
+ 10e
-
) Eº
r= 1,195 V
Semirreacciónde Reducción5(O
2+ 4H
+
+ 4e
-
2H
2O ) Eº
r= 1,229 V
�=�º−
0,059
�
��??????
�
+4
��
3
−4
��2
5 0,1=0,034−
0,059
20
��??????�
+4
[H
+
] = 2,55·10
-6
M pH = 5,6

7. Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
K
+
K
+
Cl
-
Anodo
H
+
H
+
H
+
Hidrógeno
H2
Cl
-
K
+
Cl
-
Sb
2O
3
e
-
e
-
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+ Sb
H2O
H2O
K
+
K
+
K
+
2.-La pila: PtH
2(5 atm)Disoluciónreguladora de pH = 8Sb
2O
3(s)Sb
(s) (Dato:Eº
Sb2O3/Sb = + 0,152V)
a)E
pila.
b)La P
H2para aumentar su potencial un 25%.
SOLUCION
a) Anodo3(H
2(g)2H
+
+ 2e
-
)
CátodoSb
2O
3(s)+ 6H
+
+ 6e
-
2Sb
(s)+ 3H
2O
Reacciónglobal: Sb
2O
3(s)+ 3H
2(g)2Sb
(s)+ 3H
2O Eº
pila= Eº
Cat–Eº
An= 0,152 –0 = +0,152V
�=�
�
−
0,059
�
��??????
1
??????
�2
3
=0,152−
0,059
6
��??????
1
5
3
=0,152+0,02=0,154??????
b) E
pila= 0,154 + 0,25·0,154 = 0,1925=0,152−
0,059
6
��??????
1
�
??????2
3 P
H2= 23,6atm

8. K
+
K
+
K
+
Cl
-
Cl
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
+
+
+
+
+
+
+
+
ClCl
H2O
H2O
HO
-
HO
-
HH
e
-
e
-
e
-
e
-
17.-SerealizaunaelectrolisissobreunadisolucionacuosaalcalinadeKClpasandounaIde2,5Aconunrendimientodel95%,
hastaproducir14,2gdeCl
2.Lareacciónes: KCl
(ac)+H
2OH
2(g)+Cl
2(g)
Calcula:a)elvolumendesprendidodeH
2encondicionesestándar
b)Eltiempoqueduralaelectrolisis.(M
Cl2=71g/molyF=96.485C/moldeelectrones)
SOLUCION
a)2KCl
(ac)Cl
2(g)+2K
+
+2e
-
ANODO
2H
2O+2e
-
H
2(g)+2HO

(ac) CATODO
2KCl
(ac)+2H
2O2KOH+H
2(g)+Cl
2(g)
SegúnlaestequiometriaseproducenlosmismosmolesdeCl
2quedeH
2
MolesdeH
2(g)=molesdeCl
2(g)=14,2g/71g/mol=0,2 PV=nRT 1V=0,2·0,082·298=4,89litros
b)Segúnlaestequiometría,paraproducir0,2molesdeCl
2seconsumen0,4molesdeelectrones,esdecir,quelacargaempleada
exclusivamenteenlareacciónes:
Q=nF=0,4·96490=38.596C
Sinembargo,lacargatotalconsumidadelaredes:
Q
total=Q/Rdto=38.596/0,95=40.627,37C
Tiempodeelectrolisis=Q
total/I=40.627,37/2,5=16.250,95s4,5h

9. Níquel
e
-
e
-
e
-
e
-
+
+
+
+
+
+
+
+
Ni
++
Ni
++
Ni
++
Ni
++
Ni
++e
-
e
-
9.-Paraniquelarunamonedasehacepasarunacorrientede15Adurante1hora,conunrendimientodel60%,porunbañode
NiSO
4.Sabiendoquelamonedahacedecátodo,calculaelespesordelacapadeNi
(s),silamonedatieneunradiode18,5mm,
teniendoencuentaqueelrecubrimientoeshomogéneoyporlas2caras.(F=96485C/molyDensidaddelNi=8,9g/cm
3
)
SOLUCION
Reaccióndelcátodo(moneda): Ni
++
+2e

Ni
(s)
Q=nF=Rdto·I·t 96485n=0,6·15·3600 n=0,336molelectrones
LosmolesdeNidepositadossonlamitadquelosmolesdeelectronestransferidos
MolesdeNi
(s)depositados=0,336/2=0,168 MasadeNi
(s)depositada=0,168·58,7=9,86g
Volumendelacapadeníquel=2(volumendecapadecadacara)=2(R
2
·x)
Volumendelacapadeníquel=MasadeNi/DensidaddelNi=9,86
g/8,9
g/cc=1,108cm
3
x=Espesor=1,108/2(1,85
cm)
2
=0,0515cm
Níquel
Espesor = x x
Moneda

10. 1.-La reacción de la pila Pt/H
2(10atm)/H
+
(0,01M)//Hg
++
(10M)/Hg
(l)/Pttiene una K
e= 7·10
28
y una Hº
pila= -170,2 kJ/mol. Calcula: a) E
pila
b) La eficiencia de la pila, = Gº
pila/Hº
pila (F = 96.490 C/mol de electrones)
SOLUCION
Reacción de la pila: H
2(10 atm) + Hg
++
(10 M) 2H
+
(0,01 M) + Hg
(l)
a) A partir de la condicionde equilibrio, E
pila= 0, en la ecuacionde Nerstcalculo Eºy luego Gº
pila
0=�º
�??????�??????−
0,059
2
��??????�
??????=�º
�??????�??????−0,851 Eº
pila= 0,851 V
=
�º
�??????�??????
�º
�??????�??????
=
−164,2
−170,2
=0,965
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-K
+
K
+
Anodo
H
+
H
+
H
+
Hidrógeno
H2
Cl
-
K
+
Cl
-
K
+
K
+
K
+
e
-
e
-
Hg
++
Hg
++
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
K
+
NO
3
-
b) Gº
pila= -nFEº= -2·96490·0,851 = -164226 J/mol
Ecuación de Nerstpara las concentraciones iniciales indicadas
�
�??????�??????=�º
�??????�??????−
0,059
�
��??????
�
+2
�??????
++
??????
�2
=0,851−
0,059
�
��??????
0,01
2
10·10
=0,851+0,178=1,03??????

11. Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
- Cl
-
NO
3
-
K
+
K
+
Anodo
Hg
++
Cl
-
K
+
Cl
-
K
+
K
+
K
+
Hg
++
Hg
++e
-
e
-
Hg
++
Hg
++
Hg
++
Hg
++
K
+
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-NO
3
-
3.-Unapilaestáformadapordoselectrodosdemercurio(Hg)sumergidosendisolucionesdeHg(NO
3)
2.Sabiendoqueinicialmente
unadelasdisolucioneses10vecesmasdiluidaquelaotra.Calcula:a)E
pilaa25ºC
b)LarelacióndeconcentracionesdeHg
++
cuandoalcabodeuntiempoelE
pilavale0,0141V
SOLUCION
a)Setratadeunapiladeconcentración:Cát:Hg
++
(conc)+2e
-
 Hg
(l)
An:Hg
(l)Hg
++
(dil)+2e
-
Pila Hg
++
(conc)Hg
++
(dil)
LadisoluciónmasconcentradaenHg
++
hacedecátodo:[Hg
++
]
conc=10[Hg
++
]
dil
Eº
pila=Eº
cat–Eº
an=Eº
Hg++/Hg–Eº
Hg++/Hg=0
�
�??????�??????=0−
0,059
2
��??????
�??????
++
�????????????
�??????
++
����
=−0,0295��??????
�??????
++
�????????????
10�??????
++
�????????????
=+0,0295??????
b)0,0141=−
0,059
2
��??????
�??????
++
�????????????
�??????
++
����
��??????
�??????
++
����
�??????
++
�????????????
=0,478
�??????
++
����
�??????
++
�????????????
=3

12. Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-K
+
K
+
Anodo
H
+
H
+
H
+
Hidrógeno
H2
Cl
-
K
+
Cl
-
K
+
K
+
K
+
K
+
NO
3
-
Cl
-
Cl
-
e
-
e
-
Cl
- Cl
-
K
+
K
+
4.-Una pila formada por un electrodo estándar de hidrógeno y un electrodo calomelanos tiene un potencial de 0,5V. Si la
semirreaccióndel electrodo calomelanos es: Hg
2Cl
2(s) + 2e
-
2Hg
(l)+ 2Cl

(ac) Eº = 0,268V
Calcula: a) [Cl

(ac)]
c) E
pilasi el pH = 7, manteniendo todo lo demás igual.
SOLUCION
a) Cát: Hg
2Cl
2(s) + 2e
-
2Hg
(l)+ 2Cl

(ac) Eº = 0,268V
Án:H
2(g) 2H
+
(ac)+ 2e
-
Eº = 0
H
2(g) +Hg
2Cl
2(s) 2H
+
(ac)+ 2Hg
(l)+ 2Cl

(ac) Eº = Eº
cat-Eº
an= 0,268 -0 = 0,268
�
�??????�??????=�º
�??????�??????−
0,059
�
��??????
�
+2
��
−2
�??????2
0,5=0,268−
0,059
2
��??????
1
2
��
−2
1
[Cl
-
(ac)] = 1,17·10
-4
M
b) �
�??????�??????=0,268−
0,059
2
��??????
10
−7
2
1,17·10
−4
2
1
=0,268+0,645=0,913??????

13. Zn(NH3)2
Zn
++
NH3
Zn(NH3)2
Zn(NH3)2
Hg
2I
2
Cátodo
Hg
2
++
I
-
Hg
2
++
I
-
Hg
(l)
I
-
I
-
I
-
I
-
I
-
I
-
I
-
I
-
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
Na
+
e
-
e
- e
-
11.-A25ºCelEdeunelectrododeHg
(l)sumergidoenunadisolucióndeNaI0,01MysaturadadeHg
2I
2vale0,082V.Calculael
K
psdelHg
2I
2(s).(EºHg
2
++
/2Hg
(l)=+0,796V). Hg
2I
2(s)Hg
2
++
(aq)+2I
–
(aq)
SOLUCION
NaI Na
+
(aq) + I
–
(aq) Hg
2I
2(s) Hg
2
++
(aq) + 2I
–
(aq)
Inicio0,01 --- --- Eq x 0,01
Final---- 0,01 0,01 K
ps= [Hg
2
++
][I
–
]
2
= 10
-4
[Hg
2
++
]
Hg
2
++
(aq) + 2e
–
2Hg
(l) Eº
Hg2++/2Hg(l) = + 0,796 V
Ecuación de Nersty a 25ºC
�
൘
�??????
2
++
�??????
(??????)
=�º
൘
�??????
2
++
�??????
(??????)
−
0,059
2
��??????
1
�??????
2
++
0,082 = 0,796 –0,0295Log(10
-4
/K
ps) K
ps= 5,210
-29

14. Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
K
+
K
+
Cl
-
Anodo
H
+
H
+
H
+
FOSFINA
PH
3
Cl
-
K
+
Cl
-
K
+
K
+
K
+
H
2PO
2
-
H
2PO
2
-
P
4
P
4
HO
-
HO
-
HO
-
HO
-
e
-
e
-
14.-Calcula el E de una pila de fósforo a pH = 7, P
PH3= 1 atm y [KH
2PO
2] = 0,01 M. La reacción en medio básico es:
(Datos: Eº
P4/PH3= -0,87 V y Eº
H2PO2/P4= -0,51 V) PH
3(g) + H
2PO
2
‾
(ac)P
4(s)
SOLUCION
A: 4PH
3P
4+ 12H
+
+ 12e
-
C: 3(4H
2PO
2
‾
+ 8H
+
+ 4e
-
P
4+ 8H
2O)
Pila: 4PH
3+ 12H
2PO
2
‾
+ 12H
+
+ 12HO
‾
4P
4+ 24H
2O + 12HO
‾
4PH
3+ 12H
2PO
2
‾
4P
4+ 12H
2O + 12HO-
PH
3(g)+ 3H
2PO
2
‾
(ac)P
4(s)+ 3H
2O + 3HO
-
(ac) Eº = Eº
c–Eº
a= -0,51 –(-0,87) = 0,36 V
E=Eº−
0,059
n
Log
��
−3
�2��
2
−3
��??????3
=0,36−
0,059
3
Log
10
−7
3
0,01
3
1
= 0,655V

15. Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
K
+
K
+
Cl
-
Anodo
Cd
++
Cl
-
K
+
Cl
-
Ag
Ag
+
K
+
K
+
K
+
CdF
2
Cd
++
F-
F-
F- F-
Cd
Ag
+
NO
3
-
NO
3
-
e
-
e
-
Cd
++ Ag
3.-Calcula, a 25 ºC, elE de lapila: Cd
(s)(Disoluciónsaturada CdF
2(s))AgNO
3(0,01M)Ag
(s).
(Datos: K
psCdF2= 6,44·10
-3
; Eº
Cd++/Cd= -0,4 V y Eº
Ag+/Ag= 0,8 V)
SOLUCION
Disoluciónsaturada
CdF
2(s) Cd
++
(ac) + 2F
ˉ
(ac) K
ps= 6,44·10
-3
= [Cd
++
(ac)]
eq[F
ˉ
(ac)]
2
eq= s(2s)
2
= 4s
3
s 2s s = [Cd
++
(ac)]
eq= 0,117 M
Ecuaciónde Nersnt
Anodo Cd
(s)Cd
++
(ac) + 2e
-
Cátodo 2(Ag
+
(ac) + e
-
Ag
(s))
Reacciónde pila: Cd
(s)+ 2Ag
+
(ac)2Ag
(s)+ Cd
++
(ac) Eº = Eº
c–Eº
a= 0,8 –(0,4) = 1,2 V
E=Eº−
0,059
n
Log
????????????
????????????
++
????????????
????????????
+
2
=1,2−
0,059
2
��??????
0,117
0,01
2
=1,2−0,0905=1,11??????

16. K
+
K
+
K
+
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
+
+
+
+
+
+
+
+
CO
2
H2O
H2O
HH
e
-
e
-
e
-
e
-
C
2H
6
CH
3COO-
CH
3COO-
CH
3COO
-
5.-Atravésdeunadisoluciónacuosade2litrosquecontiene41gdeacetatosódico,sepasaunacorrientede0,5Adurante7horas
conunaeficaciadel77%: CH
3COOK
(ac)½C
2H
6(g)+CO
2(g)+e
-
+K
+
(ac)
Calcula:a)Elvolumentotal,medidoencondicionesnormales,queocupanlosgasesproducidos
b)ElpHdeladisolucióntraslaelectrolisis.(F=96490C/mol-eyK
acético=1,8·10
-5
)
SOLUCION
a) Moles de e־= 0,5·7·3600·0,77/96490 = 0,1 Moles de Etano = 0,05 Moles de CO
2= 0,1
P
TV = n
TRT 1·V = 0,15·0,082·273 = 3,36 litros
b) Moles iniciales de acetato sódico = 41/82 = 0,5
0,1 moles de acetato fueron oxidados y quedan 0,4. Por tanto, [acetato]
o= 0,2 M
CH
3COO־
(ac)+ H
2O CH
3COOH
(ac)+ HO־
(ac) K
b= 10
-14
/1,8·10
-5
Inicio0,2
Eq 0,2 –x x x
5,56·10
-10
= x
2
/0,2 –x
x = [HO־] = 1,05·10
-5
pH = 9,0

17. 5.-Despuésdepasarunacorrientede300mAdurante120min.atravésdeunaceldaelectrolíticaqueconteníaunadisolución
acuosadelasalK
2[TeI
6],secomprobóqueelcátodohabíaaumentadosupesoen0,561gdeteluro.Calculaelrendimientodela
corrienteunavezajustadalareaccióndelcátodo.
TeI
6
=
(ac)Te
(s)+I
-
(ac)
SOLUCION
Molesdeteluro=0,561/127,6=0,0044 Molesdeelectrones=4·0,0044=0,0176
Cargautilizadaenlareacciónparacrearelprecipitadosólidodeteluro=Q
reacción
Q
reacción=nF=0,0176·96490=1698,22C
Cargatotalgastadaencrearelprecipitadosólidodeteluro=Q
total
Q
total=I·t=0,3
C/s·120
min·60
s/min=2160C Rdto=100(Q
reacción/Q
total)=100(1698,22/2160)=78,62%

18. Cl
-
Cl
-
Cl
-K
+
K
+
Anodo
Cl
-
K
+
Pb K
+
K
+
K
+
Pb
++
Cl
-
K
+
Cl
-
Cl
-
e
-
e
-
PbO
2
SO
4
=
H
+ H
+
PbSO
4
SO
4
=
SO
4
=
H
+
H
+
H
+
H
+
SO
4
=
H
+ H
+
H2O
H2O
7.-Unabateríaduranteelarranquedelcochegeneraunacorrientede174,6Adurante1,2s.Lareacciónglobales:
PbO
2(s)+Pb
(s)PbSO
4(s)
a)AjustalareacciónconH
2SO
4
b)Calculalosgdeplomoqueprecipitanduranteestaoperación.
c)Calculaeltiempomínimoquetendríaquecircularelcochepararecuperarelplomodelánodogastadoenelencendido,sigenera
unacorrientemediade0,1A.(F=96.490C/mol-e;M-atómicadelPb=207,2)
SOLUCION
a)Anodo Pb
(s) +H
2SO
4 PbSO
4(s)+2H
+
+2e
-
Catodo PbO
2(s)+2H
2SO
4+2e
-
PbSO
4(s)+2H
2O+SO
4
=
Global Pb
(s)+PbO
2(s)+2H
2SO
42PbSO
4(s)+2H
2O
b)Cadamoldeelectronesquecirculaprecipita1moldePb
Q=I·t=174,6·1,2=209,52C Molesdeelectrones=Q/F=209,52/96490=2,17·10
-3
gdePbprecipitados=2,17·10
-3
·207,2=0,45

19. c)Segúnlaestequiometria,pararecuperarelnºdemolesdePbquesedisolvierondelánododuranteelarranquesenecesitaque
pasendenuevoperoensentidoinversolos2,17·10
-3
molesdeelectronesquecircularonduranteelarranque.Estosmolesde
electronessuponenunacargade
Q=moles·F=2,17·10
-3
·96490=209,4C
Silaintensidaddecorrienteesde0,1A,eltiemponecesarioparaquecirculedichacargaes:
t=Q/I=209,4/0,1=2094s=35minutos

20. 10.-a) Para lapila Co
(s)/Co
++
(aq)//Cu
++
(aq)/Cu
(s), calcula suK
eqa 25 ºC. (Eº
Co++/Co= -0,28V; Eº
Cu++/Cu= + 0,342V y R = 8,314 J/molK)
b) Calcula el Eºde la reacción Fe
+++
(aq) + 3e
-
Fe
(s). (Fe
++
(aq) + 2e
-
Fe
(s)(Eº= -0,44 V y Fe
+++
(aq) + e
-
Fe
++
(aq) Eº = + 0,771 V)
SOLUCION
a) Co
(s)+ Cu
++
(aq) Co
++
(aq) + Cu
(s) E = Eº -(0,059/n)Log[Co
++
]/[Cu
++
]
La condicionde equilibrio es E = 0
0 = Eº
cat–Eº
an–(0,059/n)LogK
e 0,342 –(-0,28) = (0,059/2)LogK
e K
e= 1,2210
21
b) Fe
++
(aq) + 2e
-
Fe
(s) Gº
1= -n
1FEº
1 Eº
1= -0,440V
Fe
+++
(aq) + e
-
Fe
++
(aq) Gº
2= -n
2FEº
2 Eº
2= +0,771V
Fe
+++
(aq) + 3e
-
Fe
(s) Gº
r= Gº
1+ Gº
2= -n
rFEº
r
-n
1FEº
1+ (-n
2FEº
2) = -n
rFEº
r 2(-0,44) + 0,771 = 3Eº
r Eº
r= -0,109/3 = -0,0363 V
Cl
-
Cl
-
Cl
-K
+
K
+
Anodo
Cl
-
K
+
Co K
+
K
+
K
+
Co
++
Co
++
NO
3
-
NO
3
-
Cl
-
K
+
Cl
-
Cl
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
Cu
++
e
-
e
-
Cu
Cu
++ Cu

21. 1. El E de la pila: Zn
(s)Zn
++
(1M)HCOOH
(0,5M), H
2(1 atm)Pt, vale 0,642 V. Calcula K
a. (Eº
Zn++/Zn= -0,76 V)
SOLUCIÓN
AnodoZn
(s) Zn
++
(ac)+ 2e
-
Cátodo 2H
+
(ac)+ 2e
-
H
2(g)
E=�
�
−
0,059
�
��??????
??????�
++
�
+2
0,642=0,76−
0,059
2
��??????
1
�
+2
Catodo HCOOH  H
+
+ HCOO
-
[H
+
] = 0,01
Equilibrio C
o–x = 0,5 x x
�
??????=
�
+
����
−
�����
=
??????·??????
0,5
=
10
−4
0,5
=2·10
−4
Cl
-
Cl
-
Cl
-K
+
K
+
Anodo
H
+
H
+
H
+
Hidrógeno
H2
Cl
-
K
+
Zn
e
-
e
-
K
+
K
+
K
+
Zn
++
Zn
++
NO
3
-
NO
3
-
Cl
-
HCOO
-
HCOO
-
HCOO
-
K
+
Cl
-
Cl
-

22. 13.-Al hacer una electrolisis sobre una disolución, de 10 litros, de sulfato amónico 2 M, se forma en el ánodo un depósito de
persulfatoamónico, (NH
4)
2S
2O
8. A la celda se aplica una diferencia de potencial de 5 V y una I de 4 A, siendo el rendimiento de la
corriente del 84 %: (NH
4)
2SO
4(ac)(NH
4)
2S
2O
8(s)+ NH
4
+
(ac) Eº= -2,12 V
a) Indica el número de oxidación de los elementos de cada compuesto.
b) Calcula la concentración del sulfato amónico en dicha disolución al cabo de 5 días.
c) Calcula la energía que se consumirá en kW·h, para producir 228 g de persulfatoamónico.
Datos: M
persulfatoamónico = 228 g/mol; kW·h= 3.600 kJ y F = 96.480 C/mol de electrones.
SOLUCIÓN
a) Ánodo 2(NH
4)
2SO
4(ac)(NH
4)
2S
2O
8(s)+ 2NH
4
+
(ac)+ 2e
-
Estados de oxidación en los reactivos: N = -3; S = +6; H = +1 y O = -2
Estados de oxidación en los reactivos: N = -3; S = +7; H = +1 y O = -2
(en realidad: S = +6; O = -2 y el O
peroxido= -1 O
3S-O-O-SO
3)
b) por cada mol de electrones se consume 1 mol de sulfato amónico, para dar 0,5 mol de persulfato
Moles de electrones en 5 dias: (I·Rdto·t)/F = [4(C/s)·0,84·3600s·24h·5días]/96485 = 15
Moles de sulfato consumidos = 15.
Suponiendo que el volumen de disolucionno cambia; al principio hay 2·10 = 20 moles de sulfato, luego quedan 20 –15 = 5 moles
en los 10 litros de disolución por tanto: [(NH
4)
2SO
4(ac)] = 5/10 = 0,5 M

23. NH
4
+
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
+
+
+
+
+
+
+
+
H2O
H2O
e
-
e
-
e
-
e
-
SO
4
=
HO
-
HO
-
e
-
e
-
e
-e
-
HOH
SO
4
=
NH
4
+
NH
4
+
NH
4
+
c)
Moles de persulfatoformados 228/228 = 1
Para formar 1 mol de persulfatose mueven 2 moles de electrones, es decir, 2·96485 = 192.970 C
Energia electrica= Q·V = 192.960·5 = 964.800 J = 964,8 kJ
Energia electricaenkW·h= 964,8kJ/3600 kJ/kW·h= 0,268 kW·h

24. 20.-La reacción de la pila Sn
(s)/Sn
++
(1M)//Hg
++
(0,01M)/Hg
(l)/Pttiene una Hº= -170,2 kJ/mol. Calcula: a) E
pila
b) Sºde la reacción de la pila a 25 ºC.
(Eº
Sn++/Sn= -0,137 V; Eº
Hg++/Hg= 0,851 V y F = 96485 C/mol-e
-
)
SOLUCION
a) Ajustamos la reacción de la pila: Sn
(s)+ Hg
++
(aq) Sn
++
(aq) + Hg
(l)
Calculamos Eº Eº
pila= Eº
cat–Eº
an= 0,851 –(-0,137) = 0,988 V
�=�
�
−
0,059
�
��??????
��
++
�??????
++
=0,988−
0,059
2
��??????
1
0,01
=0,988−0,059=0,93??????
b) Gº
pila= Hº
pila-TSº
pila Gº
pila= -nFEº= -2·96485·0,988 = 190650 = -190,65 kJ/mol
-190,65 = -170,2 -298Sº
pila Sº
pila= 20,45/298 = 0,0686 kJ/mol
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
- Cl
-
NO
3
-
K
+
K
+
Anodo
Sn
++
Cl
-
K
+
Cl
-
K
+
K
+
K
+
Hg
++
Hg
++
K
+
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
Sn
e
-
e
-
Sn
++

25. 12.Para la pila a 25 ºC: In
(s)/In
+++
(0,1M) //Hg
++
(0,01M)/Hg
(l)
Calcula: a) ΔGº
pila
b) La [In
+++
(ac)]
eq
c) El volumen de Hg
(l)que se genera, si la pila suministra una corriente de 0,01 A durante 10 días.
(Datos: 2Hg
++
+ 2e
-
Hg
2
++
(ac)Eº = + 0,92 V; Hg
2
++
(ac)+ 2e
-
2Hg
(l); Eº = + 0,8 V; Eº
In+++/In = -0,34 V; F = 96.485 C/mol-e; R =
8,314 J/mol·Ky d
MercurioLíquido = 13,53 g/cc)
SOLUCIÓN
a)SemirreacióndeOxidación2(In
(s)In
+++
(ac)+3e
-
) Eº
In+++/In=-0,34V(Ánodo)
SemirreacióndeReducción3(Hg
++
(ac)+2e
-
Hg
(l)) Eº
Hg++/Hg=? (Cátodo)
ReacciónGlobal 2In
(s)+3Hg
++
(ac)2In
+++
(ac)+3Hg
(l) Eº
pila
2Hg
++
+2e
-
Hg
2
++
(ac) ΔGº
1=-nFEº
1=-2FEº
1
Hg
2
++
(ac)+2e
-
2Hg
(l) ΔGº
2=-nFEº
2=-2FEº
2
Hg
++
(ac)+2e
-
Hg
(l) ΔGº
Hg++/Hg=(ΔGº
1+ΔGº
2)/2
ΔGº
Hg++/Hg=-nFEº
Hg++/Hg=[-2FEº
1+(-2FEº
2)]/2
−�
??????��º
??????=
−�
1��º
1−�
2��º
2
2
-2FEº
Hg++/Hg=-FEº
1+-FEº
2 Eº
Hg++/Hg=(Eº
1+Eº
2)/2
Eº
cátodo=Eº
Hg++/Hg=(0,92V+0,8V)/2=+0,86V
ΔGº
pila=-nFEº
pila Eº
pila=Eº
cat-Eº
an=0,86–(-0,34)=+1,2V
ΔGº
pila=-6·96490
C/mol·1,2=-694.728J ΔGº
pila=-694,73kJ

26. Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
- Cl
-
NO
3
-
K
+
K
+
Anodo
In
+3
Cl
-
K
+
Cl
-
K
+
K
+
K
+
Hg
++
Hg
++
K
+
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
In
e
-
e
-
In
+3
NO
3
-
b)ΔGº
pila=-RTLnK
eLnK
e=-(ΔGº
pila/RT)=694.728
J/(8,314
J/mol·K·298
K)=280,406
K
e=prácticamenteinfinita.Estoquieredecirqueenelequilibriolareacciónestatandesplazadahacialaderechaqueseha
consumidoprácticamentetodoelHg
++
(ac).Porotrolado,ydadalaestequiometríadelareacción,porcada3molesdeHg
++
quese
reducenseforman2molesdeIn
+++
.Comoprácticamentesereducen0,01MdeHg
++
seformarán(volumendisolucióncte)
2·0,01/3=6,67·10
-3
MdeIn
+++
.Portantola[In
+++
]
e0,1+2·0,01/3=0,1+6,67·10
-3
0,107M
c)Q=I·t=0,01
C/s·10
d·24
h/d·3600
s/h=8.640C
molesdeelectronesmovilizados=Q/F=8640
C/96490
C/moldeelectr.=0,0895
Segúnlareacciónglobalsenecesitan6molesdeelectronesparaformar3molesdeHg
(l)
Molesdemercuriolíquidoquesehangenerado=molesdeelectrones/2=0,0895/2=0,0448
MasadeHg
(l)=moles
Hg·M
Hg=0,0448·200,6=9g VolumendeHg
(l)=g/d=9
g/13,55
g/ml=0,66ml

27. Cl
-
Cl
-
Cl
-K
+
K
+
Anodo
Cl
-
K
+
Co K
+
K
+
K
+
Co
++
Co
++
NO
3
-
NO
3
-
Cl
-
K
+
Cl
-
Cl
-
Fe
+3
Fe
+3
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-
NO
3
-NO
3
-
Fe
++
Fe
++
e
-
e
-
11.-Paralasiguientereacción:Co
(s)+2Fe
+++
(0,1M)Co
++
(0,2M)+2Fe
++
(0,1M)Gº=–49kcal.Calcula:
a)ElEºdelasemirreacción:CoCo
++
+2e
-
b)LamasadelelectrododeCobaltoparaquelapiladeunaintensidadde4mAdurante10días.(M
Co=58,93
g/mol;Eº
Fe+++/Fe++=+
0,771V;R=8,314J/molK;F=96485C/mol-ey1cal=4,18J).
SOLUCION
a)Gº=-49.000cal(4,18J/cal)=-204820J=-nFEº=-nF(Eº
cát-Eº
án)
204.820J=296485(0,771-Eº
án) Eº
Co++/Co=0,771-1,061=-0,29V
CoCo
++
+2e
-
Eº
Co/Co++=0,29V
b)Segunlareaccion1moldeCo
(s)genera2molesdeelectronescuandoseoxida
I=410
-3
C/s durante10díasseproducen Q=410
-3
C/s(10243600)=3456C
Molesdeelectronesproducidos=Q/F=3456/96485=0,0358
MolesdeCo
(s)oxidados=molesdeelectrones/2=0,0358/2=0,018
MasadelelectrodoCo=(molesCo)M
Co=0,018(58,93)=1,061g

28. 27.-Aplicamosunacorrientede1mAconunrendimientodel87%durante10sa3mldeunadisolucióndeinsulina5Mpara
reducirsuspuentesdisulfuro.Averiguaelnºdepuentesdisulfuropormoléculadeinsulina,silareaccióndereduccióndeunpuente
disulfuroeslasiguiente:
S
S
+ 2H
+
(ac)+ 2e
-
SH
SH
SOLUCION
Moles de Insulina reducidos = 5·10
-6
mol/L·3·10
-3
L= 1,5·10
-8
Moles de electrones consumidos en la reducción de los puentes disulfuro(-S-S-) de las moléculas de Insulina:
I·R·t/F = 10
-3
C/s·0,87·10
s/96480
C/mol-e= 9·10
-8
Moles de puentes disulfuroreducidos por esos moles de electrones = 0,5·9·10
-8
= 4,5·10
-8
PuentesS-S/molécula de Insulina = moles de puentesS-S/moles de Insulina = 4,5·10
-8
/1,5·10
-8
= 3
BIOELECTROQUIMICA

29. 8.-Calcula el cociente [Quinona]/[Quinol] a pH 7,4 y 37 ºCen: a) Ambiente aerobio (E
oxdel polifenol= -0,5 V)
b) Ambiente anaerobio (E
oxdel polifenol= 0,5 V)
SOLUCION
Los polifenoles(ubiquinol) actúan en el organismo como antioxidantes o reductores de radicales:
Quinol Quinona
Gº´
g= Gº´
1+ Gº´
2  -2FEº´
g= -FEº´
1-FEº´
2  Eº´
g= (Eº´
1+ Eº´
2)/2 = -0,045V
´
a)�´=�
�
´−
0,0615
�
��??????
O==O�
+2
HO−−OH
 −0,5=−0,045−
0,0615
2
��??????
O==O10
−7,4
2
HO−−OH
O==O
HO−−OH
=3,9·10
29
b)�´=�
�
´−
0,0615
�
��??????
O==O�
+2
HO−−OH
 0,5=−0,045−
0,0615
2
��??????
O==O10
−7,4
2
HO−−OH
O==O
HO−−OH
=0,0012
OH
OH
H
+
+ e
-
+ Eº´
1= -0,038 V Gº´
1= -n
1FEº´
1
OHO
H
+
+ e
-
+ Eº´
2= -0,052 V Gº´
2= -n
2FEº´
2OO
2H
+
(ac)+ 2e
-
+ Eº´
g= ? Gº´
g= -n
gFEº´
g
OHO
OH
OH
OO

30. 3.-ElpotencialeléctricodemembranadeunacélulanerviosaenreposovaleE
m=-60mVyladisoluciónextracelulartieneuna[K
+
]
constantede5mM.CuandoseproduceunimpulsonerviosodichopotencialE
mpasaa+30mV,yseabrenunosporosparaquesalga
elK
+
delcitosoldelacélulanerviosaalmedioextracelular.Aplicandolaecuación�
�=2·10
−4
���??????
??????
+
�????????????
??????
+
�????????????
CalculaelnºdeionesK
+
quehansalidodeunacélulanerviosaconelimpulsonerviosoa37ºC,sielvolumendelcitosoles7·10
-
16
m
3
,aproximadamente.
SOLUCION
Volumen del citosol= 7·10
-16
m
3
(1000litros/m
3
) = 7·10
-13
litros
En reposo
�
�=2·10
−4
���??????
??????
+
�????????????
??????
+
�????????????
-0,06 = 2·10
-4
·310Log(5/[K
+
]
cit) [K
+
]
cit= 46,4mM
Moles de K
+
en el citosol= 0,0464·7·10
-13
= 3,25·10
-14
Impulso nervioso
�
�=2·10
−4
���??????
??????
+
�????????????
??????
+
�????????????
0,03 = 2·10
-4
·310Log(5/[K
+
]
cit) [K
+
]
cit= 1,64mM
Moles de K
+
en el citosol= 1,64·10
-3
·7·10
-13
= 1,15·10
-15
Moles de K
+
que han salido del citosolpor el impulso nervioso = 3,25·10
-14
–1,15·10
-15
= 3,14·10
-14
Nº de K
+
que han salido del citosolpor el impulso nervioso = moles·N
A= 3,14·10
-14
·6,022·10
23
= 1,9·10
10
K
+
K
+
K
+
K
+ K
+
Disolución extracelular [K
+
] = 5mM
Citosol
Impulso Nervioso
K
+
K
+

31. 2.-El ácido oxalacético, C
4H
4O
5, es reducido bioquímicamente a málico, C
4H
4O
5, según:
C
4H
4O
5(ac)+ NADH
(ac)+ H
+
(ac)C
4H
6O
5(ac)+ NAD
+
(ac) Eº = 0,364 V
a) Indica el estado de oxidación medio del carbono en los ácidos málico y oxalacético
b) El potencial estándar bioquímico, Eº´, se define como el potencial estándar químico Eº, pero a pH = 7; calcula el Eº´de la
reacción. (F = 96.485
C/mol; Eº
NAD+/NADH= -0,11V y Eº
ox/má= + 0,254V).
SOLUCIÓN
a)El oxígeno tiene un estado de oxidación de –2 y el H de +1, por tanto
Para el ácido málico: Estado de oxidación del C = (10 –6)/4 = +1
Para el ácido oxalacético: Estado de oxidación del C = (10 –4)/4 = + 1,5
Para esta reacción ajustada los moles de electrones que fluyen serán:
4 átomos de C del málico(+1,5) –4 átomos de C del oxalacético(+1) = 6 –4 = 2
Semirreaccion: NAD
+
(ac)+ H
+
(ac)+ 2e-NADH
(ac) Eº
NAD+/NADH= -0,11V
b)�º´
??????=�º
??????−
0,059
�
��??????
�4�6�5�??????�
+
�4�4�5�??????���
+
=0,364−
0,059
2
��??????
1
�
+
=0,364+0,0295��??????�
+
Eº´= 0,364 + 0,0295pH = 0,364 + 0,0295·7 = 0,364 + 0,2065 = 0,57V