OLIMPIADAS DE QUÍMICA

OLIMPIADASDEQUÍMICA

SERGIOMENARGUES&AMPAROGÓMEZ-SIURANANOVIEMBRE2020

CUESTIONESYPROBLEMAS(VOLUMEN4)

“Laquímica,lenguacomúndetodoslospueblos”.

INTRODUCCIÓNHaceyamásde20añosquelosautoresdeestetrabajocomenzaronarecopilarproblemasycuestionespropuestosenlasdiferentespruebasdeOlimpiadasdeQuímica,conelfindeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.InicialmenteseincluyeronsololoscorrespondientesalasOlimpiadasNacionalesdeQuímicaymástardesefueronincorporandolosdealgunasfaseslocalesdediferentesCo-munidadesAutónomas.Asísehallegadoarecopilarunacoleccióndemásde5.700cuestionesy1.100problemas,quesepresentanresueltosyexplicados,quesehapodidorealizargraciasalacolaboracióndecolegasyamigosquesecitanalfinaldeestaintroducciónyque,añoaaño,hacenllegaralosautoreslosenunciadosdelaspruebasensuscomunidadesautónomas.Enlasanterioresversionesdeestematerial,lascuestionesylosproblemas,seclasificaronpormaterias,indicadosuprocedenciayaño.Dadoelelevadonúmerodeejerciciosrecopiladoshastalafecha,enestanuevaversiónsehamodificadolaformadeclasificaciónysehanorganizadoportemas,ydentrodecadatema,porsubapartados,siguiendolamismaestructuraqueloslibrosdetextodeQuímicaconvencionalesCadacurso,losprofesoresdeQuímicade2°debachilleratoseenfrentanalretodebuscarlaformamáseficazparaexplicarestadisciplinay,almismotiempo,hacerquesusestudiantesseanconscientesdelpapelquejuegalaQuímicaenlavidayeneldesarrollodelassociedadeshumanas.Enestecontexto,lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuyimportanteyaqueofrecenunestímulo,alfomen-tarlacompeticiónentreestudiantesprocedentesdediferentescentrosycondistintosprofesoresyesti-losoestrategiasdidácticas.Estacoleccióndeejerciciosseproponecomounposiblematerialdeapoyoparadesarrollarestalabor.LosautoresreconocenyagradecenlaparticipacióndeFernandoLatreDavidenlasprimerasfasesdedesarrollodeesteMaterial.DesdeelColegiodeQuímicosyAsociacióndeQuímicosdelaComunidadVa-lenciana,FernandoLatreDaviddesarrollódurantemuchosañosunaabnegadaeimpagablelaborcomoimpulsorydefensordelasOlimpiadasdeQuímica.Losenunciadosdelosproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:

JuanA.Domínguez(Canarias),JuanRubio(Murcia),LuisF.R.Vázquez,CristinaPastorizayJuanSanmar-tín(Galicia),JoséA.Cruz,NievesGonzález,GonzaloIsabelyAnaBayón(CastillayLeón),AnaTejeroyJoséA.Díaz-Hellín(Castilla-LaMancha),PedroMárquez,OctavioSánchez,VictoriaGil,EvaristoOjalvoyMaribelRodríguez(Extremadura),PilarGonzálezyManuelManzano(Cádiz),ÁngelF.SáenzdelaTorre(LaRioja),JoséLuisRodríguezyMiguelFerrero(Asturias),MatildeFernándezyAgustíVergés(Balea-res), Fernando Nogales (Málaga), Joaquín Salgado (Cantabria), Pascual Román y Xabier Egaña (PaísVasco),MercedesBombín,BernardoHerradónyBenignoPalacios(Madrid),EvaHerrera(Sevilla),Anto-nioMarchal(Jaén),DiegoNavarreteyNataliaNavas(Granada).LosautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunasdelasfigurasincluidasenestetrabajo,asícomoatodosaquéllosqueconsuscomentariosycorreccionescontribuyenaqueestematerialpuedairmejorandodíaadía. Losautores

ÍNDICE

I. ESPONTANEIDADDELASREACCIONESQUÍMICAS1. Entropía.Segundaleydetermodinámica 12. EnergíadeGibbsyespontaneidad 213. EnergíadeGibbsyconstantedeequilibrio 754. Dependenciadelaconstantedeequilibriodelatemperatura.Ecuaciónde

van’tHoff 88

II. ELECTROQUÍMICA1. Oxidantesyreductores.Númerosdeoxidación 952. Potencialesestándardeelectrodoyceldaselectroquímicas 1303. Relaciónentreelpotencialdelaceldaylaconstantedeequilibrio 1504. Espontaneidaddelasreaccionesdeoxidación-reducción 1575. Potencialesdeceldaenfuncióndelasconcentraciones.EcuacióndeNernst 1796. Celdasdeconcentración.MedidadeKs 1957. Corrosión 2018. Electrólisis.LeyesdeFaraday 204

III. QUÍMICANUCLEAR1. Isótoposyemisionesradiactivas 2352. Velocidaddedesintegración 2423. Reaccionesnucleares.Energíayestabilidad 248

IV. QUÍMICAORGÁNICA1. Gruposfuncionales.Nomenclaturayformulación 2512. Isomería 2763. Propiedadesdeloscompuestosorgánicos 3094. Reaccionesdeloscompuestosorgánicos 3125. Polímeros 330

V. BIOQUÍMICA1. Bioquímica 333

VI. FORMULACIÓNYNOMENCLATURAINORGÁNICA1. Formulaciónynomenclaturainorgánica 337

Q4.OlimpiadasdeQuímica.CuestionesyProblemas(S.Menargues&A.Gómez) 1

I.ESPONTANEIDADDELASREACCIONESQUÍMICAS1.ENTROPÍA.SEGUNDALEYDELATERMODINÁMICA

1.1. Laentropíadeluniverso,consideradocomounsistemaaislado:a)Essiemprecero.b)Siempreaumenta.c)Permanececonstante.d)Siempredisminuye.e)Notieneningunarelaciónconeluniverso.(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Galicia2015)(O.Q.L.Extremadura2016)

Deacuerdoconelsegundoprincipiodelatermodinámica,entodoprocesoespontáneolaentropíadeunsistemaaisladoaumenta:

∆!"!#$𝑆=∆%&%!'(#𝑆+∆')!"*)"𝑆Laprogresiónnaturaldeluniversoesdelordenaldesorden,portanto,enunprocesoespontáneolaen-tropíatotalsiempreaumenta.Larespuestacorrectaeslab.

1.2. Silaentalpíadevaporizacióndelaguaa100°Ces40,7kJmol–1,calculeΔSparalavaporizaciónde1,00moldeH2O(l)aestatemperatura.a)109JK–1b)–109JK–1c)136JK–1d)–40.600JK–1e)40.600JK–1f)185,6JK–1g)406,7JK–1

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Sevilla2000)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2004)(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.CastillayLeón2014)(O.Q.N.Madrid2015)(O.Q.L.Galicia2018)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelH.Oes:H.O(l)®H.O(g) Δ𝐻=40,7kJmol/0

LaexpresiónquerelacionaΔ𝑆conΔ𝐻aciertatemperaturaes:

Δ𝑆 =Δ𝐻𝑇

ElvalordeΔ𝑆es:

Δ𝑆 =40,7kJ

(100 + 273,15)K·101J1kJ

= 109JK/0

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.Larespuestacorrectaeslaa.

(EnlacuestiónpropuestaenCiudadReal1997sepreguntaelcálculodeΔ𝑆paralacondensación).

1.3. Cuáldelassiguientesafirmacionesesciertaparalareacción:PCl5(g)®PCl3(g)+Cl2(g)

a)ΔG=ΔH+TΔSb)ΔS=0c)ΔS>0d)ΔS°=0paraCl2(g)e)ΔS<0

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Sevilla2000)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.CastillayLeón2012)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2017)

a)Falso.Laexpresiónesincorrecta,elvalordeΔ𝐺secalculamediantelaexpresión:

Δ𝐺=Δ𝐻–𝑇Δ𝑆

b-e)Falso.ElvalordeΔ𝑆paraelprocesonopuedeserceronipuededisminuir.Debedeaumentaryaquesisepasade1moldegasa2molesdegas,eldesordenaumenta.

c)Verdadero.ElvalordeΔ𝑆>0,yaquesepasade1a2moldegas.Aumentaeldesordendelsistema.

d)Falso.NotienesentidohablardeΔ𝑆°paraelCl.(g),entodocasodeberíahablarsede𝑆°,noobstante,esevalornopuedesercero.Elvalorcerodeentropíaseasignaalcristalperfectoenelceroabsolutodetemperatura.

Larespuestacorrectaeslac.

1.4. Enelceroabsoluto,¿cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)Elvolumendeungasidealescero.b)Cesatodomovimientomolecular.c)Laenergíacinéticadetraslacióndelasmoléculasescero.d)Todolodicho.e)Nadadelodicho.

(O.Q.L.CastillayLeón1997)

Elceroabsolutoeslatemperaturateóricamásbajaposible.Aestatemperatura,elniveldeenergíadelsistemaeselmásbajoposible,por loque laspartículas, según lamecánicaclásica, carecendemovi-miento;noobstante,segúnlamecánicacuántica,elceroabsolutodebetenerunaenergíaresidualoener-gíadepuntocero,parapoderasícumplirelprincipiodeindeterminacióndeHeisenberg.

Larespuestacorrectaeslad.

1.5. ¿Cuáldelossiguientesprocesosnoconduceaunaumentoenlaentropía?a)Lafusióndehieloa298K.b)LadisolucióndeNaCl(s)enagua.c)Elmovimientodeloselectronesensusorbitalesalrededordelnúcleo.d)Laevaporacióndelagua.e)Lacombustióndegasolina.

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.PaísVasco2007)(O.Q.L.Madrid2012)(O.Q.LaRioja2013)(O.Q.L.CastillayLeón2013)(O.Q.L.Jaén2019)

Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

𝑆°(gas)>𝑆°(líquido)>𝑆°(sólido)

Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:

Δ𝑆° = Σ𝜈7𝑆°(productos) − Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

a-b-d-e)Falso.Deacuerdoconloexpuestoanteriormente,enestosprocesossecumple:

Δ𝑆° > 0 → Σ𝜈7𝑆°(productos) > Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

§Fusióndelhielo:

H.O(s)®H.O(l)

Secumpleque:

𝑆°8!9($) > S°8!9(%) → Δ𝑆° > 0

§DisolucióndeNaCl:

NaCl(s)®NaCl(aq)

Secumpleque:

𝑆°:#;$(#<) > S°:#;$(%) → Δ𝑆° > 0

§Evaporacióndelagua:

H.O(l)®H.O(g)

Secumpleque:

𝑆°8!9(=) > S°8!9($) → Δ𝑆° > 0

§Combustiónlagasolina(suponiendoqueestáformadasoloporoctano):

2C>H0>(l)+25O.(g)®16CO.(g)+18H.O(g)

ComoexistenmásmolesdegasenproductosqueenreactivossetienequeΔ𝑆°>0.

c)Verdadero.Elmovimientodeloselectronesenunátomoatemperaturaconstantenoconduceaningúnaumentodelgradodedesordeny,portanto,noexisteaumentodeentropía.

1.6. Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaque:a)Indicaelgradodeordendeunsistema.b)SemideenKJ–1.c)Determinalaespontaneidaddeunareacciónquímica.d)SecalculaapartirdelvalorabsolutodelasfuerzasdevanderWaals.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Verdadero.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaquemideelgradodedesordendeunsistema.

b)Falso.Deacuerdoconelconceptodeentropía,𝑆:

Δ𝑆 =𝑄*'?𝑇

lasunidadesenelS. I. sonJmol/0K/0.

c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesoseclasificadeacuerdoconelsignodelaenergíadeGibbs,Δ𝐺.

d)Falso.Lapropuestacarecedesentido.

Larespuestacorrectaeslaa.

1.7. LareacciónC(s)+O2(g)®CO2(g):a)Debetenerunavariacióndeentalpíanegativa.b)DebeexperimentarseparaconocerelsignodeΔH,nopuederazonarse.c)Debetenerunavariacióndeentropíamuyalta,envalorabsoluto.d)Nodebeproducirseenpresenciadenitrógeno.

(O.Q.L.Murcia2000)

a)Verdadero.Setratadeunacombustión,unprocesoenelquesiempresedesprendeenergía.

b)Falso.DeacuerdoconlaleydeHess(1840),laentalpíadeestareacciónpuedecalcularseapartirdelasentalpíasdeotrasreacciones.

c)Falso.Lavariacióndeentropíadelproceso,Δ𝑆°,es:

𝑆°;9!(=) > (S°;(%) + S°9!(=)) → Δ𝑆° > 0

siendolaentropíamolardelCO.sololigeramentemayorqueladelO.,yaquesondosgasesdemasasmuycercanas,mientrasquelaentropíamolardelCtieneunvalormuypequeñoyaquesetratadeunelementoconpequeñamasaatómica.TodoestodeterminaqueelvalordeΔ𝑆°seamuypequeño,hechoqueseconfirmaconsultandolabibliografía:

Δ𝑆°=(213,7JK/0)–(5,7JK/0+205JK/0)=3,0JK/0

d)Falso.LapresenciadelN.noimpidelacombustióndelcarbono.

1.8. Indiquesilossiguientesprocesosseproducenconaumentoodisminucióndeentropía:1)4Fe(s)+3O2(g)®2Fe2O3(s)2)Ag+(aq)+Cl–(aq)®AgCl(s)

a)ΔS1negativoyΔS2negativob)ΔS1negativoyΔS2positivoc)ΔS1positivoyΔS2negativod)ΔS1positivoyΔS2positivo

§Lavariacióndeentropíadelproceso1es:

2𝑆°A'!9"(%) < (4S°A'(%) + 3S°9!(=)) → Δ𝑆° < 0

yaquesepasadeunestadomásdesordenadoO.(g)aunestadomásordenadocomoeslaestructuracristalinadelFe.O1(s).

§Lavariacióndeentropíadelproceso2es:

𝑆°B=;$(%) < (S°B=#(#<) + S°;$$(#<)) → Δ𝑆° < 0

yaquesepasadeunestadomásdesordenadocorrespondientea los ionesendisoluciónacuosaaunestadomásordenadocomoeslaestructuracristalinadelAgCl(s).

1.9. Laespeciequímicaconmayorentropíamolaratemperaturaambientees:a)CH4(g)b)CCl4(g)c)CH3Cl(g)d)CCl4(l)e)H2O(l)

(O.Q.N.Barcelona2001)

Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:𝑆°(gas)>𝑆°(líquido)>𝑆°(sólido)

Lasespeciesconmayorentropíamolaratemperaturaambientesonaquellasquepresentenestadoga-seosoadichatemperatura.Delaspropuestas,lasquepresentandichoestadoson,CHD,CClDyCH1Cl.Lastresespeciesgaseosasestánconstituidasporcincoátomosunodeloscualeseselcarbonoyelrestohidrógenoycloro.Teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamayormasamolar,CClD(g).Larespuestacorrectaeslab.

1.10. Entodoprocesoespontáneosetienequecumplirque:a)dS=dT/Hb)ΔSsistema>0c)ΔSsistema+ΔSalrededores>0d)ΔG>0

(O.Q.L.Murcia2002)

Deacuerdoconlasegundaleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:

Δ𝑆!"!#$=Δ𝑆%&%!'(#+Δ𝑆#$*'E'E"*'%>0

1.11. Indiquecuáldelassiguientesreaccionesseproduceconuncambiodeentropíapositivo:a)Zn(s)+2HCl(aq)®ZnCl2(aq)+H2(g)b)O(g)+O(g)®O2(g)c)Ba2+(aq)+SO42–(aq)®BaSO4(s)d)CaO(s)+CO2(g)®CaCO3(s)e)O2(g)+O(g)®O3(g)f)N2(g)+3H2(g)®2NH3(g)

(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.CastillayLeón2012)(O.Q.L.LaRioja2019)

Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:Δ𝑆° = Σ𝜈7𝑆°(productos) − Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareaccióna):

Zn(s)+2HCl(aq)®ZnCl.(aq)+H.(g) Δ𝑆° > 0yaquesepasadeningúnmoldegasenlosreactivosaunmoldegasenlosproductos.

Σ𝜈7𝑆°(productos) > Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

1.12. Ordenedemayoramenorentropíalassiguientessustancias:O2(g),SnCl4(l),SnCl4(g).a)O2(g)>SnCl4(l)>SnCl4(g)b)SnCl4(g)>O2(g)>SnCl4(l)c)O2(g)>SnCl4(g)>SnCl4(l)d)SnCl4(g)>SnCl4(l)>O2(g)

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)

Lasespeciesconmayorentropíamolaratemperaturaambientesonaquellasquepresentenestadoga-seosoadichatemperatura.Delaspropuestas,lasquepresentandichoestadosonO.(g)ySnClD(g).Sinembargo,teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesus-tancia,presentarámayorentropía laespeciequetengamayormasamolar,SnClD.Porestemotivo,esmayorlaentropíamolardelSnClD(l),conunamasamolarbastantemayor,quedeladelO.(g).

Consultandoenlabibliografíalosvaloresde𝑆°(Jmol/0K/0),seconfirmaquelaordenacióncorrectaes:

SnClD(g)(365,8)>SnClD(l)(258,6)>O.(g)(205,2)

1.13. ¿Encuáldelassiguientesreaccionescabeesperarunamayordisminucióndelaentropía?a)A(g)+2B(g)®AB2(g)b)A(g)+2B(g)®AB2(l)c)C(s)+D(g)®CD(g)d)A(g)+B(g)®AB(g)e)A(s)®A(g)

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Madrid2011)

Elmayordescensodeentropíaseconsigueenlareacciónb):

A(g)+2B(g)®AB.(l) Δ𝑆° < 0

yaquesepasadetresmolesdegasenlosreactivosaunmoldelíquidoenlosproductos.

Σ𝜈7𝑆°(productos) < Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

Larespuestacorrectaeslab.

1.14. EnlareacciónSO2(g)+O2(g)paradarSO3(g),digacuáldelassiguientesafirmacionesescierta:a)ΔG=ΔH+TΔSb)ΔS=0c)ΔS>0d)ΔS<0

a)Falso.LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔ𝐺es:

Δ𝐺 = Δ𝐻 − 𝑇Δ𝑆

b-c)Falso.Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

Deacuerdoconloexpuestoanteriormente,enesteprocesosecumple:

𝑆°W9"(=) < (S°W9!(=) + S°9!(=)) → Δ𝑆° < 0

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesordenyaquehaymenosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

d)Verdadero.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.

1.15. Digacuálesdelosprocesosindicadosacontinuacióntieneuncambiodeentropíamayordecero:a)Congelacióndelbromolíquido.b)Enfriamientodelnitrógenolíquidodesde100°Ca25°C.c)Evaporacióndeunacantidaddeetanolatemperaturaambiente.d)Licuacióndeloxígeno.

Deacuerdoconloexpuestoanteriormente,enlossiguientesprocesossecumple:

Δ𝑆° < 0 → Σ𝜈7𝑆°(productos) < Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

§Congelacióndelbromo:

Br.(l)®Br.(s) secumpleque𝑆°X*!($) > S°X*!(%) → Δ𝑆° < 0

§Licuacióndeloxígeno:

O.(g)®O.(l) secumpleque𝑆°9!(=) > S°9!($) → Δ𝑆° < 0

§Enfriamientodelnitrógenolíquido:N.(g,100°C)®N.(g,25°C),lasmoléculassemuevenamenorvelocidadporloqueseproduceundescensodeldesorden,Δ𝑆°<0.

Enelcasodelaevaporacióndeetanol:

C.HYO(l)®C.HYO(g) secumpleque𝑆°;!8%9($) > S°;!8%9(=) → Δ𝑆° > 0

1.16. Lasunidadesdelaentropíason:a)Jmol–1b)Jc)Jmol–1K–1d)JKmol–1e)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.L.PaísVasco2005)(O.Q.L.PaísVasco2015)

Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaquemideelgradodedesordendeunsistemaysedefinecomo:

d𝑆 =d𝑄*'?𝑇

lasunidadesenelS. I. sonJmol/0K/0.

1.17. Elceroabsoluto,0K,eslatemperaturaalaque:a)Secongelantodoslosgases.b)Lasmoléculasdeloscuerpossequedanquietas.c)Lamasadeloscuerpossehacecero.d)Comienzaasentirseunfríointenso.

(O.Q.L.PaísVasco2005)

a)Falso.Todoslosgasescongelanporencimadelceroabsolutoyaqueestatemperaturaesinalcanzable.

b)Verdadero.Enelceroabsolutolaspartículasestánenreposoyaquesucontenidoenergéticoesnulo.

c-d)Falso.Setratadepropuestasabsurdas.

1.18. Sisepegandostrozosdepapelconpegamentodeacciónrápidaseobservaqueduranteelprocesodepegadoestossecalientandeformaostensible.Puedeconcluirseque:a)Cuantomáspegamentosepongamássecalentarán.b)Elprocesoesendotérmico.c)Elprocesoimplicaunaumentodeentropía.d)Debehaberunerror,puestoqueelprocesodepegadonopuedetraerasociadounaumentodetempe-ratura.

(O.Q.L.Murcia2006)

Silostrozosdepapelsecalientanenelprocesodepegadoquieredecirquesetratadeunprocesoexo-térmicoenelqueaumentalatemperatura.Esteaumentoconllevaasuvezunaumentoenlaagitacióntérmicadelaspartículasdelsistemaquehacenqueaumenteelgradodedesordendelmismo.Portanto,alaumentarlatemperaturaseregistraunaumentodelaentropíadelsistema.

1.19. Indiquecuálesdelossiguientesprocesosimplicanunaumentodeentropíadelsistema:1)DisolucióndelNaClenagua.2)Congelacióndelagua.3)Evaporacióndeletanol.4)DisolucióndelN2enagua.5)SublimacióndelI2.

a)1,2y3b)1,3y4c)1,3y5d)3,4y5e)2,3y4

(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)(O.Q.L.Cantabria2015)(O.Q.L.Cantabria2016)

1)DisolucióndeNaClenagua:

NaCl(s)®NaCl(aq) secumpleque𝑆°:#;$(#<) > S°:#;$(%) → Δ𝑆° > 0

2)Congelacióndelagua:H.O(l)®H.O(s) secumpleque𝑆°8!9(%) < S°8!9($) → Δ𝑆° < 0

3)Evaporacióndeetanol:

C.HYO(l)®C.HYO(g) secumpleque𝑆°;!8%9(=) > S°;!8%9($) → Δ𝑆° > 0

4)DisolucióndeN.enagua:

N.(g)®N.(aq) secumpleque𝑆°:!(#<) < S°:!(=) → Δ𝑆° < 0

5)SublimacióndelI.:I.(s)®I.(g) secumpleque𝑆°Z!(=) > S°Z!(%) → Δ𝑆° > 0

(EnlacuestiónpropuestaenAsturias2006sepreguntaencuáldisminuyelaentropía).

1.20. Cuandoelhidróxidodesodio(s)sedisuelveenagua,latemperaturadeladisoluciónresultanteaumentaconrespectoaladelaguainicial.¿Quécambiosdeentalpíaydeentropíasehanproducidoenesteprocesodedisolución?a)ΔS°>0yΔH°>0b)ΔS°<0yΔH°>0c)ΔS°>0yΔH°<0d)ΔS°<0yΔH°<0

(O.Q.L.Asturias2006)

LaecuaciónquímicacorrespondientealprocesodedisolucióndelNaOH(s)es:

NaOH(s)8!9�⎯⎯⎯⎯�Na[(aq)+OH/(aq)

§Setratadeunprocesoexotérmico,Δ𝐻°<0,yaqueaumentalatemperaturadeladisolución.§Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden,Δ𝑆°>0,yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenlaquelaspartículasseencuentranmásdesordenas.

1.21. Enunsistematotalmenteaisladoyavolumenconstante,elcriteriodelsentidoespontáneodeunatransformaciónesque:a)Eldesordensehagamáximo.b)LaenergíadeGibbssehagamínima.c)Lavariacióndeentalpíasehaganegativa.d)Nohayningúncriteriosencilloparapodersabersielprocesoesespontáneo.

ElvalordeΔ𝐺determinalaespontaneidaddeunproceso

Δ𝐺=Δ𝐻-𝑇Δ𝑆<0®procesoespontáneo

Enunsistemaaisladonientranisaleenergía,portanto,Δ𝐻=0,siademás,𝑉esconstante,entonces,secumpleque𝑝∆𝑉=0ytampocoserealizatrabajo.Enestecaso,elúnicovalordeterminantedelsignodeΔ𝐺esΔ𝑆,asíquedeacuerdoconlasegundaleydelatermodinámica:

Δ!"!#$𝑆=Δ%&%!'(#𝑆+Δ')!"*)"𝑆>0

Debeaumentareldesordenenelsistema.

1.22. ¿Cuáldelassiguientesreaccionesseproduceconunaumentodeentropía?a)2CO(g)+O2(g)®2CO2(g)b)H2O(l)®H2O(s)c)Ag+(aq)+Cl–(aq)®AgCl(s)d)2CaO(s)®O2(g)+2Ca(s)

(O.Q.L.Madrid2008)

Unaumentodeentropíaseconsigueenlareacciónd):

2CaO(s)®O.(g)+2Ca(s) Δ𝑆° > 0yaquesepasadenoexistirgasenlosreactivosaunmoldegasenlosproductos.

1.23. ¿CuáldelassiguientesreaccionestieneelmayorvalordeΔS°positivaencondicionesestándar?a)H2O(g)+CO(g)®H2(g)+CO2(g)b)CaCO3(s)®CO2(g)+CaO(s)c)NH3(g)®NH3(aq)d)C8H18(l)®C8H18(s)

(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2011)(O.Q.L.Asturias2013)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareaccióndelapartadob):

CaCO1(s)®CO.(g)+CaO(s) Δ𝑆° > 0yaquesepasadeningúnmoldegasenlosreactivosaunmoldegasenlosproductos.

Σ𝜈7𝑆°(productos) > Σ𝜈*𝑆°(reactivos)Larespuestacorrectaeslab.

1.24. Enunareacciónentregasesexistiráunaumentodeentropíasi:a)Elnúmerodemolesdelosproductosesmayorqueeldelosreactivos.b)Elnúmerodemolesdelosproductosesmenorqueeldelosreactivos.c)Elnúmerodemolesdelosproductosesigualqueeldelosreactivos.d)Enlareacciónsolamenteseproducencompuestossólidos.

Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:Δ𝑆° = Σ𝜈7𝑆°(productos) − Σ𝜈*𝑆°(reactivos) Δ𝑆° > 0

Paraqueenunareacciónfasegaseosaexistaaumentodeentropíadebecumplirsequeexistamayornú-merodemolesenlosproductosqueenlosreactivos.Larespuestacorrectaeslaa.

1.25. ¿Quéreaccióntienelugarconmayoraumentodeentropía?a)H2(g)+O2(g)®H2O2(l)b)Br2(l)+F2(g)®2BrF(g)c)Cu2+(aq)+Zn(s)®Cu(s)+Zn2+(aq)d)4NH3(g)+7O2(g)®4NO2(g)+6H2O(g)

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2011)

Elmayoraumentodeentropíaseconsigueenlareaccióndelapartadob):Br.(l)+F.(g)®2BrF(g) Δ𝑆° > 0

yaquesepasadeunmoldegasenlosreactivosadosmolesdegasenlosproductos.Σ𝜈7𝑆°(productos) > Σ𝜈*𝑆°(reactivos)

1.26. Delassiguientesreaccionesquímicas:1)S(s)+O2(g)®SO2(g)2)CaCO3(s)®CaO(s)+CO𝟐(g)3)NH3(g)+HCl(g)®NH4Cl(s)4)KClO3(s)®KCl(s)+3/2O2(g)

Lavariacióndeentropíaesmáspositivaymásnegativa,respectivamente,para:a)1y4b)1y2c)4y3d)2y4e)Nosepuedeconocersindatostermodinámicosdelasreacciones.

(O.Q.N.ElEscorial2012)

§Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareaccióndelapartado4):

KClO1(s)®KCl(s)+3/2O.(g) Δ𝑆° > 0

yaquesepasadenoexistirgasenlosreactivosa1,5moldegasenlosproductos.

§Lamayorvariacióndeentropíanegativaseconsigueenlareaccióndelapartado3):

NH1(g)+HCl(g)®NHDCl(s) Δ𝑆° < 0

yaquesepasadedosmolesdegasenlosreactivosanoexistirgasenlosproductos.

1.27. Lanitroglicerinaesuncompuestolíquidoaltamenteexplosivoatemperaturaambiente:4C3H5(NO3)3(l)®12CO2(g)+6N2(g)+O2(g)+10H2O(g)

porloqueesmuysensibleacualquiermovimiento.Porlogeneral,setransportaencajasacolchadasabajatemperatura.Deacuerdoconloanteriorsepuedeafirmarque:a)Eltransportesehaceabajatemperaturaparaahorrarenergía.b)Laentropíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.c)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.d)Unaatmósferadeoxígenoesfundamentalparaqueseproduzcalareacción.e)Siseaumentalatemperaturalosuficientesehaceexotérmicalareacción.f)Lareaccióndedescomposiciónllevaconsigoungranincrementodeentropía.g)Envacíolareacciónnoseproducirá.

(O.Q.L.Murcia2012)(O.Q.L.Murcia2019)

a)Falso.Eldescensodelatemperaturadificultalavaporizacióndelanitroglicerinayconellosuexplo-sión.

b-f)Verdadero.Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

Todoslosproductossongaseosos,yademás,elnúmerodemolesdeproductosesmuysuperioraldereactivos,portanto,Δ𝑆° > 0.

c)Falso.Setratadeunprocesoexotérmico,Δ𝐻° < 0,portanto,laentalpíadelosproductosesinferioraladelosreactivos.

d-g)Falso.Comoseobservaenlaecuaciónquímica,setratadeunaexplosiónnodeunacombustión,porloquenoserequiereoxígeno.

Lasrespuestascorrectassonbyf.

1.28. Elvalordelavariacióndeentropíaestándardeunareacciónes:a)ΔS°=60,4Jmol–1K–1b)ΔS°=60,4kJmol–1c)ΔS°=60,4J–1K–1mold)ΔS°=60,4kJmol

Laexpresiónquedefinelaentropíadeunprocesoes:

Δ𝑆° =Δ𝐻°𝑇

Elvaloradecuadoparalaentropíaes:

Δ𝑆° = 60,4Jmol/0K/0

1.29. Cuandoungassedisuelveenaguasinqueseproduzcaunareacciónquímica,enlamayoríadeloscasos,elprocesoes:a)Endotérmicoydisminuyelaentropía.b)Endotérmicoyaumentalaentropía.c)Exotérmicoydisminuyelaentropía.d)Exotérmicoynovaríalaentropía.e)Nosepuedeestimarsinconocerlosvalorestermodinámicosdeentalpíayentropíadelgasyellíquido.

(O.Q.N.Oviedo2014)

LaecuaciónquímicacorrespondientealprocesodedisolucióndeungasXenaguaes:

X(g)®X(aq)

§Enesteprocesoseformanenlacesintermolecularesentrelasmoléculasdelgasylasdeagua,portanto,setratadeunprocesoexotérmico,Δ𝐻°<0.

§Enesteprocesodisminuyeeldesordenyaquesepasadegasadisoluciónacuosa,portanto,setratadeunprocesoenelquedisminuyelaentropía,Δ𝑆°<0.

1.30. ¿Quéreaccióntieneelmayorcambiopositivodeentropía,ΔS?a)Mg(s)+O2(g)®2MgO(s)b)2C2H2(g)+5O2(g)®4CO2(g)+2H2O(l)c)2KClO3(s)®2KCl(s)+3O2(g)d)2SO2(g)+O2(g)®2SO3(g)e)H2O(l)®H2O(g)

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2014)(O.Q.L.Madrid2014)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareacciónpropuestaenelapartadoc):

2KClO1(s)®2KCl(s)+3O.(g) Δ𝑆° > 0

yaquesepasadeningúnmoldegasenlosreactivosatresmolesdegasenlosproductos.

(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2004yCastilla-LaMancha2011).

1.31. Silavariacióndeentropíadeunareacciónquímicaesigualacero,significaquelareacciónes:a)Reversibleb)Irreversiblec)Adiabáticad)Isotérmicae)Imposible

Lavariacióndeentropíadeunprocesosedefinecomo:

∆𝑆 = �d𝑄𝑇

LadesigualdaddeClausiusestableceque,paratodoprocesocíclicosecumpleque:

�d𝑄𝑇≤ 0

siendod𝑄elcalorqueentraalsistemadesdeunfocoqueseencuentraaunatemperatura𝑇.

Elsignodelaintegralinformadeltipodereacción:

�d𝑄𝑇�

< 0 → procesoirreversible= 0 → procesoreversible> 0 → procesoimposible

1.32. Elsignodelavariacióndeentropíadelareacción:NH3(g)+HCl(g)®NH4Cl(s) es:

a)ΔS>0b)ΔS<0c)ΔH<0d)ΔS=0

𝑆°(gas)>𝑆°(líquido)>𝑆°(sólido)Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:

Aquísecumpleque,Δ𝑆° < 0,yaque,sepasade2moldegasenlosreactivosaningunoenlosproductos.

1.33. ¿Cuáldelassiguientesreaccionesconllevaunincrementoenentropía?a)C(s)+O2(g)®2CO(g)b)2H2S(g)+SO2(g)®3S(s)+2H2O(g)c)4Fe(s)+3O2(g)®2Fe2O3(s)d)CO(g)+2H2(g)®CH3OH(l)

(O.Q.L.LaRioja2015)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareacciónpropuestaenelapartadoa):

C(s)+O.(g)®2CO(g) Δ𝑆° > 0

yaquesepasadeunmoldesólidoyunmoldegasenlosreactivosadosmolesdegasenlosproductos.

(CuestiónsimilaralaspropuestasenMadrid2004,2008y2014yCastilla-LaMancha2014).

1.34. ¿Cuáldelassiguientesreaccionesconllevaunincrementoenentropía?a)2SO𝟐(g)+O2(g)®2SO3(g)b)CO(g)+H2O(g)®H2(g)+CO2(g)c)H2(g)+Cl2(g)®2HCl(g)d)2NO2(g)®2NO(g)+O2(g)

(O.Q.L.Murcia2015)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareaccióndelapartadod):

2NO.(g)®2NO(g)+O.(g) Δ𝑆° > 0

yaquesepasade2moldegasenlosreactivosa3moldegasenlosproductos.

(CuestiónsimilaralaspropuestasenMurcia1998,Madrid2004,2008y2014yLaRioja2015).

1.35. ¿ParacuáldelasreaccionessiguientesseesperaqueΔS°<0?a)NH4Cl(s)®NH3(g)+HCl(g)b)2IBr(g)®I2(s)+Br2(l)c)(NH4)2CO3(s)®2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)d)C6H6(l)®C6H6(g)

(O.Q.L.Valencia2015)

Lamayorvariacióndeentropíanegativaseconsigueenlareacciónpropuestaenelapartadob):

2IBr(g)®I.(s)+Br.(l) Δ𝑆° < 0

yaquesepasadedosmolesdegasenlosreactivosaunmoldelíquidoyotrodesólidoenlosproductos.

(CuestiónsimilaralaspropuestasenMadrid2004y2014,LaRioja2015yMurcia2015).

1.36. ¿Cuáleselordencorrectodeentropías(S°)crecientesa25°C?a)CO2(s)<CO2(aq)<CO2(g)b)CO2(g)<CO2(aq)<CO2(s)c)CO2(s)<CO2(g)<CO2(aq)d)CO2(g)<CO2(s)<CO2(aq)

(O.Q.L.Asturias2015)(O.Q.L.Asturias2017)

𝑆°(gas)>𝑆°(líquido)o(disolución)>𝑆°(sólido)

Deacuerdoconloanterior,elordencrecientedeentropíaes:

CO.(s)<CO.(aq)<CO.(g)

1.37. Indiquecuáldelassiguientesreaccionesseproduceconuncambiodeentropíapositivo:a)CaO(s)+H2O(g)®Ca(OH)2(s)b)2NO2(g)®N2O4(g)c)CuSO4(s)+5H2O(l)®CuSO4·5H2O(s)d)PCl5(s)®PCl3(l)+Cl2(g)e)H2O(g)®H2O(l)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareacciónpropuestaenelapartadoa):

PCl_(s)®PCl1(l)+Cl.(g) Δ𝑆° > 0

yaquesepasadeningúnmoldegasenlosreactivosaunmoldegasenlosproductos.

(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2004yotras).

1.38. Enunprocesoespontáneo,sedebecumplir:a)∆reacciónG>0b)∆reacciónH<0c)∆reacciónS>0d)∆universoS>0

Deacuerdoconelsegundoprincipiodelatermodinámica“enunareacciónespontáneaaumentalaen-tropíadeluniverso”:

Δa)&?'*%"𝑆=Δ%&%!'(#𝑆+Δ')!"*)"𝑆>0

1.39. ¿CuáleselsignodeΔrHyΔrSparalasiguientereacción?2C(s)+O2(g)®2CO(g)

ΔrHΔrSa)––b)–+c)++a)+–

Comosetratadeunacombustión,sedesprendecalor,portanto,elsignode∆*𝐻esnegativo.

Comosetratadeunprocesoenelqueexistenmásmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivosaumentaeldesordendelsistema,porlotanto,elsignode∆*𝑆espositivo.

1.40. Elbromohiervea59,0°CconunaΔvapH°=29,6kJmol–1.¿CuáleselvalordeΔvapS°expresadoenJmol–1K–1?a)11,2b)89,2c)501d)1.750

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelBr.es:

Br.(l)®Br.(g) ∆?#7𝐻°=29,6kJmol/0

Laexpresiónquerelacionalasvariacionesdeentalpíaydeentropíaaciertatemperaturaes:

∆?#7𝑆° =∆?#7𝐻°𝑇

Elvalorde∆?#7𝑆°es:

∆?#7𝑆° =29,6kJmol/0

(59,0 + 273,15)K·101J1kJ

= 89,1Jmol/0K/0

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.

(CuestiónsimilaralapropuestaenCiudadReal1997yotras).

1.41. ¿Cuáleslamejorexplicaciónparajustificarlaentropíanegativadelasiguientereacción?CaSO4(s)®Ca2+(aq)+SO42–(aq) ΔS°=–143Jmol–1K–1

a)EnladisoluciónacuosahaymásformasdeordenarselosionesCa2+ySO42–queenunaredcristalina.b)ElCaSO4esunsólidocovalentequeseseparaensusionesendisoluciónacuosa.c)EndisoluciónacuosalosionesCa2+ySO42–estánsolvatados,disminuyendoelnúmerodemanerasdeordenarselasmoléculasdeaguacuandosedisuelveelsólido.d)ElCaSO4sedisuelveexotérmicamentedandolugaraunapérdidanetadeentropía.

a)Falso.EnladisoluciónacuosalosionesCa.[ySOD./tienenmenosformasdeordenarsequeenunaredcristalina.

b)Falso.ElCaSODesunsólidoiónico.

c)Verdadero.Enladisoluciónacuosalosionesseencuentranunidosalasmoléculasdeagua(solvataciónohidratacióndelosiones)loquemotivaqueestaspierdancapacidaddeordenarse.

d)Falso.Nosedisponedeinformacióndesielprocesoesexooendotérmico.

1.42. Considere uno de los pistones del motor de un coche de gasolina. El pistón se muevealternativamentehaciaarribayhaciaabajo,comprimiendoyexpandiendolamezclavaporizadadegasolinaconaire.Estemovimientoeselresponsabledelatracción(movimiento)delcoche.Enlaprimeraetapadelproceso,elpistónestátotalmentecerradoycomprimelamezclahastaqueseproducesuignición.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa,enesaprimeraetapa?a)Disminuyeelvolumendelamezcla.b)Aumentalatemperaturadelamezcla.c)Elnúmerodemolesdelamezclapermanececonstante.d)Disminuyeladensidaddelamezcla.e)Disminuyelaentropíadelamezcla.

Enelprocesodecompresión,procesoadiabático,secumpliráque:

a)Verdadero.Elvolumendisminuye,pasandode𝑉0a𝑉.<<𝑉0.

b)Verdadero.Altratarsedeunprocesoadiabáticosecumpleque:

𝑇.𝑇0= �

𝑉0𝑉.�b/0

conloquecomo𝑉.<𝑉0,entonces𝑇.>𝑇0.

c)Verdadero.Alserelémboloenestafaseunrecipientecerrado,antesdelaexplosiónelnúmerodepartí-culasseráelmismo.

d)Falso.Sidisminuyeelvolumensiendolamasaconstanteladensidadtienequeaumentar.

e)Falso/Verdadero.Altratarsedeunprocesoadiabático,sisesuponeunprocesoreversible(realizadomuylentamenteenpasosmuypequeños)secumpleque𝑄=0conloque∆𝑆=0,portanto,laentropíadelsistemaesconstante.

Porelcontrario,sielprocesofueseirreversible,alserlaentropíaunamagnituddeestado,suvalorseráeldeotroprocesoentrelosvaloresinicialyfinaldelsistema,conloque,acotándoloentredosisotermas,elvalorserá:

∆𝑆 = 𝑛𝑅 ln𝑉.𝑉0

ycomo𝑉.<𝑉0,seobtieneque∆𝑆<0.

Lasrespuestascorrectassondye.

1.43. ¿Encuáldelossiguientescasoslaentropíadelasustanciaaumenta?a)H2O(g,75Torr,300K)®H2O(g,150Torr,300K)b)Br2(l,1bar,25°C)®Br2(g,1bar,25°C)c)I2(g,1bar,200°C)®I2(g,1bar,125°C)d)Fe(s,10bar,250°C)®Fe(s,1bar,250°C)

(O.Q.L.LaRioja2017)

Lamayorvariacióndeentropíapositivaseconsigueenlareacciónpropuestaenelapartadob):

Br.(l,1bar,25°C)®Br.(g,1bar,25°C) Δ𝑆° > 0

yaquesepasadeningúnmoldegasenlosreactivosaunmoldegasenlosproductos.

1.44. Antesdelaexistenciadelassecadorasdomésticaserahabitualtenderlaropaparaquesecaracuandoestabahúmeda.Inclusoahoratambiénserecurreaesemétodo,quefuncionaporqueelprocesodesecado:a)Sihacesolseconvierteenexotérmico.b)DebetenerΔG=0.c)Conllevaunincrementodeentropía.d)NadatienequeverconlaTermodinámica.

(O.Q.L.Murcia2018)

Elprocesodesecadoesendotérmicoyaqueparaeliminarelaguadebecomunicarsecalor.Además,setratadeunprocesoenelqueaumentalaentropíadelsistemayaqueelagualíquidaqueimpregnalaropaseconvierteenvapordeagua.

1.45. ¿Cuáldelassiguientespropuestasesincorrecta?a)Laentropíadeunelementoensuformamásestableencondicionesestándaresnula.b)Laentalpíadereaccióncoincideconelcalorapresiónconstante.c)Laentropíamideelgradodedesordendeunasustancia.d)Mientrasunasustanciacambiadeestado,latemperaturapermanececonstante.

a)Incorrecta.Paraqueunasustanciatengaentropíanuladebeseruncristalperfectoyencontrarseaunatemperaturade0K.

b)Correcta.Laentalpíadeunareacciónsedefinecomoelcalortransferidomedidoapresiónconstante.

c)Correcta.Laentropíamideelgradodedesordenquepresentaunasustancia.

d)Correcta.Cuandounasustanciacambiadeestadolatemperaturapermanececonstanteyaquetodoelcalorqueseintercambiacorrespondeaenlacesintermolecularesqueserompenoseforman.

1.46. Elcloratodepotasio,KClO3(s)sedescomponeporcalentamientoformandoclorurodepotasio,KCl(s)ydioxígeno,siendolaentalpíaestándardereacciónde–38,80kJmol–1.Teniendoencuentalosdatostermodinámicosdeestassustanciasdelatablaadjunta:

Sustancia KClO3(s) KCl(s) O2(g)ΔfH°(kJmol–1) –397,7 — —S°(Jmol–1K–1) 143,1 82,60 205,2

a)ΔfH°(KCl)=–436,5kJmol–1yΔrS°=–247,3Jmol–1K–1.b)ΔfH°(KCl)=–436,5kJmol–1yΔrS°=247,3Jmol–1K–1.c)ΔfH°(KCl)=436,5kJmol–1yΔrS°=247,3Jmol–1K–1.d)ΔrS°=–247,3Jmol–1K–1yΔfH°(KCl)nosepuedecalcularalnoconocerestamagnitudparaeldioxí-geno.

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareaccióndedescomposicióntérmicadelKClO1es:

KClO3(s)→KCl(s)+32O2(g)

Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

Δ𝐻° = Σ𝜈7∆d𝐻°(productos) − Σ𝜈*∆d𝐻°(reactivos)

Sustituyendo:

𝛥𝐻° = ∆d𝐻°(KCl) − ∆d𝐻°(KClO1)

– 38,80kJ = ∆d𝐻°(KCl) − �1molKClO1 ·– 397,7kJmolKClO1

Seobtiene,∆d𝐻°(KCl)=–436,5kJmol/0.

Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

Sustituyendo:

Δ𝑆° = 𝑆°(KCl) +32𝑆°(O.) − 𝑆°(KClO1) =

= �1molKCl ·82,60JKmolKCl�

+ �1,5molO. ·205,2JKmolO.

� − �1molKClO1 ·143,1J

molKClO1�

Seobtiene,∆*𝑆°=247,3Jmol/0K/0.

1.47. Entrelasdiferentesopciones,escogelaquepuedasercorrectaparalosvaloresdeentropíadelsodioelementalenestadosólidoygaseoso:a)51y152Jmol–1K–1,respectivamente.b)152y51Jmol–1K–1,respectivamente.c)Handeserigualesambas,puestoquesetratadelmismoelemento.d)Elsodioesunmetal,porloquenopuededarseunvalorparasuentropíaenestadogaseoso.e)Ningunadelasanterioresescorrecta,dadoquelaentropíaesnula.

portanto,𝑆°(Na(s))=51Jmol/0K/0y𝑆°(Na(g))=152Jmol/0.

1.48. Paralareacción:A(g)®B(g)+C(g)

¿cuáleslaafirmacióncorrecta?a)ΔH=0b)ΔS<0c)ΔS>0d)ΔS=0

(O.Q.L.Extremadura2020)

ElvalordeΔ𝑆paraelprocesonopuedeserceronipuededisminuir.Debedeaumentar,yaque,sisepasade1moldegasa2molesdegas,eldesordenaumenta,Δ𝑆>0.

1.49. Un sistema evoluciona entre dos estados fijos por dos rutas diferentes. En la ruta 1, todos losprocesossonreversibles,mientrasqueenlarutahayprocesosirreversibles,¿enquécasocreequeserámayorlavariacióndeentropía?a)Enlaruta1.b)Enlaruta2.c)Igualenambasrutas.d)Nopuedesaberseapriorisinosefacilitanmásdatos.

(O.Q.N.Valencia2020)

Alserlaentropíaunafuncióndeestado,elvalordeΔ𝑆queseobtieneporladiferenciaentrelosvaloresinicialyfinal,eselmismoeindependientedelarutaquesiga.

2.ENERGÍADEGIBBSYESPONTANEIDAD

2.1. ParaunareacciónenlaqueΔHyΔSsonpositivas,sepuededecirque:a)Lareacciónesexotérmica.b)Lareacciónesespontáneaatemperaturasaltas.c)Lareacciónesespontáneaatemperaturasbajas.d)Lareacciónnopuedeexistir.

(O.Q.L.Asturias1987)(O.Q.L.Extremadura2018)

ElvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

proporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues,paraunprocesoespon-táneosecumpleque∆𝐺 < 0.

SiΔ𝐻>0yΔ𝑆>0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalorde𝑇.

§Atemperaturasbajas:|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

§Atemperaturasaltas:|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

2.2. Unprocesoserásiempreespontáneosies:a)Exotérmicoycondisminucióndeentropía.b)Endotérmicoyconaumentodeentropía.c)Exotérmicoyconaumentodeentropía.d)Endotérmicoycondisminucióndedesorden.e)Todaslaspropuestassonfalsas.

(O.Q.L.Asturias1990)(O.Q.L.CastillayLeón2010)(O.Q.L.CastillayLeón2011)

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

Paraqueestoocurraacualquiertemperaturaesprecisoque|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0,yesosolotienelugarsi:

§ΔH<0,sedesprendecalor(exotérmico) §ΔS>0,aumentaeldesordenLarespuestacorrectaeslac.

2.3. ¿CuáldelassiguientespropuestasrelacionadasconlavariacióndelaenergíadeGibbsdeunpro-cesoesverdadera?a)Cuandoendeterminadascondiciones,ΔGesnegativopuedeafirmarsequeelprocesotienelugardeformaespontánea.b)ParacualquierreacciónquímicaΔGpuedeserpositivoonegativo,peronuncapuedevalercero.c)LosvaloresdeΔGparacualquierprocesosonindependientesdelatemperatura.d)LosvaloresdeΔGdeformaciónestándar(aunatemperaturadada)sirvenparadecidirsiuncom-puesto(aesatemperatura)esmásomenosestablequeloselementosqueloconstituyen.

LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 → �Δ𝐺 > 0procesonoespontáneoΔ𝐺 = 0procesoenequilibrioΔ𝐺 < 0procesoespontáneo

a)Verdadero.CuandoΔG<0,elprocesoesespontáneo.b)Falso.CuandoΔG=0,elprocesoestáenequilibrio.c)Falso.DeacuerdoconladefinicióndeG,estadependedelatemperatura.d)Verdadero.Teniendoencuentaque,porconvenio,lasenergíasdeGibbsdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas,elvalordeΔfG°deuncompuestodeterminasiesmásestablequeloselementosqueconstituyen:

§ΔfG°<0®másestablequeloselementosqueloforman

§ΔfG°>0®menosestablequeloselementosqueloforman

Lasrespuestascorrectassonayd.

2.4. ¿Cuálesdelassiguientescondicionescorrespondenaunareacciónespontáneaacualquiertem-peratura?a)ΔH<0,ΔS<0b)ΔH>0,ΔS=0c)ΔH>0,ΔS>0d)ΔH>0,ΔS<0e)ΔH<0,ΔS>0f)ΔH=0,ΔS=0g)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001-2002-2003-2008-2009)(O.Q.L.Canarias2003)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Sevilla2006)(O.Q.L.Cádiz2008)(O.Q.N.ElEscorial2012)

(O.Q.N.Alicante2013)(O.Q.L.Granada2019)(O.Q.L.PaísVasco2019)(O.Q.L.Extremadura2019)

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

a)Falso.SiΔ𝐻<0yΔ𝑆<0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|𝑇Δ𝑆|o|Δ𝐻|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalorde𝑇.

§Atemperaturasbajas:|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

§Atemperaturasaltas:|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

b)Falso.SiΔ𝐻>0yΔ𝑆=0,secumplequeacualquiertemperaturaΔ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

c)Falso.SiΔ𝐻>0yΔ𝑆>0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|𝛥𝐻|o|𝑇𝛥𝑆|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalorde𝑇.

§Atemperaturasbajas:|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

§Atemperaturasaltas:|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

d)Falso.SiΔ𝐻>0yΔ𝑆<0,secumplequeacualquiertemperaturaΔ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

e)Verdadero.SiΔ𝐻<0yΔ𝑆>0,secumplequeacualquiertemperaturaΔ𝐺<0ylareacciónesespon-tánea.

f)Falso.Lapropuestaesabsurda.

Larespuestacorrectaeslae.

(EnlacuestiónpropuestaenMurcia1996yCastillayLeón2008,secambiaenelenunciadoendotérmicoporΔ𝐻>0,exotérmicoporΔ𝐻<0,disminucióndeldesordenporΔ𝑆<0yaumentodeldesordenporΔ𝑆>0yenElEscorial2012seañadeΔ𝐻=Δ𝑆=0).

2.5. ¿Cuáldelassiguientesproposicionesescierta?a)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°>0.b)LasreaccionesconvalorespositivosdeΔS°siempresonespontáneasaaltatemperatura.c)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔG°>0.d)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°<0.e)Todasestasproposicionessonfalsas.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Cantabria2018)

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

a)Falso.SiΔ𝐻°>0yΔ𝑆°<0,secumplequeacualquiertemperaturaΔ𝐺°>0ylareacciónesnoespon-tánea.

b)Falso.SiΔ𝑆°>0yΔ𝐻°>0,aunquelatemperaturaseasuficientementealtaesposiblequesecumplaque|Δ𝐻°| > |𝑇Δ𝑆°|,entoncesΔ𝐺°>0ylareacciónesnoespontánea.

c)Falso.UnareacciónesnoespontáneasiΔ𝐺°>0.

d)Falso.SiΔ𝐻°<0yΔ𝑆°<0ylatemperaturaessuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻°| < |𝑇Δ𝑆°|,entoncesΔ𝐺°>0ylareacciónesnoespontánea.

e)Verdadero.Todaslasproposicionessonfalsas.

2.6. Paraunareacción,ΔH°=–92kJyΔS°=–65JK–1.CalculeelvalordeΔG°paraestareacciónalatemperaturade25°C.a)19.300kJb)–85kJc)–111kJd)–157kJe)–73kJ

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.Galicia2016)

LaexpresiónquepermitecalcularΔ𝐺°apartirdeΔ𝐻°yΔ𝑆°es:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

Elvalorde∆𝐺es:

Δ𝐺° =– 92kJ − �(25 + 273,15)K ·– 65JK

·1kJ101J

� = –73kJ

2.7. Paralasiguientereacción:HCOOH(l)DHCOOH(g)

Silasvariacionesdeentalpía,entropíayenergíadeGibbsa298Kson,respectivamente,46,60kJmol–1,122Jmol–1K–1y10,3kJmol–1,calculeelpuntodeebulliciónnormaldelHCOOH(l).a)84,4Kb)84,4°Cc)262°Cd)109°Ce)382°C

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Sevilla2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaespontaneidaddeunprocesovienedeterminadaporsuvalordeΔ𝐺°,quesecalculamediantelaex-presión:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

CuandosealcanzaelequilibriosecumplequeΔ𝐺=0,loquepermitecalcularlatemperaturadelequili-briolíquido-vapor:

𝑇 =46,6kJmol/0

122Jmol/0K/0·101J1kJ

= 382K → 109°C

2.8. Siunprocesoesalavezexotérmicoyespontáneoacualquiertemperatura,sepuedeafirmarque:a)ΔU=0b)ΔG>0c)ΔH<0d)ΔS>0e)ΔS<0

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2011)(O.Q.L.Galicia2016)

LaespontaneidaddeunprocesovienedeterminadaporsuvalordeΔ𝐺,quesecalculapormediodelaexpresiónΔ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆.

§Enunprocesoespontáneo®Δ𝐺<0

§Enunprocesoexotérmico®Δ𝐻<0

Paraquesecumplanesasdoscondiciones,esprecisoque,acualquiertemperatura,𝑇Δ𝑆>0,loqueim-plicaqueΔ𝑆>0.

2.9. Señalelaafirmacióncorrecta:a)Entodoslosprocesosespontáneoslaentropíadelsistemaaumenta.b)LaentalpíadeformacióndelCO2escero.c)TodaslasreaccionesquímicasdondeΔG<0sonmuyrápidas.d)Algunasreaccionesexotérmicasnosonespontáneas.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Falso.Deacuerdoconlasegundaleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:

Δ!"!#$𝑆=Δ%&%!'(#𝑆+Δ')!"*)"𝑆>0

b)Falso.Porconvenio,solosonnulaslasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándar.

c)Falso.LaenergíadeGibbs,Δ𝐺,midelaespontaneidaddeunproceso,nolavelocidadconlaquetrans-currequedependedesuconstantecinética.

d)Verdadero.ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔ𝐺.Estesecalculamediantelaexpresión:

Δ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆>0 ® procesonoespontáneo

SiΔ𝐻<0yΔ𝑆<0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.Silatemperaturaeselevada,|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|yentoncesΔ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

2.10. Suponiendoqueseestáexaminandounpolímeroqueexperimentaunareacción:polímero®producto

yseescapazdedeterminarqueaunatemperaturadada,lareacciónesespontáneayendotérmica.¿Quéconsecuenciasededucedeestainformaciónsobrelaestructuradelproducto?a)Elproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.b)Elproductotieneunaestructuramásordenadaqueelpolímero.c)Elcalordeformacióndelpolímeroesmáspositivoqueeldelproducto.d)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedetenerlugarynoesespontánea.e)Noesposiblelareacción.f)Elpolímerotieneunaestructuramásdesordenadaqueelproducto.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Madrid2010)

LaespontaneidaddeunprocesovienedeterminadaporsuvalordeΔ𝐺,quesecalculamediantelaexpre-sión,Δ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆.

§Enunprocesoespontáneo®Δ𝐺<0

§Enunprocesoendotérmico®Δ𝐻>0

Paraqueesasdoscondicionessecumplan,esprecisoque|𝑇Δ𝑆| > |Δ𝐻|,loqueimplicaqueΔ𝑆>0,esdecir,queelproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.

(CuestiónsimilaralapropuestaenAlmería1999yotras).

2.11. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)Lasublimacióndelyodoesunprocesoqueimplicaunaumentodeentropía.b)Lacombustióndelmetanoesunprocesoexotérmico.c)LaformacióndelenlaceCl−Cl,apartirdesusátomos,esunprocesoexotérmico.d)Todoslosprocesosexotérmicossonespontáneos.e)Losprocesosendotérmicospuedenserespontáneos.

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.Jaén2017)

a)Verdadero.Laecuacióncorrespondientealasublimacióndelyodoes:

I.(s)®I.(g)

Secumpleque:

𝑆°Z!(=) > S°Z!(%) → Δ𝑆° > 0

b)Verdadero.Enlacombustióndecualquierhidrocarburosedesprendeenergía.

c)Verdadero.Laformacióndeunenlaceesunprocesoenelquesedesprendeenergía.

d)Falso.Laespontaneidaddeunproceso ladeterminaelvalorde laenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 → �Δ𝐺 > 0procesonoespontáneoΔ𝐺 < 0procesoespontáneo

SiΔ𝐻<0yΔ𝑆<0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.Silatemperaturaeselevada,|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|yentoncesΔ𝐺>0yelprocesoesnoespontáneo.

e)Verdadero.SiΔ𝐻>0yΔ𝑆>0,entonceselvalorquepresentaΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.Silatemperaturaeselevada,secum-pleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|yentoncesΔ𝐺>0yelprocesoesespontáneo.

2.12. Aelevadatemperaturaypresiónconstanteesimposibleinvertirlasiguientereacción:2KClO3(s)®2KCl(s)+3O2(g) ΔH=–10,6kcal

Portanto,Δ𝑺debeser:a)Positivob)Negativoc)Cerod)ΔS>ΔH

(O.Q.L.Asturias2001)(O.Q.L.Asturias2005)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2019)

Sinosepuedeinvertirlareacción,esquesetratadeunprocesoespontáneoaesatemperatura.Laes-pontaneidaddelprocesosedeterminaconelvalordeΔ𝐺quesecalculamediantelaexpresión:

Δ𝐺 = Δ𝐻 − 𝑇Δ𝑆 < 0®procesoespontáneo

SiΔ𝐺<0yΔ𝐻<0,paraquesecumplaque,atemperaturaelevada,|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,esprecisoqueΔ𝑆>0.Además,setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenyaquesepasaunaestructurasólida,or-denada,enlosreactivosaotragaseosa,másdesordenada,enlosproductos.

2.13. Paraquesecumplaquelareacción:CO2(g)+H2(g)®CO(g)+H2O(g)

noseaespontáneaa25°Cperosíloseaatemperaturassuperiores,setienequecumplirque:a)ΔH>0yΔS>0b)ΔH>0yΔS<0c)ΔH<0yΔS<0d)ΔH<0yΔS>0

(O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.L.Granada2018)(O.Q.L.Sevilla2018)

Se tratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenΔ𝑆>0,yaque,aunquetodas lasespeciessongaseosas,enlosreactivosexisteunelementomientrasqueenlosproductossolohaycompuestos.Elhe-chodequeelsignodeΔ𝐺cambiealsubirlatemperatura,implicaqueΔ𝐻>0,yaqueenestascircuns-tanciassecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|yentoncesΔ𝐺<0ylareacciónsevuelveespontánea.

2.14. Apresiónconstante,lareacción:N2(g)+2O2(g)®2NO2(g)absorbe66,4kJpormoldeN2quereacciona.1)Setratadeunareacciónexotérmica.2)EnlareacciónΔS>0.3)Lareacciónestermodinámicamenteespontánea.4)EnelprocesoΔU>0si(RT)<66,4kJmol-1.

Lapropuestacorrectaes:a)2b)1y3c)4d)Ninguna

1)Falso.Setratadeunprocesoendotérmico,Δ𝐻>0.

2)Falso.Setratadeunprocesoenelqueseproduceundescensodeldesorden,Δ𝑆<0,yaquehaymenosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

3)Falso.Laespontaneidaddeunproceso ladeterminaelvalorde laenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

Aquíseabsorbecalor,Δ𝐻>0,yseproduceundescensodeldesorden,Δ𝑆<0.Portanto,setratadeunprocesoqueesnoespontáneoacualquiertemperatura.

4)Falso.LarelaciónentreΔ𝑈yΔ𝐻secalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ𝑈 = Δ𝐻 − Δ𝑛𝑅𝑇 ®Δ𝑛=molesdegasenproductos-molesdegasenreactivos

ComoenlareacciónsecumplequeΔ𝑛=–1:

Δ𝑈 = Δ𝐻 + 𝑅𝑇 ycomo𝑅𝑇>0,secumplequeΔ𝑈>0.

2.15. Cuandounasustanciapuraenfaselíquidacongelaespontáneamente,¿cuáldelassiguientesafir-macionesescierta?a)ΔG,ΔHyΔSsontodospositivos.b)ΔG,ΔHyΔSsontodosnegativos.c)ΔG,ΔHysonnegativos,peroΔSespositivo.d)ΔG,ΔSysonnegativos,peroΔHespositivo.e)ΔS,ΔHysonnegativos,peroΔGespositivo.

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.CastillayLeón2013)(O.Q.L.Sevilla2013)(O.Q.L.Valencia2016)(O.Q.L.Galicia2016)(O.Q.L.PaísVasco2017)

SetratadelsiguientecambiodeestadoespontáneodeunasustanciaA:

A(l)®A(s)

Portratarsedeunproceso:

§Espontáneo®Δ𝐺<0

§Enelqueseformanenlacesintermoleculares®Δ𝐻<0

§Enelquedisminuyeeldesorden®Δ𝑆<0

2.16. Paraunareacciónenequilibrioapresiónytemperaturaconstantessehadecumplirque:a)ΔH=0b)ΔS=0c)ΔU=0d)ΔG=0

(O.Q.L.Murcia2002)

Lacondicióndeequilibriodeunsistemaimplicaque(∆𝐺)f,h =0.

2.17. PorelhechodequeelprocesodetransformacióndediamanteengrafitotengaΔG<0,¿sepuedeafirmarque?a)Losdiamantesnosonunainversiónsegura.b)Elprocesonoesespontáneo.c)Elprocesoesespontáneo,aunquemuylento.d)Aunqueseaumentemucholatemperatura,losdiamantesseguiránsiendodiamantes.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Falso.Lapropuestaesabsurda.

b)Falso.Deacuerdoconelcriteriodeespontaneidaddeunproceso,siΔ𝐺<0,setratadeunprocesoespontáneo.

c)Verdadero.Deacuerdoconelcriteriodeespontaneidaddeunproceso,siΔ𝐺<0,setratadeunprocesoespontáneo,sinembargo,aldesconocerelvalordelaconstantecinéticanosedisponedeinformaciónacercadelarapidezconquetranscurreelproceso.

d)Falso.Siseaumentamucholatemperatura,laredserompeyeldiamantesublimaquedandolosáto-mosdecarbonolibres.

2.18. Sobrelaentalpíasepuedeafirmarque:a)Esunafuncióndeestado.b)Suvariacióndeterminaelcalordereacciónapresiónconstante.c)Midelairreversibilidaddeunproceso.d)Sidisminuye,elprocesoesespontáneo.

a)Verdadero.Laentalpíacomoelrestodelasfuncionestermodinámicasesunafuncióndeestado.

b)Verdadero.Laentalpíamideelcalorintercambiadoenunprocesoapresiónconstante.

c)Falso.Laentalpíanotienenadaqueverconlairreversibilidaddeunproceso.

EnunprocesoenelqueseconoceelvalordeΔ𝐻>0,perosedesconoceelvalordeΔ𝑆>0esimposiblepredecirsuespontaneidad.Soncorrectaslasrespuestasayb.

2.19. ¿ParacuáldelossiguientesprocesosΔHyΔGdebensermássemejantes?a)2Al(s)+Fe2O3(s)®2Fe(s)+Al2O3(s)b)2Na(s)+2H2O(l)®2NaOH(aq)+H2(g)c)2NO2(g)®N2O4(g)d)2H2(g)+O2(g)®2H2O(g)e)CaCO3(s)®CaO(s)+CO2(g)

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Murcia2002)(O.Q.L.Murcia2005)(O.Q.L.PaísVasco2018)

LarelaciónentrelosvaloresdeΔ𝐺yΔ𝐻deunprocesovienedadaporlaexpresión:Δ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆

ParaquesecumplalacondicióndequeΔ𝐺»Δ𝐻esprecisoqueelvalordeltérmino𝑇Δ𝑆sealomáspe-queñoposible.Paraqueesoocurraesnecesarioqueexistaelmenorcambioposibledentrodelgradodedesordendeunsistema,Δ𝑆.Elprocesodealuminotermiarepresentadoporlaecuaciónquímicadelapartadoa):

2Al(s)+Fe.O1(s)®2Fe(s)+Al.O1(s)eselquemásseajustaalacondiciónpropuesta,yaquetodaslassustancias,tantoreactivoscomopro-ductos,sonsólidas.Además,existeelmismonúmerodemoleselementosyóxidosmetálicosenreactivosyproductos,locualllevaaqueesadiferenciadeentropíaseaaúnmenor.Larespuestacorrectaeslaa.

2.20. Delassiguientesafirmaciones:1)Enunprocesoespontáneolaentalpíapuededisminuir.2)Enunprocesoespontáneolaentropíapuedeaumentar.3)EntodoslosprocesosespontáneoslaenergíadeGibbsaumenta.

a)Soloesverdaderalaprimera.b)Laprimeraylasegundasonverdaderas.c)Laprimeraylatercerasonverdaderas.d)Lasegundaylatercerasonverdaderas.

(O.Q.L.Baleares2003)

LaespontaneidaddeunprocesovienedeterminadaporelvalordeΔ𝐺queasuvezdependedelosvaloresdeΔ𝐻yΔ𝑆deacuerdoconlaexpresión:

Δ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆

1)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,Δ𝐺<0,portanto,esposiblequeΔ𝐻<0.

2)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,Δ𝐺<0,portanto,esposiblequeΔ𝑆>0siemprequeΔ𝐻<0.

3)Falso.Enunprocesoespontáneo,Δ𝐺<0.

2.21. Unprocesoqueseproducecondesprendimientodecalorydisminucióndeldesordentermodi-námicoes:a)Siempreespontáneo.b)Nuncaespontáneo.c)Espontáneoabajastemperaturas.d)Espontáneoaaltastemperaturas.

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

SiΔ𝐻<0yΔ𝑆<0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.

2.22. Razoneenquésituacionespodríanserespontáneoslosprocesoscuyasvariacionescorrespon-dientesasustérminosentálpicosoentrópicossonlassiguientes:

i)ΔH>0;ΔS>0 ii)ΔH<0;ΔS<0iii)ΔH<0;ΔS>0 iv)ΔH>0;ΔS<0

a)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.b)i)aTbajas;ii)aTaltas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.c)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)nunca;iv)siempreespontánea.d)i)aTbajas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.

Δ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆<0 ® procesoespontáneo

i)Unprocesoquesecaracterizaportener:

§Δ𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §Δ𝑆>0,aumentaeldesorden

elvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.

Atemperaturasaltas:|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

ii)Unprocesoquesecaracterizaportener:

§Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §Δ𝑆<0,disminuyeeldesorden

elvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalorde𝑇.

Atemperaturasbajas:|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

iii)Unprocesoquesecaracterizaportener:

§Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §Δ𝑆>0,aumentaeldesorden

elvalordeΔ𝐺<0,yaquesiempresecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|yelprocesoesespontáneoparacualquiervalorde𝑇.

iv)Unprocesoquesecaracterizaportener:

§Δ𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §Δ𝑆<0,disminuyeeldesorden

elvalordeΔ𝐺>0,yaquesiempresecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|yelprocesoesnoespontáneoparacual-quiervalorde𝑇.

2.23. Paraunareacciónquímicadada,sesabeque,a25°Cy1atm,ΔH°=20kJyΔS°=80JK–1.Bajoestascondiciones,lareacciónes:a)Exotérmicayespontáneab)Endotérmicaynoespontáneac)Exotérmicaynoespontánead)Endotérmicayespontánea

(O.Q.L.Murcia2005)

ComoΔ𝐻°>0setratadeunprocesoendotérmico.

ElsignopositivodeΔ𝑆°indicaquesetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden.

Elvalordelasmagnitudesanterioreshacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidalaesponta-neidaddelproceso.EstasedeterminaconelvalordeΔ𝐺°yestesecalculamediantelaexpresión:

Δ𝐺° = Δ𝐻° − 𝑇Δ𝑆°

ElvalordelaenergíadeGibbsa25°Ces:

Δ𝐺° = 20kJ − [(25 + 273,15)K · (80·10/1JK/0)] = –3,8kJ

ComoΔ𝐺°<0setratadeunprocesoespontáneoa25°C.

2.24. Siparaunadeterminadareacción,ΔH°=–38,3kJyΔS°=–113JK–1,puededecirsequesetratadeunareacción:a)Espontáneaacualquiertemperatura.b)Noespontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneaatemperaturasmenoresde66°C.d)Espontáneaatemperaturassuperioresa66°C.

(O.Q.L.Murcia2005)

ElvalordelasmagnitudesΔ𝐻°yΔ𝑆°indicaqueelvalordelatemperaturaseráelquedecidalaesponta-neidaddelproceso.EstasedeterminaconelvalordeΔ𝐺°quesecalculamediantelaexpresión:

EnelequilibriosecumplequeΔ𝐺°=0,portanto:

𝑇 =Δ𝐻°Δ𝑆°

=–38,3kJ

–113J · K/0·101J1kJ

= 339K → 66,0°C

Si𝑇<66°C,entonces,|Δ𝐻°| < |𝑇Δ𝑆°|®Δ𝐺°<0ylareacciónesespontánea.

2.25. Todareacciónquímicaquetranscurreespontáneamentelohace:a)CondisminucióndeenergíadeGibbs.b)Conunaumentodeentropíadeluniverso.c)Hastaqueseagotanlosreactivos.d)Hastaalcanzarelceroabsoluto.

a)Verdadero.LavariacióndeenergíadeGibbsasociadaaunprocesopuedecalcularseapartirde laexpresión:

Δ𝐺° = Σ𝜈7∆d𝐺°(productos) − Σ𝜈*∆d𝐺°(reactivos)

SielprocesoesespontáneosecumplequeΔ𝐺°<0,portanto,∆d𝐺°(productos) < ∆d𝐺°(reactivos).

b)Verdadero.Deacuerdoconlasegundaleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneolaentropíadeuniversoaumenta:

Δ𝑆!"!#$=Δ𝑆%&%!'(#+Δ𝑆#$*'E'E"*'%>0

c)Falso.Losreactivosseagotancuandosehacenreaccionarcantidadesestequiométricasdelosmismos,indiferentementedelaespontaneidaddelproceso.

d)Falso.Deacuerdoconlaterceraleydelatermodinámicaelceroabsolutoesunatemperaturaquenosepuedealcanzar.

Lasrespuestascorrectassonayb.

2.26. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)Enunprocesoespontáneolaentropíadelsistemapuededisminuir.b)Unprocesoespontáneopuedeserendotérmico.c)Enunprocesoespontáneoapresiónytemperaturaconstantelaenergíasoloaumentacuandorealizatrabajoapresión-volumen.d)Enunprocesoespontáneolavariacióndelaentropíadelsistemapuedesernula.

(O.Q.L.Asturias2005)(O.Q.L.CastillayLeón2014)

a)Verdadero.LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

Unprocesoquesecaracterizaportener:

b)Verdadero.Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪Δ𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) ▪Δ𝑆>0,aumentaeldesorden

elvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.

Atemperaturasaltas:|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

c)Falso.Setratadeunapropuestaabsurda.

d)Verdadero.Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) ▪Δ𝑆=0

Esunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,alaquesecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|.

2.27. LasenergíasdeGibbsestándardeformación(kJmol–1)delC2H2(g)ydelC6H6(l)sonrespectiva-mente,209,3y124,5.SegúnestoelvalordelaenergíadeGibbsdelasiguientereacciónes:

3C2H2(g)®C6H6(l)a)–84,8kJmol–1b)84,8kJmol–1c)503,1kJmol–1d)–503,4kJmol–1

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)

DeacuerdoconelconceptodeenergíadeGibbsdereacción:

ElvalordeΔ𝐺°es:

Δ𝐺° = ∆d𝐺°(CYHY) − 3∆d𝐺°(C.H.) =

= �1molCYHY ·124,5kJmolCYHY

� − �3molC.H. ·209,3kJmolC.H.

� = –503,4kJmol/0

2.28. Sesabequelareacción:CaO(s)+SO3(g)®CaSO4(s)

esespontáneaabajastemperaturasynoespontáneaatemperaturasaltas.Estainformaciónpermitesa-berque:a)Esteprocesoseráendotérmico.b)Esteprocesoseráexotérmico.c)Nohayinformaciónsuficienteparasabersiseráendotérmicooexotérmico.d)Ningunadelasanteriores.

Enesteprocesosecumpleque:

§Δ𝐺<0abajastemperaturas §Δ𝐺>0aaltastemperaturas

Paraqueestoocurradebetratasedeunprocesoenelqueseregistre:

§Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico).

§Δ𝑆<0,(disminuyeeldesorden,nohaygasesenlosproductosysíenlosreactivos).

Conesosvalores:

2.29. Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta:a)Todareacciónexotérmicaesespontánea.b)Entodareacciónquímicaespontánealavariacióndeentropíaespositiva.c)Elcalorabsorbidoodesprendidoentodareacciónquímicaesigualalavariacióndeentalpía.d)Cuandoelaguasecongelaseproduceunaumentodeentropía.e)Elcalorabsorbidoodesprendidoenunareacciónquímicaquetranscurreavolumenconstanteesigualalavariacióndeenergíainterna.

(O.Q.L.Sevilla2005)

a)Falso.Enunprocesoquesecaracterizaportener:

Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)

SiΔ𝑆<0(disminuyeeldesorden)ysilatemperaturaeslosuficientementealta,entonces,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0,ylareacciónesnoespontánea.

b)Falso.Enunprocesoquesecaracterizaportener:

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆<0disminuyeeldesorden

Esunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturabajas,alasquesecumpleque|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

c)Falso.Lavariacióndeentalpía,Δ𝐻,eselcalorabsorbidoodesprendidoenunareacciónquímicame-didoapresiónconstante.

d)Falso.Enelprocesodecambiodeestado:

H.O(l)®H.O(s) secumpleque𝑆°8!9($) > S°8!9(%) → Δ𝑆° < 0

e)Verdadero.Lavariacióndeenergíainterna,Δ𝑈,eselcalorabsorbidoodesprendidoenunareacciónquímicamedidoavolumenconstante.

2.30. Paraunadeterminadareacción,ΔH°=–82,80kJyΔS°=58,50JK–1.ElvalordeΔG°paraestareaccióna25°Ces:a)17.370kJb)–76,5kJc)–100,2kJd)–141,3kJe)–65,7kJ

(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

LaexpresiónquepermitecalcularΔ𝐺°apartirdeΔ𝐻°yΔ𝑆°es:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

Elvalorde∆𝐺°a25°Ces:

Δ𝐺° =– 82,80kJ − �(25 + 273,15)K · (58,5JK/0) ·1kJ101J

� = –100,2kJ

(CuestiónsimilaralapropuestaenNavacerrada1996yotras).

2.31. LavariacióndeenergíadeGibbsdeunareacciónquímica,ΔG:a)Puedeserpositivaonegativaperonuncavalercero.b)Esindependientedelatemperatura.c)CuandoΔGespositiva,lareacciónesespontánea.d)CuandoΔGesnegativa,lareacciónesespontánea.

2.32. SeñaleenquéreacciónelsignodeΔG°essiemprepositivo,independientementedelvalordeT.a)H2(g)®2H(g) ΔH°=436kJb)2SO2(g)+O2(g)®2SO3(g) ΔH°=–197,8kJc)N2H4(g)®N2(g)+2H2(g) ΔH°=–95,4kJd)N2(g)+2O2(g)®N2O4(g) ΔH°=9,1kJ

(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.Sevilla2017)

LaexpresiónquepermitecalcularΔ𝐺es:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

Paraquesuvalorseasiemprepositivoesprecisoquesecumplaque:§Δ𝐻°>0(procesoendotérmico) §Δ𝑆°<0(disminuyeeldesorden)

yaqueconesosvaloresacualquiertemperaturasecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.Lasreaccionesdelosapartadosa)yd)correspondenaprocesosendotérmicos,perosoloeneld)dismi-nuyeeldesordenyaquesepasadetresmolesdegasenlosreactivosaunúnicomolenlosproductos:

N.(g)+2O.(g)®N.OD(g) Δ𝐻°=9,1kJLarespuestacorrectaeslad.

2.33. Silasentalpíasdecombustión,a298,15K,delasformasalotrópicasdelcarbono,grafitoydia-manteson:

C(grafito)+O2(g)®CO2(g) ΔH°=–393,13kJmol–1C(diamante)+O2(g)®CO2(g) ΔH°=–395,03kJmol–1

ylasentropíasmolaresestándar(Jmol–1K–1)son:S°C(grafito)=5,73yS°C(diamante)=2,37.¿CuáleslaΔG°paralatransición,C(grafito)®C(diamante),aesatemperatura?a)1,9kJmol–1b)2,9kJmol–1c)–788,16kJmol–1d)0,9kJmol–1e)–5kJmol–1

(O.Q.N.Córdoba2007)(O.Q.L.Cantabria2018)

LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔ𝐺°es:

Δ𝐺°=Δ𝐻°-𝑇Δ𝑆°

DeacuerdoconlaleydeHess(1840),lasecuacionespropuestassepuedenreescribircomo:

C(grafito)+O!(g)®CO!(g) Δ𝐻°=1mol·(–393,13kJmol"#)

CO!(g)®C(diamante)+O!(g) Δ𝐻°=1mol·(395,03kJmol"#)

Sumandoambasecuacionesseobtiene:

C(grafito)®C(diamante) Δ𝐻°=1,9000kJmol/0

=𝑆°(diamante) − 𝑆°(grafito)=2,37Jmol/0K/0–5,73Jmol/0K/0=–3,36Jmol/0K/0

ElvalordeΔ𝐺°a298,15Kes:

Δ𝐺° = 1,9000kJmol/0 − �298,15K · (– 3,36Jmol/0K/0) ·1kJ101J�

= 2,90kJmol/0

2.34. Delareacciónenfasegaseosa:2A+B®C+Dseconocequeesespontáneahastalos1.200°C,yqueΔH°=–12,8kJ.SuponiendoqueΔH°yΔS°novaríanconlatemperatura,¿cuáleselcambiodeenergíadeGibbsdelareacción,ΔG°,a298K?a)–8,69JK–1b)0c)15,38kJd)–10,21kJe)–15,38kJ

(O.Q.N.Córdoba2007)

Enprimerlugar,esprecisocalcularelvalordeΔ𝑆°:

Δ𝑆° =Δ𝐻°𝑇

=–12,8kJ

(1.200 + 273,15)K= –8,69·10/1kJK/0

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,yaquesepasade3moldegasenreactivosa2moldegasenproductos.

LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔ𝐺°es:

Δ𝐺°=Δ𝐻°-𝑇Δ𝑆°

ElvalordeΔ𝐺°a298Kes:

Δ𝐺°=–12,8kJ-[298K·(– 8,69·10/1kJK/0)]=–10,2kJ

2.35. LareaccióndeN,N-dimetilhidracinacontetróxidodedinitrógenosehautilizadoenalgunosviajesespacialescomocombustible.Laecuacióndeestareacciónes:

H2NN(CH3)2(l)+2N2O4(l)®3N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)deacuerdoconloanteriorsepuedeafirmar:a)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.b)Laentropíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.c)LavariacióndeenergíadeGibbsdelprocesodebeserpositiva.d)Unaatmósferadeoxígenoesfundamentalparaqueseproduzcalareacción.

(O.Q.L.Murcia2007)

a)Falso.Sisetratadeuncombustibleelprocesodebeserexotérmico,portanto,laentalpíadelospro-ductosesmenorqueladelosreactivos.

b)Verdadero.Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

𝑆°(gas)>𝑆°(líquido)>𝑆°(sólido)Setratadeunprocesoenelquetodoslosproductossongaseososmientrasquelosreactivossonlíquidos,portanto,seregistraunaumentodeldesordenenelproceso,Δ𝑆>0.

c)Falso.Laespontaneidaddeunproceso ladeterminaelvalorde laenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

Setratadeunprocesoenelqueseproduceunaumentodeldesorden(Δ𝑆>0)yundesprendimientodecalor(Δ𝐻<0),porquesecumpleque,|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

d)Falso.ElcomburenteenesteprocesoeselN.ODporloquenoseprecisaO.paraelmismo.

2.36. Paraelproceso:C(s)+O2(g)®CO2(g)

aunaciertatemperatura,laenergíaofuncióndeGibbs,ΔG,esnegativa.Estosignificaque:a)Elsistemaseencuentraenequilibrio.b)Elprocesoesimposible.c)SeformaCO2espontáneamente.d)ElCO2sedescomponeespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2007)

LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔ𝐺.SisecumplequeΔ𝐺<0,elprocesopro-puestoesespontáneo.

2.37. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Elcalorestándardeformación(ΔfH°)deunelementoesnegativo.b)ΔHdecombustióndeunasustanciaesnegativo.c)EnunprocesoendotérmicoΔHesnegativo.d)SiΔHesnegativo,entonceselprocesoesespontáneo.

(O.Q.L.LaRioja2007)

a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.b)Verdadero.Enunacombustiónsedesprendeenergíaenformadecalor,portanto,Δ𝐻<0.c)Falso.EnunprocesoendotérmicoelsistemaabsorbecalordelentornoytieneunvalordeΔ𝐻>0.d)Falso.Laespontaneidaddeunproceso ladeterminaelvalorde laenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

Unprocesoquesecaracterizaportener:§Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §Δ𝑆<0,disminuyeeldesorden

elvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.Atemperaturasaltas,|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.Larespuestacorrectaeslab.

2.38. LatermodinámicanosdescribelaposibilidaddequetengalugarundeterminadoprocesosegúnelsignodeΔHydeΔS.SeestudianlosprocesosquetienenlossignosdeΔHydeΔSqueseindicanenlatabla:

Proceso∆H ∆S(I) - +(II) + -(III) - -(IV) + +

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Elproceso(I)esespontáneoyelproceso(II)tienelaposibilidaddeserlo.b)Losprocesos(II)y(III)sonespontáneosyelproceso(IV)tienelaposibilidaddeserlo.c)Elproceso(III)esespontáneoylosprocesos(I)y(II)tienenlaposibilidaddeserlo.d)Elproceso(IV)esespontáneoyelproceso(I)tienelaposibilidaddeserlo.e)Elproceso(I)esespontáneoylosprocesos(III)y(IV)tienenlaposibilidaddeserlo.

(O.Q.N.Castellón2008)

Proceso(I)secaracterizaportener:

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆>0aumentaeldesorden

Esunprocesoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

Proceso(II)secaracterizaportener:

§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §∆𝑆<0disminuyeeldesorden

Esunprocesonoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| > 0.

Proceso(III)secaracterizaportener:

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆<0disminuyeeldesorden

Esunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturabajas,alasquesecumpleque|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

Proceso(IV)secaracterizaportener:

§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §∆𝑆>0aumentaeldesorden

Esunprocesoespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

2.39. Setienelareacción:N2O(g)®N2(g)+½O2(g) con ΔH°=–81,6kJyΔS°=75,3JK–1.

Conestosdatos,puedeafirmarseque:a)Alformarse32,0gdeO2encondicionesestándarsedesprenden81,6kJ.b)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmayoresque298K.c)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmenoresque298K.d)Lareacciónseráespontáneaacualquiertemperatura.e)Lareacciónseguiráunacinéticadeordenuno.

a)Falso.Lacantidaddecalorquesedesprendealformarse32,0gdeO.es:

32,0gO. ·1molO.32,0gO.

·– 81,6kJ0,5molO.

=– 40,8kJ

b-c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

Lareacciónpropuestasecaracterizaportener:

§ΔH<0,sedesprendecalor(exotérmico) §ΔS>0aumentaeldesordenSetratadeunareacciónqueesespontáneaacualquiertemperatura,yaque,|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

d)Verdadero.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.

e)Falso.Losdatosaportadosnoproporcionaninformaciónparapredecirlacinéticadelareacción.

2.40. Lavariacióndeentalpíadeunareacciónquímicaes,ΔH=–94,6kJmol–1ylavariacióndeentro-pía,ΔS=–181,1Jmol–1K–1.Supuestasconstantesconlatemperaturalasmagnitudesanteriores,señalelatemperaturaapartirdelacualdichareacciónesespontánea:a)T>500Kb)T<500Kc)T<200Kd)Nosepuedecalcular.

(O.Q.L.Murcia2008)

§ΔH<0,sedesprendecalor(exotérmico) §ΔS<0disminuyeeldesordenLaespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.

LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔ𝐺=0:

𝑇 =Δ𝐻Δ𝑆

=–94,6kJmol/0

– 181Jmol/0K/0·101J1kJ

= 523K

Si𝑇<523K,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆| → Δ𝐺 < 0reacciónespontánea.

2.41. Paraunareacciónespontánea,indiquecuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Essiempreunareacciónexotérmica.b)Serealizasiempreconaumentodeentropía.c)Puedeserendotérmicaoexotérmica.d)Provocasiempreunadisminucióndelaentropíadeluniverso.

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 < 0procesoespontáneo

a)Falso.Enunareacciónexotérmica,Δ𝐻<0,locualnoimplicaqueΔ𝐺<0,yaquesiΔ𝑆<0ylatempe-raturaessuficientementeelevadasecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0,ylareacciónesnoespontánea.

b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,Δ𝑆>0,siΔ𝐻>0ylatemperaturaessuficien-tementebajasecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0,ylareacciónesnoespontánea.

c)Verdadero.Unareacciónquesecaracterizaportener:

§Δ𝐻<0(exotérmica)yΔ𝑆>0(aumentaeldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaquesecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0,ylareacciónesespontánea.

§Δ𝐻<0(exotérmica)yΔ𝑆<0(disminuyeeldesorden),silatemperaturaessuficientementebajasecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0,ylareacciónesespontánea.

§Δ𝐻>0(endotérmica)yΔ𝑆>0(aumentaeldesorden),silatemperaturaessuficientementealtasecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0,ylareacciónesespontánea.

d)Falso.Deacuerdoconelsegundoprincipiodelatermodinámica“enunareacciónespontáneaaumentalaentropíadeluniverso”:

Δ!"!#$𝑆=Δ%&%!'(#𝑆+Δ')!"*)"𝑆>0

2.42. Dadoelsiguienteprocesodedisolucióndelhidróxidodesodioenagua:NaOH(s)®Na+(aq)+OH–(aq) ΔH=–35kJ

sepuedeafirmarque:a)Esunprocesoendotérmicoyespontáneo.b)Esunprocesoexotérmicoyespontáneo.c)Esunprocesoexotérmico,peronosepuedeasegurarqueseaespontáneo.d)Esunprocesoexotérmico,yesespontáneoelprocesoinverso.

§ΔH<0,sedesprendecalor(exotérmico)§ΔS>0,aumentaeldesordenyaquesepasadeunsólidocristalinoaunadisoluciónacuosa.

Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

2.43. Enlareacción:SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)®SiCl4(g)+2CO(g)

sesabequeΔH°=33,0kJyΔS°=226JK–1.Calculeapartirdequétemperaturaseráespontánealareacción.a)100Kb)250Kc)146Kd)300K

LaecuaciónquerelacionaΔ𝐻°yΔ𝑆°ypermitecalcularlatemperaturadeequilibrioes:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

EnelequilibriosecumplequeΔ𝐺=0:

=33,0kJ226JK/0

·101J1kJ

= 146K

Lareacciónsehaceespontáneapara𝑇>146K,yaque,|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0.

2.44. Indiquesilassiguientesafirmacionessonverdaderasofalsas:i)Todareacciónexotérmicaesespontánea.ii)Cuandounsistemagaseososeexpansionadisminuyesuenergíainterna.

a)Lasdossoncorrectas.b)Lasdossonnocorrectas.c)Laprimeraescorrectaylasegundano.d)Lasegundaescorrectaylaprimerano.

i)Falso.ElvalordeΔ𝐺determinalaespontaneidaddeunproceso

Δ𝐺=Δ𝐻-𝑇Δ𝑆<0®procesoespontáneo

Enunprocesoquesecaracterizaportener:

Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)

SiΔ𝑆<0,(disminuyeeldesorden)ysilatemperaturaeslosuficientementealtaentoncessecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺>0,ylareacciónesnoespontánea.

ii)Verdadero.Deacuerdoconelprimerprincipiodelatermodinámica,larelaciónentreΔ𝑈yΔ𝐻vienedadaporlaexpresión:

Δ𝑈 = Δ𝐻 − Δ𝑛𝑅𝑇

dondeΔ𝑛eslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos.Sielsistemaseexpansiona,entoncesΔ𝑛>0,porloquepierdeenergíainternaenformadetrabajo.

2.45. Unprocesosiempreesespontáneocuando:a)Laentropíaaumenta.b)Esunprocesoexotérmico.c)Noseproducecambiodeenergía.d)Esunprocesoendotérmicoylaentropíaaumenta.e)Esunprocesoexotérmicoylaentropíaaumenta.

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆>0aumentaeldesorden

esespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|Δ𝐻| − |𝑇Δ𝑆| < 0.

2.46. Aunadeterminadatemperatura,paralareacción:CO2(g)®C(s)+O2(g) ΔG=42kJ

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)Elsistemaestáenequilibrio.b)Elprocesoesexotérmico.c)ElCO2seformaespontáneamente.d)ElCO2sedescomponeespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2008)

a)Falso.Unprocesoestáenequilibriocuando∆𝐺=0.

b)Falso.Elvalorde∆𝐺=42kJindicaque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|.Comosetratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,∆𝑆<0,esprecisoque∆𝐻>0.

c)Verdadero.Enunprocesoespontáneosecumpleque∆𝐺<0,portanto,sienladescomposicióndelCO.,∆𝐺>0,enelprocesoopuesto,laformacióndelCO.,∆𝐺<0,luegosetratadeunprocesoespontáneo.

d)Falso.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.

2.47. Paralasiguientereacciónseconocelaentalpíadereacción:2NO(g)+O2(g)®2NO2(g) ΔH°=–114,1kJ

Sepuedeafirmarqueestareacciónes:a)Noespontáneaacualquiertemperatura.b)Espontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneasoloatemperaturasbajas.d)Espontáneasoloatemperaturasaltas.e)Endoentrópica.

(O.Q.N.Ávila2009)(O.Q.L.Cantabria2014)(O.Q.L.Cantabria2015)

Esteprocesosecaracterizaportener:

§Δ𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)

§Δ𝑆<0,(disminuyeeldesordenyaquesedisminuyeelnúmerodemolesdegasenlareacción)

portanto,silatemperaturaessuficientementebajasecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0,ylareacciónesespontánea.

2.48. Señaleelenunciadocorrecto:a)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeentropía.b)EntodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeenergíadeGibbs.c)Todoslosprocesosespontáneossonexotérmicos.d)LasreaccionesconΔH°positivoyΔS°positivonuncapuedenserespontáneas.

a)Falso.Deacuerdoconelsegundoprincipiodelatermodinámica“enunareacciónespontáneasepro-duceunaumentodelaentropíadeluniverso”:

Δa)&?'*%"𝑆=Δ%&%!'(#𝑆+Δ')!"*)"𝑆>0

b)Falso.Enunprocesoespontáneo,Δ𝐺° < 0,portanto,Σ𝜈7∆d𝐺°(productos) < Σ𝜈*∆d𝐺°(reactivos).

c-d)Falso.SiΔ𝐻°<0,elvalordeΔ𝐺°dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻°|o|𝑇Δ𝑆°|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalorde𝑇Δ𝑆°:

§SiΔ𝑆°>0,elprocesoesespontáneoacualquiertemperatura,yaqueentoncessecumpleque|Δ𝐻°| < |𝑇Δ𝑆°|,yΔ𝐺°<0.

§SiΔ𝑆°<0,elprocesosoloesespontáneosilatemperaturaeslosuficientementebajaparaquesecumplaque|Δ𝐻°| < |𝑇Δ𝑆°|,yentonces,Δ𝐺°<0ylareacciónesespontánea.

§SiΔ𝐻°>0yΔ𝑆°>0,atemperaturassuficientementealtassecumpleque|Δ𝐻°| < |𝑇Δ𝑆°|,enton-ces,Δ𝐺°<0,ylareacciónesespontánea.

Ningunarespuestaescorrecta.

2.49. ParaunareacciónA®Bsedeterminaque,apresiónytemperaturaconstantes,lareacciónesespontáneayendotérmica.Sededuceque:a)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedeserespontánea.b)ElcalordeformacióndeAesmáspositivoqueeldeB.c)BtieneunaestructuramásordenadaqueA.d)BtieneunaestructuramenosordenadaqueA.

a)Falso.SiΔ𝐻>0yΔ𝐺<0,elvalorde𝑇∆𝑆determina laespontaneidad.SiΔ𝑆>0,a temperaturassuficientementealtassecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,yentonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

b)Falso.Laentalpíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

∆𝐻° = ∆d𝐻°(B) − ∆d𝐻°(A) →Si∆𝐻° > 0 → ∆d𝐻°(B) > ∆d𝐻°(A).

c)Falso.Laentropíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

∆𝑆° = 𝑆°(B) − 𝑆°(A)

Comosehavistoenelapartadoa),∆𝑆° > 0,loquequieredecirque,𝑆°(B) > 𝑆°(A).

d)Verdadero.Segúnsehademostradoenelapartadoanterior.

2.50. Enlazonalevantinahasidohabitualutilizarbotijospararefrescarelaguaenverano.Esteefectosebasaenlaideadequeelrecipienteesporoso,loquepermitequeunapequeñacantidaddeaguaaccedaalasuperficieyallíseevapore.Portanto,elprocesodeevaporación:a)Hadeserexotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Seproduceytienelugarunadisminucióndelaentropía.d)Lequitacaloralaguadelinteriory,portanto,estaserefresca.

(O.Q.L.Murcia2009)

a-b-c)Falso.Dentrodelbotijoelfenómenoquetienelugarnoesrealmenteevaporacióndelaguasinoper-vaporación,queconsisteenladifusióndelasmoléculasdeaguadelasuperficieatravésdelosporosdelbotijo.

Enlaevaporación,elH.O(l)seconvierteenH.O(g)yparaellodebenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía,portanto,elprocesoesendotérmico.Noobstante,hayque

tenerencuentatambiénlaentalpíacorrespondientealprocesodehumidificacióndelairedentrodelbotijo,quehacequelaentalpíadelprocesosea,envalorabsoluto,menorqueentalpíadecambiodeestadodelagua.

LaevaporacióndelH.Oesunprocesoespontáneoquetranscurrecon:

§Δ𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §Δ𝑆>0(aumentaeldesorden)

comosecumpleque|Δ𝐻| <|𝑇Δ𝑆|,entonces∆𝐺<0yelprocesoesespontáneo.

d)Verdadero.Enlaevaporación,laenergíapararomperlosenlacesintermolecularesdehidrógenolaaportaelH.O(l)loquehacequedesciendasutemperatura.

2.51. Paraelequilibrio:2NO2(g)DN2O4(g)

indiquelainformaciónqueesfalsa.a)Laentropíadisminuye.b)Esunprocesoexotérmico.c)Esunprocesoespontáneo.d)Laespontaneidaddisminuyealaumentarlatemperatura.e)Laconstantedeequilibriodependedelatemperatura.

a)Verdadero.Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

𝑆°(gas)>𝑆°(líquido)>𝑆°(sólido)Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

SetratadeunareacciónenlaqueΔ𝑆°<0yaqueexistenmenosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

b)Verdadero.Laentalpíadeunareacciónsepuedecalcular(deformaaproximada)apartirdelasener-gíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:

Δ𝐻° = Σ𝜈*𝐸')$#l'(rotosenreactivos) − Σ𝜈7𝐸')$#l'(formadosenproductos) =

= (2𝐸:/9 + 2𝐸:m9) − (2𝐸:/9 + 2𝐸:m9 + 𝐸:/:) = – 𝐸:/:

Teniendoencuentaque,pordefinición,laenergíamediadeunenlaceespositiva,setratadeunprocesoexotérmico.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆<0,yaquedisminuyeeldesorden

Deacuerdoconlosvaloresobtenidospara∆𝐻y∆𝑆setratadeunprocesoenlaquelaespontaneidaddependedelatemperatura.

d)Verdadero.Cuandolatemperaturaeslosuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entoncesΔ𝐺>0ylareacciónsevuelvenoespontánea.

e)Verdadero.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,existeunaconstantedeequilibrioparacadatemperatura.

2.52. Enelsiguienteprocesoa100°Cy1atm,H2O(l)®H2O(g),secumpleque:a)ΔH=0b)ΔS=0c)ΔH=ΔUd)ΔH=TΔSe)ΔH=ΔG

Enesascondicionesdepresióny temperatura,elH.Oestáenebullición,por tanto, seencuentranenequilibrioellíquidoconsuvapor.

Si∆𝐺 = 0,entoncessecumpleque∆𝐻 = 𝑇∆𝑆.

2.53. SabiendoquelaenergíamediadelenlaceS–OesmayorquemitaddelaenergíadelenlaceO=Oparalareacción:

2SO3(g)®2SO2(g)+O2(g)a)Elcambiodeentalpíaparaelprocesoespositivo.b)Nosepuededeterminarsiesunprocesoendotérmicooexotérmico.c)Laentropíadisminuye.d)Nosepuededeterminarelsignodelcambiodeentropía.e)Esunprocesoespontáneoacualquiertemperatura.

a)Verdadero.TeniendoencuentaquecomoenelSO3haymásenlacesqueenelSO2secumpleque:

∆fH°(SO3)<∆fH°(SO2)

ycomolavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

∆*𝐻° = Σ𝜈7∆d𝐻°(productos) − Σ𝜈*∆d𝐻°(reactivos)

necesariamentelaentalpíadelareacción,∆*𝐻°>0,portanto,setratadeunprocesoendotérmico.

b)Falso.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.

c)Falso.Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

SetratadeunareacciónenlaqueΔ𝑆°>0yaquehaymásmolesdegasenproductosqueenreactivos.

d)Falso.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.

e)Falso.Laespontaneidaddeunproceso ladeterminaelvalorde laenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §∆𝑆>0,(aumentaeldesorden)

Cuando la temperaturaes losuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0y lareacciónesespontánea.

2.54. Indiquecuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunsistemaexotérmico,lavariacióndeentalpíaessiemprepositiva.b)Unprocesoenelquelavariacióndeentalpíaespositiva,ylavariacióndeentropíaesnegativa,nuncaseráespontáneo.c)Unatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalorsedenominaisócora.d)Elcalorqueintervieneenunprocesoavolumenconstanteproporcionalavariacióndeentalpía.

a)Falso.EnunprocesoexotérmicosecumplequeΔ𝐻<0.

b)Verdadero.LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

§Δ𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §Δ𝑆<0(disminuyeeldesorden)

Comoambostérminos,Δ𝐻y–𝑇Δ𝑆tienensignopositivo,entonces∆𝐺>0yelprocesoesnoespontáneoparacualquiervalordelatemperatura.

c)Falso.Unatransformaciónenlaquenohayintercambiodecalorsedenominaadibática.

d)Falso.Elcalorasociadoaunprocesorealizadoavolumenconstanteproporcionalavariacióndeener-gíainterna,Δ𝑈.

2.55. Paralareacción:A(g)+B(g)®C(g) ΔH°=–40kJmol–1yΔS°=–40Jmol–1K–1a25°C.

Suponiendoquelasvariacionesdeentalpíayentropíanosemodifiquenconlatemperatura:a)Setratadeunareacciónespontáneasiempre.b)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1K.c)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea100K.d)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1.000K.

ElvalordelaenergíadeGibbsa25°Ces:

Δ𝐺° =– 40kJmol/0 − �298,15K · (– 40Jmol/0K/0) ·1kJ101J

� = –28kJmol/0

Setratadeunareacciónespontáneaa298,15K.

LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔ𝐺=0:

=–40kJmol/0

– 40Jmol/0K/0·101J1kJ

= 1.000K

Si𝑇>1.000K,secumpleque:|Δ𝐻°| < |𝑇Δ𝑆°| → Δ𝐺 > 0reacciónnoespontánea

2.56. Lasiguientereacciónformapartedelmecanismodeformacióndelanieblafotoquímica:N2(g)+O2(g)®2NO(g)

Teniendoencuentalossiguientesdatos:Enlace N–N N=N N≡N O–O O=O N=OE(kJmol–1) 193 418 941 142 498 629Sustancia N2(g) O2(g) NO(g) S°(Jmol–1K–1) 191,5 205,0 210,6

Latemperaturamínimaapartirdelacuallareacciónesespontáneaes:a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)5.978Kc)7.328Kd)Ningunadelasrespuestasanteriores.

(O.Q.L.LaRioja2010)

Laentalpíadeunareacciónsepuedecalcular(deformaaproximada)apartirdelasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:

Δ𝐻° = Σ𝜈*𝐸')$#l'(rotosenreactivos) − Σ𝜈7𝐸')$#l'(formadosenproductos)

Enlareacciónpropuestaserompen1moldeenlacesO=Oy1moldeenlacesN≡N,yseforman2molesdeenlacesN=O.

Δ𝐻°=[𝐸:≡:+𝐸9m9]–[2𝐸:m9]=

= �1molN≡N ·941kJmolN≡N�

+ �1molO=O ·498kJmolO=O�

− �2molN=O ·629kJmolN=O�

Seobtiene,Δ𝐻°=181kJmol/0.

Sustituyendo:

Δ𝑆°=[2𝑆°(NO)] − [𝑆°(N2) + 𝑆°(O2)]=

= �2molNO ·210,6JmolK �

− �1molN. ·191,5JmolK �

− �1molO. ·205,0JmolK �

= 24,70Jmol/0K/0

§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §∆𝑆>0,aumentaeldesorden

Cuandolatemperaturaeslosuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entoncesΔ𝐺 < 0ylareac-ciónesespontánea.

=181kJ

24,70JK/0·101J1kJ

= 7.328K

Si𝑇>7.328K,secumpleque:

|Δ𝐻°| > |𝑇Δ𝑆°| → Δ𝐺 < 0reacciónespontánea

2.57. Lareacción:4Ag(s)+O2(g)®2Ag2O(s) esexotérmica.

¿Cuáleslaafirmacióncorrecta?a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)Esespontáneasoloatemperaturasbajas.c)Esespontáneasoloatemperaturasaltas.d)Esnoespontáneaacualquiertemperatura.

(O.Q.L.LaRioja2010)

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)

§∆𝑆<0,(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas.

Cuandolatemperaturaes losuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺 < 0y lareacciónesespontánea.

(CuestiónsimilaralapropuestaenÁvila2009).

2.58. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)Unprocesoendotérmicoyespontáneotiene∆rG<0y∆rS<0.b)EnelprocesoA(l)®A(g),laentropíadisminuye.c)Unprocesoendotérmicoynoespontáneopuedellegaraserespontáneoaumentandolatemperatura.d)Encualquiersistema,losprocesossonespontáneoscuando∆rG>0.e)Ningunadelasanteriores.f)Unprocesoespontáneoessiempreexotérmico.

(O.Q.N.Valencia2011)(O.Q.L.Cantabria2013)(O.Q.L.Valencia2015)(O.Q.L.Extremadura2016)

a-f)Falso.SielprocesoesespontáneosecumplequeΔ*𝐺<0,ysiesendotérmicoΔ*𝐻>0,locualimplicaquesiΔ*𝑆>0,cuandolatemperaturasuficientementeelevadasecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,yentoncesΔ*𝐺<0.

b)Falso.Siellíquidoseconvierteenvaporserompenlosenlacesintermolecularesquemantienenunidosalasmoléculasyaumentaeldesordendelsistema,Δ*𝑆>0.c)Verdadero.UnprocesoquesecaracterizaportenerΔ*𝐻>0(endotérmico)yΔ*𝐺>0(noespontáneo)solosevuelveespontáneoatemperaturaselevadassiaumentaeldesordendelsistema,Δ*𝑆>0,entoncessecumpleque|Δ*𝐻| < |𝑇Δ*𝑆|y,entonces,Δ*𝐺<0.d)Falso.LaespontaneidaddeunareacciónimplicaqueelvalordeΔ*𝐺<0.e)Falso.Unprocesoexotérmico(Δ*𝐻<0)enelquedisminuyaeldesorden(Δ*𝑆<0)atemperaturasuficientementeelevadasecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|yentoncesΔ*𝐺>0,portanto,elprocesoesnoes-pontáneo.Larespuestacorrectaeslac.

2.59. ¿Cuáldelassiguientesreaccionesessiempreespontáneaacualquiertemperatura?a)NH4NO3(s)®2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) ∆rH°=–225,5kJmol–1b)4Fe(s)+3O2(g)®2Fe2O3(s) ∆rH°=–1.648,4kJmol–1c)N2(g)+3Cl2(g)®2NCl3(l) ∆rH°=230,0kJmol–1d)2H2(g)+O2(g)®2H2O(l) ∆rH°=–571,6kJmol–1e)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.N.Valencia2011)(O.Q.L.Valencia2017)(O.Q.L.PaísVasco2018)

ParaqueacualquiertemperaturaΔ𝐺 < 0,esprecisoquesecumplaque:§Δ𝐻°<0(procesoexotérmico) §Δ𝑆°>0(aumenteeldesorden)

Laúnicareacciónquecumpleesacondiciónesladelapartadoa):

NHDNO1(s)®2N.(g)+4H.O(g)+O.(g) Δ*𝐻°=–225,5kJmol/0Correspondeaunprocesoexotérmicoenelqueaumentadesorden(soloexistegasenlosproductos).Larespuestacorrectaeslaa.

2.60. Unprocesoqueseproduceconliberacióndecalorydisminucióndeldesordentermodinámico(ΔG°=ΔH°–TΔS°):a)Esespontáneo.b)Esnoespontáneo.c)Esespontáneoabajastemperaturas.d)Esespontáneoaaltastemperaturas.e)Esespontáneoatemperaturaambiente.

(O.Q.L.Cantabria2011)(O.Q.L.Cantabria2016)

§∆𝑆<0,disminuyeeldesorden

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

2.61. ¿CuálessonlossignosdeΔHyΔSparaunareacciónespontáneasolamenteabajastemperaturas?a)ΔHesnegativa,ΔSesnegativa.b)ΔHespositiva,ΔSesnegativa.c)ΔHespositiva,ΔSespositiva.d)ΔHesnegativa,ΔSespositiva.

(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Asturias2013)(O.Q.L.Madrid2013)

Elprocesoesespontáneosolosilatemperaturaessuficientementebajasisecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|.Paraelloesnecesarioque∆𝐻<0(procesoexotérmico)y∆𝑆<0(disminuyeeldesorden).Larespuestacorrectaeslaa.

2.62. Encondicionesestándarparalareacción:2PbO(s)+2SO2(g)®2PbS(s)+3O2(g) ΔH°=830,8kJyΔS°=168JK–1

puedeafirmarseque:a)Noesespontáneaenlascitadascondiciones.b)Esexotérmica.c)Suecuacióndevelocidadesv=[SO2]2[PbO]2.d)Esunareacciónmuylenta.

(O.Q.L.Murcia2011)

Encondicionesestándar:

Δ𝐺° = 830,8kJ − �(25 + 273,15)K · (168JK/0) ·1kJ101J

� = 781kJ > 0 → Noespontánea

b)Falso.Deacuerdoconelsignopositivodelaentalpía.

c-d)Falso.Sinconocerdatoscinéticosesimposibledeterminarlavalidezdeambaspropuestas.

2.63. Enmuchasgasolinerasseencuentranrecipientesconcafé“autocalentable”.Elsistemafuncionaporque el recipiente tieneun compartimento estanco en el que seproduceuna reacciónquímica. Sepuedededucirqueestareacciónquímica:a)Hadeserendotérmica.b)DebetenerunaΔG<0.c)Debesermuylenta.d)Mejoralascualidadesorganolépticasdelcafé.

(O.Q.L.Murcia2011)

Sisetratadeunprocesoenelquealmezclarseunasustancia,generalmenteCaCl.oMgSODconaguaseproduceunareacciónexotérmicadeformaespontánea(Δ𝐺<0)desprendiéndosecaloryaumentandolatemperaturadelconjunto.

2.64. Dadaunareacciónquímicaquecomienzaespontáneamentealsubirlatemperaturaa83°Cpuededecirseque:a)Esendotérmica.b)Laenergíadeactivaciónvaríaconlatemperatura.c)A25°CelvalordeΔGespositivo.c)A48°Clareacciónesrapidísima.

(O.Q.L.Murcia2011)

Unareacciónquesevuelveespontáneaalaumentarlatemperaturadebeserendotérmica(Δ𝐻>0)ycondescensodeentropía(Δ𝑆<0).

b)Falso.Laenergíadeactivaciónesunparámetrocinéticodelareacciónquenodependedelatempera-tura.

c)Falso.SinconocerlosvaloresdeΔ𝐻yΔ𝑆esimposibledeterminarelvalordeΔ𝐺aesatemperatura.

d)Falso.Nosepuededeterminarsindatoscinéticos.

2.65. Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:2H2(g)+O2(g)®2H2O(g) ΔH°=–483,6kJ

Señalecuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta:a)Alformarse18,0gdeaguaencondicionesestándarsedesprenden483,6kJ.b)DadoqueΔH°<0,laformacióndelaguaes,casiconcompletaseguridad,unprocesoespontáneo.c)Lareaccióndeformacióndelaguaserámuyrápida.d)Elcaloravolumenconstanteeselmismoqueapresiónconstante.e)Lareacciónnecesitacalorparaquetranscurra.f)Eldatonuméricoeselcalordeformacióndelagua.

(O.Q.L.Canarias2011)

a)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

18,0gH.O ·1molH.O18,0gH.O

·– 483,6kJ2molH.O

= –242kJ

b)Verdadero.LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

c)Falso.Nosepuedeconocerlarapidezdelareacciónsindisponerdedatoscinéticos.

d)Falso.Elcaloravolumenconstanteeslavariacióndeenergíainterna,Δ𝑈°,yelcalorapresióncons-tanteeslavariacióndeentalpía,Δ𝐻°.Larelaciónentreambosvienedadaporlaexpresión:

Δ𝑈° = Δ𝐻° − Δ𝑛𝑅𝑇

dondeΔ𝑛𝑅𝑇representaeltrabajorealizadosobreelsistema.

Enestecaso,elvolumenocupadoporlosproductosesmenorqueelocupadoporlosreactivos,Δ𝑛<0,entoncessecumpleque,𝑊>0,queindicaquesetratadeunaenergíaqueentraenelsistema,portanto,Δ𝑈°≠Δ𝐻°.

e)Falso.Setratadeunprocesoexotérmico,Δ𝐻°<0,enelquesedesprendecalor.

f)Falso.Elcalordeformaciónsedefinecomoelcalorintercambiado,medidoapresiónconstante,enlaformacióndeunmoldesustanciaapartirdeloselementosquelaintegranensuformamásestableencondicionesestándar.

Paralareacciónpropuestasecumplentodaslascondiciones,exceptoqueseforman2moldesustancia.

2.66. Elcarbónreaccionaconelvapordeaguaparaproducirmonóxidodecarbonoehidrógeno.Lasentalpíasnormalesdeformación(kJmol–1)delmonóxidodecarbonoydelvapordeaguason,respecti-vamente,–110,52y–241,82.Lasentropíasnormales(Jmol–1K–1)delhidrógenogas,monóxidodecar-bonogas,carbonosólidoyvapordeaguason,respectivamente,130,68;197,67;5,740y188,82.Conestosdatos:a)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.b)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.c)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.d)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónpropuestaes:

C(s)+H.O(g)®CO(g)+H.(g)

Sustituyendo:

Δ𝐻° = ∆d𝐻°(CO) − ∆d𝐻°(H.O) =

= �1molCO ·– 110,52kJ1molCO � − �1molH.O ·

– 241,82kJ1molH.O

� = 131,30kJmol/0

NosetienenencuentalasentalpíasdeformacióndelC(s)yH.(g)yaque,porconvenio,ambosvaloressoncero.

Sustituyendo:

Δ𝑆°=[𝑆°(CO) + 𝑆°(H.)] − [𝑆°(C) + 𝑆°(H.O)]=

= �1molCO197,67JmolK � + �1molH. ·

130,68JmolK � − �1molC ·

5,740JmolK �

− �1molH.O ·188,82JmolK �

Seobtiene,Δ𝑆°=133,8Jmol/0K/0.

ElvalordeΔ𝐺°a25°Ces:

Δ𝐺° = 131,30kJmol/0 − �(25 + 273,15)K · (133,8Jmol/0K/0) ·1kJ101J

� = 91,43kJmol/0

ComoΔ𝐺°>0,setratadeunareacciónnoespontáneaa25°C.

2.67. ¿CuálserálavariacióndeenergíadeGibbsalcomprimir2,50moldegasidealdesdelapresiónde1atma1,5atmyalatemperaturade25°C?a)1,51kJb)0,21kJc)2,51kJd)1,58kJ

LavariacióndeenergíadeGibbseseltrabajoútilque,enelcasodeexpansiónisotérmicadeungasideal,puedecalcularsepormediodelaexpresión:

∆𝐺 = 𝑊 =– 𝑛𝑅𝑇ln𝑉.𝑉0

Comosetratadeunaexpansiónisoterma,𝑝0𝑉0 = 𝑝.𝑉.,ylaexpresiónanteriorsetransformaen:

𝑊 =– 𝑛𝑅𝑇ln𝑝0𝑝.

Elvalordeltrabajorealizadocontraelsistemaes:

𝑊 =– 2,50mol · (8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273,15)K · ln �1atm1,5atm�

= 2,51kJ

2.68. Estudiandoelsiguientediagramaparaelproceso:Zn(l)®Zn(g)

sesacaronlassiguientesconclusiones:(1) ΔGespositivapordebajode373K.(2) Pordebajode373K,Zn(g)esmásestablequeZn(l).(3) A373Ksealcanzaelequilibrio.(4) ΔGespositivaporencimade373K.

¿Cuálessonciertas?a)Todasb)(1)y(3)c)(1)y(4)d)(2)y(3)

Comoseobservaenlagráficaalassiguientestemperaturas:

§𝑇=373KelvalordeΔ𝐻coincideconelde𝑇∆𝑆,portanto,Δ𝐺 = 0yelsistemaseencuentraenequili-brio.

§𝑇=323K®� Δ𝐻 = 42,5kJ𝑇Δ𝑆 = 32,5kJ£ → Δ𝐺 = 10,0kJ

§𝑇=423K®� Δ𝐻 = 37,5kJ𝑇Δ𝑆 = 50,0kJ£ → Δ𝐺 = –12,5kJ

Laspropuestas(1)y(3)sonverdaderas,yla(2)y(4)sonfalsas.

2.69. Unexperimentoespectacularparaniños(ytambiénmayores)eslaconstruccióndeun“volcán”casero.La“lava”deestevolcánseconsigueconelgasdesprendidodelareacciónentreelbicarbonatodesodioyelvinagreenpresenciadealgunosaditivos(pintura,detergentelavavajillas,etc.)paradarelas-pectoquemásnosguste.Sepuedeafirmarsintenermásinformaciónque:a)Esteesunprocesoexotérmico.b)EnesteprocesoΔGesnegativo.c)NosetienendatosparaconocerelsignodeΔG.d)Estevolcánesmuyaburrido.

(O.Q.L.Murcia2012)

a)Falso.Setratadeunareaccióndeneutralizacióncuyaecuaciónquímicaajustadaes:

CH1COOH(l)+NaHCO1(s)®CO.(g)+H.O(l)+NaCH1COO(aq)

enlaquenoseobservadesprendimientoapreciabledecalor,noobstante,avariacióndeentalpíadelamismaes,Δ𝐻 > 0,porloquesetratadeunprocesoendotérmico.Sepuedeconfirmarconsultandolasentalpíasenlabibliografía.

b)Verdadero.SetratadeunprocesoespontáneoenelquesecumplequeΔ𝐺°<0.

c)Falso.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.

d)Falso.Lapropuestaesabsurda,elprocesoesdivertido.

2.70. Enunprocesoquetienelugarconabsorcióndeenergíayaumentodeldesordentermodinámico:a)Elprocesoessiempreespontáneo.b)Elprocesonuncaesespontáneo.c)Elprocesoesespontáneoabajastemperaturas.d)Elprocesoesespontáneoaaltastemperaturas.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico) §∆𝑆>0,aumentaeldesorden

Cuando la temperaturaes losuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0y lareacciónesespontánea.Larespuestacorrectaeslad.

2.71. Lasreaccionesespontáneassiempre:a)Soncompletas.b)Sonrápidas.c)Intervienencambiosdefase.d)Liberanenergíay/ofavorecenunaumentodelaentropíadelsistema.

(O.Q.L.Galicia2012)

Paraquesuvalorseasiemprenegativo(reacciónespontánea)esprecisoquesecumplaque:§Δ𝐻<0(desprendeenergía)

§Δ𝑆>0(aumentaeldesorden)

Otraposibilidadparaqueunareacciónseaespontáneaesque:

§∆𝐻>0(absorbeenergía)

§∆𝑆>0(aumentaeldesorden)

2.72. Delassiguientesreacciones,unaesespontáneasoloabajastemperaturas:a)I2(s)®I2(g) ∆rH°=62,24kJb)NH4NO3(s)®2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) ∆rH°=–225,5kJmol–1c)4Fe(s)+3O2(g)®2Fe2O3(s) ∆rH°=–1.648,4kJmol–1d)N2(g)+3Cl2(g)®2NCl3(l) ∆rH°=230,0kJmol–1e)Ningunadeellas

(O.Q.N.Alicante2013)(O.Q.L.Valencia2013)(O.Q.L.Galicia2015)(O.Q.L.Madrid2016)

Paraqueunareacciónseaespontáneasoloabajastemperaturasesprecisoque:§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆<0,(disminuyeeldesorden)

entoncessecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.Laúnicareacciónquecumpleesacondiciónesladelapartadoc):

4Fe(s)+3O.(g)®2Fe.O1(s) Δ*𝐻°=–1.648,4kJmol/0yaquecorrespondeaunprocesoexotérmicoenelquedisminuyeeldesorden,sepasade3moldegasenlosreactivosaningunoenlosproductos.

2.73. Unprocesoexotérmicoqueseproduceacompañadodeunaumentodeentropía:a)Essiempreespontáneo.b)Nuncaesespontáneo.c)Esespontáneoatemperaturasbajas.d)Esespontáneoatemperaturasaltas.

(O.Q.L.Murcia2013)

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆>0,aumentaeldesorden

Secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónsiempreesespontánea.

2.74. EnlafiguraserepresentaΔG=f(T)paralosprocesosA,B,CyD.Señalelarespuestacorrecta:a)Aesunareacciónespontáneaacualquiertemperatura.b)BesunareacciónespontáneaparaT<T1 .c)CesunareacciónespontáneaparaT>T2 .d)Desunareacciónquenuncaesespontánea.e)BesunareacciónespontáneaparaT>T1 .

(O.Q.L.Valencia2013)(O.Q.L.Valencia2020)

2.75. EnlafiguraserepresentaΔG=f(T)paralosprocesosA,B,CyD.Señalelarespuestacorrecta:a)AesunareacciónenlaqueΔH>0yΔS>0.b)BesunareacciónenlaqueΔH<0yΔS>0.c)CesunareacciónenlaqueΔH<0yΔS<0.d)DesunareacciónenlaqueΔH>0yΔS<0.e)BesunareacciónenlaqueΔH>0yΔS<0.

§Paralaprimerapropuesta:

a)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónA,secumplequeacualquiertemperaturaelvalordeΔ𝐺>0,portanto,lareacciónsiempreesnoespontánea.

b)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónB,elvalordeΔ𝐺>0para𝑇<𝑇0,portanto,lareacciónesnoespontáneaatemperaturasmenoresque𝑇0.

c)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónC,elvalordeΔ𝐺>0para𝑇>𝑇.,portanto,lareacciónesnoespontáneaatemperaturasmayoresque𝑇..

d)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónD,secumplequeacualquiertemperaturaelvalordeΔ𝐺<0,portanto,lareacciónsiempreesespontánea.

e)Verdadero.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónB,elvalordeΔ𝐺<0para𝑇>𝑇0,portanto,lareacciónesespontáneaatemperaturasmayoresque𝑇0.

§Paralasegundapropuesta:

a)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónA,acualquiertemperaturaelvalordeΔ𝐺>0,portanto,lareacciónsiempreesnoespontánea.EstosoloocurreenlasreaccionesenlasquesecumplequeΔ𝐻>0yΔ𝑆<0.

b-e)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónB,elvalordeΔ𝐺disminuyealaumentarlatemperatura.EstosoloocurreenlasreaccionesenlasqueΔ𝐻>0yΔ𝑆>0.

c)Verdadero.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónC,elvalordeΔ𝐺aumentaalaumentarlatemperatura.EstosoloocurreenlasreaccionesenlasqueΔ𝐻<0yΔ𝑆<0.

d)Falso.Segúnseobservaenlagráfica,paralareacciónD,acualquiertemperaturaelvalordeΔ𝐺<0,portanto,lareacciónsiempreesespontánea.EstosoloocurreenlasreaccionesenlasquesecumplequeΔ𝐻<0yΔ𝑆>0.

2.76. Lareacciónquímica:2Mg(s)+O2(g)®2MgO(s)

A298Ky1atm,esexotérmicaylavariacióndeentropíadeesteprocesoes∆rS°=–217JK–1.Deellasepuededecirque:a)Noesespontáneaalaumentarelordenenelsistema.b)Soloesespontáneasielcalorapresiónconstantedesprendidoenesteprocesoesmayorque64,7kJ.c)Esespontáneayaque∆sistemaS°<0.d)Noesespontáneayaque∆totalS°>0.e)Serásiempreespontáneaacualquiertemperatura.

(O.Q.N.Oviedo2014)

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆<0,disminuyeeldesorden

Silatemperaturaes298K,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea:

𝑇Δ𝑆° = (298K) · (– 217Jmol/0) ·1kJ101J

= –64,7kJ

Elprocesoseráespontáneosiemprequesecumplaqueelcalordesprendido,|Δ𝐻|>64,7kJ.

2.77. Lasreaccionessiguientessontodasespontáneasalamismapresiónytemperatura:1)C8H18(l)+25/2O2(g)®8CO2(g)+9H2O(g)2)BaO(s)+CO2(g)®BaCO3(s)3)FeS(s)+2H3O+(aq)+4H2O(l)®[Fe(H2O)6]2+(aq)+H2S(g)4)HCl(g)+H2O(l)®H3O+(aq)+Cl-(aq)

Indiquelasquesonforzosamenteexotérmicas.a)Todasb)Solo1y4c)Solo1y3d)Solo1,2y4e)Solo3y4

(O.Q.N.Oviedo2014)

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 → Δ𝐺 < 0procesoespontáneoReacción1:

C>H0>(l)+25/2O.(g)®8CO.(g)+9H.O(g)Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden,∆𝑆>0,yaqueexistenmásmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

∆𝐺 < 0

–𝑇∆𝑆 < 0¤ → ∆𝐻 < 0(exotérmica)

Lacombustióndeunhidrocarburo,unprocesoqueessiempreexotérmico.Reacción2:

BaO(s)+CO.(g)®BaCO1(s)

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,∆𝑆<0,yaqueexistenmenosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

∆𝐺 < 0

–𝑇∆𝑆 > 0¤ → ∆𝐻 < 0(exotérmica, peroespontáneaabajatemperatura)

Reacción3:FeS(s)+2H1O[(aq)+4H.O(l)®[Fe(H.O)Y].[(aq)+H.S(g)

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,∆𝑆<0,yaqueaunqueexisteunmoldegasenlosproductoshaysietedemolesdesustanciaen losreactivos.Consultando labibliografía, laespecie[Fe(H.O)Y].[(aq)deberíatener,atemperaturaambiente,𝑆°>500Jmol/0K/0paraqueeseprocesotuviera∆𝑆>0.

∆𝐺 < 0

Reacción4:HCl(g)+H.O(l)®H1O[(aq)+Cl/(aq)

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,∆𝑆<0,yaqueexistenmenosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

∆𝐺 < 0

2.78. Elaluminioesunreactivoeficazparalareduccióndeciertosóxidosmetálicos,comoenelcasodelareacción:

2Al(s)+Fe2O3(s)®Al2O3(s)+2Fe(s)Atendiendoalosdatosdelatablaadjunta:

Sustancia ∆fG°(kJmol–1)Al2O3(s) –1.582CuO(s) –127CaO(s) –604SiO2(s) –956ZnO(s) –318

Indiquelosóxidosquepodríanserreducidosporelaluminio:a)SoloCuOyZnOb)CuO,SiO2yZnOc)CaO,SiO2yZnOd)CaO,CuOyZnOe)CaO,SiO2yCuO

(O.Q.N.Oviedo2014)

ElvalordelaenergíadeGibbs,Δ𝐺°,permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.Siesteeses-pontáneosecumpleque,Δ𝐺°<0,ysiesnoespontaneo,Δ𝐺°>0.AplicandoelconceptodeenergíadeGibbsdereacciónalasreaccionespropuestas:

§ReduccióndelCuO:

2Al(s)+3CuO(s)®Al.O1(s)+3Cu(s)Sustituyendo:

Δ𝐺° = ∆d𝐺°(Al.O1)−3∆d𝐺°(CuO) =

= �1molAl.O1 ·– 1.582kJmolAl.O1

� − �3molCuO ·– 127,0kJmolCuO �

= –1.201kJmol–1

SecumplequeΔ𝐺°<0,porloquesetratadeunprocesoespontáneo.§ReduccióndelCaO:

2Al(s)+3CaO(s)®Al.O1(s)+3Ca(s)Sustituyendo:

Δ𝐺° = ∆d𝐺°(Al.O1)−3∆d𝐺°(CaO) =

� − �3molCaO ·– 604kJmolCaO�

= 230kJmol–1

SecumplequeΔ𝐺°>0,porloquesetratadeunprocesonoespontáneo.§ReduccióndelSiO.:

4Al(s)+3SiO.(s)®2Al.O1(s)+3Si(s)Sustituyendo:

Δ𝐺° = 2∆d𝐺°(Al.O1)−3∆d𝐺°(SiO.) =

� − �3molSiO. ·– 956kJmolSiO.

� = 296kJmol–1

SecumplequeΔ𝐺°>0,porloquesetratadeunprocesonoespontáneo.§ReduccióndelZnO:

2Al(s)+3ZnO(s)®Al.O1(s)+3Zn(s)Sustituyendo:

Δ𝐺° = ∆d𝐺°(Al.O1)−3∆d𝐺°(ZnO) =

� − �3molZnO ·– 318kJmolZnO�

= –628kJmol–1

SecumplequeΔ𝐺°<0,porloquesetratadeunprocesoespontáneo.EnningunodelosprocesosestudiadossetieneencuentaelvalordeΔd𝐺°delosmetalesqueaparecen,yaque,porconvenioestosvaloressonnulos.Larespuestacorrectaeslaa.

2.79. Sabiendoquelareacciónsiguientesellevaacabodeformaespontáneaatemperaturaambiente:HCl(g)+NH3(g)®NH4Cl(s)

Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesescierta:a)Lareacciónesendotérmica.b)Lareacciónesmuylentaatemperaturaambiente.c)Lareacciónesexotérmica.d)Elenunciadoesfalsoyaque,acualquiertemperatura,lareacciónnoesespontánea.

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 → Δ𝐺 < 0procesoespontáneoSetratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,∆𝑆<0,yaqueexistenmenosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos,portanto,paraqueelreacciónseaespontáneaesnecesarioqueΔ𝐻<0(exotérmica).Noobstante,estapredicciónsolosecumpleabajastemperaturas.

2.80. Lasiguientereacciónesexotérmica:H2(g)+O2(g)®H2O2(l)

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Setratadeunprocesoespontáneo.b)Setratadeunprocesonoespontáneo.c)Setratadeunprocesoespontáneoatemperaturaelevada.d)Setratadeunprocesoespontáneoatemperaturabaja.e)Nosepuedepreversielprocesoesespontáneoonosintenermásdatos.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)§∆𝑆<0,disminuyeeldesordenyaquesepasadegasesalíquido.

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.Larespuestacorrectaeslad.

2.81. Paraqueunareacciónexotérmicaseaespontánea,setienequecumplirque:a)|TΔS|<|ΔH|b)ΔG>0c)|TΔS|>|ΔH|d)Siempre

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 < 0®procesoespontáneo

Sisecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0,ylareacciónesespontánea.

2.82. Señalelaafirmacióncorrectasobrelaespontaneidaddelasiguientereacciónquímica:12N2(g)+

32H2(g)→NH3(g)∆H° = –45,5kJmol–1

a)Siempreesespontánea.b)Nuncaesespontánea.c)Sefavorecelaespontaneidadaaltastemperaturas.d)Sefavorecelaespontaneidadabajastemperaturas.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)

§∆𝑆<0,disminuyeeldesordenyaquesepasademásamenosmolesdegasCuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.Larespuestacorrectaeslad.

2.83. Paralasiguientereacción,A(g)DB(g)+C(g),llevadaacaboa25°C,lavariacióndeentalpíaesmenorqueceroyladeentropíaesmayorquecero.a)Paraquelareacciónseaespontáneaesnecesarioaumentarlatemperatura.b)Lareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.c)Paraquelareacciónseaespontáneaesnecesariodisminuirlatemperatura.d)Lareacciónnoesespontáneaenningúncaso.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆>0,aumentaeldesorden

Secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0,ylareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.Larespuestacorrectaeslab.

2.84. Supongaque1moldeungasidealseexpandeisotérmicamentehastaalcanzareldobledevolu-men.¿CuáleslavariaciónenlaenergíadeGibbsdelproceso?a)Rln½b)Rln2c)RTln½d)RTln2

LavariacióndeenergíadeGibbseseltrabajoútil,queenelcasodeexpansiónisotérmicadeungasidealpuedecalcularsepormediodelaexpresión:

Δ𝐺 = 𝑊 =– 𝑛𝑅𝑇ln𝑉.𝑉0

ElvalordeΔ𝐺es:

Δ𝐺 =–𝑅𝑇ln2𝑉𝑉= 𝑅𝑇ln½

2.85. Paralasiguientereacción:2NOCl(g)®2NO(g)+Cl2(g) ΔH°>0

¿Cuáldelasafirmacionesescorrecta?a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)Esespontáneasoloaaltastemperaturas.c)Esespontáneasoloabajastemperaturas.d)Noesespontáneaaningunatemperatura.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico)§∆𝑆>0,aumentaeldesordenyaquesepasademenosamásmolesdegas.

Cuando la temperaturaes losuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0y lareacciónesespontánea.Larespuestacorrectaeslab.

2.86. Lacristalizacióndelacetatodesodio,apartirdeunadisoluciónsobresaturadadeestasustancia,ocurreespontáneamenteyeslabasedelosdispositivosconocidoscomo“MagicHeat”usadosparacalentarbebidas.Respectoalasvariacionesdeentropíayentalpíaenelproceso,sepuededecir:a)ΔS<0yΔH>0b)ΔS<0yΔH<0c)ΔS>0yΔH>0d)ΔS>0yΔH<0

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆Comosetratadeunprocesoespontáneo,Δ𝐺 < 0.Además,estesecaracterizaportener:

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico)§∆𝑆<0,disminuyeeldesordenyaquesepasadeunadisoluciónacuosaaunsólidocristalino.

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.Larespuestacorrectaeslab.

2.87. Lareacción:PCl3(g)+Cl2(g)®PCl5(g) ΔH°=–86kJ

¿Bajoquecondicionesdetemperaturaseesperaqueseaespontánea?a)Ningunatemperatura.b)Solamenteaaltastemperaturas.c)Cualquiertemperatura.d)Solamenteabajastemperaturas.

(O.Q.L.LaRioja2015)

§∆𝑆<0,disminuyeeldesordenyaquesepasademásamenosmolesdegas.

2.88. Elaguaoxigenadaesunadisoluciónacuosadeperóxidodehidrógenoquesedescomponedeacuerdoconlareacción:

2H2O2(l)®2H2O(l)+O2(g) ΔH°=–196,0kJyΔS°=125,6JK–1.¿Apartirdequétemperaturaseráespontánealareacción?a)1,6Kb)1.560Kc)640,8Kd)Ningunaescorrecta.

LaecuaciónquerelacionaΔ𝐻°yΔ𝑆°ypermitecalcularlatemperaturadeequilibrioes:Δ𝐺°=Δ𝐻°–𝑇Δ𝑆°

=–196,0kJ125,6JK/0

·101J1kJ

= –1.560K

Comosepuedeobservar,seobtieneunvalorabsurdodelatemperaturayaquesetratadeunareacciónenlaquedisminuyelaenergíayalavezaumentaeldesordendelsistema,característicasdeprocesosquesonsiempreespontáneos.Larespuestacorrectaeslad.

2.89. Dadalasiguientereacción:SO2(g)+½O2(g)®SO3(g)

¿Aquétemperaturadejadeestarfavorecidalaformacióndelosproductos,parafavorecerselaformacióndelosreactivos?a)162Kb)504Kc)1.059Kd)1.540KDatos. Sustancia ΔS°(Jmol–1K–1) ΔH°(kJmol–1) SO2(g) 0,248 –296,8 O2(g) 0,205

SO3(g) 0,257 –395,7(O.Q.N.Alcalá2016)

∆𝐺° = ∆𝐻° − 𝑇∆𝑆° → �Δ𝐺° > 0procesonoespontáneoΔ𝐺° < 0procesoespontáneo

§Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:Δ𝐻° = Σ𝜈7∆d𝐻°(productos) − Σ𝜈*∆d𝐻°(reactivos) =

= ∆d𝐻°(SO1) − ∆d𝐻°(SO.) =

= �1molSO1 ·– 395,7kJmolSO1

� − �1molSO. ·– 296,8kJmolSO.

� = –98,90kJmol/0

NosetieneencuentaelvalordeΔd𝐻°delO.(g)yaque,porconvenio,suvalorescero.§Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

Δ𝑆° = Σ𝜈7𝑆°(productos) − Σ𝜈*𝑆°(reactivos) =

= 𝑆°(SO1) − [𝑆°(SO.) +½𝑆°(O.)] =

= �1molSO1 ·0,257kJKmolSO1

� − �1molSO. ·0,248kJKmolSO.

� − �½molO. ·0,205kJKmolO.

Seobtiene,Δ𝑆°=–0,0935kJmol/0K/0Cuandosealcanzaelequilibriolareacciónseencuentrafavorecidaenambossentidos.EneseinstantesecumplequeΔ𝐺°=0:

=–98,90kJmol/0

– 0,0935kJmol/0K/0= 1.058K

2.90. Apresiónconstante,laformacióndelH2O(g)apartirdeH2yO2esunprocesoespontáneoalatemperaturade298K.Deacuerdoconestainformaciónsepuedeentoncesafirmarque:a)Lareacciónesendotérmica.b)Elaguanuncasepodrádescomponeraumentandolatemperatura.c)Elprocesoesespontáneoporquetieneunaenergíadeactivaciónbaja.d)Estareacciónpodríautilizarsecomofuentedeenergíanocontaminante.

(O.Q.L.Murcia2016)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelH.O(g)es:

2H.(g)+O.(g)®2H.O(g)

Paraqueunareacciónseaespontáneasoloabajastemperaturasesnecesarioquecumplalassiguientescondiciones:

§∆𝐻<0,sedesprendacalor(procesoexotérmico)

§∆𝑆<0,quedisminuyaeldesorden,yaquehaymásmolesdegasenreactivosqueenproductos

soloasísecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

Sepuedeconsiderarestareaccióncomofuentedeenergíanocontaminante,yaquesetratadeunprocesoexotérmicoydequeseformaH.O(g).

2.91. Delprocesorepresentadoporlasiguienteecuacióntermoquímica:C2H4(g)+H2(g)®C2H6(g) ΔH°=–137,0kJmol–1

puededecirseque:a)Soloseráespontáneoatemperaturassuficientementebajas.b)Soloseráespontáneoatemperaturassuficientementeelevadas.c)Seráespontáneoacualquiertemperatura.d)Noseráespontáneoaningunatemperatura.

§∆𝑆<0,(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas

2.92. Sehasugeridoqueelhidrógenoseráelcombustibledelfuturo.Unaformadealmacenamientoseríaconvertirloenuncompuestoque,alcalentarse,sedescompusieraliberandohidrógeno.Unodeesoscompuestoseselhidrurodecalcio,quesedescomponeproduciendocalciosólidoehidrógenogas.¿QuétemperaturamínimaseránecesariaparaqueseproduzcaH2deformaespontánea,apresióncons-tantede1atm?

Sustancia ΔS°(Jmol–1K–1) ΔH°(kJmol–1)CaH2(s) 10,08 –45,29Ca(s) 9,900 H2(s) 31,20

Supongaquelaentalpíaylaentropíadereacciónnovaríanconlatemperatura.a)Aninguna,siempreseráendotérmica.b)4.036Kc)1,46Kd)1.460K

(O.Q.L.LaRioja2016)

Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónpropuestaes:

CaH.(s)®Ca(s)+H.(g)Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:

= �1molH. ·31,20JKmolH.

� + �1molCa ·9,900JKmolCa�

− �1molCaH. ·10,08J

KmolCaH.� = 31,02JK/0

Lavariacióndeentalpíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:Δ𝐻° = Σ𝜈7Δ𝐻°(productos) − Σ𝜈*Δ𝐻°(reactivos) =

= �– 1molCaH. ·– 45,29kJmolCaH.

� = 45,29kJ

LaecuaciónquerelacionaΔ𝐻°yΔ𝑆°ypermitecalcularlatemperaturadeequilibrioes:Δ𝐺°=Δ𝐻°–𝑇Δ𝑆°

=–45,29kJ31,02JK/0

·101J1kJ

= 1.460K

2.93. Enlareacción:2OCl2(g)®2Cl2(g)+O2(g) ΔH=–161,0kJ

Sesuponequees:a)Espontáneaacualquiertemperatura.b)Espontáneaatemperaturabaja,peronoespontáneaaaltatemperatura.c)Noespontáneaacualquiertemperatura.d)Espontáneasoloatemperaturaaltas.

(O.Q.L.Jaén2016)

Setratadeunprocesoexotérmico,Δ𝐻°<0,enelqueaumentadesorden,Δ𝑆°>0,(existemásgasenlosproductosquelosreactivos),portanto,acualquiertemperaturasetieneque,Δ𝐺 < 0,porloqueelpro-cesoesespontáneo.

2.94. Conreferenciaalassiguientesafirmaciones:I.Algunasreaccionesexotérmicassonespontáneas.II.Enalgunasreacciones,lavariacióndeentalpíacoincideconlavariacióndeenergíainterna.III.Lavariacióndeentropíadeunareacciónespontáneapuedesernegativa.IV.LavariacióndelaenergíadeGibbsparaunareacciónquímicapuedeserpositivaonegativaperonuncacero.

Sonciertas:a)IyIIb)IyIIIc)I,IIyIIId)Todas

I)Verdadero.ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔ𝐺.Estesecalculamediantelaexpresión:

Δ𝐺=Δ𝐻 −𝑇Δ𝑆<0 ® procesoespontáneo

SiΔ𝐻<0yΔ𝑆<0,entonceselvalordeΔ𝐺dependedecuáldelostérminos|Δ𝐻|o|𝑇Δ𝑆|seamayor,esdecir,dependedecuálseaelvalorde𝑇.Silatemperaturaesbaja,|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|yentonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

II)Verdadero.LarelaciónentreΔ𝐻yΔ𝑈vienedadaporlaexpresión:

Δ𝑈=Δ𝐻−Δ𝑛𝑅𝑇 Δ𝑛=molesdegasenproductos-molesdegasenreactivos

ParaquesecumplaqueΔ𝑈=Δ𝐻esprecisoqueΔ𝑛=0.

III.Verdadero.SetratadelmismocasoqueelapartadoI.

IV.Falso.CuandoelprocesoestéenequilibriotermodinámicosecumplequeΔ𝐺=0.

2.95. Paralareacción:C2H5OH(l)+O2(g)®CH3COOH(l)+H2O(l)

a25,0°Csedisponedelosdatosrecogidosenlatablaadjunta:Sustancia C2H5OH(l) O2(g) CH3COOH(l) H2O(l)ΔfH°(kJmol–1) –277,6 — –484,5 –285,8S°(Jmol–1K–1) 160,7 205,1 159,8 70,0

CalculeΔG°eindiquesiesespontáneaadichatemperatura.a)–479,2kJmol–1,espontáneab)–452,2kJmol–1,espontáneac)506,2kJmol–1,noespontánead)452,2kJmol–1,noespontánea

(O.Q.L.LaRioja2017)

Δ𝐻° = Σ𝜈7∆d𝐻°(productos) − Σ𝜈*∆d𝐻°(reactivos) =

= ∆d𝐻°(CH1COOH) + ∆d𝐻°(H.O) − ∆d𝐻°(C.H_OH) =

= �1molCH1COOH ·– 484,5kJ

1molCH1COOH� + �1molH.O ·

– 285,8kJ1molH.O

� −

− �1molC.H_OH ·– 277,6kJ

1molC.H_OH� = –492,7kJmol/0

NosetieneencuentalaentalpíadeformacióndelO.(g)yaque,porconvenio,elvalorescero.

=[𝑆°(CH1COOH) + 𝑆°(H.O)] − [𝑆°(C.H_OH) + 𝑆°(O.)]=

= �1molCH1COOH ·159,8J

KmolCH1COOH� + �1molH.O ·

70,0JKmolH.O

� −

− �1molC.H_OH ·160,7J

KmolC.H_OH� − �1molO.

205,1JKmolO.

� = –136,0Jmol/0K/0

ElvalordeΔ𝐺°a25,0°Ces:

Δ𝐺° = (– 492,7kJmol/0) − �(25,0 + 273,15)K · (– 136,0Jmol/0K/0) ·1kJ101J

� = –452,2kJmol/0

ComoΔ𝐺°<0,setratadeunareacciónespontáneaa25,0°C.

2.96. Enlabateríadeunteléfonomóvilparaobtenerenergíaeléctricaseproduceunareacciónelec-troquímicaquetienecomoefectosecundarioeldesprendimientodecalor.Segúnesto,sepuedeafirmar:a)EstareaccióntieneunΔH>0. b)EstareaccióntieneunΔG<0. c)Elcalentamientosirveparadisminuirlavelocidaddelareacción. d)Sepuedeestartranquilo,latermodinámicaaseguraquelabateríanuncavaaexplotar.

(O.Q.L.Murcia2017)

Siseobtieneenergíamedianteunareacciónelectroquímica,quieredecirsetratadeunprocesoespontá-neo,portanto,Δ𝐺<0.

2.97. Unareacciónquímicaserásiempreespontáneasies:a)Endotérmicayconaumentodedesorden. b)Endotérmicaycondisminucióndedesorden.c)Exotérmicayconaumentodedesorden. d)Exotérmicayconaumentodeorden.

(O.Q.L.Murcia2017)

Unareacciónquímicaquesecaracterizaporser:

§Exotérmica(Δ𝐻<0) §Conaumentodedesorden(Δ𝑆>0)

tieneunvalordeΔ𝐺<0,yaquesiempresecumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|yelprocesoesespontáneoparacualquiervalorde𝑇.

2.98. ¿Cuáldelassiguientesrespuestaseslacorrectaparaunprocesoespontáneoenunsistemaatem-peraturaypresiónconstantes? I.ΔsistemaS+ΔentornoS>0

II.ΔsistemaG<0a)Ib)IIc)IyIId)Ninguna

(O.Q.N.Salamanca2018)

I.Correcto.Deacuerdoconlasegundaleydelatermodinámicaenunprocesoespontáneosecumpleque:

Δ!"!#$𝑆=Δ%&%!'(#𝑆+Δ')!"*)"𝑆>0

II.Correcto.EncualquierprocesoespontáneoparaelvalordeenergíadeGibbssecumpleque:

Δ%&%!'(#𝐺<0

2.99. Determinelatemperaturaapartirdelacualesespontánealareacción:CO2(g)+C(s)®2CO(g)

LasentalpíasdeformaciónestándarΔfH°(kJmol–1)delCO(g)ydelCO2(g)son,respectivamente,–110,54y–393,50.LasentropíasabsolutasestándarS°(Jmol–1K–1)delCO(g),CO2(g)yC(s)son,respectivamente,157,97;213,63y5,73.a)1Kb)981Kc)1.298Kd)1.609K

(O.Q.N.Salamanca2018)(O.Q.L.Galicia2019)

§Enprimerlugar,debedeterminarselavariacióndeentalpíaasociadaalprocesoquepuedecalcularseapartirdelaexpresión:

= 2∆d𝐻°(CO) − ∆d𝐻°(CO.) =

= �2molCO ·– 110,54kJmolCO � − �1molCO. ·

– 393,50kJmolCO.

� = 172,42kJ

§Seguidamente,sedebedeterminarlavariacióndeentropíadelareacciónquepuedecalcularseapartirdelasentropíasmolaresdelosreactivosyproductos:

= 2𝑆°(CO)– [𝑆°(CO.) + 𝑆°(C)] =

= �2molCO ·197,57JKmolCO�

− �1molCO. ·213,63JKmolCO.

� − �1molC ·5,73JKmolC�

= 175,8JK/0

§LavariacióndeenergíadeGibbsdeunareacciónsepuedecalcularpormediodelaexpresión:

∆𝐺° = ∆𝐻° − 𝑇∆𝑆°

ConsiderandoqueΔ𝐻°yΔ𝑆°sonindependientesdelatemperatura,cuandosealcanzaelequilibriosecumpleque∆𝐺° = 0,loquepermitecalcularlatemperaturaalaquesealcanzaeste:

𝑇 =∆𝐻°∆𝑆°

=172,42kJ175,8JK/0

·101J1kJ

= 981K

2.100. Lasiguientereacción:2X(g)+Y(g)®Z(g)+W(g)

seconocequeesespontáneahastalos500°C,yqueΔH°=–17,30kJ.SuponiendoqueΔH°yΔS°novaríanconlatemperatura,¿cuáleselcambiodeenergíadeGibbsdelareacción,ΔG°,a50,0°C?a)22,4Jb)–22,38kJc)–10,07kJd)–12,43kJ

(O.Q.L.Galicia2018)

LaespontaneidaddeunprocesovienedeterminadaporsuvalordeΔ𝐺°,quesecalculapormediodelaexpresión:

Δ𝐺°=Δ𝐻°–𝑇Δ𝑆°Cuandosealcanzaelequilibrioa500°CsecumplequeΔ𝐺=0,loquepermitecalcularlavariacióndeentropíadelareacción:

Δ𝑆° =–17,30kJmol/0

(500 + 273,15)K= –22,38·10/1kJmol/0K/0

ConsiderandoquelosvaloresdeΔ𝐻°yΔ𝑆°permanecenconstantesconlatemperatura,elvalordeΔ𝐺°a50,0°Ces:

Δ𝐺° = –17,30kJmol/0 − [(50,0 + 273,15)K · (–22,38·10/1kJmol/0K/0] = –10,07kJmol/0Larespuestacorrectaeslac.

2.101. Unadelasreaccionesquecontribuyealalluviaácidaeslaquetienelugaralreaccionar,enlaatmósfera,eltrióxidodeazufreconelaguadeacuerdoconlareacción:

SO3(g)+H2O(l)®H2SO4(aq) ΔH°=–226,1kJ¿Quétemperaturassonlasmásfavorablesparalaformacióndelácidosulfúrico?a)Temperaturaselevadas.b)Bajastemperaturas.c)Esespontáneaacualquiertemperatura.d)Nuncaseráespontánea.

Setratadeunprocesoquetranscurrecon:§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmico) §∆𝑆<0,disminuyeeldesorden

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.Larespuestacorrectaeslab.

2.102. Sobretermoquímica,esciertoqué:a)Unprocesoendotérmicopuedeserespontáneo.b)Lasreaccionesendotérmicaspuedenpasaraexotérmicasconuncatalizador.c)Lasreaccionesendotérmicaspuedenpasaraexotérmicasalaumentarlatemperatura.d)Lacombustióndelagasolinaesunprocesoendotérmico.

(O.Q.L.Murcia2018)

a)Verdadero.Unareacciónquímicaquesecaractericeporser:

§Endotérmica(Δ𝐻>0) §Conaumentodedesorden(Δ𝑆>0)

esespontánea(Δ𝐺<0)paravaloresde𝑇elevados,tieneunvalorde,siemprequeyaqueentoncessecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|.

b-c)Falso.Queunprocesoseaexotérmicooendotérmiconodependedelapresenciadeuncatalizadornidelatemperatura.

d)Falso.Lascombustionessonprocesosmuyexotérmicos.

2.103. Lostresóxidosdenitrógenomásimportantes(N2O,NOyNO2)constituyenungrupofascinantedecompuestosporsuspropiedadesfisicoquímicas,aplicacionesprácticasyefectosmedioambientales.Alavistadelatabladedatostermodinámicos:

T=298K ΔfH°(kJmol–1) ΔfG°(kJmol–1) S°(Jmol–1K–1)N2O 82 104 220NO 91 88 211NO2 33 51 240

seleccionecuáldelossiguientesenunciadosesfalsoenrelaciónconlostresóxidosdenitrógeno.a)LadescomposicióndelostrescompuestosparadarN2yO2espontáneaa298K.b)SiseutilizaN2Ocomocomburenteenuncohete,aportarámásoxígenoqueelaire.c)LaoxidacióndeNOaNO2,pasoclaveenlafabricacióndeácidonítricoestáfavorecidatermodinámi-camenteabajatemperatura.d)Lastresmoléculastienengeometríalineal.

(O.Q.N.Santander2019)

SilaenergíadeGibbsdeformacióndelastressustanciases,ΔfG°>0,paraelprocesoopuesto,ladescom-posición,secumpleque,ΔrG°<0,portanto,estastresreaccionessonespontáneas.b)Verdadero.ElporcentajedeoxígenoenelN2Oes:

1molO1molN2O

·16,0gO1molO

·1molN2O44,0gN2O

· 100 = 36,3%O

Estevaloressuperioral23,1%queesporcentajedeoxígenoenelaire.

c)Verdadero.LaecuaciónquímicacorrespondientealaoxidacióndelNOaNO2es:

NO(g)+½O2(g)®NO2(g)

= ∆d𝐻°(NO2) − ∆d𝐻°(NO) = �1molNO2 ·33kJ

molNO2� − �1molNO ·

91kJmolNO�

= –58kJmol/0

Cuandolatemperaturaes losuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺 < 0y lareacciónesespontánea.

d)Falso.LaestructuradeLewisdelamoléculadedióxidodenitrógenoes:

DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVelNO.esunamoléculacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX.Ealaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónestriangularysugeometríaangularyaquesolohaydosligandosunidosalátomocentral.

2.104. Lareacción:CaCO3(s)®CaO(s)+CO2(g) ∆H>0

a)Esespontáneaatemperaturaambiente.b)Esespontáneaacualquiertemperatura.c)Esespontáneaatemperaturasbajas.c)Esespontáneaatemperaturasaltas.

§∆𝐻>0,seabsorbecalor(endotérmico)

§∆𝑆>0,(aumentaeldesorden)yaquesepasademenosamásmolesdegas.

Cuando la temperaturaes losuficientementealta, secumpleque |Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺 < 0y lareacciónesespontánea.

2.105. Lasiguientegráficamuestraladependenciade∆Gconlatem-peraturaparaunadeterminadareacción.¿Quépuedededucirsedelamismasobrelosvaloresde∆Hy∆Sdelareacción?a)∆H>0 ∆S>0b)∆H>0 ∆S<0c)∆H<0 ∆S<0d)∆H<0 ∆S>0

Laecuaciónquerelacionalasfuncionestermodinámicas∆𝐺,∆𝐻y∆𝑆es:

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆

Sirepresentangráficamentelosvaloresde∆𝐺frentea𝑇seobtieneunalínearectacuyapendientepro-porcionaelvalorde∆𝑆ydecuyaordenadaenelorigenseobtieneelvalorde∆𝐻.

Delagráficaadjuntasededuceque:

§lapendienteesnegativa,portanto,∆𝑆>0

§laordenadaenelorigenespositiva,∆𝐻>0

2.106. Usandoresonanciamagnéticanucleardeprotón(RMN-1H),investigadoresdelIQOG-CSIChanes-tudiadoelequilibrioconformacionalmostradoenlasiguienteimagen:

Seobtuvieronlossiguientesparámetrostermodinámicosdeactivación:

ΔH=48,31kJmol–1,ΔS=–72,20Jmol–1K–1.Conestosdatos,calculelaenergíadeGibbs(activación)delareaccióna20°C:a)–69,7kJmol–1b)69,7kJmol–1c)27,16kJmol–1d)46,51kJmol–1

(O.Q.L.Madrid2019)

Δ𝐺° = (48,31kJmol/0) − �(20,0 + 273,15)K · (– 72,20Jmol/0K/0) ·1kJ101J

� = 69,48kJmol/0

ComoΔ𝐺°>0,setratadeunareacciónnoespontáneaa20°C.

2.107. UnareacciónquímicapresentaΔH°=–60,0kJyΔS°=–0,20kJK–1,porloqueseráespontánea:a)Acualquiertemperatura.b)Atemperaturasinferioresa300K.c)Alatemperaturade300K.d)Atemperaturassuperioresa300K.

(O.Q.L.Murcia2019)

Δ𝐺°=Δ𝐻°–𝑇Δ𝑆°

=–60,0kJ

– 0,20kJK/0= 300K

Lareacciónsehaceespontáneapara𝑇<300K,yaque,|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0.

(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2005yotras).

2.108. Unareacciónendotérmicaqueocurreconunadisminucióndeentropíadelsistema:a)Noesespontáneaparatemperaturasinferioresalatemperaturadeequilibrio.b)Noesespontáneaaningunatemperatura.c)Esespontáneaacualquiertemperatura.d)Esespontáneaparatemperaturasinferioresalatemperaturadeequilibrio.

SiΔ𝐻>0yΔ𝑆<0,secumplequeacualquiertemperaturaΔ𝐺>0ylareacciónesnoespontánea.

2.109. Señalelaafirmaciónfalsa:Dadalareacción:H2(g)®2H(g) ∆H=432,2kJ,sepuedeafirmarque:a)Elvalorpositivode∆Hindicaquelareacciónesendotérmica.b)Enigualescondicionesdereacción,elhidrógenoatómicodebesermejorcombustiblequeelhidrógenomolecular.c)Laentropíaaumenta.d)Lareacciónserásiempreespontáneaderechaaizquierda.

a)Verdadero.Enlosprocesosendotérmicossecumpleque∆H>0.b)Verdadero.LasecuacionesquímicasajustadascorrespondientesalacombustióndelH2(g)yH(g)son:

H2(g)+½O2(g)®H2O(l) (1)2H(g)+½O2(g)®H2O(l) (2)

Lavariacióndeentalpíaasociadaacadaprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

Sustituyendo:

∆0𝐻° = ∆d𝐻°(H2O) − [∆d𝐻°(H2) +½∆d𝐻°(O2)]

∆.𝐻° = ∆d𝐻°(H2O) − [2∆d𝐻°(H) +½∆d𝐻°(O2)]

Teniendoencuentaquelasentalpíasdeformaciónqueaparecenenambasreaccionesson:

∆d𝐻°(H2O)<0;∆d𝐻°(O2)=∆d𝐻°(H2)=0;∆d𝐻°(H)>0

Secumpleque:

|∆.𝐻°|>|∆0𝐻°|

Portanto,elH(g)esmejorcombustiblequeelH2(g).

c)Verdadero.Comoenestareacciónexistemayorcantidaddemolesdesustanciasgaseosasenlospro-ductosqueenlosreactivos,seproduceunaumentodeentropía.

§∆𝑆>0,(aumentaeldesorden)yaquesepasademenosamásmolesdegas.

Solocuandolatemperaturaeslosuficientementealta,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺 < 0ylareacción(sentidodederechaaizquierda)esespontánea.

2.110. Lacondicióndeespontaneidaddeunprocesoatemperaturaypresiónconstantesesque:a)Aumentelaentalpía(ΔH>0).b)Disminuyalaentropía(ΔS<0).c)Aumentelaentropía(ΔS>0).d)DisminuyalaenergíadeGibbs(ΔG<0).

LaespontaneidaddeunprocesoatemperaturaypresiónconstantesvienedeterminadaporsuvalordeΔ𝐺,queparaunprocesoespontáneo®Δ𝐺<0.

2.111. Considereunareacciónquímicacon∆H<0y∆S<0.Aunaciertatemperaturalareacciónesespontánea.Sisedeseaaumentarsuvelocidad:a)Sedebedisminuirlatemperaturaparaque∆Gsehagamásnegativo.b)NosedebeusarcatalizadoresparanoalterarΔG.c)Sisepuede,sedebehacerquelosreactivosesténenfasegas.d)Como∆Hesnegativalareacciónvaaserencualquiercasorapidísima.

(O.Q.L.Murcia2020)

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontáneayaumentalavelocidadconlaquelosreactivossetransformanenproductos.

2.112. En1958sepatentóelpegamentodesecadorápido.ElquímicoamericanoHarryCrooverdescu-brióqueelcianoacrilatopolimerizaenpresenciadeagua.Estarápidareacciónentremonómerosqueseunenparadarunpolímerodebe:a)Teneruna∆G<0.b)Tener∆S>0.c)Tenerunaenergíadeactivaciónbaja.d)ObedecerlaregladePolybinder.

(O.Q.L.Murcia2020)

Comosetratadeunareacciónrápidaestadebeserespontánea,portanto,sedebecumplirque∆𝐺<0.

2.113. Paraciertoprocesosetienenlossiguientesvalores:ΔH°=–240,0kJyΔS°=–110,0JK–1.Indique:a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)Noesespontáneaacualquieratemperatura.c)Esespontáneaatemperaturasinferioresa2.181,8K.d)Esespontáneaatemperaturassuperioresa2.181,8K.

Δ𝐺°=Δ𝐻°–𝑇Δ𝑆°

=–240,0kJ

– 110,0JK/0·101J1kJ

= 2.182K

Lareacciónsehaceespontáneapara𝑇<2.182K,yaque,|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|®Δ𝐺<0.

2.114. Lasreaccionesquímicassonsiempreespontáneassi:a)Sonendotérmicasypresentanunavariacióndeentropíanegativa.b)Sonendotérmicasypresentanunavariacióndeentropíapositiva.c)Sonexotérmicasypresentanunavariacióndeentropíapositiva.d)Sonexotérmicasypresentanunavariacióndeentropíanegativa.

LaespontaneidaddeunareacciónladeterminaelvalordelaenergíadeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

Setratadeunareacciónquetranscurrecon:

§∆𝐻<0,sedesprendecalor(exotérmica)

§∆𝑆>0,aumentaeldesorden

Secumpleque|Δ𝐻| > |𝑇Δ𝑆|,entonces,∆𝐺°<0ylareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.

2.115. ¿Cuáldelassiguientesreaccionesesespontáneasoloaaltastemperaturas?a)I2(s)®I2(g) ΔH°=62,24kJb)2NH4NO3(s)®2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) ΔH°=–225,5kJc)4Fe(s)+3O2(g)®2Fe2O3(s) ΔH°=–1648,4kJd)2H2(g)+O2(g)®2H2O(l) ΔH°=–571,6kJ

Paraqueunareacciónseaespontáneasoloaaltastemperaturasesprecisoque:

§∆𝑆>0,(aumentaeldesorden)

entoncessecumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entonces,Δ𝐺<0ylareacciónesespontánea.

Laúnicareacciónquecumpleesacondiciónesladelapartadoa):

I.(s)®I.(g) Δ*𝐻°=62,24kJmol/0

quecorrespondeaunprocesoendotérmicoenelqueaumentaeldesorden,yaque,sepasadesólidoagas.

(CuestiónsimilaralapropuestaenAlicante2013,Valencia2013yotras).

3.ENERGÍADEGIBBSYCONSTANTEDEEQUILIBRIO

3.1. Paralareacción:Hg(l)DHg(g) Kp(100°C)=0,00036atm

ElvalordeΔG°aesatemperaturaes:a)–(8,314)·(100)·(2,30)·log(0,00036)b)+(8,314)·(373)·(2,30)·log(0,00036)c)+(8,314)·(100)·(2,30)·log(0,00036)d)–(8,314)·(373)·(2,30)·log(0,00036)e)24,59kJmol–1f)–24,59kJmol–1g)242,5kJmol–1h)–242,5kJmol–1i)0

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.Madrid2012)

Laexpresiónquerelaciona∆𝐺°ylaconstantedeequilibrio𝐾7es:

∆𝐺° =– 𝑅𝑇ln𝐾7 =– 2,30𝑅𝑇log𝐾7

Laexpresiónde∆𝐺°a100°Ces:∆𝐺°=–2,30·(8,314)·(373)·log(0,00036)

Elvalorde∆𝐺°a100°Ces:∆𝐺°=–(8,314·10/1kJmol/0K/0)·[(100+273,15)K]·ln(0,00036)=24,59kJmol/0

Lasrespuestascorrectassondye.(EnlacuestiónpropuestaenMurcia2006yMadrid2012sepreguntaelvalornuméricodelaconstante).

3.2. Paralasiguientereacción:CaCO3(s)DCa2+(aq)+CO32–(aq) K=2,80·10–9a25°C.

CalculeΔG°aestatemperatura.a)–48,7kJmol–1b)48,7kJmol–1c)69,9kJmol–1d)–21,2kJmol–1e)21,2kJmol–1

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.LaRioja2013)

Laexpresiónquerelaciona∆𝐺°ylaconstantedeequilibrio𝐾es:

∆𝐺° =– 𝑅𝑇 ln𝐾

Elvalorde∆𝐺°a25°Ces:

∆𝐺° =– (8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273,15)K · ln(2,80·10/s) = 48,7kJmol/0

3.3. LaenergíadeGibbsdeformacióndelNO(g)es86,69kJmol–1a25,0°Cy1atm.Calculelacons-tantedeequilibriodelareacción:

N2(g)+O2(g)D2NO(g)a)1,57·10–31b)1,07·1030c)2,47·1030d)7,24·10–31e)4,06·10–31

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Sevilla2000)(O.Q.L.Asturias2008)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeNO(g)es:

½N.(g)+½O.(g)DNO(g) Δ𝐺°=86,69kJmol/0

Comoenlareacciónpropuestaseforman2moldeNO,elvalordeΔ𝐺°seráeldoble,173,4kJ.

Laexpresiónquerelaciona𝐾7conΔ𝐺°es:

𝐾7 = exp �–Δ𝐺°𝑅𝑇 �

Elvalorde𝐾7a25°Ces:

𝐾7 = exp ¨–173,4kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25,0 + 273,15)K© = 4,03·10/10

Comosededucedelvalordelaconstante,atemperaturaambienteseformamuypocoNO(g).

3.4. Paraunareacciónentregasesidealesdeltipo:2ADB+C ΔG°=20kcal,a25°C.

SisepartesolodeA,a25°Cy1atm,enausenciadeByC:a)LareacciónseproducehastaqueΔG°=0,encuyocasoKp=1.b)Lareacciónnoseproduceespontáneamente.c)Porsergasesideales,elequilibrionodependedelatemperatura.d)Laconstantedeequilibrionodependedelatemperatura.e)Lareaccióndirectaessiempreespontáneaentodaslascondiciones.f)Ningunaescorrecta.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Sevilla2000)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.CastillayLeón2012)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2012)(O.Q.L.Cantabria2015)(O.Q.L.Cantabria2017)

a)Falso.TeniendoencuentaqueΔ𝐺°>0,deacuerdoconelcriteriodeespontaneidad,lareacciónnotienelugardeformaespontánea.Noobstante,deacuerdoconlarelaciónexistenteentreΔ𝐺°y𝐾7:

Δ𝐺°=–𝑅𝑇ln𝐾7

síqueesciertoquecuandoΔ𝐺°=0elvalorde𝐾7=1.

b)Verdadero.TeniendoencuentaqueΔ𝐺°>0,deacuerdoconelcriteriodeespontaneidad,lareacciónnotienelugardeformaespontánea.

c-d)Falso.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstantedeequilibriodeunareacciónsolocambiaconlatemperatura.Elhechodequeseangasesidealesquieredecirqueselespuedeaplicarlaecuacióndeestadodelosgasesideales.

e)Falso.Lapropuestaesabsurda.

3.5. ParaunadeterminadareacciónquímicaentresustanciasgaseosassesabequeKp=100.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG°=0,puestoqueelsistemaseencuentraenequilibrio.b)ΔG°<0c)ΔG°>0d)NoesposiblehacerningunaafirmaciónrelativaaΔG°.

(O.Q.L.Murcia1997)

∆𝐺° =– 𝑅𝑇ln𝐾7

Comoelln𝐾7>0ylosvaloresde𝑅y𝑇sonsiemprepositivos,seobtieneque∆𝐺°<0.Setratadeunprocesoespontáneoaesatemperatura.

3.6. Paralareacción:2CuBr2(s)D2CuBr(s)+Br2(g)

lapresióndelBr2(g)enelequilibrioes1,90·10–6kPaa298K.Calcule∆Ga298KcuandolapresióndelBr2(g)producidoenlareacciónes1,00·10–7kPa.a)39,9kJmol–1b)44,1kJmol–1c)–3,2kJmol–𝟏d)–7,3kJmol–1e)0

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Madrid2013)

∆𝐺° = −𝑅𝑇ln𝐾7

Altratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresiónde𝐾7es:

𝐾7 = 𝑝X*!

Teniendoencuentaquelapresióndereferenciaes1bar(100kPa),elvalorde𝐾7es:

𝐾f = 1,90·10/YkPa ·1bar100kPa

= 1,90·10/>bar

Δ𝐺° = −(8,31·10/1kJmol/0K/0) · 298K · ln(1,90·10/>) = 44,0kJmol/0

∆𝐺 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇ln𝑄7

Elvalorde𝑄7es:

𝑄7 = 1,00·10/wkPa ·1bar100kPa

= 1,00·10/sbar

ElvalordeΔ𝐺a298Kes:

Δ𝐺 = 44,0kJmol/0 + [(8,31·10/1kJmol/0K/0) · 298K · ln(1,00·10/s)] = –7,31kJmol/0

3.7. Paralareacción:2CuBr2(s)D2CuBr(s)+Br2(g)

lapresióndelBr2(g)enelequilibrioes1,90·10–6kPaa298K.CalculeΔGa298KcuandolapresióndelBr2(g)producidoenlareacciónes1,90·10–6kPa.a)39,9kJmol–1b)44,1kJmol–1c)–3,2kJmol–1d)–7,3kJmol–1e)0

(O.Q.N.Almería1999)

Altratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresiónde𝐾7es:

𝐾7 = 𝑝X*!

Comolapresióndetrabajocoincideconlapresióndeequilibrio,elsistemaseencuentraenequilibrio(∆𝐺=0).

Teniendoencuentaquelapresióndereferenciaes1bar(100kPa),elvalorde𝐾fes:

𝐾7 = 1,90·10/YkPa ·1bar100kPa

= 1,90·10/>bar

∆𝐺 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇ln𝐾7 = 0

Δ𝐺° = (– 8,31·10/1kJmol/0K/0) · 298K · ln(1,90·10/>) = 44,0kJmol/0

(CuestiónsimilaralapropuestaenBurgos1998).

3.8. Paralareacciónquímica1sesabequeΔG°=0;paralareacciónquímica2sesabequeΔG°<0;paralareacciónquímica3sesabequeΔG°>0.LlamandoK1 ,K2yK3 ,respectivamente,alascorrespon-dientesconstantestermodinámicasdeequilibrio.¿Cuáldelassiguientesordenacionesescorrecta?a)K1>K2>K3b)K2>K1>K3c)K3>K2>K1d)K3>K1>K2e)K1=K2=K3

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Murcia2003)(O.Q.L.Castilla–LaMancha2017)

§Paralareacción1:

Δ0𝐺° = 0 → 𝐾0 = exp �–Δ0𝐺°𝑅𝑇 � = 0 → 𝐾0 = 1

§Paralareacción2:

Δ.𝐺° < 0 → 𝐾. = exp �–Δ.𝐺°𝑅𝑇 � > 0 → 𝐾. > 1

§Paralareacción3:

Δ1𝐺° > 0 → 𝐾1 = exp �–Δ1𝐺°𝑅𝑇 � < 0 → 0 < 𝐾1 < 1

Portanto,elordencorrectodelasconstantesdeequilibrioes:

𝐾.>𝐾0>𝐾1

3.9. Elequilibriodinámicoimplica:a)Unatendenciasolohacialaentalpíamínima.b)Unatendenciasolohaciaeldesordenmolecularoentropíamáxima.c)Unreajusteentrelastendenciashacialaentalpíamínimaylaentropíamáxima.d)Unreajusteentrelastendenciashaciaunmáximodecalorymínimotrabajo.

UnsistemaalcanzaelequilibriocuandoΔ𝐺=0.Sisetieneencuentaque:

Δ𝐺 = Δ𝐻 − 𝑇Δ𝑆

elequilibriodinámicoimplicaquelasespeciesdelequilibrionotengantendenciaaconvertirseunasenotras.ParaellosenecesitaunreajusteenelsistemaquehagaqueΔ𝐻tiendaalmínimo,mientrasqueΔ𝑆tiendaalmáximoyasíperdercapacidaddedesordenarse.

3.10. Enunrecipientecerrado,avolumenconstanteyaltatemperatura,seproducedeformaespontá-nealasiguientereacciónentregases:

4NH3(g)+5O2(g)D4NO(g)+6H2O(g)Comoconsecuenciadeellosehacenlassiguientesafirmaciones:

1)Seproduceunaumentodeladensidaddelsistema.2)Seproduceunaumentodelapresiónenelsistema.3)Seproduceunaumentodelaentropíadelsistema.4)Seproduceunadisminucióndelaenergíalibredelsistema.

Señalesialgunadelasproposicionessiguienteseserrónea:a)2y3b)2y4c)3d)1

(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Galicia2016)

1)Errónea.Lamasayelvolumenpermanecenconstantes,portanto,ladensidadtambiénloes.

2)Correcta.Comoseproduceunaumentoenlacantidaddelosproductosgaseososformados,seproduceunaumentodepresiónenelsistema.

3)Correcta.Comoseproduceunaumentoenlacantidaddelosproductosgaseososformados,seproduceunaumentodelaentropíaenelsistema.

4)Correcta.Alalcanzarseelequilibrio,seproduceunadisminucióndelaenergíadeGibbsdelosproduc-tosydelosreactivoshastaqueΔ𝐺=0.

3.11. LasenergíasdeGibbsestándardeformación(kcalmol–1)delNO2(g)ydeN2O4(g)son,12,39y23,59;respectivamente.CalculeelvalordeKpa25°Cparaelequilibrio:

N2O4(g)D2NO2(g)a)7,459b)0,134c)1,2·10–3d)2,25e)2,3·102

LavariacióndeenergíadeGibbsasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

Aplicadoalareacciónpropuesta:

Δ𝐺° = �2molNO. ·12,39kcalmolNO.

� − �1molN.OD ·23,59kcalmolN.OD

� = 1,190kcal ·4,18kJ1kcal

= 4,97kJmol/0

Laexpresiónquerelacionalaconstantedeequilibrio𝐾7conΔ𝐺°es:

Elvalordelaconstantedeequilibrioa25°Ces:

𝐾7 = exp ¨–4,97kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273,15)K© = 0,134

3.12. ParalareacciónA+BD2C,laconstantedeequilibrioaciertatemperaturaes1.000.Estosigni-ficaqueΔG°:a)Esnegativaaesatemperatura.b)Tieneunvalorpositivoyelevado,aesatemperatura.c)Esnegativasilatemperaturaesbaja,peropositivaatemperaturaselevadas.d)Escero.e)Espositiva,comoΔH°yΔS°.

LaexpresiónquepermitecalcularΔ𝐺°es:

Δ𝐺° =– 𝑅𝑇ln𝐾

Como𝑅𝑇ln𝐾>0,aesatemperatura,elvalordeΔ𝐺°esnegativo.

3.13. SabiendoquelaenergíadeGibbsestándardeformación,ΔfG°,delHI(g)es1,70kJmol–1,lacons-tantedeequilibrioparaladisociacióndelHI(g)ensuselementosa298Kserá:a)0,205b)0,502c)0,686d)1,99

(O.Q.L.Madrid2008)

Elvalordelaconstantedeequilibrioes:

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · 298K© = 0,503

Obtenidoelvalorde𝐾7delareaccióndeformacióndelHI(g),elvalordelaconstanteparalareaccióndedisociacióndelHI(g)seráelinverso:

𝐾′ =1𝐾7

0,503= 1,99

3.14. SiΔG°paraunareaccióna25,0°Ces30,5kJmol–1,¿cuáleselvalordeK?a)2,2·105b)1,1c)0,86d)4,5·10–6

(O.Q.L.LaRioja2009)

Laexpresiónquerelacionalaconstantedeequilibrio𝐾conΔ𝐺°es:

𝐾 = exp �–Δ𝐺°𝑅𝑇 �

Elvalordelaconstantedeequilibrioa25,0°Ces:

𝐾 = exp ¨–30,5kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25,0 + 273,15)K© = 4,51·10/Y

3.15. Paralareaccióndedescomposicióndel2-propanol:(CH3)2CHOH(g)D(CH3)2CO(g)+H2(g) Kp=0,444a452K

¿CuáleselvalordeΔG°?a)0b)3,05·103Jmol–1c)3,05Jmol–1d)1,32·103Jmol–1e)1,32Jmol–1

Elvalorde∆𝐺°a452Kes:

Δ𝐺° =– (8,31Jmol/0K/0) · (452K) · (ln0,444) = 3,05·103Jmol/0

3.16. ElvalordeΔG°alatemperaturade25°Cparaunareacciónesiguala–8,5kJmol–𝟏.¿Cuáleselvalordelaconstantedeequilibrioaesatemperatura?a)3,1·102b)3,1·10–2c)3,1d)31

Elvalordelaconstantedeequilibrioa25,0°Ces:

𝐾7 = exp ¨–– 8,5kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273,15)K© = 31

3.17. Unadisolución0,500Mdeácidobutírico(butanoico)a25°CtieneunpHde2,55.CalculeΔG°deladisociacióndelácidobutíricoenagua.a)27,5kJmol–1b)–27,5kJmol–1c)11,9kJmol–1d)–11,9kJmol–1

(O.Q.L.Madrid2013)

Elácidobutírico(butanoico)esunácidodébilqueendisoluciónacuosaseencuentraparcialmentediso-ciadodeacuerdoconlasiguienteecuación:

HCDHwO.(aq)+H.O(l)DCDHwO./(aq)+H1O[(aq)Laexpresióndelaconstantedeacidezes:

𝐾# =[CDHwO./][H1O[]

[HCDHwO.]

Lasconcentracionesenelequilibrioson:

[CDHwO./]=[H1O[]y[HCDHwO.]=𝑐 − 𝑥≈𝑐

Elvalorde[H1O[]paraunadisoluciónconpH=2,55es:

[H1O[]=10/78=10/.,__=2,82·10/1M

Elvalorde𝐾#es:

𝐾# =(2,82·10/1).

0,500= 1,59·10/_

LaexpresiónquerelacionaΔ𝐺°conlaconstantedeequilibrioes:

Δ𝐺°=–𝑅𝑇ln𝐾

Δ𝐺° =– (8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273)K · ln(1,59·10/_) = 27,4kJmol/0

3.18. Paraqueunareacciónquímicapuedallamarse“equilibrioquímico”,hadecumplirque:a)Aparezcaunadobleflechaseparandolosreactivosdelosproductos.b)ElvalordeΔG<0.c)Aparezcacomodatolaconstantedeequilibrio.d)ElvalordeΔG=0.

EnunsistemasealcanzaelequilibriocuandoelvalordelaenergíadeGibbsalcanzaelvalormínimo,tantoparalosreactivoscomoparalosproductos.

Secumpleque,Δ𝐺 = Δ𝐺° + 𝑅𝑇ln𝐾 = 0.

3.19. Paraunareacciónquímicaenequilibrio:a)Lareacciónquímicamolecularsedetiene.b)Enelequilibrio,lavariacióndeenergíadeGibbsdelareacciónescero.c)Enelequilibrio,laenergíadeGibbsestándarescero.d)Laconstantedeequilibrioesmayorsilareacciónhubiesecomenzadoconunamayorpresióndelosreactivos.e)Sisehacequelareaccióntranscurraamayorvelocidad,sepuedeincrementarlacantidaddelospro-ductosenelequilibrio.f)Unareacciónenequilibrionoseveafectadaporelaumentodelasconcentracionesdelosproductos.g)Sisecomienzaconmayoresconcentracionesdereactivos,lasconcentracionesdelosproductosseránmayores.

(O.Q.N.Oviedo2014)(O.Q.L.Jaén2016)

a)Falso.Enelequilibrioseigualanlasvelocidadesencadasentidoyparecequelareacciónsedetiene.

b)Verdadero.Cuandoenunareacciónquímicasealcanzaelequilibrio,seigualanlasenergíasdeGibbsdereactivosyproductos:

Σ𝜈7∆d𝐺(productos) = Σ𝜈*∆d𝐺(reactivos) → Δ𝐺 = 0

c)Falso.Segúnsehajustificadoenapartadoanterior.d)Falso.Elvalordelaconstantedeequilibrionodependedelapresióninicialdelosreactivos,solode-pendedelatemperatura.e)Falso.Silareaccióntranscurreamayorvelocidad,sealcanzaanteselequilibrio,perolascantidadesdesustanciasenélnovarían.f)Falso.Siunareacciónseencuentraenequilibrioyseaumentalaconcentracióndelosproductos,elequilibriosedesplazahacialaformacióndelosreactivos.g)Verdadero.Siaumentanlasconcentracionesinicialesdelosreactivosdebenaumentarlasconcentra-cionesdelosproductosformadosparaquesemantengaelvalordelaconstantedeequilibrio.Lasrespuestascorrectassonbyg.

3.20. Laconformaciónaxialdelmetilciclohexanoes7,52kJmol–1,menosestablequelaconformaciónecuatorial.

Suponiendoqueestadiferenciadeenergíaentreambasconformacionesesaproximadamente igualalvalordelaenergíadeGibbsestándar,laconstantedeequilibrioentrelosdosisómerosconformacionalesa25,0°Ces:a)4,8·10–2b)0,1c)1d)21e)5,5·1015

(O.Q.N.Oviedo2014)

Elvalordeconstantedeequilibrioa25,0°Ces:

𝐾 = exp ¨–– 7,52kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25,0 + 273,15)K© = 20,8

3.21. Determinelaconstantedeequilibrioa298KparaladisolucióndelMg(OH)2endisoluciónácida:Mg(OH)2(s)+2H+(aq)®Mg2+(aq)+2H2O(l)

a)5,50·1016b)3,55·1038c)1,81·10–17d)49,8e)1,039(Datos.EnergíasdeGibbsestándardeformación,∆fG°(kJmol–1):Mg2+(aq)=–454,8;H2O(l)=–237,1;Mg(OH)2(s)=–833,5).

(O.Q.N.Madrid2015)

Laexpresiónquerelaciona∆𝐺°ylaconstantedeequilibrio,𝐾,es:

DeacuerdoconelconceptodeenergíadeGibbsdereacción:

ConsiderandoqueelvalordeΔd𝐺(8#)" es0,elvalordeΔ𝐺°es:

Δ𝐺° = 2Δd𝐺(8!9)" + Δd𝐺(x=!#)

" − Δd𝐺(x=(98)!)" =

= �2molH.O ·– 237,1kJmolH.O

� + �1molMg.[ ·– 454,8kJmolMg.[�

− �1molMg(OH). ·– 833,5kJ

molMg(OH).�

Seobtiene,Δ𝐺°=–95,50kJmol/0.

Elvalordelaconstantedeequilibrioa298Kes:

ln𝐾 = −–95,50kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · 298K= 38,5 → 𝐾 = 5,50·1016

3.22. Considerelareacción:PCl5(g)DPCl3(g)+Cl2(g)

SabiendoqueΔrG°=–212Jmol–1a250°C,¿cuáleselvalordeKc(constantedeequilibrioutilizandoconcentraciones)?a)1,05b)1,11c)0,95d)2,4·10–4e)5,1·10–4

(O.Q.L.Madrid2015)

Elvalordelaconstantedeequilibrioa250°Ces:

𝐾 = exp ¨–– 212Jmol/0

(8,31Jmol/0K/0) · (250 + 273,15)K© = 1,05

Larespuestacorrectaeslaa.(CuestiónsimilaralapropuestaenCastillayLeón2012yOviedo2014).

3.23. SiΔG°=0paraunareacciónaunatemperaturadeterminada,debeserciertoqueaesatempera-tura:a)K=0b)K=1c)ΔH°=0d)ΔS°=0

(O.Q.L.Jaén2016)

Laexpresiónquerelaciona∆𝐺°ylaconstantedeequilibrio𝐾es:

SielvalordelaenergíadeGibbses,ΔG°=0:𝐾=1

3.24. A298K,ladisociacióndeltetraóxidodedinitrógeno:N2O4(g)D2NO2(g)

presentaunincrementodeenergíadeGibbsde5,652kJmol–1.Elvalordelaconstantedeequilibrioes:a)0,102b)2,28c)0,998d)0,794e)0,231

Elvalorde𝐾7a298Kes:

𝐾7 = exp ¨–5,652kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · 298K© = 0,102

3.25. Elácidoetanoicooacético,CH3COOH,enfasevaporestáparcialmentedimerizado(dímero:mo-léculacompuestapordosunidadessimilaresomonómerosenlazados).Aunapresióntotalde0,200atmy298K,elácidoetanoicoestáun92,0%dimerizado.¿CuáleslaenergíadeGibbsdelproceso?a)–13,0kJmol–1b)–12,3kJmol–1c)–9,5kJmol–1d)–0,6kJmol–1(Nota.SupongacomportamientoidealdelasmoléculasdeCH3COOHydelasdeldímero).

ElequilibriocorrespondientealadimerizacióndelCH1COOHes:

2CH1COOH(g)D(CH1COOH).(g)

Latablademolescorrespondientealequilibrioenfuncióndelnúmerodemolesinicialesydelgradodedimerizaciónes:

CH1COOH (CH1COOH).𝑛&)&l&#$ 𝑛 —𝑛!*#)%d"*(#E" 𝑛α —𝑛d"*(#E" — ½𝑛α𝑛'<a&$&y*&" 𝑛–𝑛α ½𝑛α𝑛!"!#$ (𝑛–𝑛α)+½𝑛α=𝑛(1 −½α)

Laexpresióndelaconstante𝐾7es:

𝐾7 =𝑝(;8";998)!(𝑝;8";998).

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales(1801)laexpresiónde𝐾7quedacomo:

𝐾7 =𝑝 · 𝑦(;8";998)!(𝑝 · 𝑦;8";998).

=1𝑝·

𝑛α/2𝑛(1 − α/2)

� 𝑛(1 − α)𝑛(1 − α/2)�

. =α(1 − α/2)2𝑝(1 − α).

Elvalordelaconstante𝐾7a298Kes:

𝐾7 =0,920 · °1 − 0,9202 ±0,200 · (1 − 0,920).

ElvalordelaenergíadeGibbsa298Kes:∆𝐺°=–(8,31·10/1kJmol/0K/0)·(298K)·ln(194)=–13,0kJmol/0

3.26. LaconstantedelproductodesolubilidadKsdelAl(OH)3es2,00·10–31a298K.¿CuáleselvalordeΔG°aesatemperaturaparalaprecipitacióndeAl(OH)𝟑segúnlasiguientereacción?

Al3+(aq)+3OH–(aq)DAl(OH)3(s)a)–175kJmol–1b)–14,7kJmol–1c)–70,6kJmol–1d)175kJmol–1

(O.Q.L.Madrid2017)(O.Q.L.Madrid2020)

Laconstantedeequilibriodelareaccióndeprecipitaciónes:

𝐾 =1𝐾%=

12,00·10/10

= 5,00·1030

Laexpresiónquerelaciona∆𝐺°ylaconstantedeequilibrioKes:∆𝐺° =– 𝑅𝑇 ln𝐾

Elvalorde∆𝐺°a298Kes:

Δ𝐺° =– (8,31·10/1kJmol/0K/0) · (298K) · ln ²5,00·1030³ = –175kJmol/0

(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2012).

3.27. Ladescomposicióntérmicadeclorurodeamonioseescribe:NH4Cl(s)DNH3(g)+HCl(g)

Utilizandolosdatossiguientestermodinámicos,calculelaconstantedeequilibrioa25°CylapresiónparcialdeHCl(g),enbares,enequilibrioalcanzadopartiendodeunamuestrade1gdeNH4Cl(s)enuncontenedorde1La25°C.a)2,57·10–20y1,6·10–10b)9,87·1015y1,0·108c)0,96y0,98d)1,01·10–16y1,0·10–8(Datos.∆fG°(kJmol–1):NH4Cl(s)=–202,9;NH3(g)=–16,4;HCl(g)=–95,3).

(O.Q.L.LaRioja2020)

LavariacióndeenergíadeGibbsasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

Sustituyendo:Δ𝐺° = ∆d𝐺°(HCl) + ∆d𝐺°(NH1) − ∆d𝐺°(NHDCl) =

= �1molHCl ·– 95,3kJmolHCl�

+ �1molNH1 ·– 16,4kJmolNH1

� − �1molNHDCl ·– 202,9kJmolNHDCl

� = 91,2kJmol/0

Elvalorde𝐾7a25°Ces:

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25,0 + 273,15)K© = 1,03·10/0Y

Setratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstante𝐾7es:

𝐾7 = (𝑝:8")(𝑝8;$)

Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:

𝑝:8" = 𝑝8;$ = 𝑝

Sustituyendoenlaexpresiónde𝐾7:

𝐾7 = 𝑝.

Elvalordelapresiónparcialdecadaespeciegaseosaes:

𝑝 = ´𝐾7 = µ1,03·10/0Y = 1,02·10/>atm

4.DEPENDENCIADELACONSTANTEDEEQUILIBRIODELATEMPERATURA.ECUACIÓNDEVAN’THOFF

4.1. ParaunadeterminadareacciónenequilibriosesabequeKpa300Kvale1,0yqueKpa600Kvale2,0;portanto,sepuedeafirmarque:a)Kpa450Kvale1,5.b)Kpaumentaalaumentarlapresión.c)Lareacciónesendotérmica.d)Elaumentodelapresióndelsistemafavorecelaformacióndeproductos.e)Lapresiónesunavariablequenoinfluyesobrelaconstantedeequilibriodelsistema.f)Lareacciónesexotérmica.g)KpessuperioraKc.h)KpesinferioraKc.

(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)(O.Q.N.Alicante2013)(O.Q.L.Valencia2015)(O.Q.L.Valencia2017)(O.Q.L.Murcia2017)

Laecuacióndevan’tHoff(1884)relacionaladependenciadelaconstante𝐾7conlatemperatura:

ln𝐾7!𝐾7'

=Δ𝐻°𝑅 �

1𝑇0−1𝑇.�

a)Falso.Comosededucedelaecuación,relaciónentre𝑇y𝐾7noeslineal.

b-d)Falso.Nosepuedeconocercómoafectanlasvariacionesdepresiónalequilibriosinsaberdequéequilibriosetrata,esdecir,sinconocerelnúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.

c)Verdadero.ElvalordeΔ𝐻°es:

ln �2,01,0�

=Δ𝐻°𝑅

· �1300

−1600�

®Δ𝐻° > 0®procesoendotérmico

e)Falso.Losúnicosequilibriosquenosevenafectadosporlasvariacionesdepresiónsonaquellosenlosqueexisteelmismonúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos(Δ𝜈=0).

f)Falso.Segúnsehademostradoenelapartadoc.

g-h)Falso.Nosepuedeestablecerlarelaciónentrelasconstantesdeequilibriosinsaberdequéequilibriosetrata,esdecir,sinconocerelnúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.

4.2. Paralareacción:CO(g)+2H2(g)DCH3OH(g) Kp=91,4a350KyKp=2,05·10–4a298K.

¿CuáleselvalordeΔH°?a)49,9kJmol–1b)2,08·10𝟑kJmol–1c)3,74·10–2kJmol–1d)217kJmol–1e)446kJmol–1

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Sevilla2010)

Laecuacióndevan’tHoff(1884)relacionaladependenciadelaconstante𝐾7conlatemperatura:

ln𝐾7!𝐾7'

=Δ𝐻°𝑅 �

1𝑇0−1𝑇.�

ElvalordeΔ𝐻°es:

ln �91,4

2,05·10/D�=

Δ𝐻°8,31·10/3kJmol/0K/0

· �1

298K−

1350K�

®Δ𝐻° = 217kJmol/0

4.3. Calculelatemperaturaalaquelaconstantedeequilibrioparaunareacciónes1,04·103ylosva-loresdeΔH°=–83,2kJmol–1yΔS°=–246Jmol–1K–1.a)0,274Kb)307Kc)0,307Kd)274Ke)NopuededeterminarsesinΔG°.

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.CastillayLeón2013)

LarelaciónentrelosvaloresdeΔ𝐺°yΔ𝐻°deunprocesovienedadaporlaexpresión:

Porotraparte,enelequilibriosecumpleque:

Δ𝐺° = −𝑅𝑇 ln𝐾

Combinandoambasexpresionesseobtieneque:

𝑇 =Δ𝐻°

Δ𝑆° − 𝑅ln𝐾

Elvalordelatemperaturadeequilibrioes:

𝑇 =–83,2kJmol/0

(– 246Jmol/0K/0) − [(8,31·10/1kJmol/0K/0) · ln(1,04·103)]= 274K

4.4. Elhierroseobtieneporreduccióndelóxidodehierro(III)mineralconcarbón,queesoxidadoadióxidodecarbono.Determine,haciendousodelosdatostermodinámicos,apartirdequétemperaturapuedeproducirseelprocesosilapresiónparcialdeldióxidodecarbonoes1,00atm.a)NopuededeterminarsesinconocerlaentalpíadelCydelFe.b)1.200Kc)2.400Kd)818Ke)298K(Datos.ΔfH°(kJmol–1):Fe2O3=–821;CO2=–393.S°(Jmol–1K–1)=Fe2O3=88,8;CO2=217,4;C=5,72;Fe=27,12).

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaobtencióndeFeapartirdeFe.O1es:

2Fe.O1(s)+3C(s)®4Fe(s)+3CO.(g)

Δ𝐻° = Σ𝜈7∆d𝐻°(productos)− Σ𝜈*∆d𝐻°(reactivos) =

= 3∆d𝐻°(CO.) − 2∆d𝐻°(Fe.O1) =

= �3molCO. ·– 393kJ1molCO.

� − �2molFe.O1 ·– 821kJ

1molFe.O1� = 463kJmol/0

Δ𝑆° = Σ𝜈7𝑆°(productos)− Σ𝜈*𝑆°(reactivos) =

=[3𝑆°(CO2) + 4𝑆°(Fe)] − [2𝑆°(Fe2O3) + 3𝑆°(C)]=

= �3molCO. ·217,4JmolK �

+ �4molFe ·27,12JmolK �

− �2molFe.O1 ·88,8JmolK�

− �3molC ·5,72JmolK�

Seobtiene,Δ𝑆°=566Jmol/0K/0.

Relacionandolasecuacionesquepermitencalcularlatemperaturadeequilibrioseobtiene:Δ𝐺° = Δ𝐻° − 𝑇Δ𝑆°

Δ𝐺° =– 𝑅𝑇ln𝐾¤ ®𝑇 =

Δ𝐻°Δ𝑆° − 𝑅ln𝐾

Elvalordelaconstantedeequilibriodelareacciónes:

𝐾 = 𝑝;9! = 1,00

ConsiderandoalvariarlatemperaturalosvaloresdeΔ𝐻°yΔ𝑆°nocambian,latemperaturadeequilibrioes:

𝑇 =463kJmol/0

566Jmol/0K–0·101J1kJ

= 818K

4.5. Paralareacción:SnO2(s)+2H2(g)D2H2O(g)+Sn(l)

conKpa900Kes1,5ya1.100Kes10.ParaconseguirunareducciónmáseficientedelSnO2(s)deberánemplearse:a)Temperaturaselevadasb)Altaspresionesc)Temperaturasbajasd)Bajaspresiones

(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Cádiz2009)(O.Q.L.Asturias2017)

Setratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

𝐾7 =(𝑝8!9)

(𝑝8!).

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales(1801):𝑝& = 𝑝𝑦&

Laexpresióndelaconstantedeequilibrioquedacomo:

𝐾7 =(𝑝𝑦8!9)

(𝑝𝑦8!)D=(𝑦8!9)

(𝑦8!)D

Comoseobserva,laconstante𝐾7nodependedelvalordelapresión.

b-d)Falso.ElvalordelapresiónnoafectaalareducciónmáseficientedelSnO..§Paradeterminarsilareacciónesexotérmicaoendotérmicaapartirdelvalordelaconstantedeequili-brio,seaplicalaecuacióndevan’tHoff(1884)querelacionalasconstantesdeequilibrioconlatempera-tura:

ln𝐾7!𝐾7'

=Δ𝐻°𝑅 �

1𝑇0−1𝑇.� ®Δ𝐻° = 𝑅

ln (𝐾7! 𝐾7')⁄

° 1𝑇0− 1𝑇.±

Enestecaso,laconstantedeequilibrioaumentaalaumentarlatemperatura.Portanto,secumpleque:

𝑇. > 𝑇0 → �1𝑇0−1𝑇.� > 0

𝐾7! > 𝐾7' → ln ¨𝐾7!𝐾7'

⎪⎫

®Δ𝐻° > 0(procesoendotérmico)

Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier(1884):

“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”

elsistemaevolucionarádeformaqueseproduzcaundescensodeesta,esdecirenelsentidoenelqueseconsumacalor.Altratarsedeunareacciónendotérmica(seabsorbecalor),elsistemasedesplazahacialaformacióndeSn(l).a)Verdadero.LastemperaturaselevadasconsiguenunareducciónmáseficientedelSnO..

c)Falso.LastemperaturasbajasnoconsiguenunareducciónmáseficientedelSnO..

4.6. Paraelsiguienteequilibriohipotético:A(g)+3B(g)D2C(g)+D(g)

Elcambiodelaconstantedeequilibrioconlatemperaturavienedadoporlasiguientegráfica.Indiquequéafirmaciónescierta:a)Laentropíaaumenta.b)Lareacciónesendotérmica.c)Siaumentalatemperaturalareacciónesmenosespontánea.d)Laentropíasemantieneconstante.e)Ningunadelasanterioresescierta.

Laecuaciónquerelacionalaconstantedeequilibrioylatemperaturaconlasvariacionesdeentalpíaydeentropíadeunareacciónes:

ln𝐾 =–∆𝐻𝑅𝑇

+∆𝑆𝑅

a)Verdadero.Elvalordelaordenadadelarectaindicaque(∆𝑆/𝑅)>0,portanto,∆𝑆>0.

b)Falso.Elvalordelapendientedelarectaindicaque(∆𝐻/𝑅)<0,portanto,∆𝐻>0,ylareacciónesendotérmica.

∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆® �Δ𝐺 > 0procesonoespontáneoΔ𝐺 < 0procesoespontáneo

§∆𝑆>0,aumentaeldesorden

Cuando la temperaturaes losuficientementebaja,secumpleque|Δ𝐻| < |𝑇Δ𝑆|,entoncesΔ𝐺<0y lareacciónsevuelveespontánea.

d)Falso.Segúnsehademostradoenelapartadoa).

4.7. Enelsiguientegráficoserepresentaellogaritmoneperianodelaconstantedeequilibriofrentea1/T.¿Quésepuedededucirres-pectodelosvaloresdeΔH°delasreaccionescorrespondientes?a)Estagráficanoproporciona informaciónsobre lasentalpíasdereacción.b)ΔH°de1esmenorqueΔH°de2(envalorabsoluto).c)ΔH°de1esmayorqueΔH°de2(envalorabsoluto).d)ΔH°de1espositivayΔH°de2esnegativa.e)ΔH°de1esnegativayΔH°de2espositiva.

Laecuacióndevan’tHoff(1884)relacionalaconstantedeequilibriodeunareacciónconlatemperatura:

ln𝐾 =–Δ𝐻𝑅𝑇

Comosepuedeobservarenlagráfica,lapendientedeambasrectasesigual–Δ𝐻/𝑅.

Delagráficapropuestasepuedenextraerlassiguientesconclusiones:

§Ambasrectastienenelmismovalordelapendienteenvalorabsoluto(tgα).

§Larectacorrespondientealareacción1tienependientenegativa,porloqueΔ0𝐻° > 0.

§Larectacorrespondientealareacción2tienependientepositiva,porloqueΔ.𝐻° < 0.

4.8. Paraelsistema:H2O(g)+C(s)DCO(g)+H2(g)

enelquelaconstantedeequilibrioKc=0,03a900Ky0,2a1.200K,sepuedeafirmarque:a)Lareaccióndirectaesexotérmica.b)Lareaccióndirectaesendotérmica.c)Alestarenequilibrio,lareacciónnoesendotérmicaniexotérmica.d)Conlosdatosdisponiblesnosepuedeafirmarsilareaccióndirectaesendotérmicaoexotérmica.

ElprincipiodeLeChâtelier(1884)dice:

“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.

Alavistadelosvaloresdelasconstantes,setrataunequilibrioquesevefavorecidohacialaderechasiaumentalatemperatura,yaqueelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalorydismi-nuyalatemperaturadelsistema,portanto,setratadeunprocesoendotérmico.

TambiénsepuedeobtenerelvalornuméricodeΔ𝐻mediantelaecuacióndevan’tHoff.

Larelaciónentrelasconstantes𝐾ly𝐾7vienedadaporlaexpresión:

𝐾7 = 𝐾l(𝑅𝑇)}~

siendo,Δ𝜈=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=(1+1)–1=1

Laexpresiónanteriorquedacomo,𝐾7 = 𝐾l(𝑅𝑇)

Sustituyendoenlaecuacióndevan’tHoff(1884):

ln𝐾7!𝐾7'

=Δ𝐻°𝑅 �

1𝑇0−1𝑇.�

Seobtienequelaentalpíadelprocesoes:

ln(0,2 · 𝑅𝑇)(0,03 · 𝑅𝑇)

=Δ𝐻°𝑅 �

1.200�®Δ𝐻° > 0(procesoendotérmico)

4.9. LaconstantedeequilibrioqueKpparalareacción:H2(g)+I2(g)D2HI(g)

es50,2a445°Cy66,5aes360°C.Sepuedededucirque:a)Esexotérmica.b)Esindependientedelapresión.c)Kp=Kc.d)Todaslasrespuestassoncorrectas.

a)Verdadero.Laecuacióndevan’tHoff(1884)muestraladependenciadelaconstantedeequilibrioconlatemperatura:

ln𝐾7!𝐾7'

=Δ𝐻°𝑅 �

1𝑇0−1𝑇.�

ln �66,550,20�

=Δ𝐻°

8,31·10/1kJmol/0K/0 �1

(445 + 273,15)K−

1(360 + 273,15)K�

Seobtiene,Δ𝐻°=–12,5kJmol/0,portanto,setratadeunprocesoexotérmico.

b)Verdadero.Laexpresióndelaconstante𝐾7esparaelequilibriopropuestoes:

𝐾7 =(𝑝8Z).

(𝑝8!)(𝑝Z!)

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales(1801):

𝑝& = 𝑝𝑦&

Sustituyendoenlaexpresiónde𝐾7:

𝐾7 =(𝑝𝑦8Z).

(𝑝𝑦8!)(𝑝𝑦Z!)=

(𝑦8Z).

(𝑦8!)(𝑦Z!)

Comoseobserva,laconstante𝐾7nodependedelapresión.

c)Verdadero.Larelaciónentrelasconstantes𝐾ly𝐾7vienedadaporlaexpresión:

𝐾7 = 𝐾l(𝑅𝑇)}~

siendo,Δ𝜈=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–(1+1)=0

Seobtieneque,𝐾7 = 𝐾l

4.10. Para la autoprotólisisdel agua,Kw (37,0 °C)=2,34·10–14 yKw (25,0 °C)=1,00·10–𝟏𝟒. En elprocesodedisociación:

2H2O(l)DH3O+(aq)+OH–(aq) secumpleque:a)ΔH>0yΔS>0b)ΔH>0yΔS<0c)ΔH<0yΔS>0d)ΔH<0yΔS<0

Laecuacióndevan’tHoff(1884)relacionaladependenciadelaconstantedeequilibrioconlatempera-tura:

ln𝐾.𝐾0

=Δ𝐻°𝑅 �

1𝑇0−1𝑇.�

ln ¨2,34·10/0D

1,00·10/D© =

Δ𝐻°8,31·10/1kJmol/0K/0

· �1

(25,0 + 273,15)K−

1(37,0 + 273,15)K�

Seobtiene,Δ𝐻° = 54,4kJmol/0.

Alpasardelestadolíquido,másordenado,alacuoso,másdesordenado,laentropíadelprocesoaumenta,Δ𝑆°>0.

II.ELECTROQUÍMICA1.OXIDANTESYREDUCTORES.NÚMEROSDEOXIDACIÓN

1.1. Elheptaóxidodemanganesoreaccionaconelácidoclorosulfúricodandolugaravariosoxicloru-rosinestables:

MnO3ClMnO2Cl2MnOCl3Losestadosdeoxidacióndelmanganesoenestostrescompuestosson,respectivamente:a)+1,+4,+5b)+5,+2,–1c)+7,+6,+5d)+3,+3,+3

Teniendoencuentaqueenlasespeciespropuestaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2yeldelcloro–1,elnúmerodeoxidacióndelmanganesoenlasmismases:

§EnelMnO3Cl: 𝑥+3(–2)+(–1)=0 ® 𝑥=+7

§EnelMnO2Cl2: 𝑥+2(–2)+2(–1)=0 ® 𝑥=+6

§EnelMnOCl3: 𝑥+(–2)+3(–1)=0 ® 𝑥=+5

1.2. Señalelaafirmaciónqueseacorrecta:a)Unreductorsereduceoxidandoaunoxidante.b)Unoxidantesereduceoxidandoaunreductor.c)Unoxidantereduceaunreductoryélseoxida.d)Unreductorseoxidaoxidandoaunoxidante.

(O.Q.L.Asturias1987)(O.Q.L.CastillayLeón1998)(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.Sevilla2017)

§Eloxidanteeslaespeciequímicaqueganaelectronesysereduce,alavezqueoxidaalreductor.

§Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesyseoxida,alavezquereducealoxidante.

1.3. ¿CuáleselnúmerodeoxidacióndeloxígenoenelOF2?a)+2b)–1c)+1d)+4e)–2

Teniendoencuentaqueenlaespeciepropuestaelnúmerodeoxidacióndel flúores–1(elúnicoquepuedetenersalvocuandoseencuentreenestadoatómicoomolecular),elnúmerodeoxidacióndeloxí-genoenlamismaes:

𝑥+2(–1)=0®𝑥=+2

1.4. ¿CuáleselnúmerodeoxidaciónmediodelnitrógenoenelNaN3?a)+1/3b)–1/3c)–3d)+3e)–1

Teniendoencuentaqueenlaespeciepropuestaelnúmerodeoxidacióndelsodioes+1(elúnicoquepuedetenersalvocuandoseencuentreenestadoatómico),elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlamismaes:

3𝑥+1=0®𝑥=–1/3

1.5. ¿Quéafirmaciónescorrectaparalareacción:2K(s)+S(s)®K2S(s)?

a)ElScedeelectronesyelKseoxida.b)ElKaceptaelectronesyelSsereduce.c)ElKcedeelectronesyelSseoxida.d)ElKsereduceyelSseoxida.e)ElSsereduceyelKseoxida.

Lassemirreaccionescorrespondientesalareacciónpropuestason:

reducción:S+2e/®S./

oxidación:2(K®K[+e/)

ElScaptaelectronesysereduceyelKcedeelectronesyseoxida.

1.6. Sólounadelassiguientespropuestasescierta:a)EnelHNO4elnúmerodeoxidacióndelNes+7.b)SielcompuestooxidantesereduceyelreductorseoxidaeslógicopensarquelosNO3– actúencomoreductores.c)LosS2–actúannormalmentecomooxidantes.d)LosNO2– puedenactuarcomoreductores.e)Todaslasrespuestassonfalsas.

a)Verdadero.Enelácidoperoxonítrico,HNO4,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:

𝑥+4(–2)+(+1)=0®𝑥=+7

b)Falso.LaespecieNO1/secomportacomooxidante,yaquesolocaptaelectronesysereducesegúnsemuestraenlassiguientesecuacionescorrespondientesasemirreaccionesdereducción:

NO1/+2H[+2e/®NO./+H.O

NO1/+4H[+3e/®NO+2H.O

NO1/+2H[+e/®NO.+H.O

NO1/+10H[+8e/®NHD[+3H.O

c)Falso.LaespecieS2–nosecomportacomooxidante,debidoaqueelazufreseencuentraensuestadomínimodeoxidaciónsolopuedeoxidarse.

d)Falso.LaespecieNO./tambiénsecomportacomooxidante,yaquecaptaelectronesysereducesegúnsemuestraenlasiguienteecuacióncorrespondientealasemirreaccióndereducción:

NO./+2H[+e/®NO+H.O

1.7. Considerandolareacción:2Fe3+(aq)+2I–(aq)®2Fe2+(aq)+I2(aq)

digaquépropuestaescorrecta:a)ElFe3+esoxidado.b)ElFe3+aumentasunúmerodeoxidación.c)ElFe3+esreducido.d)ElI–esreducido.

Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

reducción:2(Fe1[+e/®Fe.[)

§ElFe1[secomportacomooxidantequecaptaelectronesysereduceaFe.[.

oxidación:2I–®I2+2e/

§ElI–secomportacomoreductorquecedeelectronesyseoxidaaI2.

1.8. Digacuáleselgrupodesustanciasenelquetodaspuedanactuarcomooxidantes:a)Cl𝟐,MnO𝟐,Cub)Cl𝟐,MnO4– ,Cu2+c)Cl–,MnO4– ,Cu+d)Cl𝟐,Mn,Cu2+

Paraqueunasustanciapuedaactuarcomooxidantedebeencontrarseenunestadodeoxidacióndeformaquepuedareducirse.

§Cl.®Cltienenúmerodeoxidación0ypuedereducirsea–1.

§MnO.®Mntienenúmerodeoxidación:

𝑥+2(–2)=0®𝑥=+4, ypuedereducirseaMn:+3,+2y0.

§MnOD/®Mntienenúmerodeoxidación:

𝑥+4(–2)=–1®𝑥=+7, ypuedereducirseaMn:+6,+4,+3,+2y0.

§Cu2+puedereducirseaCu:+1y0.

§Cu+puedereducirseaCu0.

§Cl–yMnseencuentranensuestadodeoxidaciónmásbajo,portanto,comonopuedenreducirsenosecomportancomooxidantes.

1.9. ¿Cuáldelassiguientesespeciesquímicasactúasolamentecomoagentereductor?a)H2b)Sc)Na+d)Nae)F2

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.Galicia2019)

a)Falso.H.puedeoxidarseaH[,obienreducirseaH/.

b)Falso.SpuedeoxidarseaSD[oSY[,obienreducirseaS./.

c)Falso.Na[solopuedereducirseaNa,portanto,esunaespecieoxidante.

d)Verdadero.DetodaslasespeciespropuestaslaúnicaquepuedeactuarsolocomoagentereductoreselNayaquesolopuedeoxidarseaNa[.

e)Falso.F.eselagenteoxidantemásfuertequeexisteysolopuedereducirseaF/.

1.10. ¿Cuáleselestadodeoxidacióndelmanganesoenelpermanganatodepotasio,KMnO4?a)–8b)+7c)–7d)+16e)+8

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2007)

SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelKyOson,respectivamente,+1y–2,yqueenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

(+1)+𝑥+4(–2)=0®𝑥=+7

1.11. LasemirreacciónajustadaquerepresentaH2O2(aq)actuandocomounagenteoxidanteendiso-luciónácidaes:a)2H2O(l)®H2O2(aq)+2H+(aq)+2e–b)H2O2(aq)+2H+(aq)+2e–®2H2O(l)c)H2O2(aq)®O2(g)+2H+(aq)+2e–d)H2O2(aq)®O2(g)+H2(g)+2e–e)O2(g)+2H+(aq)+2e–®H2O2(aq)

(O.Q.N.Navacerrada1996)

SielH.O.(aq)secomportacomoagenteoxidante,enmedioácido,ganaelectronesysereduceaH.O(l).Lasemirreacciónajustadacorrespondientees:

H.O.(aq)+2H[(aq)+2e/®2H.O(l)

1.12. Enlasiguientereacción:2Al(s)+2OH–(aq)+6H2O(l)®3H2(g)+2Al(OH)4–(aq)

¿Cuáleselagentereductor?a)H2Ob)OH–c)H2d)Ale)Al(OH)4–

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Asturias2007)

Elagentereductoreslaespeciequeseoxida,esdecir,quecedeelectrones.Enlareacciónpropuestaeselaluminio:

Al(s)+4OH/(aq)®Al(OH)D/(aq)+3e/

1.13. Dadalareacción:Cl2+2NaI®2NaCl+I2

Delossiguientesenunciados,señaleelqueconsiderecorrecto:a)LamoléculadeCl2actúacomoreductor.b)LosionesNa+actúancomooxidantes.c)ElI2eseloxidanteconjugadodelosionesI–.d)LosionesCl–sonlosoxidantesconjugadosdelCl2.e)Elnúmerodeoxidacióndelcloroaumentaenestareacción.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2002)

a)Falso.ElCl.secomportacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaCl/:Cl.+2e/®2Cl/

b)Falso.ElNa[nocambiadenúmerodeoxidación.Secomportacomounionespectadorquesoloaportacarga.c)Verdadero.ElI.secomportacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduceaI/:

I.+2e/®2I/d)Falso.ElionCl/solopuedeactuarcomoreductordebidoaquetienesunúmerodeoxidaciónmásbajoyúnicamentepuedecederelectronesyoxidarse.e)Falso.Elnúmerodeoxidacióndelcloroenestareaccióndisminuyeyaquepasade0(Cl.)a–1(Cl/).Larespuestacorrectaeslac.

1.14. Paralasiguientereacción:MnO2+2Cl–+4H+®Mn2++Cl2+2H2O

Losagentesoxidanteyreductorson,respectivamente:a)Cl–yCl2b)MnO2yMn2+c)Cl–yMnO2d)MnO2yCl–e)Cl–yH+

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Madrid2013)

Lassemirreaccionesson:reducción:MnO.+4H[+2e/®Mn.[+2H.O

§MnO.eseloxidantelaespeciequeganaelectronesysereduce.

oxidación:2Cl/®Cl.+2e/§Cl/eselreductorlaespeciequecedeelectronesyseoxida.Larespuestacorrectaeslad.

1.15. ¿Cuáleselestadodeoxidacióndelazufreenelditionitodesodio,Na2S2O4?a)+8b)–6c)+6d)+3e)–3

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Asturias2008)

Considerandoqueambosátomosdeazufretenganelmismonúmerodeoxidacióny,sabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelNayOson,respectivamente,+1y–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

2(+1)+2(𝑥)+4(–2)=0®𝑥=+3

1.16. Elhidrógenosecomportacomounagenteoxidantecuandoreaccionacon:a)Calcioparadarhidrurodecalcio.b)Bromoparadarbromurodehidrógeno.c)Nitrógenoparadaramoníaco.d)Azufreparadarsulfurodehidrógeno.

(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.Madrid2009)

LasemirreacciónenlaqueelH.secomportacomooxidantees:reducción:H.(g)+2e/®2H/(aq)

ParaelloesnecesarioqueelH.(g)reaccionefrenteaunreductormuyenérgicocomopuedeserelCa,metalalcalinotérreo:

oxidación:Ca(s)®Ca.[(aq)+2e/Enelrestodeloscompuestospropuestos,elhidrógenoseencuentraensuformamásoxidada,porloquesehacomportadocomounreductor.Larespuestacorrectaeslaa.

1.17. Elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelmetanal(formaldehído)es:a)0b)4c)2d)–4

(O.Q.L.Murcia1997)

LafórmuladelmetanalesHCHO.Teniendoencuentaquelosnúmerosdeoxidacióndehidrógenoyoxígenoson, respectivamente,+1 y –2 y, que en un compuesto la suma de los números de oxidación de loselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación

2(+1)+𝑥+(–2)=0®𝑥=0

1.18. ElnúmerodeoxidacióndelátomodefósforoenelcompuestoquímicoBa(H2PO2)2es:a)+1b)+2c)+3d)+4

SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelBa,HyOson,respectivamente,+2,+1,–2y,queenuncom-puestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

(+2)+4(+1)+2(𝑥)+4(–2)=0®𝑥=+1

1.19. Lasiguienteecuaciónquímicadescribeunprocesodeoxidacióndelhierro:4Fe(s)+3O2(g)®2Fe2O3(s)

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)Elhierrometálicoesunagentereductor.b)ElFe3+esunagenteoxidante.c)ElhierrometálicosereduceaFe3+.d)ElO2–esunagentereductor.

(O.Q.L.Murcia1999)

Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesodeoxidacióndelhierroson:

reducción:3(O.+2e/®O./)

oxidación:2(Fe®Fe1[+3e/)

a)Correcto.Fe(s)cedeelectronesyseoxida,esunagentereductor.

b)Correcto.Fe1[captaelectronesysereduce,esunagenteoxidante.

c)Incorrecto.Fe(s)cedeelectronesyseoxidaaFe1[.

d)Correcto.O./solopuedecederelectronesyoxidarse,esunagentereductor.

1.20. LasemirreacciónajustadaquerepresentaH2O2(aq)actuandocomounagentereductorendiso-luciónácidaes:a)2H2O(l)®H2O2(aq)+2H+(aq)+2e–b)H2O2(aq)®O2(g)+H2(g)+2e–c)H2O2(aq)+2H+(aq)+2e–®2H2O(l)d)O2(g)+2H+(aq)+2e–®H2O2(aq)e)H2O2(aq)®O2(g)+2H+(aq)+2e–f)H2O2(aq)+2e–®O2(g)+2H+(aq)g)H2O2(aq)–2e–®O2(g)+2H+(aq)

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.PaísVasco2019)

SielH.O.(aq)secomportacomoagentereductor,enmedioácido,cedeelectronesyseoxidaaO.(g).Lasemirreacciónajustadacorrespondientees:

H.O.(aq)®O.(g)+2H[(aq)+2e/

1.21. ¿Encuáldelassiguientesespeciesquímicaspresentaelnitrógenoestadodeoxidación+1?a)NO3– b)NOc)Ag2(N2O2)d)NH3

(O.Q.L.Murcia2000)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno+1ydelaplata+1,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:a)EnelNO1/: 𝑥+3(–2)=–1 ® 𝑥=+5

b)EnelNO: 𝑥+(–2)=0 ® 𝑥=+2

c)EnelAg.(N.O.): 2(+1)+2(𝑥)+2(–2)=0 ® 𝑥=+1

d)EnelNH1: 𝑥+3(+1)=0 ® 𝑥=–3Larespuestacorrectaeslac.

1.22. ¿Encuáldelassiguientessustanciaspresentaelhidrógenoestadodeoxidación–1?a)H2Ob)H2c)NaHd)NaOH

(O.Q.L.Murcia2002)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,ydelsodio+1,elnúmerodeoxidacióndelhidrógenoenlasmismases:

a)EnelH.O: 2(𝑥)+(–2)=0®𝑥=+1

b)EnelH.: loselementosenformamoleculartienennúmerodeoxidación0

c)EnelNaH: +1+𝑥=0®𝑥=–1

d)EnelNaOH: +1+(–2)+𝑥=0®𝑥=+1

1.23. ¿CuáleselestadodeoxidacióndelvanadioenelcompuestoNH4VO3?a)+1b)+3c)+5d)+7

(O.Q.L.Murcia2003)

Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno,+1ydelnitrógeno,–3y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

(–3)+4(+1)+𝑥+3(–2)=0®𝑥=+5

1.24. Dadalareaccióndeoxidación-reducción:2MnO4–(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq)®2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O(l)

a)Elnúmerodeelectronespuestoenjuegoenesteprocesoesde2.b)LaespecieO2eslaqueresultadelareduccióndeH2O2debidoalagentereductorMnO4– .c)LaespecieMnO4– eselagentereductoryseoxidaaMn2+.d)ElionMnO4– eselagenteoxidantequeproducelaoxidacióndelH2O2aO𝟐.

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.LaRioja2018)

Lassemirreaccionesson:

reducción:2(MnOD/+8H[+5e/®Mn.[+4H.O)

oxidación:5(H.O.®O.+2H[+2e/)

a)Falso.Elnúmerodeelectronesintercambiadosenelprocesoes10.

b-c)Falso.ElMnOD/secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduceaMn.[.

d)Verdadero.ElMnOD/secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesyoxidaalH.O.aO..

1.25. ElcloroseobtieneenellaboratorioporoxidacióndelHClsegúnlasiguientereacción:HCl+X®Cl2+XCl2+H2O

¿CuáldelassiguientessustanciasseutilizacomoreactivoXparaoxidaralácidoclorhídrico?a)Manganesometalb)Óxidodemanganesoc)Hidrurodemanganesod)Dióxidodemanganeso

LasemirreaccióncorrespondientealaoxidacióndelCl/es:

2Cl/(aq)®Cl.(g)+2e/

ElelementoXdebeactuarcomooxidanteporloquedebereducirse,esdecir,bajarsunúmerodeoxida-ción.

EnelcompuestoXCl.elelementoXtieneelnúmerodeoxidación:

2(–1)+𝑥=0®𝑥=+2

portanto,elnúmerodeoxidacióndelelementoXenlaespecieelegidadebersermayorque+2.

Laespecieapropiadaparalaoxidacióneseldióxidodemanganeso,MnO.,enlaqueelnúmerodeoxida-cióndelmanganesoes:

2(–2)+𝑥=0®𝑥=+4

1.26. Indiquecuáldelossiguienteselementosquímicostienemayorcarácterreductor:a)Mgb)Gec)Ald)Ke)Sf)Beg)Ph)C

(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.N.Sevilla2010)

Losmetalesalcalinosson lasespeciesquetienenmayorpoderreductor.Por tanto,elmayorcarácterreductorlecorrespondealK.

1.27. ¿Cuáleselelementoqueseoxidaenunareacciónentreetilenoyunadisoluciónacuosadeper-manganatodepotasio?a)Carbonob)Hidrógenoc)Oxígenod)Potasioe)Manganeso

(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)

Elpermanganatodepotasioesunoxidanteysereduce,siendoelmanganesoelelementoquebajasunúmerodeoxidación.

Eletilenosecomportacomoreductoryseoxida.Elcarbonoaumentasunúmerodeoxidación.Elcarbonoesunelementomáselectronegativoqueelhidrógeno,portanto,eneletileno,CH.=CH.,elnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldelcarbonoes:

2(𝑥)+4(+1)=0 ®𝑥=–2

1.28. ¿Cuáleselestadodeoxidacióndelelementoescritoalaizquierdaencadaunodelassiguientesespeciesquímicas?

i)P𝟒ii)Al2O3iii)MnO4– iv)H2O2a)0,+3,+7,–1b)0,+3,+6,–1c)0,+3,+7,–2d)0,+2,+7,–2

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2004)(O.Q.L.Sevilla2018)

Teniendoencuentaqueenlasespeciespropuestaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,losnúmerosdeoxidacióndeloselementosquepresentesenellasson:

§EnelPD: 𝑥=0

§EnelAl.O1: 2(𝑥)+3(–2)+x=0® 𝑥=+3

§EnelMnOD/: 𝑥+4(–2)=–1 ® 𝑥=+7

§EnelH.O.: 2(+1)+2(𝑥)=0 ® 𝑥=–1

1.29. Elcloropresentanúmerodeoxidación+1enelcompuesto:a)HClb)NH4Clc)HClOd)ClO𝟑–

(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2012)(O.Q.L.LaRioja2018)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno+1ydelnitrógeno–3y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

a)EnelHCl: +1+𝑥=0 ®𝑥=–1

b)EnelNHDCl: (–3)+4(+1)+𝑥=0 ®𝑥=–1

c)EnelHClO: (+1)+𝑥+(–2)=0 ®𝑥=+1

d)EnelClO1/: 𝑥+3(–2)=–1 ®𝑥=+5

1.30. ¿Cuántosfaradayssonnecesariosparareducir0,20moldeMnO4– aMn2+?a)0,20b)3,00c)0,40d)1,00

Lasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelpermanganatoes:

MnOD/+8H[+5e/®Mn.[+4H.O

Relacionandomolesdepermanganatoconfaradays:

0,20molMnOD/ ·5mole/

1molMnOD/·

1𝐹1mole/

= 1,0𝐹

1.31. Dadalareacción:H2O2+I–+H+®H2O+I2

indiquelarespuestacorrecta:a)ElionH+cedeelectrones.b)Elaguaoxigenadaseoxida.c)ElionI–sereduceaI2.d)Elaguaoxigenadaactúacomooxidante.

a)Falso.ElH[nocambiadenúmerodeoxidación.Secomportacomounionespectadorquesoloaportacarga.

b)Falso.ElH.O.secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduceaH.O:

H.O.+2H[+2e/®2H.O

c)Falso.ElI/secomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxidaaI.:

2I/®I.+2e/

d)Verdadero.ElH.O.secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduceaH.O:

H.O.+2H[+2e/®2H.O

1.32. Identifiqueelagenteoxidanteenlasiguientereacción:2Al(s)+6H+(aq)®2Al3+(aq)+3H2(g)

a)Alb)H+c)Al3+d)H2

Elagenteoxidanteeslaespeciequesereduce,esdecirquecaptaelectrones.EnestareaccióneselH[:

2H[+2e/®H.

1.33. ElnúmerodeoxidacióndelcromoenelK2Cr2O7es:a)–7b)+6c)–6d)+7e)+4f)+5g)+3

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Murcia2015)

Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelpotasio+1y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

2(+1)+2(𝑥)+7(–2)=0®𝑥=+6

1.34. Indiquecuáldelassiguientesespeciestienemayorcarácteroxidante:a)Cl–b)Nac)Znd)Ag+

a)Falso.Cl/eslaformareducidadelCl.,unpotenteoxidante.

b-c)Falso.Losdosmetalespropuestos,NayZn,tiendenaoxidarseasuscorrespondientescationes,portanto,secomportancomoreductores.

d)Verdadero.Ag[eslaformaoxidadadelmetalAg.Delasespeciespropuestas,eslaquetienemayorcarácteroxidante.

1.35. ¿CuáleselnúmerodeoxidacióndelmagnesioenelMgO?a)–2b)–1c)0d)+1e)+2

Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,elnúmerodeoxi-dacióndelmagnesioenlamismaes:

𝑥+(–2)=0®𝑥=+2

1.36. Solounadelasafirmacionessiguientesescorrecta:a)CuandoelSO2pasaaSO3sedicequesehareducido.b)Lacombustióndelasgasolinasesunareducción.c)Lagananciadeelectronesesunaoxidación.d)Laadicióndehidrógenoaunasustanciaesunareducción.

a)Falso.LatransformacióndeSO.enSO1esunaoxidaciónyaqueenelprocesosecedenelectrones:

SO.+H.O®SO1+2H[+2e/

b)Falso.Lacombustiónesunaoxidaciónrealizadaconoxígenoenlaquesedesprendeenergía.

c)Falso.Lagananciadeelectronesesunareducción.

d)Verdadero.Deacuerdoconelconceptoclásicodeoxidación-reducción,siunasustanciaadicionahi-drógenoopierdeoxígenosufreunareducción.Porejemplo:

HCHO+H.®CH1OH

Teniendoencuentaqueenloscompuestospropuestoselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelhidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelcarbonoes:

HCHO:𝑥+2(+1)+(–2)=0®𝑥=0

CH1OH:𝑥+4(+1)+(–2)=0®𝑥=–2Larespuestacorrectaeslad.

1.37. Enlareacciónquímica:CuCl2(aq)+Zn(s)®ZnCl2(aq)+Cu(s)

a)LosionesCu2+actúandereductores.b)Losionescloruroactúancomooxidantes.c)ElreductoreselZn(s).d)EloxidanteeselZn(s).e)Losionesclorurosereducen.

Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesoson:

reducción:Cu.[+2e/®Cu

oxidación:Zn®Zn.[+2e/

a)Falso.LosionesCu.[captanelectronesysereducen,sonelagenteoxidante.

b-e)Falso.LosionesCl/nicaptannicedenelectrones,sonionesespectadores.

c)Verdadero.ElZn(s)quecedeelectronesyseoxidaaZn.[(aq),eselagentereductor.

1.38. Cuáldelasafirmacionessiguientesescierta:a)EnlareacciónMg+½O2®MgOelmagnesiohaganadodoselectrones.b)Cuandounasustanciapierdeelectroneshadehaberotraquelosgane.c)Unelementoquímicosereducecuandosunúmerodeoxidaciónpasaaotromáspositivo.d)Unelementoquímicoseoxidaalpasarsunúmerodeoxidacióndemenosamásnegativo.

a)Falso.LatransformacióndeMgenMgOesunaoxidaciónyaqueenelprocesosecedenelectrones:

Mg®Mg.[+2e/

b)Verdadero.Eloxidantecedeelectronesysereduce,ylostransfierealreductorqueloscaptayseoxida.

c-d)Falso.Laoxidacióneselprocesoenelqueunelementoaumentasunúmerodeoxidación,mientrasque,lareduccióneselprocesoenelqueunelementodisminuyesunúmerodeoxidación.

1.39. Deloscompuestosquímicossiguientes:CH4,CH3OH,CO2yCO,laformamásoxidadadelcarbonoes:a)CH4b)COc)CO2d)CH3OH

Teniendoencuentaqueenloscompuestosdadoselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelhidró-geno+1,elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelloses:

CHD: 𝑥+4(+1)=0 ®𝑥=–4

CO: 𝑥+(–2)=0 ®𝑥=+2

CO.: 𝑥+2(–2)=0 ®𝑥=+4

CH1OH:𝑥+4(+1)+(–2)=0 ®𝑥=–2Larespuestacorrectaeslac.

1.40. Elfósforoformatrescompuestosquímicosbienconocidosconelcloro:PCl3,PCl5yPOCl3.¿Cuálessonlosnúmerosdeoxidacióndelfósforoenestoscompuestos? PCl3 PCl5 POCl3a) –3 –5 –1b) +3 +5 –3c) +3 +5 +3d) +3 +5 +5

Teniendoencuentaqueenloscompuestospropuestoselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelcloro–1,elnúmerodeoxidacióndelfósforoenelloses:

PCl1: 𝑥+3(–1)=0 ®𝑥=+3

PCl_: 𝑥+5(–1)=0 ®𝑥=+5

POCl1: 𝑥+3(–1)+(–2)=0®𝑥=+5

1.41. Unadelassiguientesafirmacionesescierta:a)Siunelementoquímicoganaelectronessedicequesehaoxidado.b)Cuandounelementoquímicoganaelectronessedicequesehareducido.c)Cuandounelementoquímicoaumentasunúmerodeoxidaciónsedicequesehareducido.d)Cuandounioncedeelectronesesunoxidante.

a-c)Falso.Laoxidacióneselprocesoenelqueunelementocedeelectronesyaumentasunúmerodeoxidación.

b)Verdadero.Lareduccióneselprocesoenelqueunelementocaptaelectronesydisminuyesunúmerodeoxidación.

d)Falso.Cualquierespeciequecedeelectronesaumentasunúmerodeoxidación,portanto,esunreduc-tor.

1.42. EnlareacciónS+O2®SO𝟐,eloxígenoes:a)Unagentereductorb)Unagenteoxidantec)UnácidodeBrönstedd)Unamoléculaanfótera

reducción:O.+4e/®2O./

oxidación:S®SD[+4e/ElO.captaelectronesysereduce,eselagenteoxidante.Larespuestacorrectaeslab.

1.43. ElnúmerodeoxidacióndelOenelperóxidodehidrógeno,H2O2,es:a)–2b)–1c)+1d)+2

(O.Q.L.CastillayLeón2006)(O.Q.L.CastillayLeón2008)

Teniendoencuentaqueenlaespeciepropuestaelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1,elnúmerodeoxidacióndeloxígenoenlamismaes:

2(+1)+2(𝑥)=0®𝑥=–1

1.44. Elnúmerodeoxidacióndeluranioenelnitratodeuranilo,UO2(NO3)2,es:a)+2b)+7c)+4d)+5e)+6

(O.Q.L.LaRioja2006)(O.Q.L.Valencia2010)

Teniendoencuentaqueenlaespeciedadaelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelnitrógeno+5y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

𝑥+8(–2)+2(+5)=0®𝑥=+6

(EnlacuestiónpropuestaenLaRioja2006sehacelapreguntaparaelionuranilo).

1.45. Elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoeneltetróxidodedinitrógenoes:a)2b)3c)4d)5

(O.Q.L.Murcia2006)

TeniendoencuentaqueenelN.ODelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlamismaes:

2(𝑥)+4(–2)=0®𝑥=+4

1.46. Unadelasespeciesqueseproponenpuedeactuarcomoreductora:a)Flúormolecularb)Átomosdesodiometálicoc)Anionescloratod)Ionesoxidanio

Paraqueunaespecieactúecomoreductoradebetenerunnúmerodeoxidaciónbajo,deformaquesolopuedacederelectronesyoxidarse.Delasespeciespropuestas:

a)Falso.ElF.tienenúmerodeoxidación0y,sumínimonúmeroes–1,portanto,solopuedecomportarsecomooxidante.

b)Verdadero.ElNatienenúmerodeoxidación0,queeselvalormínimoquepuedetenerysolopuedepasara+1,portanto,solopuedecomportarsecomoreductor.

c)Falso.EnelClO1/,elclorotienenúmerodeoxidación+5,ysuvalormínimoes–1,portanto,secom-portacomooxidante.Solofrenteaoxidantesmuyenérgicosesposiblequepasea+7ysecomportecomoreductor.

d)Falso.EnelH1O[,elhidrógenotienenúmerodeoxidación+1,elmáximoposible,portanto,solopuedecomportarsecomooxidante.

1.47. Elnúmerodeoxidacióndelazufreenlamoléculadeoctoazufre,S8,esiguala:a)1/8b)2c)1d)0

Todoelementoensuformaatómicaomoleculartienedenúmerodeoxidación0.

1.48. ElíndiceonúmerodeoxidacióndelcarbonoenelionC2O42–es:a)+2b)–2c)+3d)+4

(O.Q.L.LaRioja2007)

Sabiendoqueelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes,habitualmente,–2,yqueenunionlasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegrancoincideconlacargadelmismo,paracalcularelnúmerodeoxidacióndelcarbonopuedeplantearselasiguienteecuación:

2(𝑥)+4(–2)=–2®𝑥=+3Larespuestacorrectaeslac.

1.49. Delassiguientesparejasdesustanciaspropuestas,indiquelaqueestáconstituidaporunaespeciequesolopuedeactuarcomooxidanteyotraquesolopuedeactuarcomoreductor:a)MnO,S𝟐–b)H2O2,Sc)HNO3,SO32–d)HNO3,S𝟐–e)ClO3– ,S

Paraqueunasustanciapuedaactuarsolocomooxidantedebeencontrarseensumáximoestadodeoxi-dación,deformaqueúnicamentepuedareducirse.Deformaanáloga,paraqueunasustanciapuedaactuarsolocomoreductordebeencontrarseensumí-nimoestadodeoxidación,deformaqueúnicamentepuedaoxidarse.

Teniendoencuentaqueenlasespeciespropuestaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,salvoenlosperóxidosquees–1,ydelhidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelosotroselementosenestasespeciesson:

§MnO 𝑥+(–2)=0®𝑥=+2

§H.O. 2(𝑥)+2(–1)=0®𝑥=+1

§HNO1 +1+𝑥+3(–2)=0®𝑥=+5

§SO1./ 𝑥+3(–2)=–2®𝑥=+4

§ClO1/ 𝑥+3(–2)=–1®𝑥=+5

a)Falso. �MnO(estadodeoxidaciónMn:+2)

S./(estadodeoxidaciónS:–2) → mínimo

b)Falso. �H.O.(estadodeoxidaciónO:–1)

S(estadodeoxidaciónS:0)

c)Falso. �HNO1(estadodeoxidaciónN:+5) → máximoSO1./(estadodeoxidaciónS:+4)

d)Verdadero. �HNO1(estadodeoxidaciónN:+5) → máximoS./(estadodeoxidaciónS:–2) → mínimo

e)Falso. �ClO1/(estadodeoxidaciónCl:+5)

S(estadodeoxidaciónS:0)

1.50. Enunodelosprocesossiguientesseprecisadeunreductor:a)Dióxidodemanganeso®Óxidodemanganeso(II)b)Trióxidodeazufre®Ácidosulfúricoc)Carbonatodecalcio®Óxidodecalciod)Dióxidodetitanio®Catióndivalentedelmonóxidodetitanio

a)Verdadero.Lasemirreacciónpropuestaesdereducciónyaqueeldióxidodemanganeso,oxidante,captaelectronesquelecedeelreductorysereduce:

MnO.+2H[+2e/®MnO+H.Ob-c-d)Falso.Lassemirreaccionespropuestasnosondeoxidación-reducciónyaquenoseintercambianelectronesentrelasespecies:

SO1+H.O®SOD./+2H[

CaCO1®CaO+CO.

TiO.+2H[®TiO.[+H.O

1.51. Unoxidanteesaquelque:a)Siemprecontieneoxígeno.b)Sereducefácilmentedurantelareacción.c)Seoxidafácilmente.d)Sereducefrentealagua.e)Seoxidasoloenpresenciadeunagentereductor.

(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2009)

Eloxidanteeslaespeciequímicaquecaptaelectronesprocedentesdelreductorysereduce.

Notienenecesariamentequeconteneroxígeno,unejemploclarodeellosonloshalógenos,elementosquesonexcelentesoxidantes:

F.(g)+2e/®2F/(aq)

1.52. Unagentereductor:a)Contieneunelementocuyoestadodeoxidacióndisminuyeenlareacciónredox.b)Contieneunelementocuyoestadodeoxidaciónaumentaenlareacciónredox.c)Contieneunelementoqueganaelectronesenlareacción.d)Loselementosqueloconstituyennomodificansuestadodeoxidación.

Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesyseoxida,portanto,aumentasuestadodeoxida-ción.

1.53. Cuandoelhierroelementalseoxida:a)Aumentaelnúmerodeelectrones.b)Disminuyeelnúmerodeprotones.c)Seformaunionconcarganegativa.d)Disminuyeelnúmerodeelectrones.

Laoxidacióneselprocesoenelqueunaespeciequímicacedeelectronesy,portanto,disminuyesunú-merodeelectrones.Enelcasodelhierro:

oxidación:Fe®Fe1[+3e/

1.54. Losestadosformalesdeoxidacióndelnitrógenoenelnitratodeamonio,NH4NO3,son:a)+3y–3b)+3y–5c)–3y+5d)–3y–5

(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.Sevilla2018)

ElNHDNO1esuncompuestoconenlacepredominantementeiónicoformadoporlosionesamonio,NHD[,ynitrato,NO1/.

§EnelionNHD[,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:

𝑥+4(+1)=+1®𝑥=–3

§EnelionNO1/,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:

𝑥+3(–2)=–1®𝑥=+5

1.55. Paralasiguientereacciónajustada:Cr2O72–(aq)+14H+(aq)+6Ag(s)®2Cr3+(aq)+6Ag+(aq)+7H2O(l)

a)Ag(s)eselagenteoxidante.b)Ag+eselagentereductor.c)H+seoxida.d)Cr6+sereduce.

(O.Q.L.Madrid2008)

reducción:Cr.Ow./+14H[+6e/®2Cr1[+7H.O

§ElionCr.Ow./(CrY[)eseloxidantequeganaelectronesysereduce.

oxidación:Ag®Ag[+e/

§ElmetalAgeselreductorquecedeelectronesyseoxida.

1.56. ¿Cuáldelassiguientesespeciesquímicasactúasolamentecomoagentereductor?a)Nab)Cl2c)Sd)SO32–

(O.Q.L.Madrid2008)

a)Verdadero.DetodaslasespeciespropuestaslaúnicaquepuedeactuarsolocomoagentereductoreselNayaquesolopuedeoxidarseaNa[:

Na®Na[+e/

b)Falso.Cl.esunodelosagentesoxidantemásfuertequeexisteysolopuedereducirseaCl/.

c)Falso.SpuedeoxidarseaSD[oSY[,obienreducirseaS./.

d)Falso.SO1./puedeoxidarseaSY[,obienreducirseaSoS./.Larespuestacorrectaeslaa.

1.57. Enlareacción:K2Cr2O7+6FeCl2+14HCl®2CrCl3+6FeCl3+2KCl+7H2O

a)LosanionesCr2O72–actúancomoreductores.b)LosionesFe2+actúancomooxidantes.c)LosionesCl–actúancomoreductores.d)LosionesFe2+seoxidan.

reducción:Cr.Ow./+14H[+6e/®2Cr1[+7H.O§Cr.Ow./secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduce.

oxidación:2(Fe.[®Fe1[+e/)§Fe.[secomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxida.Larespuestacorrectaeslad.

1.58. Enunareacciónredox,eloxidante:a)Cedeelectronesalreductor,queseoxida.b)Recibeelectronesdelreductor,queseoxida.c)Cedeelectronesalreductor,quesereduce.d)Recibeelectronesdelreductor,quesereduce.

§Eloxidanteeslaespeciequímicaquecaptaelectronesysereduce.

§Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesyseoxida.

1.59. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?Sedenominareductoraaquellasustanciaque:a)Seoxida.b)Obligaaotroscompuestosacaptarelectrones.c)Pierdeelectrones.d)Obligaaotroscompuestosaoxidarse.

(O.Q.L.LaRioja2008)

a-c)Verdadero.Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesyseoxida.

b)Verdadero.Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesaloxidantequeloscapta.

d)Falso.Elreductoreslaespeciequímicaquereducealoxidante.

1.60. Elbromoseencuentraenelestadodeoxidación+3enelcompuesto:a)HBrO3b)NH4Brc)HBrO2d)HBr

(O.Q.L.LaRioja2008)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno+1,delnitrógeno–3y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

a)EnelHBrO1: +1+𝑥+3(–2)=0®𝑥=+5

b)EnelNHDBr: –3+4(+1)+𝑥=0®𝑥=–1

c)EnelHBrO.: +1+𝑥+2(–2)=0®𝑥=+3

d)EnelHBr: +1+𝑥=0 ®𝑥=–1

1.61. Indiquesisonverdaderaslassiguientesafirmacionesenlareacción:2AgNO3(aq)+Fe(s)®Fe(NO3)2(aq)+2Ag(s)

a)LoscationesAg+actúancomoreductores.b)LosanionesNO3– actúancomooxidantes.c)Fe(s)eseloxidante.d)Fe(s)sehaoxidadoaFe2+.e)LoscationesAg+sehanreducidoaAg(s).

(O.Q.L.Canarias2008)

reducción:2(Ag[+e/®Ag)§ElcatiónAg[secomportacomooxidantequecaptaelectronesysereduceaAg.

oxidación:Fe®Fe.[+2e/§ElmetalFesecomportacomoreductorquecedeelectronesyseoxidaaFe.[.Lasrespuestascorrectassondye.

1.62. ¿CuáleselnúmerodeoxidacióndelMnenlasalhidratada:CsMn(SO4)2·12H2O?a)+1b)+2c)+3d)+4e)+5

(O.Q.N.Ávila2009)

Noteniendoencuentaalasmoléculasdeaguay,sabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelCsyOson,respectivamente,+1y–2,queelnúmerodeoxidacióndelSenlossulfatoses+6y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

+1+𝑥+2(+6)+8(–2)=0®𝑥=+3

1.63. ¿Cuáleselestadodeoxidacióndelmanganesoenelionmanganato,MnO42–?a)+6b)+4c)–6d)+7

(O.Q.L.CastillayLeón2009)(O.Q.L.Murcia2014)

Teniendoencuentaqueelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2y,queenunionlasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegrancoincideconlacargadeeste,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

𝑥+4(–2)=–2®𝑥=+6

(EnlacuestiónpropuestaenMurcia2014secambiaelionmanganatoporlasalmanganatodepotasio).

1.64. ¿Enquécompuestoelestadoformaldeoxidacióndelnitrógenoes–2?a)NH3b)HNO𝟑c)NO2d)N2H4

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:

a)EnelNH1: 𝑥+3(+1)=0 ®𝑥=–3

b)EnelHNO1: +1+𝑥+3(–2)=0®𝑥=+5

c)EnelNO.: 𝑥+2(–2)=0 ®𝑥=+4

d)EnelN.HD: 2(𝑥)+4(+1)=0 ®𝑥=–2

1.65. Enelsiguienteprocesosiderúrgico:Fe2O3+3CO®2Fe+3CO2

¿Cuáldelassiguientesproposicionesescorrecta?a)Elhierrosereduce.b)Elcarbonosereduce.c)Eloxígenosereduce.d)Elhierroseoxida.

(O.Q.L.Madrid2009)

reducción:Fe1[+3e/®Fe

§ElionFe1[eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.

oxidación:C.[®CD[+2e/

§Elcarbonoeselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.

1.66. Determinelosestadosdeoxidacióndelnitrógenoenlassiguientesespecies:N2O4,NO𝟑– ,N2.a)4,5,0b)4,5,1c)3,5,0d)3,40

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:

§EnelN.OD: 2(𝑥)+4(–2)=0®𝑥=+4

§EnelNO1/: 𝑥+3(–2)=–1®𝑥=+5

§EnelN.: 2(𝑥)=0®𝑥=0

1.67. Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta:a)Unoxidanteesunasustanciaqueganaelectrones.b)Unoxidanteesunasustanciaqueobligaaotroscompuestosareducirse.c)Unoxidanteesunasustanciaqueobligaaotroscompuestosacederelectrones.d)Unoxidanteesunasustanciaquesereducirá.

(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)

a-c-d)Correcto.Eloxidanteeslaespeciequímicaquecaptaelectronesysereduce.

b)Incorrecto.Eloxidanteeslaespeciequímicaqueoxidaalreductor.

1.68. ¿Cuáldelossiguientesprocesosnocorrespondeaunaoxidación?a)Mn–2e–®Mn2+b)Br2+2e–®2Br–c)Li–e–®Li+d)Co2+®Co3++e–

Unaoxidaciónesunprocesoenelqueunaespeciecedeelectronesyaumentasunúmerodeoxidación.

§Enlassemirreaccionespropuestasenlosapartadosa),c)yd),loselementosMn,LiyCo,respectiva-mente,cedenelectronesyaumentansunúmerodeoxidación,portanto,setratadeoxidaciones.

§Enlasemirreacciónpropuestaenelapartadob),elBrcaptaelectronesydisminuyesunúmerodeoxi-dación,portanto,setratadeunareducción.

1.69. Señalecuáleslaespecieenlaqueelazufretieneelestadodeoxidaciónformalmásalto:a)Aniónsulfito,SO32–b)Anióntiosulfato,S2O32–c)Aniónhidrogenosulfato,HSO4– d)Azufreoctoatómico,S8

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelhidrógeno+1y,queenunionlasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegrancoincideconlacargadeeste,sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

a)EnelSO1./: 𝑥+3(–2)=–2 ®𝑥=+4

b)EnelS.O1./: 2(𝑥)+3(–2)=–2®𝑥=+2

c)EnelHSOD/: +1+𝑥+4(–2)=–1®𝑥=+6

d)EnelS>: 8𝑥=0®𝑥=0Larespuestacorrectaeslac.

1.70. Dadasugranelectronegatividadloshalógenossonoxidantesfuertes.Elordencrecientedelca-rácteroxidanteserá:a)F2>Cl2>I2>Br2b)I2>Br2>Cl2>F2c)F2>Cl2>Br2>I2d)Cl2>Br2>I2>F2

Elcarácteroxidantedeunaespeciemidesufacilidadparacaptarelectrones.Enloshalógenosesteestantomayorcuantomáselevadaseasuelectronegatividad(valoresdePauling):

F.(3,98)>Cl.(3,16)>Br.(2,96)>I.(2,66)Larespuestacorrectaeslac.

1.71. Paraunamezclaestequiométricadereactivos,¿cuáldelassiguientesafirmacionesdescribeme-jorloscambiosqueseproducencuandoestareacciónsehacompletado?

Zn+4HNO3®Zn(NO3)2+2NO2+2H2Oa)Todoelzincsehaoxidadoypartedelnitrógenosehareducido.b)Todoelzincsehaoxidadoytodoelnitrógenosehareducido.c)Partedelzincsehaoxidadoytodoelnitrógenosehareducido.d)Partedelzincsehaoxidadoypartedelnitrógenosehareducido.

reducción:2(NO1/+2H[+e/®NO.+H.O)

oxidación:Zn®Zn.[+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2NO1/+4H[+Zn®NO.+H.O+Zn.[

Comoseobserva,partedelHNO1,solo2delos4moldeNO1/,secomportancomooxidanteysereducen,mientrasquetodoelZnseoxida.

1.72. Enlasiguientereacciónquímica:Cl2+OH–®Cl–+ClO–+H+

sepuededecir:a)ElCl2eselagenteoxidanteyelOH–eselagentereductor.b)ElCl2eselagentereductoryelOH–eselagenteoxidante.c)Noesunareaccióndeoxidación-reducción.d)ElCl2esalavezelagenteoxidanteyelreductor.

Lassemirreaccionesquetienenlugarson:reducción:Cl.+2e/®2Cl/

§ElCl.eseloxidantelaespeciequeganaelectronesysereduce.

oxidación:Cl.+2H.O®2ClO/+4H[+2e/§ElCl.eselreductorlaespeciequecedeelectronesyseoxida.EnestareacciónseproduceladismutaciónodesproporcióndelCl..Larespuestacorrectaeslad.

1.73. Lasiguientereacciónredoxtienelugarenmedioácido:MnO4– +HCl®Mn2++Cl2+H2O

a)Cl–eselagenteoxidante.b)MnO4– experimentaunaoxidación.c)MnO4– actúacomooxidantefuerte.d)H+secomportacomoagenteoxidante.

§MnOD/secomportacomooxidante,ganaelectronesysereduce.

oxidación:5(Cl/+3H.O®Cl.+2e/)§Cl/secomportacomoreductor,cedeelectronesyseoxida.Larespuestacorrectaeslac.

1.74. CuandoseadicionaKMnO4aunadisoluciónacidificadadeácidooxálico,H2C2O4,seproducenionesMn2+yCO2gas.¿Cuáleselagentereductordeestareacción?a)KMnO4b)H2C2O4c)H2Od)CO2

Lassemirreaccionesquetienenlugarson:reducción:2(MnOD/+8H[+5e/®Mn.[+4H.O)oxidación:H.C.OD®2CO.+2H[+2e/

ElagentereductoreselH.C.ODyaquecedeelectronesyseoxida.Larespuestacorrectaeslab.

1.75. Elmanganesopresentaestadodeoxidación+6enelcompuesto:a)HMnO4b)MnO2c)H2MnO4d)Mn2O3

(O.Q.L.LaRioja2013)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelhidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelmanganesoenlasmismases:

a)EnelHMnOD: +1+𝑥+4(–2)=0 ® 𝑥=+7

b)EnelMnO.: 𝑥+2(–2)=0 ® 𝑥=+4

c)EnelH.MnOD: 2(+1)+𝑥+4(–2)=0 ® 𝑥=+6

d)EnelMn.O1: 2(𝑥)+3(–2)=0 ® 𝑥=+3

1.76. IndiquecuáleselestadodeoxidacióndelazufreenelcompuestoNa2S2O6:a)+4b)+6c)+5d)–6

(O.Q.L.LaRioja2013)

Considerandoqueambosátomosdeazufretenganelmismonúmerodeoxidación,ysabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelNayOson,respectivamente,+1y–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

2(+1)+2(𝑥)+6(–2)=0®𝑥=+5

1.77. Paralareacción:Cu+HNO3®Cu(NO3)2+NO

Elagenteoxidanteyelagentereductorson,respectivamente:a)Cu2+yCub)NO𝟑/yNOc)NO𝟑/yCud)CuyHNO3

(O.Q.L.LaRioja2013)

§ElHNO1secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduce:

reducción:NO1/+4H[+3e/®NO+2H.O

§ElCusecomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxida:

oxidación:Cu®Cu[+2e/

1.78. ¿Encuáldelassiguientesespecieselelementoindicadotienenúmerodeoxidación+2?a)SO2Cl2(S)b)[Fe(CN)6]4–(Fe)c)HNO2(N)d)Ni(CO)4(Ni)

(O.Q.L.LaRioja2014)

a)Falso.SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelClyOson,respectivamente,–1y–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

𝑥+2(–2)+2(–1)=0 ®𝑥=+6b)Verdadero.SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelCyNson,respectivamente,+2y–3y,queenunionlasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegrancoincideconlacargadelmismo,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

𝑥+6(+2)+6(–3)=–4®𝑥=+2c)Falso.SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelHyOson,respectivamente,+1y–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

+1+𝑥+2(–2)=0 ®𝑥=+3d)Falso.SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelCyOson,respectivamente,+2y–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

𝑥+4(+2)+4(–2)=0®𝑥=0Larespuestacorrectaeslab.

1.79. ¿Encuáldelassiguientesespeciesquímicaspresentaelnitrógenomayorestadodeoxidación?a)NOb)N2Oc)NO2d)NH3e)KNO3

(O.Q.L.Madrid2014)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno+1ydelpotasio+1,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoenlasmismases:

a)EnelNO: 𝑥+(–2)=0 ® 𝑥=+2

b)EnelN.O: 2(𝑥)+(–2)=0 ® 𝑥=+1

c)EnelNO.: 𝑥+2(–2)=0 ® 𝑥=+4

d)EnelNH1: 𝑥+3(+1)=0 ® 𝑥=–3e)EnelKNO1: +1+𝑥+3(–2)=0 ® 𝑥=+5Larespuestacorrectaeslae.

1.80. Identifiquecuáleselagenteoxidanteenlasiguientereacción(noajustada):HAsO2(aq)+Sn2+(aq)+H+(aq)®As(s)+Sn4+(aq)+H2O(l)

a)HAsO2(aq)b)Sn2+(aq)c)H+(aq)d)Sn4+(aq)

(O.Q.L.LaRioja2015)

Elagenteoxidanteeslaespeciequesereduce,esdecir,quecaptaelectrones.EnestareaccióneselHAsO.:

AsO./+4H[+3e/®As+2H.OLarespuestacorrectaeslaa.

1.81. Paralassiguientessustancias,¿cuáleslasecuenciacorrectaenlaquevaaumentandoelnúmerodeoxidacióndeloxígeno?a)O2,H2O,OF2,H2O2b)H2O,H2O2,O2,OF2c)H2O2,O2,H2O,OF2d)OF2,O2,H2O2,H2O

(O.Q.L.LaRioja2015)(O.Q.L.CastillayLeón2015)

Teniendoencuentaqueenlasespeciesdadaselnúmerodeoxidacióndelhidrógeno+1ydelflúor–1,elnúmerodeoxidacióndeloxígenoenlasmismases:

§EnelO.: 2𝑥=0 𝑥=0

§EnelH.O: 2(+1)+𝑥=0 ® 𝑥=–2

§EnelOF.: 𝑥+2(–1)=0 ® 𝑥=+2

§EnelH.O.: 2(+1)+2(𝑥)=0 ® 𝑥=–1

Lasecuenciaconordencrecientedenúmerodeoxidacióndeloxígenoes:

H.O,H.O.,O.,OF.

1.82. Eldicromatodepotasioreaccionaconlosalcoholesprimariosproduciendoaldehídos,loscualespueden transformarse posteriormente en ácidos carboxílicos. En una primera etapa, el etanol setransformaenetanalenmediodeácidosulfúricodeacuerdoconlasiguientereacción:

K2Cr2O7+3CH3CH2OH+4H2SO4®Cr2(SO4)3+3CH3CHO+K2SO4+7H2OIndiquecuálocuálesdelassiguientesproposicionessoncorrectas:

1.Eldicromatodepotasioseoxidayelestadodeoxidacióndelcromoenestasustanciaes+6.2.Eletanoleselreductor.3.Elácidosulfúricoeseloxidantedelareacción.4.ElestadodeoxidacióndelCreneldicromatodepotasioes+7yenelsulfatodecromoes+3.5.Eletanaleselreductorcuandoestransformadoenácidoetanoico.

a)1b)4c)2y5d)1y3e)1,2y4

(O.Q.L.Galicia2015)

1.Falso.Laecuacióncorrespondientealasemirreaccióndereduccióndeldicromatoenmedioácidoes:

reducción:Cr.Ow./+14H[+6e/®2Cr1[+7H.OEldicromatoeseloxidantequegana3e/yelcromopasadeestadodeoxidación+6a+3ysereduce.2.Verdadero.Laecuacióncorrespondientealasemirreaccióndeoxidacióndeletanolenmedioácidoes

oxidación:CH1CH.OH®CH1CHO+2H[+2e/Eletanoleselreductorquecede2e/yseoxidaaetanal.3.Falso.Lamisióndelácidosulfúricoenlareacciónescederprotonesyrecogercationes.4.Falso.Sehademostradoenelapartado1.

5.Verdadero.Laecuacióncorrespondientealasemirreaccióndeoxidacióndeletanalaácidoacéticoes:

oxidación:CH1CHO+H.O®CH1COOH+2H[+2e/Eletanaleselreductorquecede2e/yseoxidaaácidoetanoico.Larespuestacorrectaeslac.

1.83. Enlasiguientereacción:K2Cr2O7+HCl®CrCl3+Cl2+KCl+H2O

elagenteoxidanteyelreductorson,respectivamente:a)K2Cr2O7yHClb)K2Cr2O7yCl2c)KClyK2Cr2O7d)Cl2yK2Cr2O7e)HClyCrCl3

(O.Q.L.Madrid2015)

§ElK.Cr.Owsecomportacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduce.

oxidación:2Cl/®Cl.+2e/

§ElHClsecomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxida.

1.84. Elvalorde𝒏enlafórmulaBe𝒏Al2Si6O18es:a)3b)5c)7d)9e)11

SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelBe,Al,SiyOson,respectivamente,+2,+3,+4,–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0sepuedeplan-tearlasiguienteecuación:

𝑛(+2)+2(+3)+6(+4)+18(–2)=0®𝑛=3

1.85. Dadalareacciónsinajustar:Cu2S+K2Cr2O7+H2SO4®CuSO4+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O

Indiquecuáldelasafirmacionesesverdadera:a)ElCusereduce,elCrseoxidayelSnosemodifica.b)ElCuseoxida,elCrsereduceyelSnosemodifica.c)ElCuseoxida,elCrsereduceyelSseoxida.d)ElCuseoxida,elCrsereduceyelSsereduce.e)Noesunareacciónredox.

Laecuacióniónicaes:

2Cu[S./+2K[Cr.Ow./+2H[SOD./®Cu.[SOD./+2Cr1[3SOD./+2K[SOD./+H.O

Lassemirreacionesquetienenlugarson:

oxidación:6(2Cu[®2Cu.[+2e/)

oxidación:6(S./+4H.O®SOD./+8H[+8e/)

§Cr.Ow./eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.

§Cu[yS./sonreductores,lasespeciesquecedenelectronesyseoxidan.

1.86. Elsulfurodehidrógenoreaccionaconpermanganatodepotasioenmedioácidoparadarazufrediclorurodemanganeso,ademásdeclorurodepotasioyagua.Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa:a)Enelprocesodereducciónseformaagua.b)Laoxidaciónproduceazufre.c)Elpermangantodepotasioeselagenteoxidante.d)Elsulfurodehidrógenoeselagenteoxidante.

(O.Q.L.LaRioja2016)

Lareacciónredoxpropuestaes:

H.S+KMnOD+HCl®S+MnCl.+KCl+H.O

Laecuacióniónicaes:

2H[S./+K[MnOD/+H[+Cl/®S+Mn.[

oxidación:5(S./®S+2e/)

§MnOD/eseloxidante,laespeciequeganaelectronesysereduce.

§S./eselreductor,laespeciequecedeelectronesyseoxida.

1.87. Unreductoresunaespeciequímica:a)Quecedeelectronesaotra.b)Enlaqueunodesusátomossufreunadisminucióndesunúmerodeoxidación.c)Queoxidaaotra.d)Quereducelavelocidaddereacción.

(O.Q.L.Madrid2016)

Elreductoreslaespeciequímicaquecedeelectronesyseoxida,porloqueaumentasunúmerodeoxi-dación.

1.88. ElnúmerodeoxidacióndelCuenelcompuestoCuSO4⋅5H2Oes:a)+1 b)+2c)–1d)–2

(O.Q.L.Murcia2017)

Noteniendoencuentaalasmoléculasdeaguay,sabiendoqueelnúmerodeoxidacióndelOes–2yqueelnúmerodeoxidacióndelSenlossulfatoses+6y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

𝑥+6+4(–2)=0®𝑥=+2Larespuestacorrectaeslab.

1.89. Enellaboratoriosedisponedecuatrometales(M1,M2,M3yM4)ydecuatrodisolucionesdeloscorrespondientesionesmonovalentes(M1

+,M2+,M3

+yM4+).

Serealizanvariosexperimentosentubosdeensayo,demodoquecadametalseenfrentaalasdisolucio-nesdelosotroscationesmetálicos.Losresultadosobtenidosseagrupanenlasiguientetablaadjunta.(Sí:seobservancambiosenlasuperficiedelmetal.No:nohaycambiosenlasuperficiedelmetal).

Metal/Catión M1+ M2

+ M3+ M4

+M1 No No SíM2 Sí Sí SíM3 Sí No SíM4 No No No

Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera.a)ElmetalM1eseldemayorpoderreductor.b)Elordendemayoramenorpoderreductordelosmetalesestudiadoses:M1>M3>M2>M4.c)Elordendemayoramenorpoderreductordelosmetalesestudiadoses:M2>M3>M1>M4.d)ElmetalM2eseldemayorpoderoxidante.

(O.Q.L.Madrid2017)

§SielmetalM0soloescapazdereaccionarconladisolucióndelmetalMD[indicaqueM0esmásreductor

queMD,peromenosqueM.yM1.

§SielmetalM.escapazdereaccionarconlasdisolucionesdelosotrosmetalesindicaqueM.eselmetalmásreductorqueM0,M1yMD.

§SielmetalM1soloescapazdereaccionarconlasdisolucionesdelosmetalesM0[yMD

[indicaqueM0esmásreductorqueM0yMD,peromenosqueM..

§SielmetalMDnoescapazdereaccionarconlasdisolucionesdelosotrosmetalesindicaqueMDeselmetalconmenorpoderreductorqueM0,M.yM1.

Deacuerdoconloanteriormenteexpuesto,elordendecrecientedepoderreductordelosmetalespro-puestoses:

M.>M1>M0>MD

1.90. Elnitritodesodio,unimportantecompuestoquímicodelaindustriadecolorantes,seproducemediantelareaccióndenitratodesodioconplomodeacuerdocon:

NaNO3(aq)+Pb(s)®NaNO2(aq)+PbO(s)Laespecieoxidantees:a)Pbb)NO𝟑– c)NO𝟐– d)Pb2+

(O.Q.L.LaRioja2017)

Laecuacióniónicacorrespondienteaajustares:

NO1/+Na[+Pb®NO./+Na[+PbO

reducción:NO1/+2H[+2e/®NO./+H.O

oxidación:Pb+H.O®PbO+2H[+2e/

LaespecieoxidanteeselNO1/yaquesereduceaNO./.

1.91. Dadalareacciónsinajustar:MnO4– +HCl®Mn2++Cl2+H2O

a)ElHCleselreductor.b)ElMnO4– seoxida.c)ElCl–sereduce.d)ElMnO4– eselreductor.e)Noesunareacciónredox.

Laecuacióniónicaes:MnOD/+H[Cl/®Mn.[+Cl.+H.O

Lassemirreacionesquetienenlugarson:reducción:2(MnOD/+8H[+5e/®Mn.[+4H.O)

§MnOD/secomportacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduce.oxidación:5(2Cl/®Cl.+2e/)

§Cl/(HCl)secomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxida.Larespuestacorrectaeslaa.

1.92. SisequiereobtenerI2(g)apartirdeKIO3(s)hayque:a)Añadirunoxidante.b)Calentarhastacercade100°C.c)Añadirunreductor.d)Fundirelyodatoatemperaturacontroladaenatmósferainerte.

(O.Q.L.Murcia2018)

TeniendoencuentaqueenelKIO1elnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelpotasio+1,elnúmerodeoxidacióndelyodoenlamismaes:

+1+𝑥+3(–2)=0®𝑥=+5Esnecesarioañadirunreductorparapasardenúmerodeoxidación+5a0.Larespuestacorrectaeslac.

1.93. Enlareacción:Mg+2HCl→MgCl2+H2

¿quéespecieseoxida?a)Cl b)Mg c)H d)Noseoxidaningúnelementoporqueesunareacciónácido-base.

(O.Q.L.Murcia2018)

Enlareacciónpropuestasecumpleque:

§ElMgsecomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxida:

oxidación:Mg®Mg.[+2e/

§ElH[secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduce:

oxidación:2H[+2e/®H.

1.94. DurantelaGuerraEuropeaseempleópermanganatodepotasioparacamuflaraloscaballosblan-cos,yaque,alcontactoconestasustancia,elpelodelcaballosetiñedecolormarrón.¿CuáleselnúmerodeoxidacióndelMnenestecompuesto?a)+7b)+6c)+5d)+4

(O.Q.L.Murcia2018)

Considerandoquéenlaespeciepropuesta,KMnOD,elnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplan-tearlasiguienteecuación:

+1+𝑥+4(–2)=0®𝑥=+7

1.95. Siunasustanciaactúacomoreductoraenunareacciónquímica,sepuedeafirmardeellaque:a)Siesreductoraenesareacción,loestambiénencualquierotra.b)Solamenteseráreductoraenesareacción,peronoenotras.c)Enotrasreaccionesactuarácomooxidanteoreductora,dependiendodelrestodereactivos.d)Enotrasreaccionesoesreductoraonosemodifica,peronuncapodráactuarcomooxidante.

(O.Q.L.Murcia2018)

Elcarácterreductordeunaespeciedependedelvalordesupotencialdeelectrodocomparadoconeldelrestodelosreactivospresentesenlareacción.

Porejemplo,elperóxidodehidrógeno,H.O.,secomportacomo:

§reductor(𝐸°=–0,68V)frentealMnOD/(𝐸°=+1,51V)

§oxidante(𝐸°=+1,77V)frentealSnD[(𝐸°=+0,15V)

1.96. Dadoslossiguientescompuestos:CO2,CH4,CH3OHyCO;marquelarespuestacorrectaentrelassiguientesopciones:a)Elmetanopuedeactuarcomooxidanteenreaccionesredox.b)Elmonóxidodecarbonoeslaespeciemásoxidada.c)Elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelmetanoes+4.d)Elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelmetanolesde–2.e)Ningunadelasanteriores.

Teniendoencuentaqueenloscompuestosdadoselnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2ydelhidró-geno+1,elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelloses:

EnelCO.: 𝑥+2(–2)=0®𝑥=+4

EnelCHD: 𝑥+4(+1)®𝑥=–4EnelCH1OH: 𝑥+4(+1)+(–2)=0®𝑥=–2

EnelCO: 𝑥+(–2)=0®𝑥=+2

a-c)Falso.Elcarbonoenelmetanotieneelnúmerodeoxidaciónmásbajo,–4,portanto,solopuedeactuarcomoreductoryoxidarse.

b)Falso.Laespecieenlaqueelcarbonoestámásoxidadoeseldióxidodecarbono.

d)Verdadero.Elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelmetanoles–2.

1.97. Indiqueenquécompuestoeloxígenotienenúmerodeoxidaciónpositivo.a)N2Ob)H2O2c)OF2d)KNO3

(O.Q.L.Galicia2018)

ElúnicocompuestoenelqueeloxígenotienenúmerodeoxidaciónpositivoeselOF.,yaqueelflúoreselelementomáselectronegativoqueexisteysuúniconúmerodeoxidaciónes–1,deformaqueeloxígenocuandosecombinaconelposeenúmerodeoxidación+2.

1.98. Elcloritodesodio,unagenteblanqueadorindustrial,sepreparasegúnlasiguientereacción:4NaOH(aq)+Ca(OH)2(aq)+C(s)+4ClO2(g)®4NaClO2(aq)+CaCO3(s)+3H2O(l)

Laespecieoxidantees:a)OH–b)Ca2+c)Cd)ClO2

(O.Q.L.LaRioja2019)

Delasespeciespropuestas,eloxidanteesClO2quecaptaelectronesysereducedeacuerdoconlasi-guientesemirreacción:

reducción:ClO2+e/®ClO2/

1.99. Losestadosdeoxidación(valencias)delNenelácidonítrico,delSenelsulfatodepotasioydelCenelcarbonatodecalcio,son,respectivamente:a)+3,+4y+6b)+5,+6y+4c)+3,+4y+4d)+5,+6y+2

§Enelácidonítrico,HNO3,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:

𝑥+3(–2)+(+1)=0®𝑥=+5

§Enelsulfatodepotasio,K2SO4,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelpotasioes+1yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelazufrees:

𝑥+4(–2)+2(+1)=0®𝑥=+6

§Enelcarbonatodecalcio,CaCO3,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelcalcioes+2yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelcarbonoes:

𝑥+3(–2)+(+2)=0®𝑥=+4

1.100. ¿CuáleselestadodeoxidacióndelcromoenelH2Cr2O7?a)+2b)+3c)+4d)+6

SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelKyOson,respectivamente,+1y–2y,queenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelointegranes0,sepuedeplantearlasiguienteecuación:

2(+1)+2𝑥+7(–2)=0®𝑥=+6

1.101. ¿Quéafirmaciónesfalsasobrelasiguientereacción?2AgF+Fe®FeF2+2Ag

sepuededecir:a)LosionesAg+actúancomooxidantes.b)LosionesF–actúancomooxidantes.c)ElFeeselagentereductor.d)LosionesAg+sereducen.

Lassemirreaccionesson:reducción:2Ag[+2e/®2Ag

§Ag[secomportacomooxidanteyaqueganaelectronesysereduce.

oxidación:Fe®Fe.[+2e/§Fesecomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxida.LosionesF/niseoxidannisereducen,secomportancomoionesespectadores.Larespuestacorrectaeslab.

1.102. Losestadosdeoxidacióndelazufreydelnitrógenoenloscompuestos:ácidosulfúrico/ácidonitroso/sulfurodesodio/nitratodeplata/ácidosulfurososon,respectivamente:a)+6,+3,–2,–4y–5b)–2,+3,+5,+6y+3c)+6,+3,–2,+5y+4d)+6,+5,+4,–2y+5

§Enelácidosulfúrico,H2SO4,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelazufrees:

𝑥+4(–2)+2(+1)=0®𝑥=+6

§Enelácidonitroso,HNO2,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldeloxí-genoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:

𝑥+2(–2)+(+1)=0®𝑥=+3

§Enelsulfurodesodio,Na2S,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelsodioes+1,elnúmerodeoxidacióndelazufrees:

𝑥+2(+1)=0®𝑥=–2

§Enelnitratodeplata,AgNO3,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelaplataes+1yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes:

𝑥+3(–2)+(+1)=0®𝑥=+5

§Enelácidosulfuroso,H2SO3,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldeloxígenoes–2,elnúmerodeoxidacióndelazufrees:

𝑥+3(–2)+(+2)=0®𝑥=+4

(CuestiónsimilaralapropuestaenCastillayLeón2019).

1.103. Delassiguientesespecies,¿encuálsepresentaelyodoconsuformamásoxidada?a)IO2– b)CHI3c)IF5d)I2

§Enelionyodito,IO2/,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,elnúmerodeoxida-cióndelyodoes:

𝑥+2(–2)=–1®𝑥=+3

§Eneltriyodometano,CHI3,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelhidrógenoes+1yeldelcar-bonoes–4,elnúmerodeoxidacióndelyodoes:

3𝑥+(–4)+(+1)=0®𝑥=+1

§Enelpentafluorurodeyodo,IF5,considerandoqueelnúmerodeoxidacióndelflúorsolopuedeser–1,elnúmerodeoxidacióndelyodoes:

𝑥+5(–1)=0®𝑥=+5

§Eneldiyodo,I2,es0,yaquecualquierelementoensuformaatómicaomoleculartieneesenúmerodeoxidación.

1.104. ¿CuántoselectronesganaunmoldeionesdicromatocuandodichosionessetransformanenionesCr3+enunprocesoredoxenmedioacuoso?a)3b)6·6,022·1023c)6,022·1023/3d)Dependedelreductor

LasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelCr.Ow./es:

Cr.Ow./+14H[+6e/®2Cr1[+7H.O

RelacionandomolesdeCr.Ow./conelectrones:

1molCr.Ow./ ·6mole/

1molCr.Ow./·6,022·1023e/

1mole/= 6 · 6,022·1023e/

1.105. Señaleelpapelquedesempeñaelperóxidodehidrógenoencadaunadelassiguientesreaccionesenlasquesedesprendeoxígenomolecular:

I)H2O2+O3®H2O+2O2II)H2O2+Ag2O®2Ag+H2O+O2

a)OxidanteenIyreductorenII.b)ReductorenIyoxidanteenII.c)ReductorenIyII.d)OxidanteenIyII).

§LassemirreaccionesquetienenlugarenlareacciónIson:

reducción:H.O.+2H[+2e/®2H2O

H.O.secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduceH2O.

oxidación:2(H.O.®O.+2H[+2e/)

H.O.secomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxidaO..

EnestareacciónelH.O.sedismuta,esdecir,seoxidaysereducedeformasimultánea.

§LassemirreaccionesquetienenlugarenlareacciónIIson:

reducción:2Ag[+2e/®2Ag

Ag[secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduceAg.

oxidación:H.O.®O.+2H[+2e/

H.O.secomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxidaO..

§EnambasreaccioneselH.O.secomportacomoreductor.

2.POTENCIALESESTÁNDARDEELECTRODOYCELDASELECTROQUÍMICAS

2.1. Lossiguientespotencialesdeelectrodo:E°Pb2+|Pb=–0,13V E°Ni2+|Ni=–0,25V

sirvenparaformarunacelda.¿Cuálserásufem?a)0,38Vb)0,12Vc)0,01Vd)–0,38V

Unaceldavoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°

sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

cátodo(reducción):Pb.[+2e/®Pb 𝐸°=–0,13V

ánodo(oxidación):Ni®Ni.[+2e/ 𝐸°=+0,25V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Pb.[+Ni®Pb+Ni.[ 𝐸°=0,12V

Elpotencialestándardelaceldatambiénsepuedecalcularmediantelaexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸�y!#ô�y

" − 𝐸:&!#ô:&" = (– 0,13V) − (– 0,25V) = 0,12V

2.2. Lospotencialesestándardeelectrodoparalassiguientesreaccionesson:Ag+(aq)+e–®Ag(s) E°=+0,80VFe3+(aq)+e–®Fe2+(aq) E°=+0,77VCu2+(aq)+2e–®Cu(s) E°=+0,34V

Elagentereductormásfuertees:a)Ag+(aq)b)Ag(s)c)Fe2+(aq)d)Cu(s)e)Cu2+(aq)

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2007)

Elagentereductormásfuerteesaquélquetieneelmenorpotencialestándardeelectrodoodereducción.DelasespeciespropuestassetratadelCu(𝐸°=+0,34V).

2.3. ¿Cuáldelassiguientessemirreaccionespuedetenerlugarenelánododeunaceldaelectroquí-mica?a)Cu2+®Cub)F2®F–c)O2®H2Od)HAsO2®Ase)Cr3+®Cr2O72–

(O.Q.N.Burgos1998)

Enloscasospropuestosena),b),c)yd)setratadesemirreaccionesdereducción,quetienenlugarenelcátodoyenlasquelasespeciesgananelectronesysereducen:

Cu.[+2e/®CuF.+2e/®2F/O.+4H[+4e/®2H.OAsO./+4H[+3e/®As+2H.O

Laúnicasemirreaccióndeoxidación,queseproduceenelánodoyenlaquelaespeciecedeelectronesyseoxidaes:

Cr1[+7H.O®Cr.Ow./+14H[+6e/Larespuestacorrectaeslae.(CuestiónsimilaralapropuestaenCiudadReal1997).

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.PaísVasco2007)(O.Q.L.Asturias2009)

Lassemirreaccionesdereducciónson:Al1[(aq)+3e/®Al(s) 𝐸°=–1,66VCu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,34VZn.[(aq)+2e/®Zn(s) 𝐸°=–0,76VFe1[(aq)+e/®Fe.[(aq) 𝐸°=+0,77VCu.[(aq)+e/®Cu[(aq) 𝐸°=+0,15V

ElagentereductormásfuerteeselAlyaquetieneelpotencialdeelectrodomásbajo(𝐸°=–1,66V).Larespuestacorrectaeslaa.

2.5. Enunaceldaelectroquímica,eltipodeionesatraídohaciaelánodoyelcátodo,respectivamente,yelsignodelánodoyelcátodo,respectivamente,son:a)Cationes,aniones;+,−b)Cationes,aniones;−,+c)Aniones,cationes;−,+d)Aniones,cationes;+,−e)Coincidenconlosdeunaceldaelectrolítica.

Enunaceldaelectroquímica:

§losanionessedirigenhaciaelánodo(electrodo−).

§loscationessedirigenhaciaelcátodo(electrodo+).

2.6. ¿Cuáldelassiguientesespeciesreaccionaúnicamentecomoagenteoxidante?a)F2b)Nac)H2d)F–e)Cl2f)Cl–

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.L.PaísVasco2008)(O.Q.L.LaRioja2020)

F.eselagenteoxidantemásfuertequeexisteporloquesolopuedereducirseaF/:

F.(g)+2e/®2F/(aq)

(Pararesponderestacuestiónsedeberíanhaberproporcionadolosvaloresdelospotencialesdeelec-trododelasespeciespropuestas).

2.7. LospotencialesestándardeelectrodoparaelAl3+|AlyCr3+|Crson–1,66Vy–0,74V,respectiva-mente.¿Cuáldelasestasafirmacionesesciertaparalasiguientereacciónencondicionesestándar?

Al+Cr3+®Al3++Cra)E°=2,40Vylareacciónesespontánea.b)E°=0,92Vylareacciónesespontánea.c)E°=–0,92Vylareacciónesnoespontánea.d)E°=–0,92Vylareacciónesespontánea.e)E°=–2,40Vylareacciónesnoespontánea.

(O.Q.N.Oviedo2002)

cátodo(reducción):Cr1[(aq)+3e/®Cr(s)

ánodo(oxidación):Al(s)®Al1[(aq)+3e/

Elpotencialdelaceldasecalculamediantelaexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸" =𝐸;*"#ô;*" -𝐸B$"#ôB$

" =(–0,74V)–(–1,66V)=0,92V

Larelaciónexistenteentre laenergíadeGibbsy la fuerzaelectromotrizde laceldavienedadapor lasiguienteecuación:

Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°Si𝐸°>0,entoncessetieneque,Δ𝐺°<0,ylareacciónesespontánea.

2.8. Lasemirreacciónenelánododeunaceldagalvánicaeslasiguiente:Zn(s)®Zn2+(aq)+2e–

¿Cuáleslacargamáxima,enculombios,quepuedeproducirseenunaceldaconunánodode6,54gdezinc?a)4.820Cb)9.650Cc)19.306Cd)38.600Ce)48.200C

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Asturias2007)

RelacionandomolesdeZnydeelectrones:

6,54gZn ·1molZn65,4gZn

·2mole/

1molZn·96.485C1mole/

= 1,93·104C

2.9. Enunaceldavoltaicaogalvánica(pila):a)Loselectronessedesplazanatravésdelpuentesalino.b)Lareduccióntienelugarenelcátodoopolopositivo.c)Loselectronessemuevendesdeelcátodoalánodo.d)Loselectronessalendelaceldaporelánodooelcátodo,dependiendodeloselectrodosutilizados.

Enlasceldasvoltaicasyenlaselectrolíticas:§ánodo:electrodoporelqueloselectronessalendelaceldaytienelugarlaoxidación.§cátodo:electrodoporelqueloselectronesentranenlaceldaytienelugarlareducción

Enunaceldavoltaica,loselectronessedirigenespontáneamentehaciaelcátodoporloqueestetienesignopositivo.Enunaceldaelectrolítica, loselectronessonforzadosadirigirsehaciaelcátodopor loqueestetienesignonegativo.Larespuestacorrectaeslab.

2.10. Dados los potenciales estándar de reducción, E°, de los siguientes pares: Na+|Na= –2,71 V;Cl2|Cl–=+1,36V;K+|K=–2,92V;Cu2+|Cu=+0,34V,indique

(i)Elelementoquímicomásoxidanteyelmásreductor.(ii)¿Cuáleselmayorpotencialestándarquesepuedeformarconlosdistintospares?

a)i)Cloroypotasio,respectivamente ii)4,28Vb)i)Cloroysodio,respectivamente ii)4,07Vc)i)Potasioycloro,respectivamente ii)4,07Vd)i)Cloroycobre,respectivamente ii)4,28V

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2005)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2008)

i)Delosdiferentesparesredoxpropuestos:

§elementomásoxidante®elquetieneelpotencialdeelectrodomayor,Cl.|Cl/=+1,36V.

§elementomásreductor®elquetieneelpotencialdeelectrodomenor,K[|K=–2,92V.

ii)Elmayorpotencialseconsigueconlareacciónformadaporloselementosmásoxidanteymásreduc-tor.Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

cátodo(reducción):Cl.(g)+2e/®2Cl/(aq)

ánodo(oxidación):2[K(s)®K[(aq)+e/]

Elpotencialdelareacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸" =𝐸;$!ô;$$" -𝐸�#ô�

" =(1,36V)–(–2,92V)=4,28V

2.11. Calculeelpotencialdeelectrodoestándar,esdecir,E°paralaceldaenlaqueseproducelasi-guientereacción:

10Br–(aq)+2MnO4–(aq)+16H+(aq)®2Mn2+(aq)+8H2O(l)+5Br2(l)a)–0,44Vb)7,63Vc)–9,14Vd)2,57Ve)0,44V(Datos.E°(Br2|Br–)=+1,065V;E°(MnO4–|Mn2+)=+1,51V).

(O.Q.N.Vigo2006)

Lassemirreaccionesquetienenlugarenlaceldason:

cátodo(reducción):MnOD/+8H[+5e/®Mn.[+4H.O

ánodo(oxidación):2Br/®Br.+2e/

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸x)9($ôx)!#" − 𝐸X*!ôX*$

" = (1,51V) − (1,065V) = 0,445V

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010)(O.Q.L.Madrid2011)

Lassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereduccióndadosson:

Au1[(aq)+3e/®Au(s) 𝐸°=–1,498VCl.(g)+2e/®2Cl/(aq) 𝐸°=+1,360V

Ag[(aq)+e/®Ag(s) 𝐸°=+0,799V

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,339V

Br.(g)+2e/®2Br/(aq) 𝐸°=+1,065V

Delasespeciespropuestas,elagenteoxidantemásfuerteeselCl.yaquetieneelpotencialdeelectrodomáselevado(𝐸°=+1,360V).

2.13. Indiqueelagenteoxidantemásfuertedeestaserie:Ag,Al3+,K,F–,H+.a)Al3+b)H+c)Agd)Ke)F–(Datos.E°(V):Ag+|Ag=+0,80;Al3+|Al=–1,676;K+|K=–2,92;F2|F–=2,86;H+|H2=0)

Lassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereduccióndadosson:

Al1[(aq)+3e/®Al(s) 𝐸°=–1,676V

2H[(aq)+2e/®H.(g) 𝐸°=0V

Ag[(aq)+e/®Ag(s) 𝐸°=+0,80V

K[(aq)+e/®K(s) 𝐸°=–2,92VF.(g)+2e/®2F/(aq) 𝐸°=+2,86V

Delasespeciespropuestas,H[(𝐸°=0V)yAl1[(𝐸°=–1,676V),lamásoxidanteesH[,yaqueeslaquetieneelpotencialdeelectrodomáselevadodeambas,elresto;Ag,KyF/,sonespeciesreductoras.

2.14. Indiquecuálessonlosproductosdelareacción:H2SO4(conc.)+Cu+calor®

a)SO3+CuO+H2Ob)CuSO4+SO2+2H2Oc)CuSO4+SO2+Cu(OH)2d)CuSO4+H2(Dato.E°(Cu2+|Cu)=+0,34V).

(O.Q.L.Madrid2007)

ElazufredelH.SODtienesumáximonúmerodeoxidación(+6)porloquesecomportacomooxidanteysolopuedereducirsehastatenerunnúmerodeoxidaciónmenor.

Entrecobreehidrógeno,eselprimeroelqueposeeunpotencialdeelectrodomayorporloquesecom-portacomoreductoryseoxidamásfácilmente.

a)Falso.CuseoxidaaCu.[,mientrasqueSnocambiadenúmerodeoxidación:

oxidación:Cu®Cu.[+2e/

SOD./+2H[®SO1+H.O

b)Verdadero.CuseoxidaaCu.[,mientrasqueSsereduceaSO.:

oxidación:Cu®Cu.[+2e/

reducción:SOD./+4H[+2e/®SO.+2H.O¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾H.SOD+Cu®CuSOD+SO.+2H.O

c)Falso.CuseoxidaaCu.[,mientrasqueSsereduceaSO.,peronopuedeformarseCu(OH).portratarsedeunmedioácido.

d)Falso.CuseoxidaaCu.[,peronopuedeformarseH.yaqueelCutienemayorcarácterreductor.

2.15. Unaceldagalvánicaqueimplicalassiguientessemirreaccionesencondicionesestándar:Cd2+(aq)+2e–®Cd(s) E°=–0,403VCu2+(aq)+2e–®Cu(s) E°=+0,340V

tieneunpotencialestándar,E°:a)–0,743Vb)0,743Vc)0,063Vd)0,0936V

(O.Q.L.Madrid2008)

Unaceldagalvánicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialcomoánodoyreductor(seoxida).

Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

cátodo(reducción):Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,340V

ánodo(oxidación):Cd(s)®Cd.[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,403V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[(aq)+Cd(s)®Cu(s)+Cd.[(aq) 𝐸°=0,743V

Otraformadecalcularelpotencialestándardelaceldaesmediantelaexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸;a!#ô;a" − 𝐸;E!#ô;E

" = (0,340V) − (– 0,403V) = 0,743V

2.16. ¿Cuáldelassiguientesespeciesesmásreductora?a)Cl–b)F2c)Agd)Fee)Br–(Datos.E°(V):Cl2|Cl–=+1,36;F2|F–=+2,87;Ag+|Ag=+0,80;Fe2+|Fe=–0,44V;Br2|Br–=+1,06)

Lassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereducciónpropuestosson:

Cl.(g)+2e/®2Cl/(aq) 𝐸°=+1,36V

F.(g)+2e/®2F/(aq) 𝐸°=+2,87V

Ag[(aq)+e/®Ag(s) 𝐸°=+0,80V

Fe.[(aq)+2e/®Fe(s) 𝐸°=–0,44V

Br.(l)+2e/®2Br/(aq) 𝐸°=+1,06V

DescartandoalF.queesunaespecieoxidante,delrestodelasespeciespropuestas,lamásreductoraesFe,yaqueeslaquetieneelpotencialdeelectrodomásbajo(𝐸°=–0,44V).

2.17. Dadoslossiguientespotencialesestándar,¿cuáldelasespeciesesmejoragenteoxidante?F2(g)+2e–®2F–(aq) E°=+2,866VCl2(g)+2e–®2Cl–(aq) E°=+1,358VCu2+(aq)+2e–®Cu(s) E°=+0,34VMg2+(aq)+2e–®Mg(s) E°=–2,356V

a)Cu(s)b)Mg2+(aq)c)Cl2(g)d)F–(aq)e)F2(g)

(O.Q.N.Ávila2009)

Delasespeciespropuestas,elmejoragenteoxidanteesaquelquetienemayorelpotencialestándardeelectrodo.EstelecorrespondealF.(𝐸°=+2,866V).Estaespecieeseloxidantemásfuertequeexiste.

2.18. EnunapilaDaniellconpuentesalinodeKCl:a)Porelcircuitoexterno,loselectronescirculandesdeelelectrododeZnaldeCu.b)Porelcircuitolíquidointerno,loselectronescirculandesdeelelectrododeCualdeZn.c)AlelectrododeZnsedirigenlosK+delpuentesalino.d)ElelectrododeCueselpolonegativodelapila.

LaimagenmuestraelesquemadeunapilaDa-niell(1836)delquesededuce:a-b)Verdadero.Loselectronesdelapilasediri-gende forma espontánea, a través del circuitoexterno,haciapotencialescrecientes,vandesdeelpolonegativo,ánodo(Zn.[|Zn)haciaelpolopositivo, cátodo (Cu.[|Cu). Por el circuito in-terno,siguenelsentidoopuestoalexterno.c)Falso.LosionesK[sedirigenhacialasemipilaCu.[|Cuyaqueenelladisminuyelacargaposi-tiva.d)Falso.ElelectrododeCueselpolopositivodelapilayaqueeselquetienemayorpotencialdeelectrodo.Lasrespuestascorrectassonayb.

2.19. Paralasiguienteceldaelectroquímica:Ni|Ni2+(1M)||Ag+(1M)|Ag

lospotencialesdereducciónestándarson:E°(Ni2+|Ni)=–0,25VyE°(Ag+|Ag)=+0,80V.Elpotencialdelaceldaes:a)–1,05Vb)1,05Vc)1,23Vd)0,55Ve)–0,55V

cátodo(reducción):2[Ag[(aq)+e/®Ag(s)] 𝐸°=+0,80V

ánodo(oxidación):Ni(s)®Ni.[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,25V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(aq)+Ni(s)®2Ag(s)+Ni.[(aq) 𝐸°=1,05V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸B=#ôB=

" − 𝐸:&!#ô:&" = (+0,80V) − (– 0,25V) = 1,05V

2.20. ¿CuáleselpotencialestándardelaceldaelectroquímicaCr|Cr3+||Pb2+|Pb?Pb2+(aq)+2e–®Pb(s) E°=–0,13VCr3+(aq)+3e–®Cr(s) E°=–0,74V

a)1,09Vb)–1,09Vc)–0,61Vd)0,61V

Unaceldaelectroquímicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

cátodo(reducción):3[Pb.[(aq)+2e/®Pb(s)] 𝐸°=–0,13V

ánodo(oxidación):2[Cr(s)®Cr1[(aq)+3e/] 𝐸°=+0,74V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:3Pb.[(aq)+2Cr(s)®3Pb(s)+2Cr1[(aq) 𝐸°=0,61V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸�y!#ô�y

" − 𝐸;*"#ô;*" = (– 0,13V) − (– 0,74V) = 0,61V

2.21. Dadoslospotencialesdereducción,E°(Zn2+|Zn)=–0,76VyE°(Fe3+|Fe2+,Pt)=+0,77V;sededuceque:

I.ElpotencialdelaceldaZn|Zn2+||Fe3+|Fe2+,Ptes0,01V.II.ElZntienemayorpoderreductorqueelFe2+.III.ElFe3+puedeoxidaralZn.

a)I,IIyIIIsoncorrectas.b)IyIIsoncorrectas.c)IIyIIIsoncorrectas.d)SoloIescorrecta.e)SoloIIIescorrecta.

(O.Q.N.Valencia2011)Unaceldavoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesson:

§Elelectrododemayorpotencial,(Fe1[|Fe.[,Pt)eselcátodoyenélseproducelasemirreaccióndereducciónylaespeciequímicaFe1[secomportacomooxidante:

Fe1[+e/®Fe.[ 𝐸°=+0,77V

§Elelectrododemenorpotencial,(Zn.[|Zn)eselánodoyenélseproducelasemirreaccióndeoxidaciónylaespeciequímicaZnsecomportacomoreductor:

Zn®Zn.[+2e/ 𝐸°=+0,76V

Lareacciónglobales:

2Fe1[(aq)+Zn(s)®2Fe.[(aq)+Zn.[(aq) 𝐸°=1,53V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸A'"#ôA'!#

" − 𝐸�)!#ô�)" = (0,77V) − (– 0,76V) = 1,53V

LapropuestaIesfalsaylaspropuestasIIyIIIsoncorrectas.

2.22. CuálseráelE°paraceldavoltaicaconstruidapor:Zn2++2e–®Zn E°(V)=–0,762Tl++e–®Tl E°(V)=–0,336

a)0,090Vb)0,426Vc)1,098Vd)1,434V

cátodo(reducción):2(Tl[+e/®Tl) 𝐸°=–0,336V

ánodo(oxidación):Zn®Zn.[+2e/ 𝐸°=+0,762V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Tl[+Zn®2Tl+Zn.[ 𝐸°=0,426V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸�$#ô�$

" − 𝐸�)!#ô�)" = (– 0,336V) − (– 0,762V) = 0,426V

2.23. ¿Cuáleselpotencialestándardelareacción?2Cu+®Cu2++Cu

a)0,18Vb)0,16Vc)0,70Vd)–0,16V(Datos.E°(Cu2+|Cu)=+0,34V;E°(Cu+|Cu)=+0,52V)

(O.Q.L.Madrid2012)(O.Q.LGalicia2012)

Apartirdelosdatosdadossepuedenescribirlassiguientessemirreacciones:reducción:2(Cu[+e/®Cu) 𝐸°=+0,52Voxidación:Cu®Cu.[+2e/ 𝐸°=–0,34V

Sumandoambas,sepuedecalcularelpotencialdelareaccióndedesproporcióndelCu[:2Cu[®Cu.[+Cu 𝐸°=0,18V

2.24. Dadoslossiguientespotencialesestándardereducción:Ag++e–®Ag E°=+0,80VFe3++e–®Fe2+ E°=+0,77VCu2++2e–®Cu E°=+0,34V

Elagentereductormásfuertees:a)Ag+b)Agc)Fe2+d)Cu2+e)Cu

(O.Q.L.Madrid2014)

Delasespeciespropuestas,soloCuyAgpuedencomportarsecomoreductoresy,deambos,elreductormásfuerteesCuquetienemenorpotencialdeelectrodo(𝐸°=+0,34V).Larespuestacorrectaeslae.(CuestiónsimilaralapropuestaenAlmería1999,Barcelona2001,Asturias2004).

2.25. Seconstruyeunaceldavoltaicaconuncompartimentodeelectrodoqueconstadeunatiradeplatacolocadaenunadisolucióndenitratodeplata1MyotrocompartimentodeelectrodoqueconstadeunatiradehierrocolocadaenunadisolucióndeconcentraciónenFe2+1M.Paraestacelda:a)ElelectrodoAg+|Ageselcátododelaceldavoltaica.b)ElelectrodoFe2+|Feeselcátododelaceldavoltaica.c)Laplatametálicaseoxida.d)ElFe2+sereduce.e)LoselectronesfluyendelelectrodoAg+|AgalelectrodoFe2+|Fe.(Datos.E°(Fe2+|Fe)=–0,440V;E°(Ag+|Ag)=+0,799V).

(O.Q.N.Oviedo2014)

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialcomoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

ánodo(oxidación):Fe(s)®Fe.[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,440V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(aq)+Fe(s)®2Ag(s)+Cu.[(aq) 𝐸°=1,24V

Loselectronesdelaceldasedirigendeformaespontáneahacialospotencialescrecientes,esdecir,desdeelpolonegativo,ánodo(Fe.[|Fe)haciaelpolopositivo,cátodo(Ag[|Ag).Larespuestacorrectaeslaa.

2.26. Paraunaceldavoltaicaformadaporplataycobre,elánodoyelpotencialdelaceldaencondicio-nesestándarson:a)Agy1,14Vb)Agy0,46Vc)Cuy0,46Vd)Cuy–0,46Ve)Cuy0,12V(Datos:E°(Ag+|Ag)=+0,80V;E°(Cu2+|Cu)=+0,34V).

(O.Q.N.Madrid2015)

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialcomoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

cátodo(reducción):2[Ag[(aq)+e/®Ag(s)] 𝐸°=+0,80Vánodo(oxidación):Cu(s)®Cu.[(aq)+2e/ 𝐸°=–0,34V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(aq)+Cu(s)®2Ag(s)+Cu.[(aq) 𝐸°=0,46V

2.27. ¿Cuáldelossiguientesioneseselagenteoxidantemásfuerte?a)Zn2+(aq)b)Cu2+(aq)c)Ag+(aq)d)Fe2+(aq)e)H+(aq)

(O.Q.N.Madrid2015)

Consultandolabibliografíalassemirreaccionescorrespondientesalospotencialesdereduccióndadosson:

Zn.[(aq)+2e/®Zn(s) 𝐸°=–0,76VCu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=0,34VAg[(aq)+e/®Ag(s) 𝐸°=0,80VFe.[(aq)+2e/®Fe(s) 𝐸°=–0,44V2H[(aq)+2e/®H.(g) 𝐸°=0,0V

Delosionespropuestos,elagenteoxidantemásfuerteesAg[(𝐸°=0,80V),yaqueeselquetieneunmayorpotencialdeelectrodo.Larespuestacorrectaeslac.(Pararesolverestacuestióndeberíanhaberseproporcionadolospotencialesdereduccióndelasespeciespropuestas).

2.28. Enelinteriordelasceldasocurrenmuchasreaccionesdetransferenciadeelectrones(redox).Unejemploimportantesonlasreaccionesqueocurrenenlacadenarespiratoria.Unodelospasosdeestacadenarespiratoria(dondeintervieneelcomplejoI)sucedeatravésdeunaseriedereaccionesinterme-dias,entrelasqueseencuentraunatransferenciaelectrónicaentreunamoléculadeNAD(dinucleótidodeadeninaynicotamida)yotradeubiquinona(UQ).Conociendolospotencialesdereducción(encon-dicionesfisiológicas,pH=7)deestasdosmoléculas,¿cómocreequesucederáestatransferencia?a)ElNADreducido(NADH)cedeelectronesalaubiquinonaoxidada(UQ).b)ElNADoxidado(NAD+)cedeelectronesalaubiquinonareducida(UQH2).c)Laubiquinonareducida(UQH2)cedeelectronesalNADoxidado(NAD+).d)Laubiquinonareducida(UQH2)oxidaalNADreducido(NADH).e)Laubiquinonaoxidada(UQ)cedeelectronesalNADreducido(NADH2).(Datos.E°(NAD+|NADH)=–220mV;E°(UQ|UQH2)=+100mV)

(O.Q.L.Madrid2015)

Setratadeunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialcomoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

§Laubiquinona(UQ/UQH.)eselelectrodoquetienemayorpotencial,portanto,laubiquinona(UQ)eseloxidantequecaptaelectronesysereduceaUQH.:

UQ+2H[+2e/®UQH. 𝐸°=+100mV

§ElNAD(NAD[ôNADH)eselelectrodoquetienemenorpotencial,portanto,elNADHeselreductorquecedeelectronesyseoxidaaNAD[:

NADH®NAD[+H[+2e/ 𝐸°=+220mV

UQ+NADH+H[®UQH.+NAD[ 𝐸°=320mV

2.29. Considere la siguienteceldaelectroquímicay lospotencialesdereducciónestándar:

Rh3+(aq)+3e–®Rh(s)E°=+0,80VCu+(aq)+e–®Cu(s)E°=+0,52V

¿CuálseráladireccióndelflujodeloselectronesenelcircuitoexternosilasconcentracionesdeRh3+yCu+encadacompartimentoson1M?a)DesdeelánododeRhhastaelcátododeCu.b)DesdeelcátododeRhhastaelánododeCu.c)DesdeelánododeCuhastaelcátododeRh.d)DesdeelcátododeCuhastaelánododeRh.

(O.Q.L.LaRioja2015)Unaceldaelectroquímicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialcomoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

cátodo(reducción):Rh1[(aq)+3e/®Rh(s) 𝐸°=+0,80V

ánodo(oxidación):3(Cu(s)®Cu[(aq)+e/) 𝐸°=–0,52V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Rh1[(aq)+3Cu(s)®Rh(s)+3Cu[(aq) 𝐸°=0,28V

Loselectronesdelaceldasedirigenporelcircuitoexternodeformaespontáneahacialospotencialescrecientes,portanto,vandesdeelánodo(Cu)haciaelcátodo(Rh).

2.30. Considerelareacción:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)®2PbSO4(aq)+2H2O(l)

¿Cuáleselpotencialestándar?a)1,32Vb)–1,32Vc)2,04Vd)–0,571Ve)–4,667V(Datos.E°(Pb2+|Pb)=–0,36V;E°(PbO2|Pb2+)=+1,68).

Setratadelareaccióndedescargadelasbateríasdelosautomóviles.Apartirdelosdatospropuestossepuedenescribirlassiguientessemirreacciones:

reducción:PbO.(s)+4H[(aq)+2e/®Pb.[(aq)+2H.O(l) 𝐸°=+1,68V

oxidación:Pb(s)®Pb.[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,36V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Pb(s)+PbO.(s)+4H[(aq)+2e/®2Pb.[(aq)+2H.O(l) 𝐸°=2,04V

2.31. Enloquerespectaaunbuenoxidante:a)Seráunaespeciefácilmenteoxidable,conunaltopotencialdeelectrodo.b)Seráunaespeciefácilmentereducible,conunaltopotencialdeelectrodo.c)Seráunaespeciefácilmenteoxidable,conunbajopotencialdeelectrodo.d)Seráunaespeciefácilmentereducible,conunbajopotencialdeelectrodo.e)Deberáconteneroxígeno.

Unbuenoxidanteesunaespeciefácilmentereducibleyquetieneunaltopotencialdeelectrodo.

ElpardereferenciaparamedirpotencialesdeelectrodoesH[|H.(g)alquecorrespondelasiguientesemirreaccióndereducciónyalque,porconvenio,seleasignaunpotencialde0V:

2H[(1M)+2e/®H.(g,1atm) 𝐸°=0V

2.33. Delasdiferentesnotacionesdeceldasgalvánicasquesepuedenformarcombinandoloselectro-dosPb2+|Pb,Cu+|CuyAl3+|Al,¿cuáltendrámayorpotencialestándar?a)Pb|Pb2+||Cu+ôCub)Pb|Pb2+||Al3+|Alc)Al|Al3+||Pb2+|Pbd)Al|Al3+||Cu+Cu(Datos.E°(Pb2+|Pb)=–0,13V;E°(Cu+|Cu)=+0,52V;E°(Al3+|Al)=–1,66V).

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2016)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2017)

Tendrámayorpotenciallaceldaformadaporelparquepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanotacióndelamisma,yquesecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,yqueactúacomoánodoyreductor(seoxida).

Deacuerdoconesto,losparesseleccionadosson,respectivamente,Cu[ôCu(𝐸°=+0,52V)yAl1[ôAl(𝐸°=–1,66V).Lassemirreaccionescorrespondientesalaceldason:

cátodo(reducción):3[Cu[(aq)+e/Cu(s)®Cu(s)] 𝐸°=+0,52V

ánodo(oxidación):Al(s)®Al1[(aq)+3e/ 𝐸°=+1,66V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:3Cu[(aq)+Al(s)®3Cu(s)+Al1[(aq) 𝐸°=2,18V

Lanotaciónabreviadaquecorrespondeaestaceldaes:

Al|Al1[||Cu[|Cu

(Parapoderresolverestacuestiónhasidonecesariocorregirlanotacióndelasceldaspropuestas).

2.34. LafemdelaceldaCd|Cd2+(1M)||H+(1M)|H2(1atm)|Pt,esde0,40V.¿Cuáleselpotenciales-tándardereduccióndelcadmio?a)E°=0,40Vb)E°=–0,40Vc)E°=0,80Vd)E°=–0,20V

(O.Q.L.Galicia2016)

Deacuerdoconlanotaciónabreviadadelacelda,lassemirreaccionesquetienenlugarson:

cátodo(reducción):2H[(aq)+2e/®H.(g)

ánodo(oxidación):Cd(s)®Cd.[(aq)+2e/

Elpotencialestándardelaceldasecalculamediantelaexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso

𝐸" =𝐸8#ô8!" -𝐸;E!#ô;E

Sustituyendoseobtiene:

0,40V=0V–𝐸;E!#ô;E" 𝐸;E!#ô;E

" =–0,40V

2.35. SabiendoqueE°(Zn2+|Zn)=–0,760VyE°(Cu2+|Cu)=0,340V,elpotencialdelareacción:Cu2+(aq)+Zn(s)®Cu(s)+Zn2+(aq),será:

a)1,10Vb)0,420Vc)–1,10Vd)–0,420Ve)0,260V

Lassemirreaccionesylareacciónglobalson:

reducción:Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,340V

oxidación:Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/ 𝐸°=–(–0,760V)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[(aq)+Zn(s)®Cu(s)+Zn.[(aq) 𝐸°=1,10V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸;a!#ô;a

" − 𝐸�)!#ô�)" = (+0,340V) − (– 0,760V) = 1,10V

2.36. UnbuenreductorsecaracterizaporpresentarunvalordeE°:a)Positivoyelevado.b)Negativoyelevadoentérminosabsolutos.c)Nulo.d)Elevado,sinimportarelsigno(negativoopositivo).e)Bajo,sinimportarelsigno(negativoopositivo).

Lasespeciesquesonbuenasreductorassonaquéllasquepresentanunvalordelpotencialdeelectrodo,𝐸°,negativoyelevadoentérminosabsolutos.Unejemplosonlosmetalesalcalinosyalcalinotérreos:

2.37. Enlaceldagalvánica(tambiénllamadavoltaica)delafigura,¿quéfle-chaindicaelflujoespontáneodeelectrones?a)Ab)Bc)Cd)D(Datos.E°(Ag+|Ag)=+0,80V;E°(Zn2+|Zn)=–0,76V).

Loselectronesdeunaceldagalvánicasedirigendeformaespontánea,atravésdelcircuitoexterno,haciapotenciales crecientes, van desde el polo negativo, ánodo (Zn.[|Zn) hacia el polo positivo, cátodo(Ag[|Ag),enestecaso,vieneindicadoporlaflechaB.

2.38. SabiendoqueE°(Li+|Li)=–3,05VyqueE°(Na+|Na)=–2,71V,paraobtenerunabateríademayortensión:a)SedeberíaemplearNacomoánodo.b)SedeberíaemplearunasaldeLicomoánodo.c)SedeberíaemplearunasaldeNacomoánodo.d)SedeberíaemplearLicomoánodo.e)SedeberíaemplearLicomocátodo.

Unaceldavoltaicaogalvánicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°,sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloexpuesto,enestecaso,paraconseguirelmáximopotencialposible,elNadebeserelcátodoyelLielánodo.

Lassemirreaccionesencadaelectrodoylareacciónglobalson:

cátodo(reducción):Na[(aq)+e/®Na(s)

ánodo(oxidación):Li(s)®Li[(aq)+e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Na[(aq)+Li(s)®Na(s)+Li[(aq)

Elpotencialestándarotensióndelabateríasecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸:##ô:#" − 𝐸�&#ô�&

" = (– 2,71V) − (– 3,05V) = 0,340V

2.39. Marquelaafirmacióncorrectarespectoaunaceldagalvánica:a)Elánodoatraelosanionesparaneutralizarlacargaenloscompartimentosdelacelda.b)Elánodoatraeloscationes,dadoqueseleasignaelsímbolonegativo.c)Alcátodoseleasignaelsímbolonegativo.d)Losionesqueseencuentranenelpuentesalinosemantieneninmóviles.e)Losanionesmigrandesdeelánodoalcátodo.

Unaceldavoltaicaogalvánicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecum-plequeΔ𝐺°<0.Teniendoencuentaque la relaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°,sededucequeparaqueunareacción de oxidación-reducción sea espontánea, esnecesarioque𝐸°>0.Laimagenmuestraunesquemadeestetipodeceldas,enlamismaseobservaqueelpar(electrodo)quepre-sentamayorpotencialeselcátodoopolopositivoquesecomportacomoyoxidante;yeldemenorpotencialeselánodoopolonegativoquesecomportacomoyreductor.Como se puede observar, los cationes se dirigen, deformaespontánea,haciaelánodo;mientrasque,losanionessevanhaciaelcátodo.Respectodelosionesdelpuentesalino,siguenelmismocaminoquelosionesdelassemiceldas.Larespuestacorrectaeslab.

2.40. Unalumnoanotólassiguientesobservacionesensucuadernodelaboratorio:I.Unhilodecobrelimpionoreaccionóconunadisolución1MdePb(NO3)2.II.Unperdigóndeplomolimpiosedisolvióenunadisolución1MdeAgNO3,apareciendocristalesdeplatametálica.III.Unpepitadeplatanoreaccionóconunadisolución1MdeCu(NO3)2.

Elordendedisminucióndelcarácterreductordelostresmetalesimplicadoses:a)Cu>Pb>Agb)Cu>Ag>Pbc)Pb>Cu>Agd)Pb>Ag>Cu

Delasanotacionesdelestudiantesededuceque:§PbsíreduceaCu.[yAg[§CunoreduceaPb.[perosíreduceAg[§AgnoreduceaCu.[niaPb.[.

Elordendedisminucióndelpoderreductordeestostresmetaleses:Pb>Cu>Ag

Consultandolabibliografíaseconfirmaelordendelcarácterreductordelostresmetalesalverquesuspotencialesdereducciónson:

E°(Pb2+|Pb)=–0,13V>E°(Cu2+|Cu)=+0,34V>E°(Ag+|Ag)=+0,80V

2.41. ¿Cuáldelassiguientesproposicionesesverdaderaparaunaceldaelectroquímica?a)Laoxidacióntienelugarenelánodo.b)Lareduccióntienelugarenelánodo.c)Laoxidacióntienelugartantoenelánodocomoenelcátodo.d)Lareduccióntienelugarenelpuentesalino.

Unaceldaelectroquímicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.Porestemotivo:

§elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidanteyexperi-mentaunareducción.

§elpar(electrodo)quepresentamenorpotencialsecomportacomoánodoyreductoryexperi-mentaunaoxidación.

2.42. LareacciónglobaldelaceldaCu–Znsepuedeescribircomo:CuSO4(aq)+Zn(s)®ZnSO4(aq)+Cu(s)

LospotencialesnormalesdereducciónsonE°(Zn2+|Zn)=–0,763VyE°(Cu2+|Cu)=+0,337V.Silaintensidaddecorrientequecirculaenestaceldaduranteunahoraesde45,0mA,lamasadeCudeposi-tadaes:a)0,0895gb)0,1430gc)0,0132gd)0,0533g

(O.Q.L.Galicia2019)

Laecuaciónquímicacorrespondientesalareacciónqueseproduceenelcátododelaceldaes:

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)RelacionandolacantidaddecorrientequepasaporlacubaconladeCudepositado:

45,0mA · 1,00h ·3.600s1h

101mA·1C1As

·1mole/

96.485C·1molCu2mole/

·63,5gCu1molCu

= 0,0533gCu

2.43. Considereunaceldavoltaicabasadaenestassemiceldas:Ag+(aq)+e–®Ag(s) E°=+0,800VCd2+(aq)+2e–®Cd(s) E°=–0,400V

Identifiqueelánodoyproporcioneelvoltajedeestaceldaencondicionesestándar.a)Ag;Ecelda=0,400Vb)Ag;Ecelda=2,00Vc)Cd;Ecelda=1,20Vd)Cd;Ecelda=2,00V

(O.Q.L.Madrid2020)

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

cátodo(reducción):2(Ag[+e/®Ag) 𝐸°=+0,800Vánodo(oxidación):Cd®Cd.[+2e/ 𝐸°=+0,400V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[+Cd®2Ag+Cd.[ 𝐸°=1,20V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Enestecaso:𝐸° = 𝐸B=#ôB=

" − 𝐸;E!#ô;E" = (+0,800V) − (– 0,400V) = 1,20V

(CuestiónsimilaralaspropuestasenCastilla-LaMancha2011yMadrid2015).

3.RELACIÓNENTREELPOTENCIALDELACELDAYLACONSTANTEDEEQUILIBRIO

3.1. Enlacelda:Pt|H2(g)|H+(aq)||Cl–(aq)|AgCl(s)|Ag(s)

silafemdelamismaesE°=0,220Va25°C,laconstantedeequilibriodelacélulaes:a)2,7·107b)5,2·103c)7,43d)1,7·103e)3,72

Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesopropuestoson:

cátodo(reducción):Ag[(aq)+e/®2Ag(s)

ánodo(oxidación):H2(g)®2H[(aq)+2e/

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsyelpotencialdelareacciónvienedadaporlasiguienteecuación:

ElvalordelaenergíadeGibbses:

Δ𝐺° =– 2 · (96.485Cmol/0) · (0,220V) ·1kJ101J

= –42,4kJmol/0

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsylaconstantedeequilibriodereacciónvienedadaporlasiguienteecuación:

Elvalorde𝐾queseobtienea25°Ces:

ln𝐾 =––42,4kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273,15)K= 17,1 → 𝐾 = 2,70·107

3.2. Calculelaconstantedeequilibriodelareacción:MnO4– +8H++5Fe2+DMn2++5Fe3++4H2O

a)K=1086b)K=3,5·1015c)K=1068d)K=10–15e)K=1,8·1015(Datos.E°(MnO4–|Mn2+)=+1,52V;E°(Fe3+|Fe2+)=+0,710V).

cátodo(reducción):MnO4– +8H++5e/®Mn2++4H2O

ánodo(oxidación):Fe.[(aq)®Fe1[(s)+e/

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸MnO4–ôMn2+" − 𝐸Fe3+ôFe2+

" = 1,52V − 0,710V = 0,810V

AplicandolaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸" −0,0592n

log𝑄

Enelequilibriosecumpleque𝐸=0y𝑄 = 𝐾,conloquelaexpresiónanteriorquedacomo:

𝐸" =0,0592𝑛

log𝐾

log𝐾 =5 · 0,8100,0592

= 68,4 → 𝐾 = 2,58·1068

3.3. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionessobrelareaccióndeoxidación-reducciónquetienelugarenunaceldagalvánicaencondicionesestándar,escierta?a)ΔG°yE°sonpositivosyKeqesmayorque1.b)ΔG°esnegativo,E°positivoyKeqesmayorque1.c)ΔG°espositivo,E°negativoyKeqesmenorque1.d)ΔG°yE°sonnegativosyKeqesmayorque1.e)ΔG°yE°sonnegativosyKeqesmenorque1.

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.N.Salamanca2018)

Unaceldagalvánicaovoltaicaesaquellaenlaquetienelugarunareaccióndeoxidación-reducciónes-pontánea.SilareacciónesespontáneasecumplelacondicióndelavariacióndeenergíadeGibbsesne-gativa,Δ𝐺°<0.

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbs,lafuerzaelectromotrizdelaceldaylaconstantedeequi-libriodelprocesovienedadaporlassiguientesecuaciones:

Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸° Δ𝐺°=–𝑅𝑇ln𝐾'<

SiΔ𝐺°<0,entoncessecumplenlassiguientescondiciones:

𝐸°>0 𝐾'<=exp(–Δ𝐺°/𝑅𝑇)>1

3.4. Ciertareacciónredoxtieneunaconstantedeequilibriode2·10–18a25°C.Deellosededuceque:a)LavariacióndeenergíadeGibbsparalareacciónesnegativa.b)Lareacciónesespontáneaencondicionesestándar.c)Encondicionesestándarnosepuedeobtenertrabajoútildeestareacción.d)Cuandosealcanzaelequilibriolareacciónestádesplazadahacialaderecha.

a)Falso.LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsylaconstantedeequilibriodereacciónvienedadaporlasiguienteecuación:

Δ𝐺°=–𝑅𝑇ln𝐾Ellogaritmoneperianodeunnúmeromenorquelaunidadesnegativo,portanto,Δ𝐺°>0.

b)Falso.ParaqueunareacciónseaespontáneaesprecisoquesecumplaqueΔ𝐺°<0,comoenestecaso,Δ𝐺°>0,lareacciónesnoespontánea.

c)Verdadero.TeniendoencuentaqueΔ𝐺°=𝑊ú!&$,comoΔ𝐺°>0,entonces𝑊ú!&$<0,loqueindicaquenosepuedeextraertrabajodelsistema.

d)Falso.Comolaconstantedeequilibrio,𝐾=2·10/0><1,quieredecirqueenelequilibrioelsistemaseencuentradesplazadohacialaizquierda.

3.5. Dadaslassiguientesreaccionesysuscorrespondientespotencialesestándardeelectrodo:2Hg2+(aq)+2e–®Hg2

2+(aq) E°=+0,92VHg2

2+(aq)+2e–®2Hg(l) E°=+0,85VLosvaloresdeΔG°yKparaelsiguienteproceso,a25°C,son:

Hg22+(aq)®Hg2+(aq)+Hg(l)

a)–14kJy4,0·10–3b)14kJy233c)14kJy4,0·10–3d)6,8kJy0,065

(O.Q.L.Madrid2004)

Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesopropuestoson:

cátodo(reducción):Hg..[(aq)+2e/®2Hg(l) 𝐸°=+0,85V

ánodo(oxidación):Hg..[(aq)®2Hg.[(aq)+2e/ 𝐸°=–0,92V

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸8=!!#ô8=" − 𝐸8=!#ô8=!!#

" = (0,85V) − (0,92V) = –0,070V

Δ𝐺° =– 2 · (96.485Cmol/0) · (–0,070V) ·1kJ101J

= 6,8kJmol/0

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsylaconstantedeequilibriodereacciónvienedadaporlasiguienteecuación:

Elvalorde𝐾queseobtienea25°Ces:

ln𝐾 =–6,8kJmol/0

(8,31·10/1kJmol/0K/0) · (25 + 273,15)K=– 2,7 → 𝐾 = 0,064

3.6. Calculelaconstantedeequilibriodelareacción:Br2+2I–DI2+2Br–

a)K=7,8·107b)K=7,8·1027c)K=7,8·1017d)K=1e)K=7,8·10–27(Datos.E°(Br2|Br–)=+1,065V;E°(I2|I–)=+0,536V).

cátodo(reducción):Br.(g)+2e/®2Br/(aq)

ánodo(oxidación):2I/(aq)®I.(s)+2e/

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸X*!ôX*$" − 𝐸Z!ôZ$

" = 1,065V − 0,536V = 0,529V

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

Enelequilibriosecumpleque𝐸=0y𝑄 = 𝐾,conloquelaexpresiónanteriorquedacomo:

𝐸" =0,0592𝑛

log𝐾

log𝐾 =2 · 0,5290,0592

= 17,9 → 𝐾 = 7,94·1017

3.7. UnaceldavoltaicaestáformadaporunelectrododehidrógenoyotrodeAgencondicioneses-tándar,E°(Ag+|Ag)=+0,80V.LosvaloresdeΔG°ylaconstantedeequilibrioKdelareacciónredoxcorrespondientesecaracterizanpor:a)ΔG°<0 K>1b)ΔG°>0 K>1c)ΔG°>0 K<1d)ΔG°<0 K<1e)ΔG°=0 K=0f)ΔG°<0 K=0

(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.N.Madrid2015)

LarelaciónqueexisteentreΔ𝐺°ylaconstantedeequilibrio𝐾vienedadaporlaecuación:

Δ𝐺° =– 𝑅𝑇 ln𝐾

SiΔ𝐺°<0,paraunareacciónespontánea,𝐾>1.

(EnlacuestiónpropuestaenMadrid2015noseespecificanloselectrodos).

3.8. Dadoelsiguienteprocesoredox,encondicionesestándar:Sn4++2Co2+DSn2++2Co3+ Kc=6,5·10–58

¿Quéafirmaciónesfalsa?a)Ereaccióno <0b)ΔG°>0c)ElionCo3+oxidaalSn2+.d)E°(Sn4+|Sn2+)>E°(Co3+|Co2+).

(O.Q.L.Galicia2014)

ParacalcularelpotencialdelareacciónseaplicalaecuacióndeNernst(1889)ycomolascondicionessonlasdelequilibrio:

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄 → 𝐸° =0,0592𝑛

log𝐾lLassemirreaccionesquetienenlugarenlareacciónpropuestason:

reducción:SnD[+2e/®Sn.[ SnD[eseloxidante

oxidación:2(Co.[®Co1[+e/) Co.[eselreductor

Elvalorde𝐸°es:

𝐸° =0,05922

· log(6,5·10/_>) → 𝐸° = –1,69VTeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

sededucequesiparalareacción𝐸°<0,entoncesΔ𝐺°>0yelprocesoesnoespontáneo.

Elvalordelpotencialdelareacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸"�&E#)!'" − 𝐸*'Eal!"*

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecasosecumpleque:

𝐸° = 𝐸W)(#ôW)!#" − 𝐸;""#ô;"!#

" < 0 → 𝐸W)(#ôW)!#" < 𝐸;""#ô;"!#

Portanto,lareacciónseproduceensentidocontrarioalpropuestoyelCo1[oxidaalSn.[.

3.9. ¿Cuálessonelsignode∆G°yelvalordeKparaunaceldaelectroquímicaconEceldao =0,80Venelequilibrio?∆G°K

a)–>1b)+>1c)+<1d)–<1

Enelequilibriosecumpleque𝐸=0,portanto,teniendoencuentalasdiferentesexpresionesdeΔ𝐺°seobtiene:

Δ𝐺° =–𝑅𝑇ln𝐾¤ → ln𝐾 =

𝑛𝐹𝐸°𝑅𝑇

→ 𝐾 = e��°�h �

Unaceldaelectroquímicaesaquellaenlaque𝐸°>0,porloquesecumpleque,Δ𝐺°<0y𝐾>1,ylareacciónquetienelugaresespontánea.

3.10. ¿Cuáleslaconstantedeequilibrioparalasiguientereaccióna25°C?2Ag+(aq)+Cu(s)®2Ag(s)+Cu2+(aq)Semirreacción E°(V)Ag+(aq)+e–®Ag(s) +0,80Cu2+(aq)+2e–®Cu(s) +0,34

a)6,0·107b)3,6·1015c)3,6·1038d)4,2·1042

cátodo(reducción):Ag[(aq)+e/®Ag(s)

ánodo(oxidación):Cu(s)®Cu.[(aq)+2e/

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸° = 𝐸B=#ôB=" − 𝐸;a!#ô;a

" = 0,80V − 0,34V = +0,46V

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

Enelequilibriosecumpleque𝐸=0y𝑄 = 𝐾conloquelaexpresiónanteriorquedacomo:

𝐸" =0,0592𝑛

log𝐾

log𝐾 =2 · 0,460,0592

= 15,5 → 𝐾 = 3,5·1015

(CuestiónsimilaralapropuestaenCórdoba2007).

3.11. Elpotenciala25°Cparaunacélulaelectroquímicaenlaqueseproducelasiguientereacción:Zn(s)+Hg2

2+(0,300M)D2Hg(l)+Zn2+(0,500M)es1,553V.Apartirdeestosdatos,secalculanlosvaloresdelpotencialestándardelacélulaE°ylacons-tantedeequilibrioK:a)1,560V;≈5,0·10–53b)1,560V;≈5,0·1052c)1,546V;≈2,1·1052d)1,546V;≈4,7·10–53

(O.Q.L.LaRioja2020)

Comolascondicionesdeloselectrodossondiferentesalasestándar,disoluciones1M,paracalcularelpotencialdelacélulaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Aplicadaaestareacción:

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Zn.[][Hg2

Elvalordelpotencialestándardelacélulaes:

𝐸° = 1,553 +0,05922

· log0,5000,300

= 1,560V

Enelequilibriosecumpleque𝐸=0y𝑄=𝐾conloquelaexpresióninicialquedacomo:

𝐸" =0,0592𝑛

log𝐾

log𝐾 =2 · 1,5600,0592

= 52,70 → 𝐾 = 5,043·1052

4.ESPONTANEIDADDELASREACCIONESDEOXIDACIÓN-REDUCCIÓN

4.1. Elácidoacéticonoatacaalcobrepor:a)Noserácidofuerteb)Noseroxidantec)Estardiluidod)Tenerbajopuntodeebullición.e)Porserunácidomonoprótico.

Elácidoacéticonoesunácidooxidantey,porello,noescapazdeoxidaralCuaCu.[.Sepuedecompro-barmediantelosrespectivospotencialesdereducción:

E°(Cu2+|Cu)=+0,80V>E°(CH1COOH|CH1CH.OH)=+0,058VLarespuestacorrectaeslab.

4.2. Acontinuación,sedanlospotencialesestándardealgunassemirreaccionesdeionesvanadioenmedioácido.DigacuáldeestasreduccionesnopuederealizarseconZnsiendoE°(Zn2+|Zn)=–0,76V.a)V(OH)4

++2H++e–®2H2O+V(OH)22+ E°=+1,0V

b)V(OH)22++2H++e–®2H2O+V3+ E°=+0,36V

c)V3++e–®V2+ E°=–0,25Vd)V2++2e–®V E°=–1,20V

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque,a𝑝y𝑇constantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,dedondesededucequeunareaccióndeoxidación-reducciónseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0yesosoloesposiblesielparpropuestotieneunpotencialdeelectrodomenorqueeldelZn2+|Zn.

ElúnicoparquenopuedeserreducidoporelZnesV2+|V,(𝐸°=–1,20V)talcomosemuestraaconti-nuación:

reducción:V.[+2e/®V 𝐸°=–1,20V

oxidación:Zn®Zn.[+2e/ 𝐸°=–(–0,76V)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:V.[+Zn®V+Zn.[ 𝐸°=–0,44V

Lanoespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadaporelvalorde𝐸°<0.

4.3. ¿Quéreacción/esespontánea/sseproducirá/nsiaunadisoluciónquecontieneionesCl–eionesBr–seleañadeCl2yBr2?a)Cl2+2e–®2Cl–b)Br2+2e–®2Br–c)2Br–®Br2+2e–d)2Cl–®Cl2+2e–(Datos.E°(Cl2|Cl–)=+1,36V,E°(Br2|Br–)=+1,07V).

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque,a𝑝y𝑇constantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,dedondesededucequeunareaccióndeoxidación-reducciónseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0.

Laespeciemásoxidanteeslaquetieneunmayorpotencialdereducción,enestecasosetratadelCl.(𝐸°=+1,36V)ylaformareducidaconmayortendenciaaoxidarseeslaquetieneunmenorpotencialdereducción,enestecasosetratadelBr/(𝐸°=+1,07V).

Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:

Cl.(g)+2Br/(aq)®2Cl/(aq)+Br.(s)Lassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

reducción:Cl.(g)+2e/®2Cl/(aq) 𝐸°=+1,36V

oxidación:2Br/(aq)®Br.(s)+2e/ 𝐸°=–1,07V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cl.(g)+2Br/(aq)®2Cl/(aq)+Br.(s) 𝐸°=0,29V

Esunareacciónenlaque𝐸°>0,portanto,lareacciónesespontánea.Sinembargo,lareacciónopuestanoloserá.

Lasrespuestascorrectassonayc.

4.4. SabiendoquelospotencialesestándardereduccióndeAl3+|Al,I2|I–yCu2+|Cuson,respectiva-mente–1,66V,+0,53Vy+0,34V,¿podráelCureduciralAl3+y/oalI2?Seleccionelasecuacionesajustadasyelpotencialdelasceldasconstruidas.a)2Al3++3Cu®2Al+3Cu2+ E°=1,32Vb)2Al3++3Cu®2Al+3Cu2+ E°=2,00Vc)I2+Cu®2I–+Cu2+ E°=0,87Vd)I2+Cu®2I–+Cu2+ E°=0,19V

Unaceldavoltaicaogalvánicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°,sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.

§ParalareacciónentreCuyAl1[lassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

reducción:2(Al1[+3e/®Al) 𝐸°=–1,66V

oxidación:3(Cu®Cu.[+2e/) 𝐸°=–0,34V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Al1[+3Cu®2Al+3Cu.[ 𝐸°=–2,00V

Elvalorde𝐸°<0determinaqueelCunoescapazdereduciralAl1[.

§ParalareacciónentreCueI.lassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

reducción:I.+2e/®2I/ 𝐸°=+0,53V

oxidación:Cu®Cu.[+2e/ 𝐸°=–0,34V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:I.+Cu®2I/+Cu.[ 𝐸°=0,19V

Elvalorde𝐸°>0determinaqueelCusíescapazdereduciralI..

4.5. Paralasiguientereacción:2Cu+(aq)®Cu(s)+Cu2+(aq),elpotencialestándara25°Ces0,190V.

SabiendoqueF=96.485C,elvalordeΔG°es:a)–18,33kJb)–95,00kJc)37,23kJd)18,33kJe)–37,23kJ

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Galicia2013)

LaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,Δ𝐺°,conelpotencialdelacelda,𝐸°,es:Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°

siendo𝑛elnúmerodeelectronesintercambiadosenlareacción.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

reducción:Cu[(aq)+e/®Cu(s)oxidación:Cu[(aq)®Cu.[(aq)+e/

Δ𝐺° =– (1) · (96.485Cmol/0) · (0,190V) ·1kJ101J

= –18,3kJmol/0

a)Pb2+(aq)b)Ca2+(aq)c)Al3+(aq)d)Fe2+(aq)e)Zn2+(aq)

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.PaísVasco2005)

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque,a𝑝y𝑇constantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,dedondesededucequeunareaccióndeoxidación-reducciónseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0.ComoelpotencialestándardeelectrododelparCr1[|Cr.[es𝐸°=–0,42V,elúnicoionquepuedeserreducidoporelCr.[esaquelquetengaunpotencialdeelectrodomayor.Delosionespropuestos,Pb.[eselquecumpledichacondición,𝐸°=–0,13V.Lassemirreaccionescorrespondientesson:

cátodo(reducción):Pb.[(aq)+2e/®Pb(s) 𝐸°=–0,13Vánodo(oxidación):2(Cr.[(aq)®Cr1[(aq)+e/) 𝐸°=+0,42V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Pb.[(aq)+2Cr.[(aq)®Pb(s)+2Cr1[(aq) 𝐸°=0,29V

Comoseobserva,𝐸°>0,ysabiendoquelaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,Δ𝐺°,conelpotencialdelacelda,𝐸°,es:

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°SeobtienequeΔ𝐺°<0,portanto,setratadeunprocesoespontáneo.Larespuestacorrectaeslaa.

4.7. Lospotencialesestándardeelectrodoparalossiguientesparesredoxson:Cu++e–®CuE°=+0,522V Fe3++e–®Fe2+E°=+0,770VAg++e–®AgE°=+0,80V Cu2++2e–®CuE°=+0,34V

¿CuáldelassiguientesespeciesseráreducidaporFe2+(aq)encondicionesestándar?a)H+(aq)b)Cu+(aq)c)Ag+(aq)d)Cu2+(aq)e)AgCl(s)

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.PaísVasco2006)

ComoelpotencialestándardeelectrododelparFe1[|Fe.[es𝐸°=+0,770V,elúnicoionquepuedeserreducidoporelFe.[esaquelquetengaunpotencialdeelectrodomayor,delosionesdados,Ag[eselquecumpledichacondición,𝐸°=+0,80V.

Lassemirreaccionescorrespondientesson:

cátodo(reducción):Ag[(aq)+e/®Ag(s) 𝐸°=+0,80V

ánodo(oxidación):Fe.[(aq)®Fe1[(aq)+e/ 𝐸°=–0,770V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Fe.[(aq)+Ag[(aq)®Fe1[(aq)+Ag(s) 𝐸°=0,030V

Comoseobserva,𝐸°>0,ysabiendoquelaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,Δ𝐺°,conelpotencialdelacelda,𝐸°,es:

SeobtienequeΔ𝐺°<0,portanto,setratadeunprocesoespontáneo.

4.8. Dadoslossemisistemas:2H+(aq)+2e–®H2(g) E°=0VZn2+(aq)+2e–®Zn(s) E°=–0,76V

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)H+(aq)1MreducealZn2+(aq)1M.b)Zn2+(aq)1MreducealH+(aq)1M.c)H+(aq)1MoxidaalZn(s).d)H2(g)oxidaalZn(s).e)NohayreacciónentreH+(aq)yZn(s).

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Asturias2009)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

" Paraestecaso:

𝐸" =𝐸8#ô8!" -𝐸�)!#ô�)

" =(0V)–(–0,76V)=0,76V

H[(aq)eseloxidante(semisistemaconmayorpotencial),laespeciequesereduce.

ánodo(oxidación):Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/

Zn(s)eselreductor(semisistemaconmenorpotencial),laespeciequeseoxida.

2H[(aq)+Zn(s)®H.(g)+Zn.[(aq)

4.9. Enunatabladepotencialesestándardeelectrodoa25°C,sehanencontradolosvaloresparalosparesCu2+|Cu+yCu+|Cu,queson+0,16Vy+0,52V,respectivamente.ElpotencialcorrespondientealparCu2+|Cues:a)+0,36Vb)–0,68Vc)+0,68Vd)+0,34Ve)–0,34V

Apartirdelosdatospropuestossepuedenescribirlassiguientessemirreacciones:

Cu.[(aq)+e/®Cu[(aq)

Cu[(aq)+e/®Cu(s)

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

LaenergíadeGibbsdelareacciónglobalsecalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ𝐺;a!#ô;a" = Δ𝐺;a!#ô;a#

" + Δ𝐺;a#ô;a"

LaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,Δ𝐺°,conelpotencialdelacelda,𝐸°,es:

Sustituyendo:

(– 2𝐹 · 𝐸;a!#ô;a" ) = (–𝐹 · 𝐸;a!#ô;a#

" ) + (–𝐹 · 𝐸;a#ô;a" )

Simplificandoseobtiene:

3𝐸;a!#ô;a" = (– 0,16V) + (– 0,52V) → 𝐸;a!#ô;a

" = +0,34V

4.10. SielcambiodeenergíadeGibbsparalacombustiónencondicionesestándardeunmoldeCH4(g)esΔG°=–818kJ,elvoltajeestándarquepodríaobtenersedeunaceldadecombustiónutilizandoestareacciónes:a)0,53Vb)–1,06Vc)1,06Vd)4,24Ve)8,48V

(O.Q.N.Tarazona2003)

LasecuacionesquímicascorrespondientesaunaceldadecombustiblequefuncionaabasedeCHD(gasnatural)son:

cátodo(reducción):2[O.(g)+4H[(aq)+4e/®2H.O(l)]

ánodo(oxidación):CHD(g)+2H.O(l)®CO.(g)+8H[(aq)+8e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾reacciónglobal:CHD(g)+2O.(g)®CO.(g)+2H.O(l)

Elvalordelafuerzaelectromotrizdelaceldaes:

𝐸° =–– 818kJ

8 · 96.485C·101J1kJ

= 1,06V

4.11. Conociendolossiguientespotencialesestándardeelectrodo¿cuáldelassiguientesreaccionesseproducirádeformaespontánea?

Cu2+(aq)+2e–®Cu(s) E°=+0,30VZn2+(aq)+2e–®Zn(s) E°=–0,80VMn2+(aq)+2e–®Mn(s) E°=–1,2V

a)Mn2++Cu®Mn+Cu2+b)Mn2++Zn®Mn+Zn2+c)Zn2++Cu®Zn+Cu2+d)Zn2++Mn®Zn+Mn2+e)Cu2++Zn2+®Cu+Zn

Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°SeproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumplaqueΔ𝐺°<0yparaelloesnece-sarioque𝐸°>0.

Elpotencialdelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

a)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

cátodo(reducción):Mn.[(aq)+2e/®Mn(s)

Elpotencialdelareacciónes:

𝐸" =𝐸x)!#ôx)" -𝐸;a!#ô;a

" =(–1,2V)–(0,30V)=–1,5V(noespontánea)

b)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

cátodo(reducción):Mn.[(aq)+2e/®Mn(s)

ánodo(oxidación):Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/

𝐸" =𝐸x)!#ôx)" -𝐸�)!#ô�)

" =(–1,2V)–(–0,80V)=–0,40V(noespontánea)

c)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

cátodo(reducción):Zn.[(aq)+2e/®Zn(s)

𝐸" =𝐸�)!#ô�)" -𝐸;a!#ô;a

" =(–0,80V)–(0,30V)=–1,1V(noespontánea)

d)Verdadero.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

ánodo(oxidación):Mn(s)®Mn.[(aq)+2e/

𝐸" =𝐸�)!#ô�)" -𝐸x)!#ôx)

" =(–0,80V)–(–1,2V)=0,40V(espontánea)

e)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

Noesposiblelareacciónyaqueseproducendosoxidacionesyningunareducción:

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

Zn.[(aq)+2e/®Zn(s)

4.12. SabiendoquelospotencialesestándardeelectrododelossistemasCl𝟐|Cl–yI2|I–valenrespecti-vamente,+1,36Vy+0,54V,sepuedeafirmarque:a)Elyodooxidaalioncloruro.b)Elclorooxidaalionyoduro.c)Elcloroesmásbásicoqueelyoduro.d)Elclororeducealionyoduro.

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.LaRioja2020)

Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°SeproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumplaqueΔ𝐺°<0,yparaelloesnece-sarioque𝐸°>0.Porestemotivo,elsistemaquetienemayorpotencialsecomportacomooxidante(sereduce)yeldemenorcomoreductor(seoxida):

oxidante:Cl.(g)+2e/®2Cl/(aq) 𝐸°=+1,36V

reductor:2I/(aq)®I.(s)+2e/ 𝐸°=–0,54V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cl.(g)+2I/(aq)®2Cl/(aq)+I.(s) 𝐸°=0,82V

Comoenlareacciónestudiada,𝐸°>0,lareacciónesespontánea,portanto,elCl.oxidaalI/.Larespuestacorrectaeslab.

4.13. UnamuestradeMn(s)serecubredeunacapadecolorpardocuandosesumergeenunadisolu-ciónacuosa1MdeFeSO4¿Quéreacciónseproduceespontáneamente?a)Mn2++Fe®Mn+Fe2+b)Mn+Fe®Mn2++Fe2+c)Mn+Fe2+®Mn2++Fed)Ningunadelastresanteriores.(Datos.E°:Mn2+|Mn=–1,18V;Fe2+|Fe=–0,44V).

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°SeproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumplaqueΔ𝐺°<0,yparaelloesnece-sarioque𝐸°>0.Porestemotivo,elelectrodoquetienemayorpotencialsecomportacomooxidante(sereduce)yeldemenorcomoreductor(seoxida):

oxidante:Fe.[(aq)+2e/®Fe(s) 𝐸°=–0,44V

reductor:Mn(s)®Mn.[(aq)+2e/ 𝐸°=+1,18V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Fe.[(aq)+Mn(s)®Fe(s)+Mn.[(aq) 𝐸°0,74V

4.14. Paralasiguientereacción:Cr(s)+3H+(aq)®Cr3+(aq)+3/2H2(g) ΔG°=–214,23kJ

¿CuálseráelvalordeE°(Cr3+|Cr)?a)–0,74Vb)–2,14Vc)+2,14Vd)–74mVe)+0,74V

cátodo(reducción):3[H[(aq)+e/®3H(g)]

ánodo(oxidación):Cr(s)®Cr1[(aq)+3e/

Elvalordelpotencialdelareacciónes:

𝐸° =–– 214,23kJ3 · 96.485C

·101J1kJ

= 0,74012V

Elpotencialdelareacciónpropuestasecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paraestecaso:

𝐸" =𝐸8#ô8!" -𝐸;*"#ô;*

Sustituyendolosvaloresdelospotencialesdadosseobtienequeelvalorde𝐸;*"#ô;*" es:

0,74012V = 0 − 𝐸;*"#ô;*" → 𝐸;*"#ô;*

" = –0,74012V

4.15. Indiquecuáldelassiguientesreaccionesseproducirádeformaespontáneaendisoluciónacuosaa25°C.Supongaquelasconcentracionesinicialesdetodaslasespeciesdisueltasson1M.a)Ca(s)+Cd2+(aq)®Ca2+(aq)+Cd(s)b)2Br–(aq)+Sn2+(aq)®Br2(l)+Sn(s)c)2Ag(s)+Ni2+(aq)®2Ag+(aq)+Ni(s)d)NaCl(aq)+H2O(l)®NaOH(aq)+HCl(aq)

(O.Q.L.Madrid2004)

a)Verdadero.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

reducción:Cd.[(aq)+2e/®Cd(s)

oxidación:Ca(s)®Ca.[(aq)+2e/

Esposiblequeseproduzcalareaccióndeformaespontáneayaqueunfuertereductor,Ca,metalalcali-notérreo,reducealCd.[.

b)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

reducción:Sn.[(aq)+2e/®Sn(s)

oxidación:2Br/(aq)®Br.(l)+2e/

NoesposiblequeseproduzcalareacciónyaqueelBr.,halógeno,esunoxidantemasfuertequeelSn.[.c)Falso.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

reducción:Ni.[(aq)+2e/®Ni(s)

oxidación:2[Ag(s)®Ag[(aq)+e/]NoesposiblequeseproduzcalareacciónyaqueelNi.[esunoxidantemásfuertequeelAg[.d)Falso.Lareacciónpropuestanoesdeoxidación-reducciónyseproduceensentidocontrario.Larespuestacorrectaeslaa.(Paralacorrectaresolucióndeestacuestiónseríanecesarioqueseproporcionaranlospotencialeses-tándardeelectrodo).

4.16. ¿Cuálesdelossiguientesmetales,Li,Cu,AgyMg,reaccionaránconHCl1M?a)CuyMgb)CuyAgc)AgyMgd)LiyMg(Datos.E°:Li+|Li=–3,05V;Cu2+|Cu=+0,34V;Ag+|Ag=+0,80V;Mg2+|Mg=–2,37V).

seproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumplaqueΔ𝐺°<0,yparaelloesnece-sarioque𝐸°>0.

ComolasemirreaccióndereduccióndelH[es:

losúnicoselementosquepuedenconseguirqueelpotencialdelareacción,𝐸°,seapositivosonaquellosquetienenpotencialdeelectrodonegativocomoLiyMg:

ánodo(oxidación):Li(s)®Li[(aq)+e/ 𝐸°=–3,05V

ánodo(oxidación):Mg(s)®Mg.[(aq)+2e/ 𝐸°=–2,37V

Elpotencialdelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Paralasreaccionesentreestoselementosyelhidrógenoson,respectivamente:

𝐸" = 𝐸8#ô8!" − 𝐸�&#ô�&

" = (0, V) − (– 3,05V) = 3,05V

𝐸" = 𝐸8#ô8!" − 𝐸x=!#ôx=

" = (0V) − (– 2,37V) = 2,37V

4.17. LareacciónnetaenunaceldavoltaicaconE°=+0,726Ves:2Fe3+(aq)+3Zn(s)®2Fe(s)+3Zn2+(aq)

ElvalordeΔG°paraestareacciónes:a)–210kJb)–140kJc)–700kJd)–463kJe)–420kJ

(O.Q.N.Luarca2005)

cátodo(reducción):2(Fe1[+3e/®Fe)

ánodo(oxidación):3(Zn®Zn.[+2e/)

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsyelpotencialdelaceldavienedadaporlasiguienteecua-ción:

Comoelnúmerodeelectronesintercambiadoses,𝑛=6,elvalordelaenergíadeGibbses:

Δ𝐺° =– 6 · (96.485Cmol/0) · (+0,726V) ·1kJ101J

= –420kJmol/0

4.18. Calculeelpotencialnecesarioparaqueseproduzcalaelectrólisis:2NaCl(l)®2Na(s)+Cl2(g)

a600°C,sabiendoqueΔrH°yΔrS°paraestareacciónson820kJmol-1y0,180kJmol–1K–1,respectiva-mente.SupongaqueΔrH°yΔrS°novaríanconlatemperatura.a)6,87Vb)3,43Vc)1,72Vd)13,7V

(O.Q.L.Madrid2006)

ElNaClfundidoseencuentraenformaiónicadeacuerdoconlaecuación:

NaCl(l)®Cl/(l)+Na[(l)

§ElánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidaciónyteniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseesCl/(l),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:

2Cl/(l)®Cl.(g)+2e/

§ElcátodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndereducciónyteniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedereducirseesNa[(l),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:

2Na[(l)+2e/®2Na(s)

ElvalordeΔ𝐺°secalculamediantelaexpresión:

Sustituyendolosvaloresdadosseobtiene:

Δ𝐺° = (820kJmol/0) − [(600 + 273,15)K · (0,180kJmol/0K/0)] = 663kJmol/0

Elpotencialnecesarioparaquetengalugarlaelectrólisises:

𝐸° =–663kJmol/0

2 · (96.485Cmol/0)·101J1kJ

= –3,43V

Elsignonegativoindicaqueelprocesoesnoespontáneoyqueseverificaconaportedeenergía.

4.19. ¿Quésucedecuandoseañadehierrometálicoaunadisoluciónacuosaquecontienenitratodeplataynitratodebario?a)Noseproduceningunareacción.b)ElFeseoxidaysereducenlosionesAg+yBa2+.c)ElFeseoxidaysereducenlosionesAg+.d)ElFeseoxidaysereducenlosionesBa2+.

(O.Q.L.Madrid2007)

Sinlosdatosdepotencialesdereducciónyteniendoencuentalaposicióndeloselementosbarioyplataenlatablaperiódicasepuedesuponerqueelbario,queseencuentrasituadoenmásalaizquierda(grupo2),debetenermayorcarácterreductorquelaplata(grupo11),mientrasqueelhierro,elelementoqueseoxidaseencuentrasituadoentreambos(grupo8).

Porestemotivo,elFeeselelementoqueseoxida:

oxidación:Fe(s)®Fe.[(aq)+2e/

ComoelcarácterreductordelAg[esmenor,estaeslaespeciequesereduce:

reducción:Ag[(aq)+e/®Ag(s)

Lareacciónglobalquetienelugares:

Fe(s)+AgNO1(aq)®Ag(s)+Fe(NO1).(aq)

LosionesBa.[yNO1/secomportancomoionesespectadoresyaquesonmásdifícilesdereducirqueelionAg[.

4.20. Dadoslossiguientespotencialesdereducciónestándar:E°(Fe2+|Fe)=–0,440V,E°(Fe3+|Fe2+)=+0,771V

Elpotencialdeelectrodoestándarparalareacción:Fe3++3e–®Fees:a)–0,0363Vb)+0,0363Vc)–0,331Vd)+0,331Ve)–0,110V(O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2011)(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.N.Alcalá2016)

Dadoslospotencialesdereduccióncorrespondientesalassemirreacciones:

Fe.[+2e/®Fe 𝐸°=–0,440VFe1[+e/®Fe.[ 𝐸°=+0,771V

Elpotencialcorrespondientealasemirreacción:

Fe1[+3e/®Fe

sepuedecalculardeacuerdoconlaecuación:

Δ𝐺A'"#ôA'" = Δ𝐺A'!#ôA'

" + Δ𝐺A'"#ôA'!#"

LaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,Δ𝐺°,conelpotencialdelacelda,𝐸°,es:

Sustituyendoenlaecuaciónanterior:

(– 3𝐹 · 𝐸A'"#ôA'" ) = (– 2𝐹 · 𝐸A'!#ôA'

" ) + (–𝐹 · 𝐸A'"#ôA'!#" )

Simplificandoseobtiene:

3𝐸A'"#ôA'" = 2(– 0,440V) + (0,771V) → 𝐸A'"#ôA'

" = –0,0363V

4.21. Considerandolossiguientespotenciales:E°(Co3+|Co2+)=+1,81VE°(O2|H2O2)=+0,68VE°(O2|H2O)=+1,23V

¿QuéocurrealprepararunadisoluciónacuosadeCo3+?a)Nopasanada.b)Sereduceeloxígenodelaireconformacióndeaguaoxigenada.c)SeoxidaelaguacondesprendimientodeO2.d)Sereduceeloxígenodelaireconformacióndeagua.e)Sereduceelaguacondesprendimientodehidrógeno.

(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.PaísVasco2011)

ElCo1[,por tenermayorpotencialdeelectrodoqueelrestode lasespeciespropuestas,secomportacomooxidantedelH.Odeacuerdoconlassiguientessemirreacciones:

reducción:Co1[+e/®Co.[ 𝐸°=+1,81V

Co1[secomportacomooxidanteyaquecaptaelectronesysereduceaCo.[.

oxidación:2H.O®O.+4H[+4e/ 𝐸°=–1,23V

H.OsecomportacomoreductoryaquecedeelectronesyseoxidaaO..

4Co1[+2H.O®4Co.[+O.+4H[ 𝐸°=0,58V

Elpotencialcorrespondientealareacciónes𝐸°>0,portanto,comoΔ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°<0setratadeunprocesoespontáneo.

4.22. Apartirdelospotencialesestándardereduccióndelossiguientesparesredox:Sisobreunadisoluciónquecontiene lasespeciesreducidasdePb,Ce,Fe,CryCoseañadedisoluciónconcentradadeMnO𝟒/:a)Seoxidaríantodoslosmetales.b)SeoxidaríantodosmenoselCo.c)NooxidaríaalCe.d)NooxidaríaalFe.e)Nopasaríanada.f)SoloseoxidaríaelFeyelCr.

(O.Q.L.PaísVasco2009)(2016)

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirsequea𝑝y𝑇constantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,delaquesededucequeunareacciónderedoxseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0.

Deacuerdoconloexpuesto,elMnOD/(𝐸°=+1,51V)soloserácapazdeoxidaralFe.[(𝐸°=+0,77V)yalCr1[(𝐸°=+1,36V),quesonlasúnicasespeciesquetienenunpotencialdeelectrodomenorqueelsuyo,ynooxidaríaalCe1[(𝐸°=+1,61V)cuyopotencialdeelectrodoesmayor.

4.23. Elpotencialestándardelasiguienteceldaelectroquímicaes0,431V:Cu(s)+2Fe3+(aq)®Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)

¿CuáleselvalordeΔG°paraestareaccióna25°C?a)16,6Jb)20,6Jc)41,6Jd)83,2J

(O.Q.L.Madrid2010)

cátodo(reducción):2(Fe1[+e/®Fe.[)

ánodo(oxidación):Cu®Cu.[+2e/

EnunareacciónespontáneasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°Sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.ElvalordelaenergíadeGibbses:

Δ𝐺° =– 2 · (96.485Cmol/0) · (0,431V) ·1kJ101J

= –83,2kJmol/0

(CuestiónsimilaralapropuestaenLuarca2005).

4.24. Dadoslossiguientespotencialesestándardereducción,E°(Cu2+|Cu)=+0,34VyE°(Ag+|Ag)=+0,80V,elprocesoredoxquesepuedeproducirdeformaespontáneaconesosdoselectrodoses:a)Cu2+|Cu||Ag|Ag+b)Cu|Cu2+||Ag+|Agc)Cu2+|Cu||Ag+|Agd)Cu2+|Cu||Ag|Ag+

ParaquelareacciónseaespontáneasedebecumplirqueΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

cátodo(reducción):2(Ag[(aq)+e/®Ag(s)) 𝐸°=+0,80V

ánodo(oxidación):Cu(s)®Cu.[(aq)+2e/ 𝐸°=–0,34V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(aq)+Cu(s)®2Ag(s)+Cu.[(aq) 𝐸°=0,46V

Lanotaciónabreviadaquecorrespondeaestaceldaes:Cu|Cu.[||Ag[|Ag

4.25. Setienendosdisoluciones1MdeSn2+yCu2+.¿Cuáldelosionespodráserreducidoporunacorrientedehidrógenoa1atmy25°Cyconcentracióndeprotones1M?a)Cu2+b)Sn2+yCu2+c)Sn2+d)Ningunodelosdos.(Datos.E°(Sn2+|Sn)=–0,14VyE°(Cu2+|Cu)=+0,34V).

§LassemirreaccionesquetienenlugarentreH.yCu.[son:

reducción:Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,34V

oxidación:H.(g)®2H[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,00V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:H.(g)+Cu.[(aq)®2H[(aq)+Cu(s) 𝐸°=0,34V

Comoseobserva,𝐸°>0,portanto,lareacciónesespontánea.§LassemirreaccionesquetienenlugarentreH.ySn.[son:

reducción:Sn.[(aq)+2e/®Sn(s) 𝐸°=–0,14V

oxidación:H.(g)®2H[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,00V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:H.(g)+Sn.[(aq)®2H[(aq)+Sn(s) 𝐸°=–0,14V

Comoseobserva,𝐸°<0,portanto,lareacciónnoesespontánea.Larespuestacorrectaeslaa.

4.26. ¿CuálesdelassiguientesespeciesseráoxidadaporHCl1M?a)Agb)Mgc)Cud)Cl–e)Sn2+(Datos.E°(V):Ag+|Ag=+0,80;Mg2+|Mg=–2,356;Cu2+|Cu=+0,34;Sn2+|Sn=–0,137).

(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.N.Alcalá2016)

EnunareacciónespontáneasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.ComolasemirreaccióndereduccióndelH[es:

cátodo(reducción):2H[(aq)+2e/®H.(g) 𝐸°=0Vlaúnicaespeciequepuedeconseguirquelafuerzaelectromotrizdelacelda,𝐸°,seapositivaesaquellaquetengapotencialdeelectrodonegativo,detodaslaspropuestaseselMg(𝐸°=–2,356V):

ánodo(oxidación):Mg(s)®Mg.[(aq)+2e/ 𝐸°=+2,356VLareacciónglobales:

2H[(aq)+Mg(s)®H.(g)+Mg.[ 𝐸°=2,356VComoseobserva,𝐸°>0yΔ𝐺°<0,porloquelareaccióndeHClconMgesunprocesoespontáneo.

(CuestiónsimilaralapropuestaenCastilla-LaMancha2004).

4.27. CalculeelvalordeΔG°paralasiguientereaccióna298Ky1atm:2Ag(s)+CaI2(aq)®Ca(s)+2AgI(s)

a)523kJb)787kJc)583kJd)–523kJe)707kJ(Datos.Potencialesdereducción,E°(AgI|Ag)=–0,150V;E°(Ca2+|Ca)=–2,87V).

(O.Q.N.Alicante2013)

reducción:Ca.[(aq)+2I/(aq)+2e/®Ca(s)+2I/(aq) 𝐸°=–2,87V

oxidación:2[Ag(s)®Ag[(aq)+e/] 𝐸°=+0,150V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag(s)+CaI.(aq)®Ca(s)+2AgI(s) 𝐸°=–2,72V

LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°

Δ𝐺° =– 2 · (96.485Cmol/0) · (– 2,72V) ·1kJ101J

= 525kJmol/0

4.28. SisesabequeelpotencialdelelectrodoZn2+|Znesde–0,76V,laoxidacióndelzincmetálicoencontactoconunadisolución1Mdeácidoclorhídricoesunproceso:a)Espontáneo,siemprequeelácidoseaelclorhídrico.b)Espontáneo,siempre.c)Reversible,siempre.d)Espontáneoeirreversible,yaqueseformahidrógenogaseoso.

ParaqueunareacciónseaespontáneasedebecumplirqueΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencialsecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialcomoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionescorrespondientesson:

cátodo(reducción):Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/ 𝐸°=+0,76V

ánodo(oxidación):2H[(1M)+2e/®H.(g) 𝐸°=+0,00V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Zn(s)+2H[(1M)®Zn.[(aq)+H.(g) 𝐸°=0,76V

Comoseobserva,𝐸°>0,portanto,lareacciónessiempreespontánea.

(O.Q.L.LaRioja2013)

SetratadedeterminarquereaccióndelionCu.[conunodelosmetalespropuestosesnoespontánea,esdecir,queΔ𝐺°>0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseanoespontánea,esprecisoque𝐸°<0.

ComoelpotencialestándardelparCu.[|Cues𝐸°=+0,34V,seráimposiblelareaccióndeesteionconelmetalquetengaunpotencialdeelectrodomayorqueelsuyo.ElmetalquecumpledichacondicióneselAg,(𝐸°=+0,80V).Lassemirreaccionescorrespondientesson:

cátodo(reducción):Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,34V

ánodo(oxidación):2(Ag(s)®Ag[(aq)+e/) 𝐸°=–0,80V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[(aq)+2Ag(s)®Cu(s)+2Ag[(aq) 𝐸°=–0,46V

Comoseobserva,𝐸°<0,portanto,Δ𝐺°>0,yelprocesoesnoespontáneo.

4.30. Al sumergiruna láminade cobreenunadisolución ligeramenteácida (pH=2)que contieneAgNO30,01M,seobserva,coneltiempo,queladisolucióntomauncolorazulyquelaláminametálicaseoscurece.Sabiendoque:

E°(Cu2+|Cu)=+0,34V;E°(Ag+|Ag)=+0,80V;E°(H+|H2)=0,0VyE°(O2|H2O)=+1,23Vestefenómenosepuedeexplicar:a)Porlaoxidacióndelcobreaóxidodecobreporelmedioácido:Cu(s)+H2ODCuO+H2b)Porlareduccióndelaplataaplatametalporelmedioácido:4Ag++2H2OD4Ag(s)+O2c)Porlapresenciadeimpurezasque,enpresenciadelata,dancolorazul.d)Porlareacciónentreelcobreylaplata:Cu(s)+2Ag+DCu2++2Ag(s).e)Ningunadelasrespuestasanteriorespuedeexplicarlo.

ParaqueunareacciónseaespontáneasedebecumplirqueΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Enestecaso,enlareacciónentreCuyAg[laapariciónconeltiempo,decolorazulenladisoluciónyeloscurecimientodelaláminadecobre,indicanlaformacióndeCu.[ydeAg,respectivamente.

Deacuerdoconesto,lassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

ánodo(oxidación):Cu(s)®Cu.[(aq)+2e/ 𝐸°=–0,34V

global:2Ag[(aq)+Cu(s)®2Ag(s)+Cu.[(aq) 𝐸°=0,46V

4.31. LavariacióndeenergíadeGibbsestándar,∆rG°(enkJmol–1)delasiguientereacción:2Al(s)+3Br2(l)®2Al3+(aq,1M)+6Br–(aq,1M)

apartirdelospotencialesdereducciónE°(Al3+|Al)=–1,676V;E°(Br2|Br-)=+1,065V,es:a)–1,17·102b)1,17·102c)3,53·102d)–5,29·103e)–1,59·103

(O.Q.N.Madrid2015)

reducción:3[Br.(l)+2e/®2Br/(aq)] 𝐸°=+1,065V

oxidación:2[Al(s)®Al1[(aq)+3e/] 𝐸°=+1,676V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Al(s)+3Br.(l)®2Al1[(aq)+6Br/(aq) 𝐸°=2,741V

LaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,∆𝐺°,conelpotencialdelareacción,𝐸°,es:

∆𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°

siendo𝑛elnúmerodeelectronesintercambiadosenlareacción.

Δ𝐺° =– 6 · (96.485Cmol/0) · (2,741V) ·1kJ101J

= –1,59·103kJmol/0

(CuestiónsimilaralapropuestaenAlicante2013).

Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa:a)ElI2oxidaalSO32–reduciéndoseaI–.b)ElionSn2+escapazdereducirFe3+aFe2+oxidándoseaSn4+.c)ElCl2oxidaalH2OaO2reduciéndoseaCl–.d)ElFe2+reducealI2aI–oxidándoseaFe3+.

(O.Q.L.LaRioja2016)

a)Verdadero.ElI.oxidaalSO1./reduciéndoseaI/.

oxidación:SO1./+H.O®SOD./+2H[+2e/ 𝐸°=–0,20V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:I.+SO1./+H.O®2I/+SOD./+2H[ 𝐸°=0,34V

Comosecumpleque𝐸°>0,lareacciónesespontánea.

b)Verdadero.ElionSn.[escapazdereducirFe1[aFe.[oxidándoseaSnD[.

reducción:2(Fe1[+e/®Fe.[) 𝐸°=+0,77V

oxidación:Sn.[®SnD[+2e/ 𝐸°=–0,15V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Fe1[+Sn.[®2Fe.[+SnD[ 𝐸°=0,62V

c)Verdadero.ElCl.oxidaalH.OaO.reduciéndoseaCl/.

reducción:2(Cl.+2e/®2Cl/) 𝐸°=+1,36V

oxidación:2H.O®O.+4H[+4e/ 𝐸°=–1,23V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Cl.+2H.O®4Cl/+O.+4H[ 𝐸°=0,13V

d)Falso.ElFe.[reducealI.aI/oxidándoseaFe1[.Lassemirreaccionesquetienenlugarson:

oxidación:2(Fe.[®Fe1[+e/) 𝐸°=–0,77V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:I.+2Fe.[®2I/+2Fe.[ 𝐸°=–0,23V

Comosecumpleque𝐸°<0,lareacciónesnoespontánea.

4.33. Apartirdelossiguientespotencialesestándardereducciónindiquecuáleselvalorde∆G°paralasiguientereacción:

Pb(s)+Cu2+(aq)®Pb2+(aq)+Cu(s)a)–91kJmol–1b)8,3kJmol–1c)–25kJmol–1d)–10,4kJmol–1(Datos.E°(Cu2+|Cu)=+0,34V;E°(Pb2+|Pb)=–0,13V).

(O.Q.L.Galicia2017)

cátodo(reducción):Cu.[+2e/®Cu 𝐸°=+0,34V

ánodo(oxidación):Pb®Pb.[+2e/ 𝐸°=+0,13V

Elpotencialestándardelaceldasecalculamediantelaexpresión:𝐸° = 𝐸lá!"E"

" − 𝐸á)"E"" = 𝐸*'Eall&ó)

" − 𝐸"�&E#l&ó)"

Paraestecaso:

𝐸" =𝐸;a!#/;a" -𝐸�y!#/�y

" =(0,34V)–(–0,13V)=0,47V

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsyelpotencialdelaceldavienedadaporlasiguienteecua-ción:

Comoelnúmerodeelectronesintercambiadoses,𝑛=2,elvalordelaenergíadeGibbses:

Δ𝐺° =– 2 · (96.485Cmol/0) · (+0,47V) ·1kJ101J

= –91kJmol/0

(CuestiónsimilaralapropuestaenLuarca2005yotras).

4.34. ¿Quéafirmaciónescierta?a)ElCl–puedeoxidaralBr2.b)ElBr–puedeoxidaralCl2.c)ElCl2puedeoxidaralBr–.d)ElCl2puedereduciralBr–.

(O.Q.L.Madrid2017)

Teniendoencuentalosdatosdepotencialdeelectrododelossiguientespares:

𝐸°(Br.|Br/)=+1,07V 𝐸°(Cl.|Cl/)=+1,36V.

Laespeciemásoxidantedeambaseslaquetieneunmayorpotencialdeelectrodo,Cl.(𝐸°=+1,36V),porloqueserácapazdeoxidarespontáneamentealBr/(𝐸°=+1,07V).

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque,apresiónytemperaturaconstantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,dedondesededucequeunareaccióndeoxidación-reducciónseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0.

Setratadedeterminarsiesespontánealareacción:

Cl.(g)+2Br/(aq)®2Cl/(aq)+Br.(s)

Lassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

reducción:Cl.(g)+2e/®2Cl/(aq) 𝐸°=+1,36V

oxidación:2Br/(aq)®Br.(s)+2e/ 𝐸°=–1,07V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cl.(g)+2Br/(aq)®2Cl/(aq)+Br.(s) 𝐸°=0,29V

Esunareacciónenlaque𝐸°>0,portanto,lareacciónesespontánea.

(Enestacuestiónsedeberíanhaberproporcionadolosvaloresde lospotencialesdereducciónde lasespeciespropuestastalcomosehahechoenelproblemapropuestoenCanarias2009).

4.35. CuandoseintroduceunaplacadecobremetálicoenunadisolucióndeionHg(I)laplacametálicaseennegrece.Sisetienenencuentalosdatossiguientes:

elfenómenosedebeaque:a)ElcobrereducealionHg(I)asuformaelemental,yestasedepositasobrelaplaca.b)Elaguaoxidaalcobreyformaóxidodecobre(II)sobrelaplaca.c)ElaguaoxidaalionHg(I)yesteimpregnalasuperficiedelaplaca.d)ElaguareducealionHg(I)sobrelaplaca,peroelcobremetálicopermaneceinalterado.e)ElaguareducealionHg(I)yoxidaalcobredelaplaca.

a)Verdadero.Silaplacaseennegreceesqueseformamercurioquequedaamalgamadoconelcobredelaplaca.Lassemirreaccionesson:

reducción:Hg..[(aq)+2e/®2Hg(l) 𝐸°=+0,80V

oxidación:Cu(s)®Cu.[(aq)+2e/ 𝐸°=–0,34V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Hg..[(aq)+Cu(s)®2Hg(l)+Cu.[(aq) 𝐸°=0,56V

b)Falso.Sielaguaoxidaalcobre.Lassemirreaccionesson:

reducción:2H.O(l)+2e/®H.(g)+2OH/(aq) 𝐸°=–0,83V

oxidación:Cu(s)®Cu.[(aq)+2e/ 𝐸°=–0,34V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2H.O(l)+Cu(s)®H.(g)+Cu(OH).(s) 𝐸°=–1,17V

Comosecumpleque𝐸°<0,lareacciónnoesespontánea.

c)Falso.SielaguaoxidaalHg(I)seformaHg(II)quequedaendisoluciónylaplacanoseennegrece.Lassemirreaccionesson:

reducción:2H.O(l)+2e/®H.(g)+2OH/(aq) 𝐸°=–0,83V

oxidación:Hg..[(aq)+2e/®2Hg.[(aq) 𝐸°=–0,91V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2H.O(l)+Cu(s)®H.(g)+Cu(OH).(s) 𝐸°=–1,74V

Comosecumpleque𝐸°<0,lareacciónnoesespontánea.

d)SielaguareducealHg(I)seformamercurioquequedaamalgamadoconelcobre.Lassemirreaccionesson:

reducción:Hg..[(aq)+2e/®2Hg(l) 𝐸°=+0,80V

oxidación:2H.O(l)®O.(g)+4H[(aq)+4e/ 𝐸°=–1,23V¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Hg..[(aq)+2H.O(l)®2Hg(l)+O.(g)+4H[(aq)𝐸°=–0,43V

Comosecumpleque𝐸°>0,lareacciónnoesespontánea.

e) Falso. Se trata de una propuesta absurda, el agua no actúa como oxidante y reductor de formasimultánea.

4.36. Pararesolverunejerciciodeclase,ungrupodealumnosnecesitautilizarelpotencialdeelectrodoE°(Fe3+|Fe2+),peronoconsiguenencontrareldato.Sinembargo,elprofesorhaescritoenlapizarraqueE°(Fe3+|Fe)=–0,04VyE°(Fe2+|Fe)=–0,44V.Delasproposicionessiguientes,cuáleslacorrecta:a)ConlainformacióndequedisponennosepuedecalcularelvalordeE°(Fe3+|Fe2+).b)Elpotencialquenecesitanes+0,76V.c)Elpotencialquenecesitanes+0,40V.d)Todaslasanterioressonerróneas.

Apartirdelosdatospropuestossepuedenescribirlassiguientessemirreacciones:

Fe1[(aq)+3e/®Fe(s)

Fe(s)®Fe.[(aq)+2e/

Fe1[(aq)+e/®Fe.[(aq)

LaenergíadeGibbsdelareacciónglobalsecalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ𝐺A'"#ôA'!#" = Δ𝐺A'"#ôA'

" − Δ𝐺A'!#ôA'"

LaexpresiónquerelacionalavariacióndeenergíadeGibbs,Δ𝐺°,conelpotencialdelacelda,𝐸°,es:Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°

Sustituyendo:(– 𝐹 · 𝐸A'"#ôA'!#

" ) = (– 3𝐹 · 𝐸A'"#ôA'" ) − (– 2𝐹 · 𝐸A'!#ôA'

Simplificandoseobtiene:𝐸A'"#ôA'!#" = 3 · (– 0,04V) − 2 · (– 0,44V) = +0,76V

4.37. LanotaciónesquemáticadelaceldaconelectrodosMg2+|MgyAg+|Agencondicionesestándares:a)Ag+|Ag(1M)||Mg2+(1M)|Mgb)Ag|Ag+(1M)||Mg2+|Mg(1M)c)Mg|Mg2+(1M)||Ag+(1M)|Agd)Mg2+|Mg(1M)||Ag(1M)|Ag+

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionescorres-pondientesson:

cátodo(reducción):2[Ag[(1M)+e/®Ag(s)] 𝐸°=+0,80V

ánodo(oxidación):Mg(s)®Mg.[(1M)+2e/ 𝐸°=–(–2,37V)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(1M)+Mg(s)®2Ag(s)+Mg.[(1M) 𝐸°=3,17V

Lanotaciónabreviadaquecorrespondeaestaceldaes:

Mg|Mg.[(1M)||Ag[(1M)|Ag

(Pararesolverestacuestiónsedeberíanhaberproporcionadolosvaloresdelospotencialesdereduccióndeloselementospropuestos).

4.38. Apartirdelospotencialesdereducciónqueseadjuntan,¿quémetalesdelalistasedisolveránenunadisolucióndeHCl1M?E°:(Fe2+|Fe)=–0,44V;(Ag+|Ag)=+0,80V;(Cu2+|Cu)=+0,34V;(Na+|Na)=–2,71V;(H+|H2)=0Va)Todospuedendisolverseyaqueseoxidan.b)Sololosquepresentanpotencialdeelectrodoestándarnegativo.c)Sololosquepresentanpotencialdeelectrodoestándarpositivo.d)Ningunosepuededisolver.

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2019)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2020)

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirsequeapresiónytemperaturaconstantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,dedondesededucequeunareaccióndeoxidación-reducciónseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0yesosoloesposiblesielmetaltieneunpotencialdeelectrodonegativo.

Porejemplo,enlareacciónentreHClyFelassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

reducción:2H[+2e/®H. 𝐸°=0,00V

oxidación:Fe®Fe.[+2e/ 𝐸°=–(–0,44V)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2H[+Fe®H.+Fe.[ 𝐸°=0,44V

Laespontaneidaddelprocesoquedaconfirmadaporelvalorde𝐸°>0,portanto,FeyNasíquesedi-suelvenenácidoclorhídrico.

(EnlacuestiónpropuestaenCastilla-LaMancha2020secambiaHClporH.SOD).

4.39. Elácidosulfúricoescapazdeoxidaraciertosmetalesdesprendiendohidrógenoenlareacción.Considerandolosdelospotencialesdeestándarreducciónqueseacompañan,¿reaccionaráelZnconelácidosulfúricodiluido?a)No,yaquelareacciónnoesespontánea.b)Sí,yaqueelpotencialdelareacciónserá,E°=–0,76V.c)No,yaqueelpotencialdelareacciónserá,E°=0,76V.d)Sí,yaqueelpotencialdelareacciónserá,E°=0,76V.(Datos.E°(Zn2+|Zn)=–0,76V;E°(H+|H2)=0,00V).

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirsequeapresiónytemperaturaconstantes,Δ𝐺°<0.LarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelareacción,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°,dedondesededucequeunareaccióndeoxidación-reducciónseráespontáneasiemprequesecumplaque𝐸°>0yesosoloesposiblesielmetaltieneunpotencialdeelectrodonegativo.

Enestecaso,enlareacciónentreH.SODyZnlassemirreaccionesyreacciónglobalquetienenlugarson:

reducción:2H[+2e/®H. 𝐸°=0,00V

oxidación:Zn®Zn.[+2e/ 𝐸°=–(–0,76V)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2H[+Zn®H.+Zn.[ 𝐸°=0,76V

Lareacciónesespontáneayaque𝐸°>0.

5.POTENCIALESDECELDAENFUNCIÓNDELASCONCENTRACIONES.ECUACIÓNDENERNST

5.1. Solounadelassiguientespropuestasesfalsa:a)Enlacelda:

Zn(s)–2e–®Zn2+Cu2++2e–®Cu(s) elpotencialvaríaalvariarlasconcentraciones.

b)ElpotencialdelparCr2O72–|Cr3+varíaconelpH.c)CuandounareacciónllegaalequilibriosecumplequeE=0.d)ElpotencialdelparCu2+|Cu(s)disminuyealaumentarelpH.

LaecuacióndeNernst(1889)permitecalcularelpotencialdelaceldaencondicionesdiferentesalasestándar,disoluciones1M:

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

a)Verdadero.Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónqueocurreenlaceldapropuestaes:Zn(s)+Cu2+(aq)®Zn2+(aq)+Cu(s)

Enestecaso,laexpresiónde𝑄es:

𝑄 =[Zn2+][Cu2+]

Si𝑄 ≠1,entoncescambiaelvalorde𝐸.b)Verdadero.LaecuaciónquímicacorrespondientealasemirreaccióndereduccióndelCr.Ow./es:

Cr.Ow./+14H[+6e/®2Cr1[+7H.OEnestecaso,laexpresiónde𝑄es:

𝑄 =[Cr1[].

[Cr.Ow./][H[]0D

Comoseobserva,si𝑄dependede[H[],esdecir,delpH,elpotencialdelpar,𝐸,varíaconél.c)Verdadero.Enelequilibriosecumpleque𝐸=0y𝑄 = 𝐾,conloquelaexpresióndeNernstquedacomo:

𝐸" =0,0592𝑛

log𝐾

d)Falso.LaecuaciónquímicacorrespondientealasemirreaccióndereduccióndelCu2+es:

Cu2+(aq)+2e/®Cu(s)Enestecaso,laexpresiónde𝑄es:

𝑄 =1

[Cu2+]

Comoseobserva,si𝑄nodependede[H[],esdecir,delpH,elpotencialdelpar,𝐸,novaría.Larespuestacorrectaeslad.

5.2. EnunadisolucióndeCuSO41MseintroduceunaláminadecobreyenotradeZnSO410–3Munadezinc.Seunenambasconunpuentesalino.Señalecuálesdelassiguientespropuestassonciertas:a)Elelectrododecobreeselánodoyeldezincelcátodo.b)Lareduccióntienelugarenelcátodo.c)Lafuerzaelectromotrizdelaceldaes1,1V.d)Loselectronesvandelelectrododecobrealelectrododezinc.(Datos.E°(Zn2+|Zn)=–0,76V;E°(Cu2+|Cu)=+0,34V).

a)Falso.Unaceldavoltaicaogalvánicaesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión,Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°,sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,queseescribealaderechaenlanota-cióndelaceldaeselpolopositivo,(Cu.[|Cu),quesecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,queseescribealaizquierdaeselpolonegativo,(Zn.[|Zn),quesecomportacomoánodoyreductor(seoxida).

b)Verdadero.Elcátodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndereducción:

cátodo(reducción):Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

c)Falso.Elpotencialestándardelaceldasecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

" Enestecaso:

𝐸° = 𝐸;a!#ô;a" − 𝐸�)!#ô�)

" = (0,34V) − (– 0,76V) = 1,1V

Comolaconcentracióndelelectrododezincesdiferentede1,0M(condicionesestándar),paracalcularelpotencialdelaceldahayqueaplicarlaecuacióndeNernst(1885)yelpotencialqueseobtengaserádiferentede1,1V.

d)Falso.Loselectronesdelaceldasedirigendeformaespontáneahacialospotencialescrecientes,desdeelpolonegativooánodo,(Zn.[|Zn),haciaelpolopositivoocátodo,(Cu.[|Cu).

5.3. LaecuacióndeNernst:

E=E°–0,06n log[iones]

aplicadaalaceldaPb|Pb2+(1M)||Cu2+(1M)|Cuproporcionaunpotencial,E=0,047V.Silaconcentra-cióndePb2+sereducea0,010Melpotencialcambiaa:a)(0,047+0,060)Vb)(0,047+0,030)Vc)(0,047–0,030)Vd)(0,047–0,060)V

Lassemirreaccionesquetienenlugarencadaelectrodoson:

cátodo:Cu.[+2e/®Cu

ánodo:Pb®Pb.[+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[+Pb®Cu+Pb.[

𝐸 = 𝐸° −0,06𝑛

log𝑄

𝐸 = 𝐸° −0,062

log[Pb.[][Cu.[]

Elvalordelpotencialdelaceldaes:

𝐸 = 0,047 −0,062

· log(0,010) = (0,047 + 0,060)V

5.4. Sielnúmerodemolesdeelectrones,asícomoeldetodaslasespeciesquímicasqueintervienenenlareaccióndeunaceldasemultiplicapordos:a)Elpotencialdelaceldaseduplica.b)Elpotencialsereducealamitad.c)Elpotencialnovaría.d)Elpotencialseelevaalcuadrado.e)Laintensidaddelacorrienteeléctricapermanececonstante.f)Elpotencialdelaceldanovaría,loquevaríaeslafuerzaelectromotriz.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Asturias2009)

§Porejemplo,dadaslassemirreacciones:

oxidación:Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/

reducción:Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Zn(s)+Cu.[(aq)®Zn.[(aq)+Cu(s)

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄 = 𝐸° −0,05922

· log[Zn.[][Cu.[]

§Siahorasemultiplicalaecuaciónquímicapor2:

2Zn(s)+2Cu.[(aq)®2Zn.[(aq)+2Cu(s)AplicandolaecuacióndeNernst:

𝐸 = 𝐸° −0,05924

· log[Zn.[].

[Cu.[].= 𝐸° −

0,05924

· 2log[Zn.[][Cu.[]

= 𝐸° −0,05922

· log[Zn.[][Cu.[]

Comoseobserva,elpotencialdelaceldapermanececonstante.Larespuestacorrectaeslac.

5.5. Paralasiguienteceldaelectroquímica:Al(s)|Al3+(0,18M)||Fe2+(0,85M)|Fe(s)

SilospotencialesestándardeelectrododelAl3+ydelFe2+son,respectivamente,–1,676Vy–0,440V,elpotencialdelaceldaes:a)–1,25Vb)1,25Vc)2,12Vd)–1,24e)1,24V

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.L.Galicia2015)(O.Q.N.Salamanca2018)

cátodo(reducción):3[Fe.[(aq)+2e/®Fe(s)]

ánodo(oxidación):2[Al(s)®Al1[(aq)+3e/]¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:3Fe.[(aq)+2Al(s)®3Fe(s)+2Al1[(aq)

Elpotencialestándardelaceldasecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

" Paraestecaso:

𝐸" =𝐸A'!#ôA'" -𝐸B$"#ôB$

" =(–0,440V)–(–1,676V)=1,24V

Comolascondicionesdeloselectrodossondiferentesalasestándar,disoluciones1M,paracalcularelpotencialdelaceldaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Al1[].

[Fe.[]1

𝐸 = 1,24 −0,05926

· log(0,18).

(0,85)1= 1,25V

§Otraformadecalcularlosería:𝐸 = 𝐸lá!"E" − 𝐸á)"E" = 𝐸A'!#ôA' − 𝐸B$"#ôB$

Comolascondicionesdeloselectrodossondiferentesalasestándar,disoluciones1M,paracalcularelpotencialdelaceldaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst:

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[reducida][oxidada]

Elvalordelpotencialdecadaelectrodoes,respectivamente:

𝐸lá!"E" = 𝐸A'!#ôA'" −

0,05922

· log1

[Fe.[]= (– 0,440) −

0,05922

· log �10,85�

= –0,440V

𝐸á)"E" = 𝐸B$"#ôB$" −

0,05923

· log1

[Al1[]= (– 1,676) −

0,05923

· log �10,15�

= –1,69V

Elpotencialdelaceldaes:𝐸l'$E# =(–0,440V)–(–1,69V)=1,25V

(LasopcionespropuestasenElEscorial2012sonmásacordesconelresultadoobtenido).

5.6. Lafemestándardelacelda:Sn(s)|Sn2+(aq)||Zn2+(aq)|Zn(s)es–0,62V.

Silaconcentracióndeambosionescambiaraa0,1M,¿quévalortomaríalafemdelacelda?a)Permaneceríainalterado.b)Seharíamuchomenor.c)Seharíaunpocomenor.d)Esimposiblecalcularloconlosdatosquesetienen.e)Tomaríaunvalorpositivo.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.CastillayLeón2002)

ánodo(oxidación):Sn(s)®Sn.[(aq)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Zn.[(aq)+Sn(s)®Zn(s)+Sn.[(aq)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

" Paraestecaso:

𝐸" =𝐸�)!#ô�)" -𝐸W)!#ôW)

" =–0,62V

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Elvalordelafemdelaceldaes:

𝐸 = (– 0,62) −0,05922

· log[Sn.[][Zn.[]

= (– 0,62) −0,05922

· log �0,10,1�

= –0,62V

Comoseobserva,cuandolasconcentracionesdelasespeciesiónicassoniguales,elpotencialdelaceldapermaneceinalterado.

5.7. ¿CuálseríaelΔGdelareacciónsiguientea25°C?2Ag+(0,100M)+Sn(s)®2Ag(s)+Sn2+(0,500M) E°=0,940V.

a)–4120calmol–1b)17,169kJmol–1c)41,2kcalmol–1d)–171,694kJmol–1e)–17,169kJmol–1

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosylareacciónglobalson:

cátodo(reducción):2[Ag[(aq)+e/®Ag(s)]

ánodo(oxidación):Sn(s)®Sn.[(aq)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(aq)+Sn(s)®2Ag(s)+Sn.[(aq)

Elvalorde𝐸es:

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log[Sn.[][Ag[].

= 0,940 −0,05922

· log �0,5000,100.�

= 0,890V

LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsylafuerzaelectromotrizdelareacciónvienedadaporlasiguienteexpresión:

Δ𝐺° = –2 · (96.485Cmol/0) · (0,890V) ·1kJ101J

= –172kJmol/0

5.8. ¿Cuáleselvalordelpotencialdelasiguientecelda?Pt|Sn2+(0,233M)|Sn4+(1,05M)||Ag+(2,22·10-2M)|Ag(s)

a)0,763Vb)0,529Vc)0,412Vd)0,680Ve)0,578V(Datos.E°(Sn4+|Sn2+)=+0,154V;E°(Ag+|Ag)=+0,799V).

(O.Q.N.Luarca2005)

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

cátodo(reducción):2(Ag[+e/®Ag)

ánodo(oxidación):Sn.[®SnD[+2e/Elpotencialdelaceldasecalculamediantelaexpresión:

𝐸 = 𝐸lá!"E" − 𝐸á)"E"Elpotencialdecadaelectrodoes:

𝐸lá!"E" = 𝐸B=#ôB=" −

0,05921

· log1

[Ag[]= 0,799 −

0,05921

· log �1

2,22·10/.�= 0,701V

𝐸á)"E" = 𝐸W)(#ôW)!#" −

0,05922

· log[Sn.[][SnD[]

= 0,154 −0,05922

· log �0,2331,05 �

= 0,173V

Elpotencialdelaceldaes:𝐸=(0,701V)–(0,173V)=0,528V

5.9. Lacorrosióndelhierroesunprocesoelectroquímicoque,enmedioácido,implicalossiguientespotencialesdereducción:E°(Fe2+|Fe)=–0,440VyE°(O2|H2O)=+1,23V.ElpotencialdelaceldaestándarbasadaenlareaccióndelacorrosiónsielpH=5,00yelrestodelasespeciesimplicadasseencuentranencondicionesestándares:a)1,67Vb)–0,19Vc)–1,37Vd)0,19Ve)1,37V

(O.Q.N.Vigo2006)

Lassemirreaccionescorrespondientesalprocesodecorrosióndelhierroson:

cátodo(reducción):O.(g)+2H[(aq)+2e/®H.O(l) 𝐸lá!"E"" =+1,23V

ánodo(oxidación):Fe(s)®Fe.[(aq)+2e/ 𝐸á)"E"" =+0,440V

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Fe(s)+O.(g)+2H[(aq)®Fe.[(aq)+H.O(l) 𝐸l'$E#

" =1,67V

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

LaexpresióndeQes:

𝑄 =[Fe.[][H[].

SiladisolucióntienepH=5,00deacuerdoconelconceptodepH:

[H[]=10/78=1,00·10/_M.

𝐸 = (1,67V) −0,05922

· log1,00

(1,00·10/_).= 1,37V

5.10. Seintroduceunelectrododeplataenunadisoluciónsaturadadeclorurodeplata.Calculeelpo-tencialdelparAg+|Agteniendoencuenta:

E°(Ag+|Ag)=+0,80V Ks(AgCl)=1,8·10–10a)+0,81Vb)+1,09Vc)+0,51Vd)+0,73Ve)+0,62V

ElequilibriodesolubilidaddeAgCles:

AgCl(s)DAg[(aq)+Cl/(aq)

Elproductodesolubilidad,𝐾%,delAgCles:

𝐾%=[Ag[][Cl/]

Losvalores[Ag[]y[Cl/]sonloscorrespondientesalosdeladisoluciónsaturadadeAgCl(sat):

𝐾%=[Ag[][Cl/]=𝑠. siendo𝑠lasolubilidaddelAgCl.

Elvalordelasolubilidadmolares:

[Ag[] = 𝑠 = µ1,8·10/0� = 1,34·10/_M

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

Elvalordelpotencialdelelectrodoes:

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

[Ag[]= 0,80 −

0,05921

· log �1

1,34·10/_�= +0,51V

5.11. ElpotencialdeunaceldaformadaporlassemiceldasdeZn2+|ZnydeCr3+|Cra25°Csilascon-centracionesson[Zn2+]=0,050My[Cr3+]=0,10Mes:a)–1,5Vb)0,020Vc)1,5Vd)0,040Ve)Ningunadelasanteriores.(Datos.E°(Zn2+|Zn)=–0,76V;E°(Cr3+|Cr)=–0,74V).

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

Elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,eselpolopositivo,(Cr1[|Cr),quesecomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencialeselpolonegativo,(Zn.[|Zn),quesecomportacomoánodoyreductor(seoxida).Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosylareacciónglobalson:

cátodo(reducción):2(Cr1[+3e/®Cr)

ánodo(oxidación):3(Zn®Zn.[+2e/)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Cr1[(aq)+3Zn(s)®2Cr(s)+3Zn.[(aq)

𝐸 = °𝐸;*"#ô;*" − 𝐸�)!#ô�)

" ± −0,0592𝑛

log[Zn.[]1

[Cr1[].=

= [(–0,74) − (–0,76)] −0,05926

log(0,050)1

(0,10).= 0,040V

5.12. Paralasiguienteceldavoltaica:Pb(s)|Pb2+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s)

¿quécambioproduciráunaumentoenelpotencialdelacelda?a)Aumentode[Pb2+].b)Aumentode[Ag+].c)EliminacióndePb(s).d)EliminacióndeAg(s).e)AdicióndeAg(s).

(O.Q.N.Sevilla2010)

ánodo(oxidación):Pb(s)®Pb.[(aq)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:2Ag[(aq)+Pb(s)®2Ag(s)+Pb.[(aq)

LaecuacióndeNernst(1889)permitecalcularelpotencialdeunaceldaencondicionesdiferentesdelasestándar:

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄®𝐸 = 𝐸" −0,05922

· log[Pb.[][Ag[].

a)Falso.Suponiendoquesepartedecondicionesestándar,disoluciones1My298K,unaumentode[Pb.[]hacequeelsegundotérminodelaecuacióndeNernstseapositivo,locualhacedisminuirelvalorde𝐸.b)Verdadero.Unaumentode[Ag[]hacequeelsegundotérminodelaecuacióndeNernstseanegativo,locualhaceaumentarelvalorde𝐸.c-d-e)Falso.Comoseobserva,lossólidosnoaparecenenlaexpresiónanterior,portanto,loscambiosenellosnoproducenningunavariaciónenelpotencialdelacelda.Larespuestacorrectaeslab.

5.13. Paralacelda:Zn(s)+2H+(aq)®Zn2+(aq)+H2(g) E°=0,76V

¿Quécambioproduciráunincrementodelvoltajedelacelda?a)IncrementandoeltamañodelelectrododeZn.b)IncrementandolaconcentracióndeZn2+.c)IncrementandolaconcentracióndeH+.d)IncrementandolapresióndeH2(g).

(O.Q.L.LaRioja2012)

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Enestecaso,elvalordelpotencialvienedadopor:

𝐸 = 𝐸° −0,05922

· log[Zn.[](𝑝8!)

a)Falso.Comoseobserva,elsólidonoapareceenlaexpresiónanterior,portanto,noproduceningunavariaciónenelpotencialdelacelda.b-d)Falso.Elaumentode[Zn.[]ode𝑝8! hacenaumentarelsegundotérminodelaecuacióndeNernst,locualhacedisminuirelvalorde𝐸.c)Verdadero.Elaumentode[H[]puedehacercambiarelsignodelsegundotérminodelaecuacióndeNernst,locualhaceaumentarelvalorde𝐸.Larespuestacorrectaeslac.

5.14. Señalecuáldelassiguientesafirmacionesescierta:a)Sielnúmerodemolesdeelectronesdelareaccióndeunasemicelda,asícomoeldelasespeciesquí-micasqueintervienen,semultiplicapor3,elpotencialdeelectrodoquedamultiplicadopor3.b)Enunaceldaenequilibrio,laconstanteseanula.c)Enelánodoseproducensiemprelasreducciones.d)Elpotencialde laceldadependede lanaturalezade loselectrodosyde lasconcentracionesde lasdisoluciones.

a)Falso.Elpotencialdelaceldanocambiasisemultiplicaporalgúnfactorelnúmerodeelectronesin-tercambiadosentrelasespecies.

b)Falso.Enunareacciónenequilibriosecumplequeelpotencialde lareacción,𝐸=0.Aplicando laecuacióndeNernst(1889)seobtiene:

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝐾 = 0 → 𝐾 = 10��°�,�_s.�

c)Falso.Elánodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreacióndeoxidación.

d)Verdadero.Elpotencialofuerzaelectromotrizdeunaceldaencondicionesestándar(25°C,1atmydisoluciones1M)secalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Silasespeciesiónicastienenconcentracionesdiferentesa1M,seaplicalaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Elvalorde𝐸dependede𝐸°yde𝑄,esdecir,delassustanciasqueintervienenenlasreaccionesdeloselectrodosydesusconcentracionesiónicas.

5.15. Unaceldavoltaicaseconstruyemediantelasiguientereacción:Sn2+(aq)+2Ag+(aq)®Sn4+(aq)+2Ag(s)

¿Cómosepodríaaumentarelvoltajedelamisma?a)Aumentandolaconcentración[Sn2+].b)Aumentandolaconcentración[Sn4+].c)Disminuyendolaconcentración[Ag+].d)ReduciendoeltamañodelelectrododeAg.

Lassemirreaccionesquetienenlugarendichaceldason:

ánodo(oxidación):Sn.[(aq)®SnD[(aq)+2e/LaecuacióndeNernst(1889)permitecalcularelpotencialdeunaceldaencondicionesdiferentesdelasestándar:

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Enestecasoelvalordelpotencialvienedadopor:

𝐸 = 0,763 −0,05922

· log[SnD[]

[Sn.[][Ag[].

ParaaumentarelvoltajedelaceldaesprecisoqueelsegundotérminodelaecuacióndeNernstsehaganegativo.Laúnicapropuestaquehacequeesoocurraesunaumentode[Sn.[].Larespuestacorrectaeslaa.

5.16. Lafuerzaelectromotrizdeunacelda:a)Dependedelassustanciasqueintervienenenlasreaccionesdelelectrodoydesusconcentraciones.b)Nodependedelaconcentración.c)Solodependedelaconcentración.d)Nopuededescomponerseenlasumaalgebraicadedospotencialesparciales.e)Nodependedelassustanciasqueintervienenenlasreaccionesdelelectrodo.

Elpotencialofuerzaelectromotrizdeunaceldaencondicionesestándar(25°C,1atmydisoluciones1M)secalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

Silasespeciesiónicastienenconcentracionesdiferentesa1M,seaplicalaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Elvalorde𝐸dependede𝐸°yde𝑄,esdecir,delassustanciasqueintervienenenlasreaccionesdeloselectrodosydesusconcentracionesiónicas.

5.17. Paralareacción:2Al+3Zn2+®2Al3++3Zn E°(celda)=0,913V

Sepreparaunadisolución0,5Mencadaunodelosdosionesa298K.Sepuedeafirmarque:a)Estareacciónseencuentraenequilibrio.b)Lareacciónevolucionaráhacialaderecha.c)Lareacciónnoesespontánea.d)Elpotencialdelareacciónenesascondicioneses0,913V.e)Elpotencialdelareacciónenesascondicioneses0V.

(O.Q.L.Madrid2014)

Lassemirreaccionesquetenenlugarson:

cátodo(reducción):3[Zn.[(aq)+2e/®Zn(s)]

ánodo(oxidación):2[Al(s)®Al1[(aq)+3e/]

𝐸 = 𝐸° −0,0592n

log𝑄

Enestecasoelvalordelpotencialvienedadopor:

𝐸 = 0,913 −0,05926

· log[Al1[].

[Zn.[]1

Comoenestecaso:[Al1[]=[Zn.[]=0,5M

Secumpleque,𝐸 = 𝐸°=0,913V.Larespuestacorrectaeslad.

5.18. Laceldavoltaicarepresentadaporelesquema:Zn(s)|Zn2+(aq,1M)||H+(aq,1M)|H2(g,1atm)|Pt(s)

tieneunpotencialEceldao =0,763V.SepuedeafirmarqueEcelda:a)Aumentasidisminuye[H+].b)AumentasiaumentalapresióndeH2(g).c)DisminuyesiseañadeOH–(aq)alelectrododehidrógeno.d)Aumentasiseañadenitratodezincalánodo.e)Aumentasiseduplicaeláreasuperficialdelánodo.

(O.Q.N.Oviedo2014)

Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/

2H[(aq)+2e/®H.(g)

𝐸l'$E# = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

Enestecaso,elvalordelpotencialvienedadopor:

𝐸l'$E# = 0,763 −0,05922

· log[Zn.[](𝑝8!)

a-b-d)Falso.Ladisminuciónde[H[],elaumentode[Zn.[]ode𝑝8! hacenaumentarelsegundotérminodelaecuacióndeNernst,locualhacedisminuirelvalorde𝐸l'$E#.

c)Verdadero.LosionesOH/añadidosconsumenionesH[delelectrododehidrógenoloquehacemásnegativoelsegundotérminodelaecuacióndeNernst,haciendodisminuirelvalorde𝐸l'$E#.

e)Falso.Comoseobserva,elsólidonoapareceenlaexpresiónanterior,portanto,noproduceningunavariaciónenelvalorde𝐸l'$E#.

(CuestiónsimilaralapropuestaenLaRioja2012).

5.19. ElpotencialestándarE°delasiguientereacciónes0,283V.¿Cuáldelossiguientescambiospro-duciráunaumentodelpotencial?

Cl2(g)+2Br–(aq)®Br2(l)+2Cl–(aq)a)Aumentar[Br–]b)Aumentar[Cl–]c)Aumentareltamañodeloselectrodos.d)Disminuir[Br–]e)Diluirladisolución.

(O.Q.N.Madrid2015)

𝐸 = 𝐸° −0,0592n

log𝑄

Enestecaso,porsercondicionesestándar,𝑝;$!=1atm,elvalordelpotencialvienedadopor:

𝐸 = 𝐸° −0,05922

· log[Cl/].

[Br/].

Laúnicaformapropuestaparaqueaumenteelpotencialdelareacciónesaumentarelvalorde[Br/],yaquehacequeelsegundotérminodelaecuaciónseamáspequeño.

(CuestiónsimilaralapropuestaenSevilla2010).

5.20. Enlaceldagalvánica:Sn(s)|Sn2+(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s)

Elpotencialestándares0,48V.Considerandoquesecomienzaconconcentracionesestándar,¿cuálessonlasconcentracionesdeSn2+yCu2+cuandolaceldasehadescargadoconelpotencialde0,45V?a)[Sn2+]=0,47My[Cu2+]=1,53Mb)[Sn2+]=[Cu2+]=1,00Mc)[Sn2+]=1,53My[Cu2+]=0,47Md)[Sn2+]=1,85My[Cu2+]=0,15M

ánodo(oxidación):Sn(s)®Sn.[(aq)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[(aq)+Sn(s)®Cu(s)+Sn.[(aq)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

" Paraestecaso:

𝐸" =𝐸;a!#ô;a" -𝐸W)!#ôW)

" =0,48V

Aldescargarselacelda,lascondicionesdeloselectrodossondiferentesalasestándar,disoluciones1M,porloqueparacalcularelpotencialdelaceldaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Sn.[][Cu.[]

Elvalordelpotencialdelaceldaindicaquesetratadeunareacciónespontánea,porloquelasconcen-tracionesiónicaseneseinstanteserán:

[Cu.[]=(1,00–𝑥)M [Sn.[]=(1,00+𝑥)M

SustituyendolosvaloresenlaecuacióndeNernstseobtiene:

0,45 = 0,48 −0,05922

· log(1,00 + 𝑥)(1,00 − 𝑥)

→ 𝑥 = 0,82M

Losvaloresdelasconcentracionesiónicasson:

[Cu.[]=(1,00–0,82)M=0,18M [Sn.[]=(1,00+0,82)M=1,8M

5.21. Calculeelpotencialdeelectrodo,E,paraelelectrodoplata-clorurodeplata,KCl(aq)0,800Malatemperaturade25°C.a)1,37Vb)0,80Vc)0,57Vd)0,23V(Datos.Ag+(aq)+e–®Ag(s),E°=0,79V;Ks=1,8·10–10).

Comolaconcentracióndelelectrodoesdiferentealaestándar,disolución1M,paracalcularelpotencialdelmismoesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸B=#ôB= = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄 = 𝐸° −0,0592𝑛

ElequilibriodesolubilidaddelAgCles:

AgCl(s)DAg[(aq)+Cl/(aq)

Elproductodesolubilidad,𝐾%,delAgCles:

𝐾%=[Ag[][Cl/]

dedondeseobtieneque:

[Ag[] =𝐾%[Cl/]

SustituyendoenlaecuacióndeNernst:

𝐸B=#ôB= = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Cl/]𝐾%

= 0,79 − 0,0592 · log �0,800

1,8·10/0��= 0,22V

Lareacciónquetienelugarenelelectrodoplata-clorurodeplataes:

AgCl(s)+e/®Ag(s)+Cl/(aq)

Laecuaciónparacalcularelpotencialcorrespondienteaesteelectrodo:

𝐸B=#ôB=ô;$$ = 0,22 − 0,0592 · log[Cl/] = 0,22V

Elvalordelpotenciales:

𝐸B=#ôB=ô;$$ = 0,22 − 0,0592 · log (0,800) = 0,23V

5.22. Sehamedidoa25°Cunpotencialde0,168Vparaunacélulaelectroquímicaenlaqueseproduceunareacciónquesedescribeasí:

Co(s)+Sn2+(0,180M)®Sn(s)+Co2+(0,0200M)Calculeelvalordelpotencialestándar,E°,delacélula: a)0,270V b)0,028V c)0,180V d)0,140V

(O.Q.L.LaRioja2018)

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Co.[][Sn.[]

Elvalordelpotencialestándardelacélulaes:

𝐸° = 0,168 +0,05922

· log0,02000,180

= 0,140V

5.23. ¿CuálseráelpotencialEceldaparalaceldasiguiente?Zn(s)|Zn2+(aq,0,100M)||Cu2+(aq,0,0100M)|Cu(s)

¿Esespontáneoelprocesotalcomoestáescrito?a)–1,07Vynoespontáneab)–1,33Vynoespontáneac)1,07yespontánead)1,33Vyespontánea(Datos.E°(Zn2+|Zn)=–0,760VyE°(Cu2+|Cu)=+0,340V).

Deacuerdoconlanotaciónpropuestaparalacelda,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

ánodo(oxidación):Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[(aq)+Zn(s)®Cu(s)+Zn.[(aq)

Elpotencialestándardelaceldasecalculamediantelasiguienteexpresión:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" = 𝐸*'Eall&ó)" − 𝐸"�&E#l&ó)

" Paraestecaso:

𝐸" =𝐸;a!#ô;a" -𝐸�)!#ô�)

" =(0,340V)–(–0,760V)=1,10V

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Zn.[][Cu.[]

𝐸 = 1,10 −0,05922

· log0,1000,0100

= 1,07V

ParaqueunareacciónseaespontáneasedebecumplirqueΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0,portanto,comoenestecaso,𝐸°=1,07V,setratadeunareacciónespontánea.

5.24. Elpotencialdereduccióndeunelectrododehidrógenocuandoestáintroducidoenciertadisolu-ciónreguladoradelpH(tampónobuffer)es–0,413V.Portanto,elpHdeltampónes:a)1b)3c)7d)14

Laecuacióncorrespondientealareaccióndelelectrodoes:2H[(𝑥M)+2e/®H2(g,1atm)

Comolascondicionessondiferentesalasestándar,disoluciones1M,paracalcularelpotencialdelelec-trodoesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄 = 𝐸° −0,05922

log𝑝H2[H[].

Teniendoencuentaque,𝐸°=0yque𝑝H2 =1atm,laecuaciónanteriorquedacomo:

𝐸 =– 0,0592pHSustituyendoseobtienequeelpHdeladisolucióntampónes:

pH =–0,413– 0,0592

= 6,98 ≈ 7

5.25. Seconstruyeunapilauniendoconpuentesalinodosvasos.Unocontieneunaláminadecobresumergidaenunadisolucióndesulfatodecobre(II)yelotrounaláminadezincsumergidaenunadiso-lucióndesulfatodezinc.Sabiendoqueelpotencialdereduccióndelzincesmenorqueeldelcobre,se-leccionelaproposicióncorrecta:a)Cuandolapilafunciona,elvasodecobreactúacomoánodo.b)Alescribirlanotacióndelapila,elsímbolodelzincsecolocaenelextremoderecho.c)Elpotencialdelapilasubesiseincrementalaproporción[Cu2+]/[Zn2+].d)Elpotencialdelapilaesmáximocuando[Cu2+]=[Zn2+].

LaceldapropuestaeslapilaconstruidaporJohnF.Daniell(1836).Setratadeunaceldavoltaica,queesaquellaenlaquetienelugarunareacciónespontánea,esdecir,enellasecumplequeΔ𝐺°<0.TeniendoencuentaquelarelaciónentreΔ𝐺°yelpotencialdelacelda,𝐸°,vienedadoporlaexpresión:

Δ𝐺° =– 𝑛𝐹𝐸°sededucequeparaqueunareaccióndeoxidación-reducciónseaespontánea,esnecesarioque𝐸°>0.

Porestemotivo,elpar(electrodo)quepresentamayorpotencial,enestecasoelcobre,queseescribealaderechaenlanotacióndelacelda,secomportacomocátodoyoxidante(sereduce);yeldemenorpotencial,enestecasoelzinc,queseescribealaizquierda,comoánodoyreductor(seoxida).Deacuerdoconloanterior,lassemirreaccionesdedichaceldason:

cátodo(reducción):Cu.[+2e/®Cuánodo(oxidación):Zn®Zn.[+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Cu.[+Zn®Cu+Zn.[

a-b)Falso.Segúnsehajustificadoanteriormente.Cuandolascondicionesdeloselectrodossondiferentesalasestándar,disoluciones1M,paracalcularelpotencialdelaceldaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log[Zn.[][Cu.[]

c)Verdadero.Cuandoaumentalarelación[Cu2+]/[Zn2+],𝑄disminuyeytérminodelaecuacióndeNernstqueloincluyesehacepositivoyelpotencialdelaceldaaumenta.d)Falso.Segúnhajustificadoenelapartadoanterior.Larespuestacorrectaeslac.

6.CELDASDECONCENTRACIÓN.MEDIDADEKs6.1. Paralasiguienteceldagalvánica:

Ag(s)|Ag+(AgIsat.)||Ag+(0,100M)|Ag(s)silafuerzaelectromotriz,E=0,417V,laconstantedelproductodesolubilidaddelAgIes:a)Ks=2·1017b)Ks=8,3·10–7

c)Ks=8,3·10–11d)Ks=8,3·10–17e)Ks=8,3·10–170

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.N.Q.Córdoba2007)

Laceldapropuestaestáformadapordoselectrodosidénticos,perocondiferenteconcentracióniónicaysedenominaceldadeconcentración.Elprocesoespontáneoenunaceldadeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoAg|Ag[(sat)secomportacomoánodoyelAg[(0,100M)|Ageselcátodo.Estetipodeceldaspermitencalcularelproductodesolubilidaddeunasustancia,𝐾%.ElequilibriodesolubilidaddeAgIes:

AgI(s)DAg[(aq)+I/(aq)Elproductodesolubilidad,𝐾%,delAgIes:

𝐾%=[Ag[][I/]Losvalores[Ag[]y[I/]sonloscorrespondientesalosdeladisoluciónsaturadadeAgI(sat):

𝐾%=[Ag(%#!)[ ][I(%#!)/ ]

quepuedencalcularseapartirdelafuerzaelectromotriz,𝐸,delaceldapropuesta.Estasecalculame-diantelasiguienteexpresión:

𝐸 = 𝐸lá!"E" − 𝐸á)"E" = 𝐸B=#ôB= − 𝐸B=#(%#!)ôB=

Lassemirreaccionesquetienenlugarson:cátodo(reducción):Ag[(0,100M)+e/®Ag(s)

ánodo(oxidación):Ag(s)®Ag[(sat)+e/Comolascondicionesdeloselectrodossondiferentesalasestándar,disoluciones1M,paracalcularelpotencialdelaceldaesprecisoaplicarlaecuacióndeNernst(1889):

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

Elpotencialdecadaelectrodoes:

𝐸lá!"E" = 𝐸B=#½B= −0,05921

· log1

𝐸á)"E" = 𝐸B=#(%#!)½B= −0,05921

· log1

[Ag(%#!)[ ]

Elpotencialdelaceldaes:

𝐸 = �𝐸B=#ôB= −0,05921

· log1

[Ag[]�− ¨𝐸B=#(%#!)ôB= −

0,05921

· log1

[Ag(%#!)[ ]©

𝐸 = °𝐸B=#ôB= − 𝐸B=#(%#!)ôB=± −0,05921

· log[Ag(%#!)[ ][Ag[]

Portratarsedeunaceldaquetieneloselectrodosidénticos,𝐸l'$E#" =0,ylaexpresiónsesimplificaa:

𝐸 =– 0,0592 · log[Ag(%#!)[ ][Ag[]

0,417 = 0,0592 · log0,100[Ag(%#!)[ ]

→ [Ag(%#!)[ ] = 9,04·10/sM

Comoenelequilibriosecumpleque:

[Ag(%#!)[ ]=[I(%#!)/ ]

Sustituyendoenlaexpresiónde𝐾%seobtiene:

𝐾%=(9,04·10/s).=8,17·10/0w

(LadiferenciaentrelassolucionespropuestasenBarcelona2001yCórdoba2007estáenquelasdeCór-doba2007sonlasqueparecenmáscoherentes).

6.2. TeniendoencuentaqueKs(NiCO3)=1,42·10–7;E°(Ni2+|Ni)=–0,257V,elvalordelpotencialdelasiguienteceldavoltaicaa25°C:

Ni(s)|Ni2+(dis.sat.NiCO3)||Ni2+(0,0100M)|Ni(s),es:a)0,257Vb)–0,257Vc)0,00Vd)0,00844Ve)0,0422V

Laceldapropuestaestáformadapordoselectrodosidénticos,perocondiferenteconcentracióniónicaysedenominaceldadeconcentración.

Elprocesoespontáneoenunaceldadeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoNi|Ni.[(sat)secomportacomoánodoyelNi.[(0,0100M)|Nieselcátodo.

Estetipodeceldaspermitencalcularelproductodesolubilidaddeunasustancia,𝐾%.

ElequilibriodesolubilidaddeNiCO1es:

NiCO1(s)DNi.[(aq)+CO1.–(aq)

Elproductodesolubilidad,𝐾%,delNiCO1es:

𝐾% = [Ni.[][CO1.–]

Losvalores[Ni.[][CO1.–]sonloscorrespondientesalosdeladisoluciónsaturadadeNiCO1(sat):

𝐾% = [Ni(%#!).[ ][CO1(%#!)

Enelequilibriosecumpleque:

[Ni(%#!).[ ] = [CO1(%#!)./ ]

Apartirdelaexpresióndelaconstante𝐾%seobtiene:

[Ni(%#!).[ ] = µ𝐾% = µ1,42·10/w = 3,77·10/DM

cátodo(reducción):Ni.[(0,0100M)+2e/®Ni(s)

ánodo(oxidación):Ni(s)®Ni.[(sat)+2e/

Lafuerzaelectromotrizdelacelda,𝐸,secalculamediantelaexpresión:

𝐸 = 𝐸lá!"E" − 𝐸á)"E"=𝐸:&!#ô:& − 𝐸:&!#(%#!)ô:&

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

Elpotencialdecadaelectrodoes:

𝐸lá!"E" = 𝐸:&!#ô:&" −

0,05922

[Ni.[]= (– 0,257) −

0,05922

· log �1

0,0100�= –0,316V

𝐸á)"E" = 𝐸:&!#ô:&" −

0,05922

ÂNi(%#!).[ Ã

= (– 0,257) −0,05922

· log �1

3,77·10/D�= –0,358V

Elpotencialdelaceldaes:

𝐸=(–0,316V)–(–0,358V)=0,0420V

6.3. UnaceldadeconcentraciónestáformadaporelectrodosdeplatasumergidosendisolucionesdeAgNO3conconcentracionesdiferentes.¿Cuálseráelvoltajesilosdoscompartimentostienenconcentra-cionesdeAgNO31,0My0,010M?a)0,03Vb)0,06Vc)0,12Vd)0,24V

Elprocesoespontáneoenunaceldadeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoAg|Ag[(0,010M)secomportacomoánodoyelAg[(1,0M)|Ageselcátodo.

Portanto,lassemirreaccionesdeestaceldadeconcentraciónson:

cátodo(reducción):Ag[(1,0M)+e/®Ag(s)

ánodo(oxidación):Ag(s)®Ag[(0,010M)+e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Ag(s)+Ag[(1,0M)®Ag[(0,010M)+Ag(s)

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

Laexpresiónde𝑄es:

𝑄 =[Ag(á)"E")

[ ][Ag(lá!"E")

Portratarsedeelectrodosidénticos,𝐸"=0,yelvalordelpotencialdelaceldaes:

𝐸 =– 0,0592 · log �0,0101,0 � = 0,12V

6.4. Calculeelpotencialdelacelda:Pt|H2(g,1atm)|H+(0,0100M)||H+(1,00M)|H2(g,1atm)|Pt

a)0,8Vb)0,018Vc)1,18Vd)0,118Ve)0V

Elprocesoespontáneoenunaceldadeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoH.|H[(0,0100M)secomportacomoánodoyelH[(1,00M)|H.eselcátodo.

Enlanotaciónabreviadadelacelda,elelectrodoqueseescribealaderechaactúacomocátodoyelsi-tuadoalaizquierdaeselánodo.Portanto,lassemirreaccionesdeestaceldadeconcentraciónson:

cátodo(reducción):2H[(1,00M)+2e/®H.(g)

ánodo(oxidación):H.(g)®2H[(0,0100M)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:H.(g)+2H[(1,00M)®2H[(0,0100M)+H.(g)

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

𝑄 =[H(á)"E")[ ].

[H(lá!"E")[ ].

𝐸 =–0,05922

· log ¨0,0100.

1,00.© = 0,118V

6.5. EnunasprácticasdelGradodeQuímicasemontalasiguienteceldaelectroquímica:unasemiceldacontieneunadisoluciónsaturadadehidróxidodezinc(Ks=1,2·10–17)encontactoconunelectrodozinc,ylaotrasemiceldacontieneunadisoluciónde10–4Mdesulfatodezincencontactoconotroelectrododezinc.Amboscompartimentosseponenencontactoconunpuentesalinoadecuadoysemideelpoten-cialdelacelda.¿Enquédirecciónfluiránloselectrones?a)DesdeelánododeZn|Zn2+(sat)hastaelcátodoZn2+(10–4M)|Zn.b)DesdeelcátodoZn2+(10–4M)|ZnhastaelánododeZn|Zn2+(sat).c)DesdeelánodoZn2+(10–4M)|ZnhastaelcátododeZn|Zn2+(sat).d)DesdeelcátododeZn|Zn2+(sat)hastaelánodoZn2+(10–4M)|Zn.

(O.Q.L.LaRioja2016)

Elprocesoespontáneoenunaceldadeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoZn|Zn.[(sat)secomportacomoánodoyelZn.[(10/DM)|Zneselcátodo.

reducción:Zn.[(10/DM)+2e/®Zn(s)

oxidación:Zn(s)®Zn.[(sat)+2e/

Zn.[(10/DM)®Zn.[(sat)

Lanotacióndelaceldaes:

Zn|Zn.[(sat)||Zn.[(10/DM)|Zn

Enestacelda, loselectronesfluyendeformaespontáneadesdeelánodoZn|Zn.[(sat)hastaelcátodoZn.[(10/DM)|Zn.

6.6. Elvoltajegeneradoporlasiguienteceldaelectroquímicaes+20,0mVa25°C.Zn(s)|Zn2+(aq,0,100M)||Zn2+(aq)|Zn(s)

Elvalorde[Zn2+]deladerechadelaceldaserá:a)Mayorque0,100M.b)Menorque0,100M.c)0,100Md)Laconcentraciónestándar1,000M.

(O.Q.L.LaRioja2017)

Elprocesoespontáneoenunaceldadeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoZn.[|Zn(0,100M)secomportacomoánodoyelZn.[(aq)|Zneselcátodo.

Enlanotaciónabreviadadelacelda,elelectrodoqueseescribealaderechaactúacomocátodoyelsi-tuadoalaizquierdaeselánodo.Portanto,lassemirreaccionesdeestaceldadeconcentraciónson:

cátodo(reducción):Zn.[(𝑥M)+2e/®Zn(s)

ánodo(oxidación):Zn(s)®Zn.[(0,100M)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Zn(s)+Zn.[(𝑥M)®Zn.[(0,100M)+Zn(s)

𝐸 = 𝐸" −0,0592𝑛

log𝑄

𝑄 =[Zn(á)"E")

.[ ][Zn(lá!"E")

0,020 =0,05922

· log[Zn(lá!"E").[ ]0,100M

→ ÂZn(lá!"E").[ Ã = 0,47M > 0,100M

6.7. Considerelasiguientecélulaelectroquímicaa25°C:Fe(s)|Fe2+(aq,0,100M)||Fe2+(aq,𝒙M)|Fe(s)

Indiquelarespuestacorrecta:a)Si𝒙esmayorque0,100M,lacélulatendráunpotencialmayorquecero.b)Si𝒙esmayorque0,100M,lacélulatendráunpotencialmenorquecero.c)Si𝒙esiguala0,100M,lacélulafuncionaráespontáneamente.d)Noimportaelvalorde𝒙,lacélulanofuncionaráespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2019)

Lacélulapropuestaestáformadapordoselectrodosidénticos,perocondiferenteconcentracióniónicaysedenominaceldadeconcentración.

Elprocesoespontáneoenunacéluladeconcentraciónsiempretienelugarenelsentidodedilucióndeladisoluciónmásconcentrada,mientrasqueladisolucióndiluidasehacemásconcentrada.Portanto,elelectrodoFe|Fe.[(0,100M)secomportacomoánodoyelFe.[(𝑥>0,100M)|Feeselcátodo.

Lassemirreaccionesencadaelectrodoylareacciónglobalson:

cátodo(reducción):Fe.[(𝑥>0,100M)+2e/®Fe(s)

ánodo(oxidación):Fe(s)®Fe.[(0,100M)+2e/¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Fe.[(0,100M)®Fe.[(𝑥>0,100M)

Lanotacióndelaceldaes:

Fe|Fe.[(0,100M)||Fe.[(𝑥>0,100M)|Fe

Enestacelda,loselectronesfluyendeformaespontáneadesdeelánodoFe|Fe.[(0,100M)hastaelcátodoFe.[(𝑥>0,100M)|Fe.

𝐸 = 𝐸° −0,0592𝑛

log𝑄

𝐸 =0,0592𝑛

log[Fe.[]lá!"E"[Fe.[]á)"E"

Enestecaso:

log[Fe.[]lá!"E"[Fe.[]á)"E"

= log𝑥

0,100> 0

Elvalordelpotencialdelacélulaes𝐸>0,luegolareacciónesespontánea.

7.CORROSIÓN

7.1. Seproducirámayorcorrosiónenelcasode:a)Hierroenambienteseco.b)Hierrorevestidoconzinc.c)Hierrorevestidodeníquel.d)HierrosumergidoenunadisolucióndeNaCl.e)Hierrosumergidoenagua.

Lapresenciadeionesenelaguafavorecelaconduccióndeelectronesyconellolacorrosióndelhierro.

7.2. Enelprocesodegalvanizado,elhierroserecubreconzinc.Estaprotecciónquímicaesmásseme-jantealaproporcionadapor:a)Unobjetodehierrorecubiertoconplata.b)Unbotedehierrorecubiertoconestaño.c)Unatuberíadecobrecubiertaconpinturadetipopolimérico.d)Conexióndetuberíasdecobreutilizandosoldaduradeplomo.e)Unabarrademagnesioconectadaaunatuberíadehierro.

(O.Q.N.Oviedo2002)

Siseconectalatuberíadehierroaunabarrademagnesio(ánododesacrificio)seprotegealhierrodelacorrosiónyaqueelmagnesio,aligualqueelzinc,esunmetalmuyreductor(tieneunpotencialestándardereducciónmuybajo)queseoxidamásfácilmentequeelhierro.

Consultandoenlabibliografíalospotencialesdereduccióncorrespondientesalostresmetalespropues-tosseconfirmalaelecciónrealizada:

Fe.[(aq)+2e/®Fe(s) 𝐸°=–0,44V

Zn.[(aq)+2e/®Zn(s) 𝐸°=–0,76V

Mg.[(aq)+2e/®Mg(s) 𝐸°=–2,37V

7.3. Señalelaproposicióncorrecta:a)Elácidonítricotienepropiedadesreductoras.b)Unmétodoqueevitalacorrosióndelhierroesmantenerlounidoaunmetalmenosactivoqueél.c)Unadisoluciónacuosadesulfurosódicotienecarácterácido.d)Loshalógenosformancompuestoscovalentesconhidrógenoyconcarbono.

(O.Q.L.Madrid2004)

a)Falso.Elácidonítrico,HNO1,esunoxidantequesepuedereduciraNO.,NO,N.oNHD[segúnlafuerzadelreductorconelqueselehagareaccionar.

b)Falso.Unmétodoparaevitarlacorrosiónesmantenerlounidoaunmetalqueseamásactivoqueélcomo,porejemplo,elmagnesio.

c)Falso.Elsulfurodesodioendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:

Na.S(aq)®S./(aq)+2Na[(aq)

§ElionNa[eselconjugadodelabasefuerteNaOHporloquenosehidroliza.

§ElionS./eslabaseconjugadadelácidodébilHS/quesehidrolizasegúnlaecuación:

S./(aq)+H.O(l)DHS/(aq)+OH/(aq)

Comoseobserva,seproducenionesOH/porloqueelpH>7yladisoluciónesbásica.

d)Verdadero.Unhalógeno,comoelcloro, formacompuestosconelhidrógeno,HCl,yconelcarbono,CClD.Estoscompuestossoncovalentesdebidoaqueladiferenciadeelectronegatividadentreestosele-mentosyelcloroespequeña.Larespuestacorrectaeslad.

7.4. Unmétodoparaprotegermetalesdelacorrosiónesconectarelmetaldirectamente“ánododesacrificio”.¿Cuáldelossiguientesmetaleseselmásapropiadoparaactuarcomoánododesacrificioparaelcadmio,E°(Cd2+|Cd)=–0,40V?a)Cobalto,E°(Co2+|Co)=–0,28V)b)Aluminio,E°(Al3+|Al)=–1,66V)c)Magnesio,E°(Mg2+|Mg)=–2,37V)d)Hierro,E°(Fe2+|Fe)=–0,44V)e)Zinc,E°(Zn2+|Zn)=–0,76V)

(O.Q.N.Valencia2011)Elmejormetaldelospropuestosparaprotegerdelacorrosiónalcadmio,actuandocomoánododesa-crificio,esaquelquetengaelpotencialdeelectrodomásbajo,loquequieredecirqueeselmetalmásfácildeoxidar.Delosmetalespropuestos,elmásapropiadoeselmagnesio,𝐸°(Mg.[|Mg=–2,37V).

7.5. Sequiereprotegerunatuberíadehierrosubterráneafrentealacorrosiónconectándolaeléctri-camenteaunbloquedeotromaterial.Sidispone,paraello,debloquesdemagnesioydeestaño,¿quéusaría?a)Deberíausarelmagnesio.b)Deberíausarelestaño.c)Cualquieradelosdosesadecuado.d)Ningunodeellosseríaadecuado,puessedeberíausarunmaterialconpotencialestándardereducciónpositivo.(Datos.(E°(Fe2+|Fe)=–0,44V;E°(Mg2+|Mg)=–2,40V;E°(Sn2+|Sn)=–0,14V).

Elmejormetalparaprotegerdelacorrosiónalhierro(𝐸°=–0,44V),actuandocomoánododesacrificio,esaquelquetengaelpotencialdeelectrodomásbajo,loquequieredecirqueeselmetalmásfácildeoxidar.Delosmetalespropuestos,elmásapropiadoeselmagnesio(𝐸°=–2,40V)yaque,además,elestañonoserviríaaltenerunpotencialsuperioraldelhierro(𝐸°=–0,14V)Larespuestacorrectaeslad.(CuestiónsimilaralapropuestaenValencia2011).

(O.Q.N.Madrid2015)Delosmetalespropuestoselmejorparaprotegerdelacorrosiónalhierro,actuandocomoánododesa-crificio,esaquelquetengaelpotencialdeelectrodomásbajo,loquequieredecirqueeselmetalmásfácildeoxidar.Delosmetalespropuestos,elmásapropiadoeselzinc(𝐸°Zn.[|Zn=–0,76V).Larespuestacorrectaeslac.

(CuestiónsimilaralapropuestaenValencia2011).

7.7. EnlasiguientelistaenaparecenvaloresdeE°paratresmetales:Zn2+(aq)+2e–®Zn(s) E°=–0,76VFe2+(aq)+2e–®Fe(s) E°=–0,44VSn2+(aq)+2e–®Sn(s) E°=–0,14V

¿Cuáldelassiguientesproposicionesesincorrecta?a)Enunaláminadehierrorecubiertadezinc,enlaqueelrevestimientodezincserompeenlasuperficie,elzincsecorroeráconpreferenciaalhierro.b)Sielhierroestárecubiertoconestañoyenelrecubrimientoserompeenlasuperficie,entonceselhierroserácorroído.c)Silostresmetalesestánencontacto,conlaláminadeestañoenelmedio,elzincyelhierrosecorroeránsimultáneamente.d)UnabarradezincsedisuelveenunadisolucióndeSn2+.

a)Correcto.Siserecubrela láminadehierroconzinc(ánododesacrificio)seprotegealhierrodelacorrosión,yaqueelzincesunmetalmuyreductor(tieneunpotencialestándardereducciónmuybajo)queseoxidamásfácilmentequeelhierro.

b)Incorrecto.Siserecubrelaláminadehierroconestañonoseprotegealhierrodelacorrosión,yaqueelestañoesunmetalmenosreductor(tieneunpotencialestándardereducciónsuperioraldelhierro)queseoxidamásdifícilmentequeelhierro.

c)Correcto.Segúnsehajustificadoenlosapartadosanteriores.

d)Correcto.LarelaciónexistenteentrelaenergíadeGibbsyelpotencialdelareacciónvienedadaporlasiguienteecuación:

Δ𝐺°=–𝑛𝐹𝐸°SeproducirádeformaespontáneaaquellareacciónenlaquesecumplaqueΔ𝐺°<0yparaelloesnece-sarioque𝐸°>0.

cátodo(reducción):Sn.[(aq)+2e/®Sn(s) 𝐸°=–0,14V

ánodo(oxidación):Zn(s)®Zn.[(aq)+2e/ 𝐸°=–(–0,76V)¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾global:Sn.[(aq)+Zn(s)®Sn(s)+Zn.[(aq) 𝐸°=0,62V

8.ELECTRÓLISIS

8.1. Delossiguientesconceptossobreceldaselectrolíticasunoesfalso:a)Elcátodoesellugardondeseproducelareducción.b)Enelánodotienelugarunaoxidación.c)Elpolonegativoeselánodo.d)Elpolonegativoeselcátodo.e)Loselectronessedesplazandelánodoalcátodo.

(O.Q.L.Asturias1990)(O.Q.L.CastillayLeón2005)

a)Verdadero.Elcátodoesellugarfísicoenelquelasespeciescaptanelectronesyseproducesureduc-ción.

b)Verdadero.Elánodoesellugarfísicoenelquelasespeciescedenelectronesyseproducesuoxidación.

c)Falso.Enunaceldaelectrolíticaelánodoeselpolopositivo.

d)Verdadero.Enunaceldaelectrolíticaelcátodoeselpolonegativo.

e)Verdadero.Enunacubaelectrolíticaloselectronessedirigendelánodo(polopositivo)alcátodo(polonegativo)obligadosporunabatería,yaqueelpotencialdelacubaesnegativoylareacciónesnoespon-tánea.

8.2. ¿CuántosmolesdeCl2(g)seproducenporelectrólisisdeunadisoluciónacuosaconcentradadeNaCl,siseutilizaunacorrientede2,00Adeintensidaddurante8,00horas?a)0,298b)0,149c)0,894d)0,596e)0,00496

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.N.Salamanca2018)

Elclorurodesodioendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

NaCl(aq)®Cl/(aq)+Na[(aq)

EnelánodotienelugarlaoxidacióndelCl/aCl.deacuerdoconlasiguienteecuaciónquímica:

Lacantidaddecorrientequepasaporlaceldaelectrolíticaes:

2,00A · 8,00h ·3.600s1h

·1C1As

·1mole/

96.485C= 0,597mole/

RelacionandoelectronesconCl.seobtienelacantidaddeestequesedesprendeenelproceso:

0,597mole/ ·1molCl.2mole/

= 0,298molCl.

8.3. Sisehacepasarunacargaeléctricade1.020CatravésdeunadisolucióndeAgNO3,calculeelnúmerodemolesdeplatadepositados.a)0,0212b)2,00c)0,0106d)1,00e)0,0424

(O.Q.N.Navacerrada1996)

Elnitratodeplataendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

AgNO1(aq)®Ag[(aq)+NO1/(aq)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareduccióndelAg[enelcátodoes:

Ag[(aq)+e/®Ag(s)

RelacionandocantidaddecorrienteconAgseobtienelacantidaddeestaquesedeposita:

1.020C ·1mole/

96.485C·1molAg1mole/

= 0,01057molAg

8.4. Lasemirreacciónqueocurreenelánododurantelaelectrólisisdeclorurodesodiofundidoes:a)Na+(l)+e–®Na(l)b)Cl2(g)+2e–®2Cl/(l)c)2H2O(l)®O2(g)+4H+(aq)+4e–d)2Cl–(l)®Cl2(g)+2e–e)Na(l)®Na+(l)+e–

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.LAsturias2007)

Elclorurodesodiofundidoseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

NaCl(l)®Cl/(l)+Na[(l)

Elánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidacióny,teniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseeselCl/(l),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:

2Cl/(l)®Cl.(g)+2e/

8.5. LosproductosdelaelectrólisisdeMgCl2fundidoson:a)H2(g)yCl2(g)b)Mg(l)yOH–(aq)c)Mg(l)yCl2(g)d)Mg(l)yO2(g)e)H2(g)yO2(g)

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2009)

Elclorurodemagnesiofundidoseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

MgCl.(l)®2Cl/(l)+Mg.[(l)

§Elánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidacióny,teniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseeselCl/(l)queseoxidaaCl.(g),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:

2Cl/(l)®Cl.(g)+2e/

§Elcátodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndereduccióny,teniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedereducirseeselMg.[(l)quesereduceaMg(l),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:

Mg.[(l)+2e/®Mg(l)

8.6. LosproductosdelaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeH2SO4son:a)H𝟐(g)yOH–(aq)b)Na(s)yO2(g)c)O2(g)yH+(aq)d)H2(g)yO2(g)e)H2(g)yH2SO3(aq)

(O.Q.N.CiudadReal1997)

Elácidosulfúricoendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

H.SOD(aq)®SOD./(aq)+2H[(aq)

además,lapresenciadelácidosulfúricofavorecelaionizacióndelaguapresenteenladisolución:

H.O(l)DH[(aq)+OH/(aq)

ánodo(oxidación):4OH/(aq)®O.(g)+2H.O(l)+4e/

ElionH[sereducemásfácilmentequeelionsulfato,yaquetieneunmenorpotencialestándardeelec-trodo.

8.7. DurantelaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeCuCl2conelectrodosdecobre:a)Seobtienecobremetálicoenelánodo.b)Alcirculardurante96.489sunacorrientedeunamperio,sedeposita1moldeCu.c)Seoxidanlasimpurezasdemetalesmásnoblesqueelcobrequeacompañanalánodo.d)Sedepositacobremetálicoenelcátodo.e)Losmetalesactivossedepositanenelánodo.

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.PaísVasco2006)(O.Q.L.Asturias2009)

Elclorurodecobre(II),CuCl.,endisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

CuCl.(aq)®2Cl/(aq)+Cu.[(aq)

Tambiénsetienelaionizacióndelagua:

Enelcátodo,elionCu.[sereducemásfácilmentequeelrestodelosiones,yaquetieneunmayorpoten-cialestándardeelectrodoysedepositacomoCumetal.

8.8. Sehacepasardurante20minutosunacorrientecontinuade15Adeintensidadportresceldasdeelectrólisisquecontienencadauna,unadisoluciónacuosadeHCl,H2SO4yH3PO4,respectivamente.a)SeobtendrámayorvolumendehidrógenoenlaceldaquecontieneH3PO4.b)SeobtendrámayorvolumendehidrógenoenlaceldaquecontieneHCl.c)Seobtendráelmismovolumendehidrógenoenlastresceldas.d)Enunadelasceldassedesprenderácloroenelcátodo.e)EnunadelasceldasseobtieneSO2enelcátodo.

(O.Q.N.Burgos1998)

Losácidosclorhídrico,sulfúricoyfosfóricoendisoluciónacuosaseencuentranionizadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:

HCl(aq)®Cl/(aq)+H[(aq)

H1POD(aq)DPOD1/(aq)+3H[(aq)

además,lapresenciadeácidofavorecelaionizacióndelagua:

Enlastresceldasseproducelasmismassemirreaccionesindependientementedelacantidaddehidró-genoquellevacadaácido:

§ElH[sereducemásfácilmentequeelrestodelosionesyaquetienemenorpotencialdeelectrodo.

§ElOH/eslaúnicaespecie,detodaslaspresentes,quesepuedeoxidar.

8.9. ¿CuántosmolesdeO2(g)seproducenenlaelectrólisisdeNa2SO4(aq),sisehacepasarunaco-rrientede0,120Aatravésdeladisolucióndurante65,0minexactamente?a)0,0000808b)0,00485c)0,00242d)0,00121e)0,0000202

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)

Elsulfatodesodioendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:Na.SOD(aq)®SOD./(aq)+2Na[(aq)

Tambiénsetienelaionizacióndelagua:H.O(l)DH[(aq)+OH/(aq)

ánodo(oxidación):4OH/(aq)®O.(g)+2H.O(l)+4e/ElionOH/seoxidaaO.,yaque,detodaslasespeciespresentes,eslaúnicaquesepuedeoxidar.RelacionandolacantidaddecorrienteconO.seobtienelacantidaddeestedesprendido:

0,120A · 65,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

96.485C·1molO.4mole/

= 1,21·10/1molO.

8.10. ¿Cuántotiempotardaránendepositarse0,00470moldeoroporelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeK[AuCl4]utilizandounacorrientede0,214A?a)35,3minb)70,7minc)106mind)23,0mine)212min

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2007)

Eltetracloroaurato(III)depotasioendisoluciónacuosaseencuentraionizadosegúnlaecuación:

K[AuClD](aq)®[AuClD]/(aq)+K[(aq)

Lasemirreaccióndereducciónquetienelugarenelcátodoes:

[AuClD]/(aq)+3e/®Au(s)+4Cl/(aq)

RelacionandomolesdeAuydeelectrones:

0,00470molAu ·3mole/

1molAu·96.485C1mole/

= 1,36·103C

Eltiemponecesarioparaquepaseesacantidaddecorrienteporlaceldaelectrolíticaes:

𝑡 =1,36·103C0,214A

·1min60s

= 106min

8.11. Enlaobtencióndemetalesmedianteprocesoselectrolíticos,¿cuáldelossiguientesmetalessu-ponemayorconsumodeelectricidadportoneladademetalapartirdesussales?a)Nab)Mgc)Cud)Bae)Alf)Csg)Ag

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Ávila2009)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareduccióndelmetalXenelcátodoes:

X�[(aq)+𝑛e/®X(s)

Laecuacióngeneralquepermitecalcularlacantidaddecorrientenecesariaparadepositar1tdecual-quiermetales:

1tmetal ·10Ygmetal1tmetal

·1molmetal𝑀gmetal

·𝑛mole/1molmetal

·1𝐹

1mole/=𝐹 · 𝑛𝑀

Senecesitamayorcantidaddeelectricidadparaaquelmetalquetengamenormasamolar,𝑀,ymayorestadodeoxidación,𝑛.Deloselementospropuestos,elquemejorcumpleesacondicióneselAl,unmetalconpequeñamasamolar(tercerperiodo)yestadodeoxidaciónelevado(+3).Larespuestacorrectaeslae.

8.12. Elcesiometálicopuedeobtenerse:a)Porelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurodecesio.b)Porelectrólisisdeunadisoluciónacuosadehidróxidodecesio.c)Porelectrólisisdeclorurodecesiofundido.d)Porreduccióndecarbonatodecesioconácidosulfúrico.e)Porreduccióndeunadisoluciónacuosadeclorurodecesiomediantelitiometálico.

Elclorurodecesiofundido,CsCl(l),seencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

CsCl(l)®Cl/(l)+Cs[(l)

Siserealizaunaelectrólisis,enelcátodoseobtieneCs(l)segúnlasiguientesemirreaccióndereducción:

Cs[(l)+e/®Cs(l)

8.13. Seconectanenserie tresceldaselectrolíticascondisolucionesacuosasdeCH3COOH,H2SO4yH3PO4,respectivamente.a)Serecogeráigualvolumendehidrógenoenlastresceldas.b)SerecogerámayorvolumendehidrógenoenlaceldadeH3PO4.c)SerecogerámayorvolumendehidrógenoenlaceldadeH2SO4.d)SerecogerámayorvolumendehidrógenoenlaceldadeCH3COOH.e)SerecogeráaproximadamenteelmismovolumendehidrógenoenlasceldasdeCH3COOHyH3PO4.

Losácidosacético,sulfúricoyfosfóricoendisoluciónacuosaseencuentranionizadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:

CH1COOH(aq)DCH1COO/(aq)+H[(aq)

H1POD(aq)DPOD1/(aq)+3H[(aq)

además,lapresenciadeácidofavorecelaionizacióndelagua:

Enlastresceldastienenlugarlasmismassemirreaccionesindependientementedelacantidaddehidró-genoquellevecadaácido:

§ElH[sereducemásfácilmentequeelrestodelosionesyaquetienemenorpotencialdeelectrodo.

§ElOH/eslaúnicaespecie,detodaslaspresentes,quesepuedeoxidar.

(CuestiónsimilaralapropuestaenBurgos1998).

8.14. Conociendolospotencialesestándardeelectrododelassiguientesreacciones:2H2O(l)+2e–®H2(g)+2OH–(aq) E°=–0,8VNa+(aq)+e–®Na(s) E°=–2,7VCl2(g)+2e–®2Cl–(aq) E°=+1,4V

¿Quépuedeobservarsecuandoseintroducendoselectrodosinertesenunadisolucióndeclorurodeso-dioenaguayseconectanalosterminalesdeunabateríade2,0V?a)Aparecesodiosólidoenelánodoyclorogasenelcátodo.b)Aparecegascloroenelánodoysodiosólidoenelcátodo.c)Aparecehidrógenogasenelcátodoysodiosólidoenelánodo.d)Aparecehidrógenogasenelánodoyclorogasenelcátodo.e)Aparececlorogasenelánodoehidrógenogasenelcátodo.

ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:

Conocidoslospotencialesestándardeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

ánodo(oxidación):2Cl/(aq)®Cl.(g)+2e/

cátodo(reducción):2H.O(l)+2e/®H.(g)+2OH/(aq)

yaque,delosdosiones,H[yNa[,eselprimeroelqueposeeunpotencialdeelectrodomayory,poresemotivo,sereducemásfácilmente.

8.15. Lasespeciesformadasenlaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurodesodioenunpro-cesoindustrialcloro-sosa,son:a)Cl–(aq),H2(g),OH–(aq)b)Cl2(g),H2O(l)c)OH–(aq),H+(aq),Cl2(g)d)H2(g),Cl2(g),NaOH(aq)

ElNaClendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:NaCl(aq)®Cl/(aq)+Na[(aq)

Consultandoenlabibliografíalospotencialesestándardeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

cátodo(reducción):2H.O(l)+2e/®H.(g)+2OH/(aq) 𝐸°=–0,83V [1]

cátodo(reducción):Na[(aq)+e/®Na(s) 𝐸°=–2,71V [2]deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueelH[esmásfácildereducirportenerunpo-tencialdeelectrodomayor.

ánodo(oxidación):2Cl/(aq)®Cl.(g)+2e/ 𝐸°=+1,36V [3]

ánodo(oxidación):2H.O(l)®O.(g)+4H[(aq)+4e/ 𝐸°=+1,23V [4]Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:

2Cl/(aq)+2H.O(l)®Cl.(g)+H.(g)+2OH/(aq)

𝐸" =𝐸lá!"E"" -𝐸á)"E"

" =(–0,83V)–(1,36V)=–2,19V

Elpotencialdelareacciónentre[1]y[4]es:2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

" =(–0,83V)–(1,23V)=–2,06V

Comoambosvaloressonsimilares,esdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl.yO..Enlapráctica,predominaCl.debidoalaaltasobretensióndelO.comparadaconladelCl..Portanto,sepuedeconsiderarquelareacciónglobales:

2H.O(l)+2NaCl(aq)®H.(g)+Cl.(g)+2NaOH(aq)ElNaOH(aq)seformaconlosionesNa[(aq)yOH/(aq)presentesenladisoluciónfinalyelpH>7.Larespuestacorrectaeslad.

8.16. ¿Quémasadecobresedepositaenmediahoraconunacorrientede2,00AquepasaporunadisoluciónacuosaquecontieneelionCu2+?a)11,87gb)1,18gc)24,7gd)0,45g

LasemirreaccióncorrespondientealareduccióndeCu.[enelcátodoes:

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

RelacionandocantidaddecorrienteconCuseobtienelamasadeestequesedeposita:

30,0min · 2,00A ·60s1min

·1C1As

·1mole/

·63,5gCu1molCu

= 1,18gCu

8.17. Sequiereplatearunacucharade20cm2deárea,hastaunespesorde10–4m,conunadisolucióndeAg(CN)2– ,pasandounacorrientede0,020A.¿Cuántotiemposetardaría?a)1,232minb)2,5díasc)26,1hd)9.391,5se)52,1h(Dato.Densidad(Ag)=10,5gcm–3).

Ag(CN)./(aq)+e/®Ag(s)+2CN/(aq)Losmolesdeplatanecesariosparaplatearlacucharillason:

20cm. · 10/Dm ·10.cm1m

·10,5gAg1cm1 ·

1molAg107,9gAg

= 0,0195molAg

RelacionandomolesdeAgydeelectrones:

0,0195molAg ·1mole/

1molAg·96.485C1mole/

= 1,90·103C

Eltiemponecesarioparaquepaseesacantidaddecorrienteporlacubaelectrolíticaes:

𝑡 =1,90·103C0,020A

3.600s= 26,1h

8.18. DosceldasquecontienendisolucionesdeAgNO3yCuSO4,respectivamente,seconectanenserieyseelectrolizan.ElcátododelaceldadeAgNO3aumentósupeso1,078g,¿cuántoaumentóelcátododelaotracelda?a)0,127gb)0,6354gc)3,177gd)0,318ge)Ningunodeestosvalores.

(O.Q.N.Luarca2005)

Elnitratodeplatayelsulfatodecobre(II),endisoluciónacuosaambos,seencuentrandisociadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones,respectivamente:

CuSOD(aq)®Cu.[(aq)+SOD./(aq)

Lasecuacionesquímicascorrespondientesalasreduccionesenlosrespectivoscátodosson:

Ag[(aq)+e/®Ag(s)

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

Relacionandomolesplataydeelectrones:

1,078gAg ·1molAg107,8gAg

·1mole/

1molAg= 0,01000mole/

Comolascubasestánconectadasenserie,elnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesaambaseselmismo.RelacionandoestosmolesconlosdeCudepositado:

0,01000mole/ ·1molCu2mole/

·63,5gCu1molCu

= 0,318gCu

8.19. Unadisoluciónblanqueadorapuedeprepararsehaciendoburbujearclorogasatravésdeunadi-solucióndehidróxidodesodio:

Cl2(g)+2OH–(aq)®Cl–(aq)+ClO–(aq)+H2O(l)Elcloronecesariopuedeobtenerseporelectrólisisdeclorurodesodiofundido.¿Quévolumendedisolu-cióndehipoclorito0,30Mpodríaprepararseapartirdelcloroobtenidoporelectrólisissiseutilizaunacorrientede3,00Adurante25,0minutos?a)78mLb)63mLc)40mLd)31mLe)26mL

(O.Q.N.Luarca2005)

Elclorurodesodiofundidoseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

NaCl(l)®Na[(l)+Cl/(l)

Lasemirreaccióndeoxidaciónquetienelugarenelánodoes:

2Cl/(l)®Cl.(g)+2e/

RelacionandoelectronesconCl.seobtienelacantidaddeestequesedesprende:

3,00A · 25,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

96.485C·1molCl.2mole/

= 0,0233molCl.

RelacionandomolesdeCl.yClO/:

0,0233molCl. ·1molClO/

1molCl.= 0,0233molClO/

Elvolumendedisolución0,30Mquesepuedepreparares:

0,0233molClO/ ·1LClO/0,30M0,30molClO/

·101mLClO/0,30M1LClO/0,30M

= 78mLClO/0,30M

8.20. Delossiguientesconceptossobrecubaselectrolíticasunoesfalso:a)Elcátodoesellugardondeseproducelareducción.b)Enelánodotienelugarunaoxidación.c)Elpolonegativoeselánodo.d)Loselectronessedesplazandelánodoalcátodo.

a)Verdadero.Elcátodoesellugarfísicoenelquelasespeciescaptanelectronesyseproducesureduc-ción.

b)Verdadero.Elánodoesellugarfísicoenelquelasespeciescedenelectronesyseproducesuoxidación.

c)Falso.Enunacubaelectrolíticaelánodoeselpolopositivo.

d)Verdadero.Enunacubaelectrolíticaloselectronessedirigendelánodo(polopositivo)alcátodo(polonegativo)obligadosporunabatería,yaqueelpotencialdelacubaesnegativoylareacciónesnoespon-tánea.

8.21. Trescubaselectrolíticasconectadasenseriecontienendisolucionesacuosasdenitratoplata,ni-tratodecobre(II)ynitratodeníquel(III).Alpasar lamismacorrientepor las tres,en losrespectivoscátodos:a)Sedepositarálamismacantidaddesustanciaenlastres.b)Enlascubasdenitratodecobre(II)ynitratodeníquel(III)sedepositarádoblenúmerodeequivalen-tes-gramodelmetalqueenladenitratodeplata.c)Enlacubadenitratodeplatasedepositarámayorcantidaddesustancia.d)Enlascubasdenitratodecobre(II)ynitratodeníquel(III)sedepositarálamismacantidaddesustan-cia.

(O.Q.L.PaísVasco2005)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2010)

Lasecuacionesquímicascorrespondientesa lassemirreaccionesdereducciónquetienen lugarenloscátodosdecadaunadelascubaselectrolíticasylosequivalentes-gramo(𝑀/númerodeelectronesinter-cambiados)delosmetalesqueenellassedepositanson:

Ag[(aq)+e/®Ag(s) Eq-gAg=107,9/1=107,9g

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) Eq-gCu=63,5/2=31,75g

Ni1[(aq)+3e/®Ni(s) Eq-gNi=58,7/3=19,6g

DeacuerdoconlasleyesdeFaraday(1834):

“lacantidaddesustanciadepositadaenunaelectrólisisesdirectamenteproporcionalalacantidaddeelectricidadquecirculaporlacuba”.

a)Falso.Lasmasasdepositadasenloscátodosdelastrescubassondiferentes.

b)Falso.Elnúmerodeequivalentes-gramodepositadosenlastrescubaseselmismo.

c)Verdadero.Lamasadepositadaenlacubaquecontienenitratodeplataeslamayor,yaqueelequiva-lente-gramodelaplataeselmáselevadodelostres.

d)Falso.Lamasadepositadaenlacubaquecontienenitratodecobre(II)esmayorqueenlaquecontienenitratodeníquel(III),yaqueelequivalente-gramodelcobreesmayorqueeldelníquel.

8.22. Calculelaintensidaddecorrientenecesariaparaproducir30,0mLdegasoxígeno,medidosencondicionesnormales,medianteelectrólisisdelaguaen10,0minutos.a)2,58Ab)0,86Ac)3,44Ad)1,72Ae)0,16A

(O.Q.N.Vigo2006)

Elaguaaciduladaseencuentraionizadadeacuerdoconlaecuación:

Lassemirreaccionesqueseproducenenloselectrodosson:

cátodo(reducción):2H[+2e/®H.

ánodo(oxidación):4OH/®O.+2H.O+4e/

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeO.desprendidosenelánodoes:

𝑛 =1atm · 30,0mL

(0,082atmLmol/0K/0) · 273,15K·

1LO.101mLO.

= 1,34·10/1molO.

RelacionandomolesdeO.ydeelectrones:

1,34·10/1molO. ·4mole/

1molO.·96.485C1mole/

= 517C

Laintensidaddecorrientenecesariaparaelexperimentoes:

𝐼 =517C10,0min

·1min60s

= 0,862A

8.23. SepuedeobtenerNaOHporelectrólisisde:a)NaClsólidofundido.b)Na2CO3sólidofundido.c)UnadisoluciónacuosadeNa2CO3.d)UnadisoluciónacuosadeNaCl.

(O.Q.L.Madrid2006)

cátodo(reducción):Na[(aq)+e/®Na(s) 𝐸°=–2,71V [2]

deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueH[esmásfácildereducirportenerunpotencialdeelectrodomayor.

ánodo(oxidación):2H.O(l)®O.(g)+4H[(aq)+4e/ 𝐸°=+1,23V [4]

Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" =(–0,83V)–(1,36V)=–2,19VElpotencialdelareacciónentre[1]y[4]es:

2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" =(–0,83V)–(1,23V)=–2,06VComoambosvaloressonsimilares,esdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl.yO..Enlapráctica,predominaCl.debidoalaaltasobretensióndelO.comparadaconladelCl..

Portanto,sepuedeconsiderarquelareacciónglobales:

2H.O(l)+2NaCl(aq)®H.(g)+Cl.(g)+2NaOH(aq)

ElNaOH(aq)seformaconlosionesNa[(aq)yOH/(aq)presentesenladisoluciónresultante.

8.24. LosprincipalesproductosenlaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeCuCl2conelectrodosdeplatinoson:a)H2(g)enelcátodoyO2(g)enelánodo.b)HCl(g)enelánodo.c)Cu(s)enelcátodoyCl2(g)enelánodo.d)Cu(s)enelcátodoyO2(g)enelánodo.(Datos.E°(Cu2+|Cu)=+0,339V;E°(Cl𝟐|Cl-)=+1,360V;E°(O2|H2O)=+1,230V).

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.L.PaísVasco2010)

Elclorurodecobre(II)endisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

CuCl.(aq)®2Cl/(aq)+Cu.[(aq)

cátodo(reducción):2H.O(l)+2e/®H.(g)+2OH/(aq) 𝐸°=–0,830V [1]cátodo(reducción):Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) 𝐸°=+0,339V[2]

deambas,sepuededescartarlasemirreacción[1]yaqueCu.[esmásfácildereducirportenerunpo-tencialdeelectrodomayor,portanto,enelcátodosedepositaCu(s).

ánodo(oxidación):2Cl/(aq)®Cl.(g)+2e/ 𝐸°=+1,360V[3]

ánodo(oxidación):2H.O(l)®O.(g)+4H[(aq)+4e/ 𝐸°=+1,230V[4]

2Cl/(aq)+Cu.[(aq)®Cl.(g)+Cu(s)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" =0,339V–1,360V=–1,021VElpotencialdelareacciónentre[2]y[4]es:

2H.O(l)+Cu.[(aq)®O.(g)+4H[(aq)+Cu(s)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

" =(0,339V)–(1,230V)=–0,891V

Comoelprimerpotencialesmenor,enelánodoseliberaCl.(g).

8.25. Serealizalaelectrólisisdeunadisoluciónconelectrodosdevanadio.Elánododevanadiodismi-nuyesumasaen173mgcuandopasaunacantidaddecargade975C.¿Cuáleselnúmerodeoxidacióndelvanadioenladisolución?a)+1b)+2c)+3d)+4

(O.Q.L.Madrid2006)

Elánodoeselelectrodoenelquetienelugarlareaccióndeoxidacióny,teniendoencuentaquelaúnicaespeciequepuedeoxidarseeselV(s),laecuaciónquímicacorrespondienteadichoprocesoes:

V(s)®V�[(aq)+𝑥e/

RelacionandolascantidadesdecorrienteydelmetalXseobtieneelnúmerodeoxidacióndeeste:

975C ·1mole/

96.485C·1molV𝑥mole/

·50,9gV1molV

·101mgV1gV

= 173mgV®𝑥 = +3

8.26. SisehacepasaratravésdeunadisolucióndeNiCl2lamismacantidaddeelectricidadqueprovocaeldepósitode10,0gdeCudeunadisolucióndesulfatodecobre(II),lamasadeníqueldepositadaserá:a)11,24gb)4,62gc)3,08gd)9,24ge)1,32g

Elclorurodeníquel(II)yelsulfatodecobre(II),ambosendisoluciónacuosa,seencuentranionizadosdeacuerdoconlasecuaciones:

NiCl.(aq)®2Cl/(aq)+Ni.[(aq)

CuSOD(aq)®SOD./(aq)+Cu.[(aq)

Ni.[(aq)+2e/®Ni(s)

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

Relacionandomolesdecobreydeelectrones:

10,0gCu ·1molCu63,5gCu

·2mole/

1molCu= 0,315mole/

Comolascubasestánconectadasenserie,elnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesaambaseselmismo.RelacionandoelectronesconNiseobtienelamasadeestequesedeposita:

0,315mole/ ·1molNi2mole/

·58,7gNi1molNi

= 9,25gNi

8.27. Sedisuelveunamuestrademetal(masaatómica=157,2)enácidoclorhídricoysesometeaelectrólisislasolución.Seencuentraquecuandohanpasadoporlacelda3.215C,sedepositan1,74gdemetalenelcátodo.Enbaseaestolacargadelionmetálicoes:a)+5b)+2c)+3d)+4e)–4

(O.Q.N.Córdoba2007)(O.Q.L.Galicia2014)(O.Q.L.PaísVasco2014)

LaecuaciónquímicacorrespondientealadisolucióndelmetalXenHCles:

2X(s)+2𝑛HCl(aq)®2XCl�(aq)+𝑛H.(g)

Comolasalformadaseencuentraionizadaporestarendisoluciónacuosa:

XCl�(aq)®X�[(aq)+𝑛Cl/(aq)

Lasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelmetales:

cátodo(reducción):X�[(aq)+𝑛e/®X(s)

RelacionandolascantidadesdecorrienteydelmetalXseobtieneelnúmerodeoxidacióndeeste:

3.215C ·1mole/

96.485C·1molX𝑛mole/

·157,2gX1molX

= 1,74gX®𝑛 = +3

(EnlacuestiónpropuestaenPaísVasco2014sedanotrosresultados).

8.28. Ladescargadeuncatiónenelcátodo,duranteunprocesoelectrolítico:a)Esunareducciónb)Esunaoxidaciónc)Esunaionizaciónd)Noesunprocesodeoxidación-reducción.

(O.Q.L.LaRioja2007)

Encualquiertipodecelda,tantoelectroquímicacomoelectrolítica,elcátodoeselelectrodoenelquetienelugarlasemirreaccióndereducción.Larespuestacorrectaeslaa.

8.29. EnlaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeNaClconelectrodosdeplatino:a)Sedesprendehidrógenoenelánodoycloroenelcátodo.b)Sedesprendeoxígenoenelánodoycloroenelcátodo.c)Seobtienehidrógenoenelcátodo,cloroenelánodoyNaOHenlacubaelectrolítica.d)Seobtienehidrógenoenelcátodo,cloroyoxígenoenelánodo.e)Seobtienehidrógenoenelánodo,cloroenelcátodoyNaOHenlacubaelectrolítica.

(O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.L.Galicia2015)(O.Q.L.Galicia2017)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2019)

deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueelH[esmásfácildereducirportenerunpo-tencialdeelectrodomayor.

" =(–0,83V)–(1,36V)=–2,19V

2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

" =(–0,83V)–(1,23V)=–2,06V

ComoambosvaloressonsimilaresesdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl.yO..Enlapráctica,predominaCl.debidoalaaltasobretensióndelO.comparadaconladelCl..

ElNaOH(aq)seformaconlosionesNa[(aq)yOH/(aq)presentesenladisoluciónfinalporloqueestatienepH>7.Larespuestacorrectaeslac.(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2003yotras).

8.30. Enunaceldaelectrolíticaquecontiene100mLdeFe2(SO4)30,100Mserealizalareducciónalestadoelementaldetodoelhierrosobreunapiezadecobre.Cuandosehacecircularunaintensidaddecorrienteconstantede0,500A,elprocesonecesitaparacompletarse11.580s.Siseutilizan100mLdeFeSO40,100M,¿cuántotiemposeránecesarioparacompletarelprocesodereduccióndelhierro?a)5.790sb)3.860sc)1.930sd)1.390se)Elmismotiempo,11.580s

Elsulfatodehierro(II)endisoluciónacuosaseencuentraionizadosegúnlaecuación:FeSO4(aq)®SOD./(aq)+Fe.[(aq)

Fe.[(aq)+2e/®Fe(s)LacantidaddeFe.[quecontieneladisoluciónaelectrolizares:

100mLFeSO40,100M ·1LFeSO40,100M

101mLFeSO40,100M·0,100molFeSO41LFeSO40,100M

·1molFe.[

1molFeSO4= 0,0100molFe.[

RelacionandomolesdeFe.[ydeelectrones:

0,0100molFe.[ ·2mole/

1molFe.[·96.485C1mole/

= 1,93·103C

𝑡 =1,93·103C0,500A

= 3,86·103s

8.31. Unprocedimientoparaobtenerflúorenellaboratorioes:a)Reducirconlitiounadisoluciónacuosadefluorurodecalcio.b)Oxidarconpermanganatodepotasiounadisoluciónacuosadefluorurodecalcio.c)Electrólisisdedisolucionesacuosasdefluorurossolubles.d)Electrólisisdefluorurossólidosfundidos.e)Ningunodelosprocedimientosanteriores.

(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.Galicia2017)

a)Falso.Elflúoreselelementomásoxidantedelatablaperiódica,porloquesiunadisoluciónacuosadefluorurodecalcioes tratadacon litio,el reductormás fuertequeexiste,será imposibleque los ionesfluoruroseanoxidadosa flúoryserán los ionesH[delagua,más fácilmentereducibles, losqueseanreducidosaH..b)Falso.Comoelflúoreselelementomásoxidantedelatablaperiódica,esimposiblequelosionesper-manganato,oxidantemásdébil,seancapacesdeoxidarlosionesfluoruroaflúor.c)Falso.LaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadefluorurodecalcionoproduceeldesprendimientodeflúorenelánododelacubaelectrolíticayaquelosionesOH/delaguasonmásfácilesdeoxidaraO..

d)Verdadero.Enlaelectrólisisdelfluorurodecalciofundidoseproduceeldesprendimientodeflúorenelánododelacubaelectrolíticadeacuerdoconlasemirreaccióndeoxidación:

2F/(l)®F.(g)+2e/e)Falso.Lapropuestaesabsurda.Larespuestacorrectaeslad.

8.32. SeelectrolizaunadisoluciónacuosadeH2SO4utilizandoelectrodosdePt.a)SedesprendeSO3enelánodo.b)SedesprendeSO2enelánodo.c)Sedesprendehidrógenoenelcátodo.d)Noseobservaeldesprendimientodegases.e)Sedesprendenhidrógenoenelánodoyoxígenoenelcátodo.

(O.Q.N.Ávila2009)

Elácidosulfúricoendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

además,lapresenciadelácidosulfúricofavorecelaionizacióndelagua:

ElionH[sereducemásfácilmentequeelionsulfato,yaquetieneunpotencialestándardeelectrodomenor.

8.33. Elmagnesiometálicosepuedeobtenerpor:a)Electrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurodemagnesio.b)Hidrólisisdeunadisoluciónacuosadecarbonatodemagnesio.c)Electrólisisdeclorurodemagnesiofundido.d)Descomposicióntérmicadecarbonatodemagnesio.e)Porreduccióndeunadisoluciónacuosadeclorurodemagnesioconsodio.

(O.Q.N.Ávila2009)

Elclorurodemagnesiofundido,MgCl.(l),seencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

MgCl.(l)®2Cl/(l)+Mg.[(l)

Siserealizaunaelectrólisis,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

cátodo(reducción):Mg.[(l)+2e/®Mg(s)

ánodo(oxidación):2Cl/(l)®Cl.(g)+2e/

8.34. SeconectanenseriedosceldaselectrolíticascondisolucionesdeCu(NO3)2yAgNO3,respectiva-mente,porlasquesehacepasarunacorrienteeléctricaduranteunciertotiempo.Sielcátododeplataaumentaen1,50g,¿cuántohabráganadoelcátododeCudelaotracelda?a)0,441gb)0,882gc)1,50gd)3,0g

(O.Q.L.Madrid2010)

Elnitratodeplata y el nitratode cobre(II), ambos endisolución acuosa, se encuentran ionizadosdeacuerdoconlassiguientesecuaciones:

Cu(NO1).(aq)®Cu.[(aq)+2NO1/(aq)

Ag[(aq)+e/®Ag(s)

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

1,50gAg ·1molAg107,9gAg

·1mole/

1molAg= 1,39·10/.mole/

Comolascubasestánconectadasenserie,elnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesaambaseselmismo.RelacionandoestosmolesconlosdeCuseobtienelamasadeestequesedeposita:

1,39·10/.mole/ ·1molCu2mole/

·63,5gCu1molCu

= 0,441gCu

(CuestiónsimilaralapropuestaenLuarca2005).

8.35. DurantelaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeAgNO3,¿quésucederíaconlamasadeplatadepositadasilacorrienteseduplicarayeltiempodeelectrólisissedisminuyeraenlamitaddesuvalorinicial?a)Seríalamisma.b)Aumentaríaaldobledesuvalorinicial.d)Disminuiríaauncuartodesuvalorinicial.d)Disminuiríaalamitaddesuvalorinicial.

(O.Q.L.LaRioja2010)

DeacuerdoconlaleydeFaraday(1834),lamasadeplatadepositadaenelcátododelacubaespropor-cionalalacantidaddecorrientequepasaporestay,lacantidaddecorrientesecalculamultiplicandolaintensidaddelacorrienteporeltiempoquecirculaesta:

𝑄 = 𝐼𝑡

Si𝐼sehaceeldobley𝑡sereducealamitad,elproducto𝐼·𝑡permanececonstante,portanto,lacantidaddeplataquesedepositaeslamisma.

8.36. Enlaelectrólisisdeunadisolucióndesulfatodecobre(II),¿cuáldelassiguientesafirmacionesnoescierta?a)Elcobresedepositaenelcátodo.b)Amedidaqueprogresalaelectrólisisladisoluciónsehacemenosazulada.c)Elamperímetroestácolocadoenserie.d)Elvoltímetroestácolocadoenparalelo.e)Elpuentesalinoestácolocadoparapermitirelpasodelosiones.

Elsulfatodecobre(II),CuSOD,endisoluciónacuosatienecolorazulyseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

CuSOD(aq)®SOD./(aq)+Cu.[(aq)Tambiénsetienelaionizacióndelagua:

H.O(l)DH[(aq)+OH/(aq)Lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

ánodo(oxidación):4OH/(aq)®O.(g)+2H.O(l)+4e/§Elcolorazuldeladisoluciónsevaperdiendoconformeprogresalaelectrólisis,alavezquesevafor-mandoundepósitodecolorrojizoenelcátodo.§Enelcircuito,elvoltímetrosecolocaenparaleloyelamperímetroenserieparaindicarelsentidodepasodeloselectronesenlacelda.§Unaceldaelectrolíticaconstadeunasolacubaynoprecisadepuentesalinoquepermitaelpasodelosionesyelectronesparacerrarelcircuito.

8.37. Sehacepasarlamismacantidaddeelectricidadatravésdedosceldaselectrolíticasenserie.UnacontieneNaClylaotraAlCl3,ambosfundidos.Suponiendoquelaúnicareaccióneslareduccióndelionametal,¿dequémetalserecogerámayorcantidadyenquéelectrodo?a)Sodioenelánodo.b)Sodioenelcátodo.c)Aluminioenelánodo.d)Aluminioenelcátodo.e)Noesposiblequesehayadepositadomasaalguna.

Entodotipodeceldas,lareducciónsiempretienelugarenelcátodo.

DeacuerdoconlaleydeFaraday(1834):

“lacantidaddesustanciadepositadaenelcátodoenunaceldaelectrolíticaesdirectamentepro-porcionalalnúmerodemolesdeelectronesqueatraviesandichacelda”.

ConsiderandolareduccióndeunionmetálicoX�[:

X�[+𝑛e/®X

Relacionandolacantidaddeelectricidadqueatraviesalacelda(𝑄culombios)conelmetal,lamasadeestequesedepositaes:

𝑄C ·1mole/

𝐹C·1molX𝑛mole/

·𝑀gX1molX

=𝑄 · 𝑀𝑛 · 𝐹

Teniendoencuentaquelasúnicasvariablessonlosvaloresde𝑀(masamolar)y𝑛(númerodeoxidacióndelmetal),lasmasasquesedepositandeloselementospropuestosson,respectivamente:

𝑚:# = 23 ·𝑄𝐹𝑚Al =

27𝑄3𝐹

= 9 ·𝑄𝐹

Comosepuedeobservar,sedepositamayorcantidaddesodio.

8.38. ParaunprocesoelectrolíticodeunadisolucióndeAgNO3enelqueseobtieneAgmetal,¿cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)Paraobtener1moldeAgserequiereelpasode2moldeelectrones.b)Enelánodoseproducelaoxidacióndelosprotonesdelagua.c)Enelcátodoseproduceoxígeno.d)Loscationesplatasereducenenelcátodo.

Lasecuacionesquímicascorrespondientesalassemirreacionesdeoxidaciónydereducciónquetienenlugarenelánodoycátodo,respectivamente,son:

cátodo(reducción):4(Ag[+e/®Ag)

ánodo(oxidación):4OH/®O.+2H.O+4e/

a)Falso.Serequiere1moldeelectrones.

b)Falso.Seoxidanlosioneshidróxidoprocedentesdelagua.

c)Falso.Eloxígenoseobtieneenelánodo.

d)Verdadero.Lareduccióntienelugarenelcátodo.

8.39. Unadelassiguientesafirmaciones,referidasalaelectrólisisdelclorurodesodioenmedioacuoso,esfalsa:a)Seobtienesodiometalenelcátodo.b)SeobtieneH2procedentedelaguayladisoluciónquedaalcalina.c)Seformalamismacantidad(enmoles)decloroquedehidrógeno.d)Elprocesonoestáfavorecidotermodinámicamente.e)Elprocesoconsumemuchaenergíaeléctrica.

(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.L.Madrid2013)l

ElNaClendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

ánodo(oxidación):2Cl/(aq)®Cl.(g)+2e/ 𝐸°=1,36V [3]

ánodo(oxidación):2H.O(l)®O.(g)+4H[(aq)+4e/ 𝐸°=1,23V [4]

𝐸°=𝐸lá!"E"" -𝐸á)"E"

" =(–0,83V)–(1,36V)=–2,19V

2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

" =(–0,83V)–(1,23V)=–2,06V

Comoambosvaloressonsimilares,esdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl.yO..Enlapráctica,predominaCl.debidoalaaltasobretensióndelO.comparadaconladelCl..

a)Falso.EnelcátodoseobtieneH..

b-c)Verdadero.Segúnsehajustificado.

d-e)Verdadero.Elvalorde𝐸°<0,portanto,Δ𝐺°>0ylareacciónesnoespontánea,porloqueconsumegrancantidadparallevarseacabo.

8.40. Elnúmero96.500debeserfamiliarparacualquierquímicoporquecorrespondealredondeode:a)ElfamosonúmerodeAvogadro.b)Lallamadaporalgunos“constantedeFaraday”.c)ElprimervalorcalculadodelaconstantedePlanck.d)Eldiámetrodelátomodehidrógenoexpresadoennanómetros.

(O.Q.L.Murcia2012)

EslaconstantedeFaraday,quecorrespondealacargadeunmoldeelectrones:

6,02214·1023e/ ·1,6022·10/0sC

1e/= 96.487C

8.41. Sequiereplatearunacucharaquehaperdidosubañomediantelaelectrólisisdeunadisolucióndeplata:a)Lacucharasedebecolocarcomoánodo.b)Lacucharasedebecolocarcomocátodo.c)Lacucharasepuedecolocarcomoánodoocomocátodo.d)Unacucharanuncasepuedeplatearconelectrólisis.

Laecuaciónquímicacorrespondientealasemirreacióndereducciónquetienelugarenelcátodoes:

Ag[(aq)+e/®Ag(s)

8.42. Enunacubaelectrolítica,¿cuáldelassiguientesafirmacionesnoeslacorrecta?a)Elánodoeselelectrodopositivo.b)Enelelectrodonegativoseproducelasemirreaccióndereducción.c)Losanionessedirigenalcátodo.d)Losanionessedirigenalánodo.

Encualquiertipodeceldaocubasecumpleque:§ánodo:electrodoporelqueloselectronessalendelaceldaytienelugarlaoxidación.§cátodo:electrodoporelqueloselectronesentranenlaceldaytienelugarlareducción.

Enunacubaelectrolítica,loselectronessonforzadosadirigirsehaciaelcátodo,porestemotivolosca-tionestambiénsedirigenhaciaelcátodo,loquemotivaquetengasignonegativo.Portanto,losanionessedirigenalánodoquetienesignopositivo.Larespuestanocorrectaeslad.

8.43. Enlaelectrólisisdeunadisoluciónacuosadeclorurodealuminioseproduce:a)Enelcátodosedepositaaluminioyenelánodosedesprendehidrógeno.b)Enelánodosedepositaaluminioyenelcátodosedesprendehidrógeno.c)Enelcátodosedesprendehidrógenoyenelánodosedesprendecloro.d)Enelánodosedepositaaluminioyenelcátodosedesprendecloro.

(O.Q.L.Madrid2012)

Elclorurodealuminioendisoluciónacuosaseencuentradisociadodeacuerdoconlaecuación:

AlCl1(aq)®3Cl/(aq)+Al1[(aq)Tambiénsetienelaionizacióndelagua:

H.O(l)DH[(aq)+OH/(aq)Consultandoenlabibliografíalospotencialesestándardeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosson:

cátodo(reducción):Al1[(aq)+3e/®Al(s) 𝐸°=–1,66V [2]deambas,sepuededescartarlasemirreacción[2]yaqueH[esmásfácildereducirportenerunpotencialdeelectrodomayor.

ánodo(oxidación):2H.O(l)®O.(g)+4H[(aq)+4e/ 𝐸°=+1,23V [4]Elpotencialdelareacciónentre[1]y[3]es:

" =(–0,83V)–(1,36V)=–2,19V

2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

" =(–0,83V)–(1,23V)=–2,06VComoambosvaloressonsimilares,esdeesperarqueenelánodoseobtengaunamezcladeCl.yO..Enlapráctica,predominaCl.debidoalaaltasobretensióndelO.comparadaconladelCl..Larespuestacorrectaeslac.

(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2007,Galicia2015yotras.Sedeberíanhaberproporcionadolospotencialesdereducciónquepermitenresolverlacuestión).

8.44. Porunacubaelectrolíticaquecontieneunadisoluciónacuosadesulfatodecobre(II)circulaunacorrientecontinuaduranteunciertotiempo.Lasustanciaquesedepositaenelcátodoyelgasquesedesprendeenelánodoson,respectivamente:a)SyO2b)CuyH2c)CuySO2d)CuyO2e)CuyH2S

Elsulfatodecobre(II),CuSOD,endisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

cátodo(reducción):Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)§ElionCu.[sereducemásfácilmentequeelionH[yaquetieneunpotencialestándardeelectrodomayorysedepositacomoCu(s).

§ElionOH/seoxidaaO.(g).Eslaúnicaespeciepresentequepuedesufriroxidación,yaqueelionSOD./contienealazufreconsuestadodeoxidaciónmáselevado,porloquesolopuedereducirse.Larespuestacorrectaeslad.

8.45. Calculelamasadeoroquesedepositaenunacubaelectrolíticacuandocirculaunacorrientede0,40Adurante22minutosatravésdeunadisoluciónacuosadeAu3+:a)0,0018gb)1,08gc)0,359gd)1,1ge)3,2g

Laecuaciónquímicacorrespondientealasemirreacióndereducciónquetienelugarenelcátodoes:Au1[(aq)+3e/®Au(s)

Lacantidaddecorrientequecirculaporlacubaes:

𝑄 = (0,40A) · (22min) ·60s1min

·1mole/

96.485C= 5,5·10/1mole/

RelacionandoelectronesconAuseobtienelamasadeestequesedeposita:

5,5·10/1mole/ ·1molAu3mole/

·197,0gAu1molAu

= 0,36gAu

8.46. ElaluminioseobtieneporelprocesoHall-Heroultapartirdelabauxita.EstemineralsepurificayelAl2O3purosefundeysometeaelectrólisis.Lassemirreaccionesencadaelectrodoson:

4Al3+(l)+12e–®4Al(l)6O𝟐/(l)®3O2(g)+12e–

Siatravésdelacubacirculaunacorrientede5,00Adurante1,00h,lamasadeAlquesedepositayelelectrodocorrespondienteson,respectivamente:a)1,68g−cátodob)1,68g−ánodoc)5,05g−cátodod)5,05g−ánodoe)Ningunadelasanterioresescorrectayaquesenecesitaconocerlariquezadelabauxita.

Enunacubaelectrolítica,loselectronessonforzadosadirigirsehaciaelcátodo,porestemotivo,losca-tionestambiénsedirigenhaciaelcátodoloquemotivaqueestetengasignonegativoyqueenélocurralasemirreaccióndereducción.Lacantidaddecorrientequecirculaporelsistemaes:

𝑄 = 5,00A · 1,00h ·3.600s1h

·1mole/

96.485C= 0,187mole/

RelacionandoelectronesconAlseobtienelamasadeestequesedeposita:

0,187mole/ ·1molAl3mole/

·27,0gAl1molAl

= 1,68gAl

8.47. ¿Quémasadecobresedepositaenunelectrodocuandounacorrienteeléctricade10,0Aatra-viesaunadisolucióndenitratodecobre(II)durante30,6s?a)0,101gb)0,201gc)0,403gd)6,04g

(O.Q.L.Madrid2013)

Elnitratodecobre(II),Cu(NO1).,endisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

Cu(NO1).(aq)®2NO1/(aq)+Cu.[(aq)

LasemirreaccióncorrespondientealareduccióndelionCu.[enelcátodoes:Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

RelacionandolacantidaddecorrienteydeCuseobtienelamasadeestequesedeposita:

10,0A · 30,6s ·1C1As

·1mole/

·63,5gCu1molCu

= 0,101gCu

Larespuestacorrectaeslaa.(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2003).

8.48. Unrelojdigitalconsume0,242mAdesubateríademercurio,enlaquetienelugarlareacción:HgO(s)+Zn(s)®ZnO(s)+Hg(l)

Eltiempodevidadelabatería,quecontiene4,00gdeHgOesde:a)98díasb)101díasc)172díasd)241díase)273días

(O.Q.N.Oviedo2014)

Laecuaciónquímicacorrespondientealasemirreacióndereducciónquetienelugarenelcátodoes:

Hg.[(s)+2e/®Hg(s)Lacantidaddecorrientequesuministralabateríaes:

4,00gHgO ·1molHgO216,6gHgO

·2mole/

1molHgO·96.485C1mole/

= 3,56·103C

Relacionandocantidadeintensidaddecorrienteseobtieneeltiempoquefuncionalabatería:

𝑡 =3,56·103C0,242mA

·101mA1A

·1día

86.400s= 170días

8.49. Todoslosaspectossiguientesafectanalnúmerodemolesdemetaldepositadosdurantelaelec-trólisisexcepto:a)Lacorrienteeléctricausada.b)Eltiempodelaelectrólisis.c)Lacargadelion.d)Lamasamolar.

(O.Q.L.LaRioja2014)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndereduccióndeuncatiónmetálicoes:

X�[(aq)+𝑛e/®M(s)

DeacuerdoconlaleydeFaraday(1834):

Lacantidaddecorriente𝑄quepasaporunacubasecalculamediantelaexpresión:

𝑄 = 𝐼𝑡

Relacionandolacantidaddecorrienteconelnúmerodemolesdemetalquesedepositan:

(𝐼 · 𝑡)C ·1𝐹

96.485C·1mole/

1𝐹·1molX𝑛mole/

=𝐼 · 𝑡

96.485𝑛molX

Comoseobservaenlaecuaciónobtenida,lamasamolardelmetal,𝑀,noafectaalnúmerodemolesdeestequeseobtienen.

8.50. Sevaaplatearelectrónicamenteunasuperficiemetálicade12,5cm2hastaconseguirunrecubri-mientode1,00mmdeespesor,utilizandounacorrientede0,50A.Ladensidaddelaplataes10,5gcm–3,sumasaatómica108yelvalordelaconstantedeFaraday96.500Cmol–1.Eltiempodurarálaelectrólisisserá:a)2,5hb)5hc)6,5hd)7he)3,5h

(O.Q.L.Galicia2014)

Ag[(aq)+e/®Ag(s)Lacantidaddeplatanecesariaparaplatearlasuperficiees:

12,5cm. · 1,00mm ·1cm10mm

·10,5gAg1cm1 ·

1molAg108gAg

= 0,122molAg

0,122molAg ·1mole/

1molAg·96.500C1mole/

= 1,17·104C

Eltiemponecesarioparaquepaseesacantidaddecorrienteporlacubaelectrolíticaes:

𝑡 =1,17·104C0,50A

3.600s= 6,5h

8.51. Unbuenmétododeobtencióndelhidróxidodesodioes:a)Na(s)+Cl2(g)b)Na2CO3(s)+H2O(l)c)Na2CO3(s)+NH3(aq)d)ElectrólisisdeunadisoluciónacuosadeNaCl.e)NaCl(s)+H2O(l)

(O.Q.L.Madrid2014)

Consultandoenlabibliografíalospotencialesestándardeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosdurantelaelectrólisisdelNaCl(aq)son:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

8.52. Sehacepasarlamismacantidaddecargaeléctricacontinuaatravésdediferentesdisoluciones0,5MdelosionesCu2+,Ni2+,Al3+,Ag+yCr2+.¿Cuáldelosmetalessedepositaenmayorcantidadenmoles)?a)Cub)Nic)Ald)Age)Cr

(O.Q.N.Madrid2015)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareduccióndelmetalXenelcátodoes:X�[(aq)+𝑛e/®X(s)

Suponiendoqueporlacubaelectrolíticapasan𝑄culombiosdecarga,laecuacióngeneralquepermitecalcularlacantidaddeelementoquesedepositaes:

𝑄C ·1mole/

𝐹C·1molmetal𝑛mole/

=𝑄𝐹𝑛

Lassemirreaccionescorrespondientesalasreduccionesdeloscationespropuestosson:

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

Ni.[(aq)+2e/®Ni(s)

Al1[(aq)+3e/®Al(s)

Ag[(aq)+e/®Ag(s)

Cr.[(aq)+2e/®Cr(s)Sedepositamayorcantidaddelelementoquenecesitemenornúmerodeelectrones,𝑛,parareducirasucatión.Delospropuestos,elquemejorcumpleesacondiciónesAg,quesolonecesitaunelectrón.Larespuestacorrectaeslad.

8.53. Calculelamasadesodioquesedepositaenunacubaelectrolíticacuandocirculan0,500Adurante1,00hatravésdeunadisolucióndeNa+:a)0,0071gb)0,071gc)0,858gd)0,429ge)0,482g

(O.Q.L.Madrid2015)

Na[(aq)+e/®Na(s)Lacantidaddecorrientequecirculaporlacubaes:

0,500A · 1,00h ·3.600s1h

·1mole/

96.485C= 0,0187mole/

RelacionandomolesdeelectronesconNaseobtienelamasadeestequesedeposita:

0,0187mole/ ·1molNa1mole/

·23,0gNa1molNa

= 0,429gNa

8.54. Serealizalaelectrólisisaunlitrodedisoluciónacuosa0,0200MdeCuSO4conunaintensidaddecorrientede2,00Adurante36,0min.¿Cuáleslamasadecobremetálicoquesedepositaenelcátodo?a)1,42gb)2,48gc)1,27gd)1,35g

(O.Q.L.Madrid2016)

Elsulfatodecobre(II)endisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

Lasemirreacciónquetienelugarenelcátodoes:

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

RelacionandolacantidaddecorrientequepasaporlacubaconladeCudepositado:

2,00A · 36,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

·63,5gCu1molCu

= 1,42gCu

Lacantidaddecobrequecontieneladisoluciónaelectrolizares:

1,00LCuSOD0,0200M ·0,0200molCuSOD

1,00LCuSOD0,0200M·1molCu

1molCuSOD·63,5gCu1molCu

= 1,27gCu

Comosepuedeobservar,estacantidadesinferioralaquesepodríadepositaralestarpasandolaco-rrientepropuesta.

8.55. Sepuedeproduciryodoaplicandounacorrienteaunadisolucióndeyodurodepotasio.Calculeeltiemponecesarioparaqueunacorrientede10,0Aproduzca6,00gdeyodo.a)3,8sb)7,6minc)11,4mind)3,8h

Elyodurodepotasioendisoluciónacuosaseencuentraionizadosegúnlaecuación:

KI(aq)®I/(aq)+K[(aq)

EnelánodotienelugarlaoxidacióndelI/aI.deacuerdoconlasiguienteecuaciónquímica:

2I/(aq)®I.(s)+2e/

RelacionandolacantidaddeI.conloselectronesnecesarios:

6,00gI. ·1molI.253,8gI.

·2mole/

1molI.·96.485C1mole/

= 4,56·103C

𝑡 =4,56·103C10,0A

·1min60s

= 7,60min

8.56. Calculelaenergía,medidaenkWh,quesenecesitaparaproducir1,0kgdeH2apartirdelaelec-trólisisdeaguasiseoperaa1,6Vconunrendimientodel90%.a)40b)47c)80d)37

(O.Q.L.Madrid2017)

Laecuaciónquímicacorrespondientealadisociacióndelaguaes:

H.O(l)®2H[(aq)+OH/(aq)

LaecuaciónquímicacorrespondientealasemirreaccióndeformacióndelH.enlaceldaes:

Laenergíanecesariaparaobtener1,0kgdeH.es:

1,0kgH. ·101gH.1kgH.

·1molH.2,0gH.

·2mole/

1molH.·96.485C1mole/

· 1,6V = 1,5·108J

Cambiandolasunidades:

1,5·108J ·1kWh3,6·106J

= 42kWh

Laenergíarequeridateniendoencuentaunrendimientodelprocesodel90%:

42kWh ·100kWh(real)90kWh(teórico)

= 47kWh

8.57. Sequierecromarelfrontaldeunallanta(39,00cmdediámetro)deunvehículoconunacapade0,2000mmdeespesor,medianteunadisolucióndeCr2O72–,pasandounacorrientede30,00A.¿Cuántotiemposetardaría?a)1.063,9minb)1,8díac)93.910,5sd)25,3h(Dato.DensidadCr=7,200gcm–3).

(O.Q.L.Galicia2017)

LasemirreaccióndereduccióndelCrY[,contenidoeneldicromato,quetienelugarenelcátodoes:

CrY[(aq)+6e/®Cr(s)

Considerandoquelallantaescilíndrica,lacantidaddeCrquesenecesitadepositares:

𝜋 · �39,00cm

2 �.· 0,2000mm ·

1cm10mm

·7,200gCr1cm1Cr

·1molCr51,996gCr

= 3,308molCr

RelacionandomolesdeCrydeelectrones:

3,306molCr ·6mole/

1molCr·96.485C1mole/

= 1,915·10YC

𝑡 =1,915·106C30,00A

·1min60s

= 1.064min

8.58. ¿CuántoslitrosdeCl2(g),a20°Cy1.900mmHg,seproducenporelectrólisisdeunadisoluciónacuosaconcentradadeNaCl,siseutilizaunacorrientede1,5Adeintensidaddurante10horas?a)3,5b)1,9c)4,0d)2,7

(O.Q.L.Galicia2018)

Elclorurodesodioendisoluciónacuosaseencuentraionizadodeacuerdoconlaecuación:

EnelánodotienelugarlaoxidacióndelCl/aCl.deacuerdoconlasiguienteecuaciónquímica:

Lacantidaddecorrientequepasaporlaceldaelectrolíticaes:

1,5A · 10h ·3.600s1h

·1C1As

·1mole/

96.485C= 0,56mole/

RelacionandoelectronesconCl.:

0,56mole/ ·1molCl.2mole/

= 0,28molCl.

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgasquesedesprendees:

𝑉 =(0,28molCl.) · (0,082atmLmol/0K/0) · (20 + 273,15)K

1.900mmHg·760mmHg1atm

= 2,7LCl.

(CuestiónsimilaralapropuestaenNavacerrada1996yotras).

8.59. Doscubaselectrolíticasde500Lcadaunaestánconectadasenserie.Laprimeracontieneunadisoluciónacuosa1MdeCuSO4ylasegundaunadisoluciónacuosa1MdeAgNO3.Sisehacecircularunacorrientede0,800Aporelsistemadurante20,0min,seleccionelaproposicióncorrectadelassiguientes:a)Enelcátododelaprimeracubasehabrándepositado0,316gdecobre.b)Enelánododeambascubassedesprenderáhidrógenogaseoso.c)LasconcentracionesfinalesdeCuSO4yAgNO3serániguales.d)Elánododelasegundacubadesprende0,110LdeO2medidosencondicionesnormales.

LasdisolucionesacuosascontienenCuSODyAgNO1disociadosenionessegúnlassiguientesecuaciones:

CuSOD(aq)®Cu.[(aq)+SOD./(aq)

Lasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesqueseproducenenloscátodosdelascubasson,respectivamente:

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s)

Ag[(aq)+e/®Ag(s)

a)Verdadero.DeacuerdoconlasleyesdeFaraday(1833-34),comolasdoscubasseencuentranconec-tadasenseriepasalamismacantidaddecorrienteporellasy,portanto,lamasadecobredepositadaenlaprimeracubaes:

0,800A · 20,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

·63,5gCu1molCu

= 0,316gCu

b)Falso.Losanionesdelassalesdelasdoscubasnosesufrenreacciónredox,yaquenopuedenoxidarseylosíhacenlosionesOH/procedentesdelagua,deacuerdoconlasiguienteecuaciónquímica:

c)Falso.Lascantidadesdeionelectrolizadoencadaunadelascubasson:

0,800A · 20,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

96.485C·1molCu.[

2mole/= 4,97·10/1molCu.[

0,800A · 20,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

96.485C·1molAg[

1mole/= 9,95·10/1molAg[

Lascantidadesinicialesdesustanciaencadaunadelascubassonlasmismasyaqueelvolumendediso-luciónylaconcentraciónsonidénticas:

500LCuSOD1,00M ·1,00molCuSOD1LCuSOD1,00M

·1molCu.[

1molCuSOD= 500molCu.[(Ag[)

Comolacantidaddeionelectrolizadaesdiferenteparacadametal,lasconcentracionesfinalesdeambasdisolucionestambiénsondiferentes.

d)Falso.LacantidaddeO.desprendidaenelánododecadacubaes:

0,800A · 20,0min ·60s1min

·1C1As

·1mole/

96.485C·1molO.4mole/

= 2,49·10/1molO.

Considerandocomportamientoideal,elvolumendeO.desprendidoes:

𝑉 =(2,49·10/1molO.) · (0,082atmLmol/0K/0) · 273,15K

1atm= 0,0557LO.

8.60. Seconectandoscubaselectrolíticasenserie.Unacontienedisoluciónacuosadenitratoplataylaotrasulfatodecobre(II).Sisehacepasarunacorrientecontinuaporelsistema,¿cuáldelassiguientesproposicionesesincorrecta?a)Lacantidadmolardecobrequesedepositaesmenorqueladeplata.b)Losmetalessedepositanenlosrespectivoscátodosdecadacuba.c)Lasmasasdepositadasdecadametaldependerándelasrespectivasconcentracionesenlascubas.d)Laconcentracióndelacubaconplatadisminuyemásrápidamentequeladecobre.

Lasecuacionesquímicascorrespondientesa lassemirreaccionesdereducciónquetienenlugarenloscátodosdecadaunadelascubaselectrolíticasylosequivalentes-gramo(𝑀/númerodeelectronesinter-cambiados)delosmetalesqueenellassedepositanson:

Ag[(aq)+e/®Ag(s) Eq-gAg=107,9/1=107,9g

Cu.[(aq)+2e/®Cu(s) Eq-gCu=63,5/2=31,75g

DeacuerdoconlasleyesdeFaraday(1834):

a)Correcto.Lamasadepositadaenlacubaquecontienenitratodeplataesmayorquelaquesedepositaenlahaysulfatodecobre(II)yaqueelequivalente-gramodelaplataeselmáselevadoqueeldelcobre.

b)Correcto.Segúnsehajustificadoanteriormente.

c)Incorrecto.Lamasadepositadaenunacubaesindependientedelaconcentracióndesalquecontenga.

d)Correcto.Yaquelamasaquesedepositaenlacubaquecontieneplataesmayorqueenlaquecontienecobre.

8.61. Enlaindustriacloro-álcalisellevaacabolaelectrólisisdelasalmuera(disoluciónacuosacon-centradadesalcomún)paraproducirclorogaseosoehidróxidodesodio.Enconsecuencia,endichopro-cesoseverificaque:a)Elgasclorosedesprendeenelcátododelreactorelectroquímico.b)Lascantidadesmolaresdegascloroehidróxidodesodioquesegeneransoniguales.c)Elhidróxidodesodioseformapreferentementeenelánodo.d)LadisoluciónquerodeaelcátodoadquiereprogresivamenteunpHcreciente.

Consultandoenlabibliografíalospotencialesestándardeelectrodo,lassemirreaccionesquetienenlugarenloselectrodosdurantelaelectrólisisdelNaCl(aq)son:

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

2H.O(l)®2H.(g)+O.(g)

𝐸° = 𝐸lá!"E"" − 𝐸á)"E"

a)Falso.ElCl.(g)seformaenelánodo.

b)Falso.ElnúmerodemolesformadosdeNaOH(aq)eseldoblequelosdeCl.(g).

c)Falso.ElNaOH(aq)seformaenelcátodoconlosionesNa[(aq)yOH/(aq)presentesenladisoluciónresultante.

d)Verdadero.ElvalordelpHaumentadeformaprogresivaalformarseNaOH(aq)enelcátodo.

III.QUÍMICANUCLEAR1.ISÓTOPOSYEMISIONESRADIACTIVAS1.1. ¿Cuáldelassiguientesecuacionesquímicas,correspondientesaotrastantasreaccionesnucleares,escorrecta?a) Th90

232 ® Ra88228 + β–1

0 b) U92

238 ® Th90232 + α24

c) Th90232 ® Ra88

228 + α24 d) Th90

232 ® Ra91234 + α24

(O.Q.L.Murcia1997)

DeacuerdoconlaleydelosdesplazamientosradiactivospropuestaporSoddyyFajans(1913):

§cuandounnúclidoemiteunapartículaαseconvierteenotronúclidocon2unidadesmenosdenúmeroatómicoy4unidadesmenosdenúmeromásico.

§cuandounnúclidoemiteunapartículaβseconvierteenotronúclidocon1unidadmásdenúmeroatómicoyelmismonúmeromásico.

a)Incorrecta.Siseemiteunapartículaβelnúclidoresultantedeberíaser Pas0.1. .

b)Incorrecta.Siseemiteunapartículaαelnúclidoresultantedeberíaser Ths�.1D .

c)Correcta.Siseemiteunapartículaαelnúclidoresultantees Ra>>..> .

d)Incorrecta.Siseemiteunapartículaαelnúclidoresultantedeberíaser Ra>>..> .

1.2. ¿Cuáldelossiguientestiposdeemisionesnuclearesconducenaunadisminucióndelacarganuclear?A)EmisiónalfaB)EmisiónbetaC)EmisióndepositronesD)Capturadeelectrones

a)AyBb)ByDc)AyCd)A,CyDe)SolamenteD

A)Laemisióndeunapartículaαproduceunnúcleocon2unidadesmenosdenúmeroatómico,esdecircon2unidadesmenosdecarganuclear.

B)Laemisióndeunapartículaβproduceunnúcleocon1unidadmásdenúmeroatómico,esdecircon1unidadmásdecarganuclear.

C)Laemisióndeunpositrónproduceunnúcleocon1unidadmenosdenúmeroatómico,esdecircon1unidadmenosdecarganuclear.

D)Lacapturadeunelectrónproduceunnúcleocon1unidadmenosdenúmeroatómico,esdecircon1unidadmenosdecarganuclear.

1.3. ¿Cuáldelossiguientesparesdenúclidossonisóbaros?a) As33

81 y Se3481

b) Se3482 y Se34

85 c) Rb37

81 y Rb3888

d) Br3585 y Kr36

82 e) Sr38

88 y Y3985

Dosnúclidossonisóbarossitienenelmismonúmeromásico,delospropuestos: As11>0 y Se1D

1.4. ¿Cuáleslapartículaqueseemiteenlasiguientereacciónnuclear?C611 ® B5

10 +a) e–1

0 b) e10 c) n01 d) He2

4 (O.Q.LMadrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)

Setratadeunareacciónnuclearenlaqueseemiteunpositrón:

CY00 ® B_0� + e0�

1.5. Siel U238 experimentaemisiónα,¿cuáleselotronúclidoqueseproduce?a) Th234 b) U234 c) Pa234 d) Np236 e) Np237 f) Pa231

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.ElEscorial2017)

“cuandounnúclidoemiteunapartículaαseconvierteenotronúclidocon2unidadesmenosdenúmeroatómicoy4unidadesmenosdenúmeromásico”.

Aplicadoaestecaso:

Us..1> ® Ths�

.1D + He.D

1.6. MariaSalomeaSklodowska-Curie,popularmenteconocidacomoMarieCurie,fueunaquímicayfísicapolaca(nacionalizadafrancesa)quedebesufamaa:a)Eldescubrimientodeloselementospolonioyradio. b)Laformulacióndelaleydelasproporcionesmúltiples. c)Susestudios,juntoaFaraday,enelcampodelaelectroquímica.d)Eldescubrimientodelelementocurio.e)Descubriólaradiactividad.f)Calculó,deformaexacta,lacargadelelectrón.g)VerificóexperimentalmenteelsegundopostuladodeBohr.h)VerificólahipótesisdeRutherford.

(O.Q.L.Murcia2008)(O.Q.L.Murcia2011)(O.Q.L.Murcia2018)

Marie y Pierre Curie descubrieron los elementos polonio (junio 1898) y radio (diciembre 1898) endesechosdemineralesdeuraniocomolapechblenda,procedentesdelasminasdeSt.Joachimsthal.

1.7. ¿Cuáldelassiguientesreaccionesnuclearesseproduceporemisióndeunpositrón?a) Al13

26 ® Mg1226

b) As3375 ® Se34

75 c) Po84

214 ® Pb82206

d) F919 ® Ne1020

e) Ni2858 ® Ni28

64 (O.Q.N.Ávila2009)

Siunnúcleoemiteunpositrón( e0� )setransformaenotronúcleoconunaunidadmenosdenúmeroató-micoyconelmismonúmeromásico.Laúnicareacciónnuclearquecumplelacondiciónpropuestaes:

Al01.Y ® Mg0.

.Y + e0� Larespuestacorrectaeslaa.

1.8. Paradetectarlaradiacióndeunisótoporadiactivoseempleaun:a)Polímetrob)ContadorGeigerc)MedidorCuried)Isotopómetro

(O.Q.L.Murcia2010)

ElaparatoquemidelaradiaciónqueemiteunisótoporadiactivoeselcontadorGeiger.Larespuestacorrectaeslab.

1.9. MarieCuriefuelaprimerapersonaqueobtuvodosPremiosNobel,en1903y1911,respectiva-mente.Indiqueenquédosáreasdelaciencia:a)FísicayFísicab)FísicayQuímicac)QuímicayFísicad)QuímicayQuímica

MarieCuriefuegalardonaen:

§1903,juntoconHenriBecquerelyPierreCurie,conelPremioNobeldeFísica“enreconocimientodelosextraordinariosserviciosquehaprestadoporsusinvestigacionesconjuntassobrelosfenómenosderadiacióndescubiertaporelprofesorHenriBecquerel”.§1911conelPremioNobeldeQuímica“enreconocimientoasusserviciosalavancedelaquímicaporeldescubrimientodeloselementosradioypolonio,elaislamientodelradioyelestudiodelanaturalezaycompuestosdeestenotableelemento”.Larespuestacorrectaeslab.

1.10. Teniendoencuentaexclusivamentelainformacióndelasiguientetabla,indiquequéafirmacióneslacorrecta:

Elemento Hg Zr Au Mo K Fr#deelectrones 80 40 79 42 19 87#deneutrones 121 50121 52 21134#deprotones 80 40 79 42 19 87

a)Elmercurioseobtienecuandoeloroemiteradiactivamenteunprotón.b)Elorosepuedetransformarenmercurioporpérdidadeunapartículabeta( β–1

0 ).c)Sielcirconiosedesintegraemitiendounapartículaalfa( α24 )setransformaenmolibdeno.d)Elfranciopuederepresentarsemediantelaforma Fr87

134 .(O.Q.N.ElEscorial2017)

a)Falso.Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónnucleardeemisióndeunprotónporeloroes:

Auws.�� ® Ptw>

0ss + H00

b)Falso.DeacuerdoconlaleydelosdesplazamientosradiactivospropuestaporSoddyyFajans(1913):

“cuandounnúclidoemiteunapartículaβseconvierteenotronúclidocon1unidadmásdenúmeroatómicoyelmismonúmeromásico”.

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónnucleardeemisióndeunapartículabetaporeloroes:

Auws.�� ® Hg>�

.�� + β/0�

c)Falso.DeacuerdoconlaleydelosdesplazamientosradiactivospropuestaporSoddyyFajans(1913):

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónnucleardeemisióndeunapartículaalfaporelcirconioes:

ZrD�s� ® Sr1>

>Y + α.D

d)Falso.Esimposiblequeunisótopodelfrancio(𝑍=87)tenga134nucleones,yaque𝑛>𝑝.

1.11. Enelprocesoradiactivodel X92232 ® X89

220 ,¿cuántaspartículasalfa(α)ybeta(β)sonexpulsadas?a)5αy5βb)3αy3βc)3αy5βd)5αy3β

En laserie radiactiva Xs..1. ® X>s

..� seproduceunadisminuciónde losnúmerosmásicoyatómicodelelementoX:

§Númeromásico®(232-220)=12unidades

§Númeroatómico®(92-89)=3unidades

1)Unnúcleoalemitirunapartículaalfaseconvierteenotrodiferentecon4unidadesmenosdenúmeromásicoy2unidadesmenosdenúmeroatómico.

2)Unnúcleo al emitir una partícula beta se convierte en otro diferente con elmismonúmeromásicoy1unidadmásdenúmeroatómico.

Deacuerdoconestasreglas,seobservaqueelnúmeromásicosolodesciendealemitirsepartículasalfa.Portanto,aldescenderelnúmeromásicoen12unidades,elnúmerodepartículasalfaemitidases:

12unidadesde𝐴 ·1partículaα

4unidadesde𝐴= 3partículasα

Alemitirse3partículasalfaelnúmeroatómicodesciendeen6unidadesperocomoenelprocesoglobalsolopuededescender3unidades,elnúmerodepartículasbetaemitidases:

(6 − 3)unidadesde𝑍 ·1partículaβ1unidadde𝑍

= 3partículasβ

1.12. Enmedicinanuclearesfrecuenteelusodeisótoposradiactivosparatratarodiagnosticarenfer-medades.Unodelosmétodosdediagnosiseslatomografíadeemisióndepositrones(PositronEmissionTomography,PET)enlaquesepueden‘visualizar’(escanear)procesosmetabólicosdelorganismo.Fre-cuentemente,enestatécnicaseusala2-fluoro-2-desoxi-D-glucosa,marcadaconelisótopo18delflúor.¿Enquéisótoposetransformaelflúor-18enelprocesoradiactivo?a)Flúor-19 b)Oxígeno-18 c)Neón-19d)Continuacomoflúor-18 (Nota.Elpositróneslaantipartículadelelectrón).

(O.Q.L.Madrid2018)

Laemisióndeunpositrónproduceunnúcleocon1unidadmenosdecarganuclear,esdecir,con1unidadmenosdenúmeroatómico:

Fs0> ® O>0> + e0�

1.13. Sabiendo que la desintegración radiactiva que se inicia con U92235 finaliza en el Pb82

207 , indiquecuántaspartículasalfa(α)ybeta(β)seemitirándurantelasecuenciacompleta:a)14y7,respectivamenteb)7y2,respectivamentec)7y4,respectivamented)14y10,respectivamente

Enlaserieradiactiva Us..1_ ® Pb>.

.�w seproduceunadisminucióndelosnúmerosmásicoyatómicodelelementoU:

§Númeromásico®(235-207)=28unidades

§Númeroatómico®(92-82)=10unidades

1)Unnúcleoalemitirunapartículaalfaseconvierteenotrodiferentecon4unidadesmenosdenúmeromásicoy2unidadesmenosdenúmeroatómico.

2)Unnúcleo al emitir una partícula beta se convierte en otro diferente con elmismonúmeromásicoy1unidadmásdenúmeroatómico.

Deacuerdoconestasreglas,seobservaqueelnúmeromásicosolodesciendealemitirsepartículasalfa.Portanto,aldescenderelnúmeromásicoen12unidades,elnúmerodepartículasalfaemitidases:

28unidadesde𝐴 ·1partículaα

4unidadesde𝐴= 7partículasα

Alemitirse7partículasalfaelnúmeroatómicodesciendeen14unidadesperocomoenelprocesoglobalsolopuededescender10unidades,elnúmerodepartículasbetaemitidases:

(14 − 10)unidadesde𝑍 ·1partículaβ1unidadde𝑍

= 4partículasβ

(CuestiónsimilaralapropuestaenSalamanca2018).

1.14. AlbertGhiorsohasidoelcientíficoalqueselepuedenatribuirmásdescubrimientosdeelementosquímicos,hastadoce.Entreellosseencuentraeleinstenio(Z=99),cuyoisótopomásestableesel Es252 .¿Cuáldelasproposicionesparaesteelementoesincorrecta?a)Pertenecealaseriedelosactínidosoactinoides(comorecomiendalaIUPAC).b)Elisótopo Es252 contiene153neutrones.c)Elisótopo Es252 pordesintegraciónalfasetransformaen Am250 .d)Elisótopo Es252 pordesintegraciónbetasetransformaen Fm252 .

a)Verdadero.Enlatablaperiódica,eleinstenioestásituadoenlaseriedelosactinoides.

b)Verdadero.Ladiferenciaentreelnúmeromásicoyelnúmeroatómicoproporcionaelnúmerodeneu-tronesdeunisótopo:

nºdeneutrones=A–Z=252–99=153c)Falso.DeacuerdoconlaleydelosdesplazamientosradiactivospropuestaporSoddyyFajans(1913):

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónnucleardeemisióndeunapartículaalfaporeleinste-nioes:

Esss._. ® Amsw

.D> + α.D

d)Verdadero.DeacuerdoconlaleydelosdesplazamientosradiactivospropuestaporSoddyyFajans(1913):

“cuandounnúclidoemiteunapartículaβseconvierteenotronúclidocon1unidadmásdenúmeroatómicoyelmismonúmeromásico”.

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónnucleardeemisióndeunapartículabetaporeloroes:

Esss._. ® Fm0��

._. + β/0�

1.15. Enrelaciónalaestabilidaddelosnúcleosylaradiactividad,¿cuáldelassiguientesproposicionesesfalsa?a)AmedidaqueaumentaZ,laproporciónN/Zvacreciendosistemáticamente(N=nºdeneutrones).b)Siemprequehayunaemisiónradiactivaseproduceunatransmutación.c)Laespecienuclearresultantetrasunaemisiónβ+ounacapturaelectrónicaeslamisma.d)Cuandoelcarbono-14efectúaunaemisiónβ–seconvierteennitrógeno-14.

a)Verdadero.Alavanzarenlatablaperiódica,elnúmerodeneutronescrecemásrápidamentequeelnúmerodeprotones.

b)Falso.Cuandounnúclidoemiteunapartículaα,unapartículaβounpositrónsetransmutaenotronúclidodiferente,sinembargo,siemiteradiación𝛾elnúclidoqueresultaeselmismosoloquecondife-rentecontenidoenergético.

c)Verdadero.Laemisióndeunpositrónolacapturadeunelectrónproducenunnúclidocon1unidadmenosdenúmeroatómico.

d)Verdadero.Laemisióndeunapartículaβproduceunnúcleocon1unidadmásdenúmeroatómico,esdecircon1unidadmásdecarganuclear.

CY0D ® Nw0D + β/0�

1.16. Lafluorodesoxiglucosa,nombrequeseledaal isotopómerocon F18 delaglucosa,2-desoxi-2-[ F18 ]fluoroglucosa( F18 -FDG),esuncompuestoutilizadoeneldiagnósticodelcáncerenunatécnicaco-nocidaporsuacrónimoeninglés(PET).Enestatécnica,elpacienteestratadoconesteradiotrazadorqueesabsorbidopreferentementeporlascélulascancerosas.Enestascélulasseproducenemisionesradiac-tivasquepermitenlalocalizacióndeltumorconaltasensibilidadyresoluciónespacial.Lasmoléculasimplicadasenelprocesodeemisiónradiactivasemuestranacontinuación:

F18 -FDG O18 -Glucosa

¿Quéseemiteenlatransformaciónde F18 -FDGen O18 -Glucosa?a)Partículasalfa b)Partículasbetanegativa c)Rayosgammad)Positrones

Latransformaciónde F18 -FDGen O18 -Glucosarequierelaemisióndeunpositrón,yaquesehaformadounnúclidocon1unidadmenosdecarganuclear,esdecir,con1unidadmenosdenúmeroatómico:

Fs0> ® O>0> + e0�

(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2018).

2.VELOCIDADDEDESINTEGRACIÓN2.1. Elperíododevidamediadeunisótoporadiactivoesdeunaño,estosignificaque:a)Altranscurrirelañoyanoproduciráradioactividad.b)Cadaañosuactividadsereducealamitad.c)Alcabodeunañoelcontenidodelenvaseestarácaducado.d)Alcabodeunañolamasacontenidaenundeterminadoenvasesehabráreducidoalamitad.

(O.Q.L.Murcia1999)

Lavidamediadeunisótoposedefinecomoeltiempoquetranscurrehastaquelaactividaddelamuestraradiactivasereducealamitad.Larespuestacorrectaeslab.

2.2. Elisótopo K42 tieneuntiempodesemidesintegraciónde12horas.¿Cuáleslafraccióndeconcen-tracióninicialdedichoisótopoquequedadespuésde48horas?a)1/16b)1/8c)1/4d)1/2

Laecuaciónquepermitecalcularlacantidaddeisótopoquequedaalcabodeunciertotiempoes:

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

Larelaciónexistenteentrelaconstanteradiactivayeltiempodesemidesintegraciónvienedadoporlaex-presión:

𝜆 =ln 2𝑡½

Elvalordelaconstantees:

𝜆 =0,69312h

= 0,0578h/0

Lafraccióndeisótopoquepermanecedespuésde48hes:

ln𝐴𝐴�

= (– 0,0578h/0) · (48h) =– 2,77®𝐴𝐴�

2.3. Unamuestrade100gde Ar37 sedesintegraporcapturadeunelectrónconunavidamediade35días.¿Cuántotiempotardaráenacumularse90gde Cl37 ?a)31díasb)39díasc)78díasd)116díase)315días

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Alcalá2016)

Lareacciónnuclearcorrespondientealadesintegraciónpropuestaes:

Ar0>1w + e/0

� ® Cl0w1w

Lamasadeargónquesedesintegraalcabodeesetiemposecorrespondeconladecloroqueseforma:

100g(inicial)–90g(formado)=10g(final)Laecuaciónquepermitecalcularlacantidaddeisótopoquequedaalcabodeunciertotiempoes:

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

Larelaciónexistenteentrelaconstanteradiactivaylavidamediavienedadoporlaexpresión:

𝜆 =ln 2𝑡½

𝜆 =0,69335días

= 0,0198día/0

Eltiempoquetardalamuestraendesintegrarsees:

𝑡 =–ln 10100

0,0198día/0= 116días

2.4. Lavidamediadel Cr55 radioactivoesde1,8h.Sisetieneencuentaqueeltiemponecesarioparallevarunamuestradeesteisótopodesdeelreactorhastaellaboratorioesde10,8horas,indiquelacan-tidaddeisótopoquehayquetomarparadisponerfinalmentede1,0mgde Cr55 enellaboratorio.a)128mgb)64mgc)32mgd)11mg

(O.Q.L.Murcia2003)

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

Larelaciónexistenteentrelaconstanteradiactivaylavidamediavienedadoporlaexpresión:

𝜆 =ln 2𝑡½

𝜆 =0,6931,8h

= 0,385h/0

Lacantidadinicialdeisótopoes:

ln1,0𝐴�

= (– 0,385h/0) · (10,8h)®𝐴� = 64mg

2.5. Enunafiestauniversitariauninvitadotrajounabotelladebrandyporlaquepagóunaimportantecantidaddedinero,puesenlaetiquetaindicabaquesehabíaembotelladoentiemposdeNapoleón(alre-dedorde1800).Aldíasiguienteanalizaronelbrandyquesobróyencontraronqueteníauncontenidoentritio( H3 )de9,86%delquepresentaelaguaactual.¿Cuántotiempohacequeseembotellóelbrandy?(Dato.t½del H3 =12,26años).a)62añosb)41añosc)1.252mesesd)197añose)132meses

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

Larelaciónexistenteentrelaconstanteradiactivayelperiododesemidesintegraciónvienedadoporlaex-presión:

𝜆 =ln 2𝑡½

𝜆 =0,693

12,26años= 0,0564año/0

Eltiempotranscurridodesdequeseembotellóelbrandyes:

𝑡 =–ln 9,86100

0,0564año/0= 41,1años

2.6. Laconstantededesintegracióndel Co60 es0,132año–1.¿Quémasade Co60 quedaapartirdeunamuestrade2,50gdeesteisótopoqueemitedurante10años?a)0,120gb)1,83gc)0,668gd)2,38g

(O.Q.L.Madrid2006)

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

Lacantidaddeisótopoquequedaalcabode10añoses:

ln𝐴2,50

= (– 0,132año/0) · (10años)®𝐴 = 0,668g

2.7. Enladécadade1940,WillardLibbypropusounmétodomuyoriginalparaconocerlaedaddemuestrasdeorigenbiológico,basadoenlaproporciónentrelosisótopos14(radiactivo)y12(noradiac-tivo)delcarbonoenlamuestrabiológicaylaatmósferacircundante.Estemétodohatenidomúltiplesaplicacionesengeología,paleontología,arqueología,cienciasforenses,cienciasmedioambientales,etc.Porestasinvestigaciones,LibbyfuegalardonadoconelPremioNobeldeQuímicaen1960.Ladesinte-gracióndelisótopo14delcarbonoseproduceporemisiónβsegúnlasiguientereacción:

C𝟔14 ® N𝟕14 +e–+υÓeSiestareaccióntieneuntiempodesemividade5.730añosysigueunacinéticadeprimerorden,¿cuáleselvalordelaconstantedevelocidad? a)1,2·10–4año–1b)4,5·10–7días–1c)10–9h–1d)3,8·10–14s–1(Nota.ElsímboloυÓerepresentaelantineutrinodelelectrón).

(O.Q.L.Madrid2018)

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

Larelaciónexistenteentrelaconstanteradiactivaylavidamediavienedadaporlaexpresión:

𝜆 =ln 2𝑡½

Elvalordelaconstanteradiactivaes:

𝜆 =0,693

5.730años= 1,21·10/Daño/0

2.8. Unode los logrosdeMarieSklodoswkaCurie fueeldescubrimientodel radio.El isótopomásabundantedeesteelemento,el Ra226 ,sedesintegraalamitaddesucantidadinicialpasados1.601años.Enunodesusexperimentosen1898,derramóporaccidentesobresucuadernodelaboratorio2,00mLdeunadisolucióndeRaCl2deconcentración1,10g/100mL.Enelaño2019,¿cuáleslacantidadderadioquequedaráenelcuaderno?a)21,2mgb)20,8mgc)15,9mgd)10,5mg

(O.Q.L.Madrid2019)

Lacantidadinicialderadioderramadaes:

2,00mLdisolución ·1,10gRaCl2

100mLdisolución·1molRaCl2297gRaCl2

·1molRa1molRaCl2

·226gRa1molRa

·101mgRa1gRa

= 16,7mgRa

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

𝜆 =ln 2𝑡½

𝜆 =0,693

1.601años= 4,33·10/Daño/0

Lacantidadderadioquequedaalcabodeltiempopropuesto,(2019–1898)=121años,es:

ln𝐴16,7

=– (4,33·10/Daño/0) · (121años)

Seobtiene,𝐴=15,8mg Ra226

2.9. Siundeterminadoisótopopresentauntiempodevidamediade2h,lafraccióndelmismoquequedarásindescomponertranscurridas6h,será:a)1/8b)1/6c)1/4d)1/3

(O.Q.L.Murcia2020)

Lavidamediadeunisótoposedefinecomoeltiempoquetranscurrehastaquelamuestraradiactivasereducealamitad.

Teniendoencuentaqueeltiempotranscurridoes3veceslavidamedia,lafraccióndeisótoposindesin-tegraralcabodeesetiempoes1/8delainicial.

2.10. Uncurie(Ci)esunamedidade:a)Velocidadb)Actividadradiactivac)Absorciónd)Masa

(O.Q.L.Madrid2020)

Elcurie,Ci,esunaunidaddeactividadradiactivaqueequivalea3,7·10/0�becquerel,Bq,(desintegracio-ness/0)queeslaunidadenelS.I.

2.11. El Po210 esunexcelenteemisordepartículasalfaquesedesintegraparaformarelisótopoestablePb206 .Además,esaltamentetóxicoysudosisletalmediaparaunapersonade80kges0,890µg.Este

isótopofueutilizadoparaasesinaralexagentedelKGBAlexanderLitvinenko.Suponiendoqueselead-ministróeltriplededichadosisyquemurióalcabode22días,¿quécantidadde Po210 quedabaenelinteriordesucuerpoalmorir?a)2,39µgb)0,28µgc)0,89µgd)Altenerunperiododedesintegracióntanpequeñosedesintegratodalamuestra.(Dato.Periododesemidesintegracióndel Po210 =138,4días).

(O.Q.L.Madrid2020)

ln𝐴𝐴�

=– 𝜆𝑡

𝜆 =ln 2𝑡½

𝜆 =0,693

138,4días= 5,01·10/1día/0

Lacantidaddepolonioquequedaalcabodeltiempopropuestoes:

ln𝐴

3 · 0,890= –(5,01·10/1día/0) · (22,0días)

Seobtiene,𝐴=2,39µg Po210

3.REACCIONESNUCLEARES.ENERGÍAYESTABILIDAD

3.1. Laenergíaasociadaconlaemisióndeunapartículadel U92238 ,correspondientealareacción:

U92238 ® Th90

234 + He24 es:

a)4,2MeVb)2MeVc)18,4MeVd)1,7MeVe)6,5MeV(Datos.Masasatómicas(u): U92

238 =238,0508; Th90234 =234,0437; He2

4 =4,0026.1J=6,2414·1012MeV;1u=1,66·10–24g).

Elcambiodemasaqueseregistraenlaemisióndeunapartículaalfaes:

Δ𝑚=[(234,0437+4,0026)]u–238,0508u=–0,0045u

eslamasaqueseconvierteenenergíadeacuerdoconlaecuación𝐸 = 𝑚𝑐..

𝐸 = (–0,0045u) ·1,66·10/.Dg

1u·1kg101g

· (2,998·108ms/0). ·6,2414·1012MeV

1J= –4,2MeV

Elsignonegativoindicaquesetratadeenergíadesprendida.

3.2. Indiquelaproposicióncorrecta:a)Lareacción Mg12

24 + He24 ® Si14

27 + n01 ,esunareaccióndefusión.b)Lareacción U92

235 + n01 ® Zr4097 + Te52

137 +2 n01 ,esunareaccióndebombardeo.c)Lareacción Rb37

85 + n01 ® Rb3784 +2 n01 ,esunareaccióndefisión.

d)Lareacción H12 + H13 ® He24 + n01 ,esunareaccióndefusión.

e)El C614 muestralamismaactividadnuclearqueel C612 .(O.Q.N.Barcelona2001)

a)Falso.Lareacción Mg0..D + He.

D ® Si0D.w + n�0 ,esunareaccióndebombardeo.

b)Falso.Lareacción Us..1_ + n�0 ® ZrD�

sw + Te_.01w +2 n�0 ,esunareaccióndefisión.

c)Falso.Lareacción Rb1w>_ + n�0 ® Rb1w

>D +2 n�0 ,esunareaccióndebombardeo.

d)Verdadero.Lareacción H0. + H01 ® He.D + n�0 ,esunareaccióndefusión.

e)Falso.El CY0D nomuestralamismaactividadnuclearqueel CY0. .

3.3. Laenergíadesprendidaenlaemisiónαdel Sm146 ,deacuerdoconlareacción:Sm62

146 ® Nd60142 + He2

4 es:a)2,547·103MeVb)2,547MeVc)1,532·1024MeVd)4,03MeVe)4,083·103MeV(Datos.Masasatómicas(u): Sm62

146 =145,913053; Nd60142 =141,907719; He2

4 =4,0026.1J=6,2414·1012MeV;1u=1,66·10–24g).

(O.Q.N.Madrid2015)

Elcambiodemasaqueseregistraenlaemisióndeunapartículaalfaes:

Δ𝑚=[(141,907719+4,0026)]u–145,913053u=–0,002734u

eslamasaqueseconvierteenenergíadeacuerdoconlaecuación𝐸 = 𝑚𝑐..

𝐸 = (–0,002734u) ·1,66·10/.Dg

1u·1kg101g

· (2,998·108ms/0). ·6,2414·1012MeV

1J= –2,546MeV

Elsignonegativoindicaquesetratadeenergíadesprendida.

(CuestiónsimilaralapropuestaenBarcelona2001).

3.4. ElisótopomásabundantedePbcontiene82protonesy124neutronesreunidosensunúcleo.¿Quéhacequelosprotones,apesardesucargapositiva,semantenganunidostanpróximos?a)Loselectronesdelacortezaneutralizanlasfuerzasrepulsivasentrelosprotones.b)Losneutronesbloqueanlacargadelosprotonesyprevienensurepulsión.c)Lasfuerzaselectrostáticasentreneutronesyprotonesmantienenlaunidaddelnúcleo.d)Lasfuerzasnuclearessonsuperioresalasfuerzasrepulsivasquesedanentreprotones.

(O.Q.L.Murcia2015)

Laestabilidadnuclearesdebidaaquelasfuerzasnuclearesdebidasalatransformacióndemasaenenergíasonsuperioresalasfuerzasderepulsiónculombianaexistentesentrelosprotones.

3.5. Elijalaopcióncorrectaparacompletarlareacciónnuclearquedalugaralisótopodeflúorindi-cado:

...+ D12 ® F18 +αa) Ne20 + He2

4 b) Ne20 +αc) Ne20 d) Ne20 +β–

(O.Q.N.Alcalá2016)

Setratadeunareacciónnuclearenlaqueelproyectilesundeuteróny,ademásdeformarseelisótopodeflúor(𝑍=9)seemiteunapartículaα, He.

D .Sedebecumplirque∆𝑍 = ∆𝐴 = 0,portanto:

Ne0�.� + D0. ® Fs0> + He.

3.6. Enunreactornuclearseempleanvarillasdegrafitoparaque:a)Reaccionenconeluranioyselibereenergía.b)Alarderenciendanelreactor.c)Sefavorezcalaformacióndeneutrones.d)Semoderelavelocidaddelareacciónnuclear

(O.Q.L.Murcia2020)

Lasvarillasdegrafitoqueexistenenlosreactoresnuclearesactúancomoadsorbentedeneutronesyporellosirvenparacontrolarlacantidaddefisionesproducidasporestosmoderandoasílavelocidaddelareaccióndefisión.

3.7. Lanucleosíntesisestelareselprocesomedianteelcuallasreaccionesnuclearesenelinteriordelasestrellasgenerannuevoselementosquímicos.Entreestasreaccionesseencuentralafusiónnuclear,dominanteenlasprimerasetapasdelavidadelaestrella,hastaalcanzarundeterminadoelementoapartirdelcuallafusiónyanoesunareacciónexotérmica.¿Dequéelementosetrata?a)Feb)Sic)Cod)Kr

(O.Q.L.Madrid2020)

Setratadelhierro(Fe)ysedebeaquelosnúcleosdeestosátomossonlosquetienenunamayorenergíadeenlacepornucleón,loqueloshacemuyestables.Losnúcleosdeelementosmásligerostiendenalafusiónnuclearylosmáspesadosalafisiónnuclear.

IV.QUÍMICAORGÁNICA1.GRUPOSFUNCIONALES.NOMENCLATURAYFORMULACIÓN

1.1. Elgrupofuncionalnitriloes:a)–NO2b)–NH2c)–NH–d)Ningunodelosanteriores.

(O.Q.L.Murcia1996)

Loscianurosonitrilossecaracterizanporquetienenelgrupofuncional−C≡N.

1.2. Laureaesuna:a)Aminab)Cetonac)Hormonad)Amida

(O.Q.L.Murcia1998)

Laureaocarbamidatieneporfórmulasemidesarrollada,NH.CONH.,enlaqueseobservaquepresentaelgrupofuncionalamida,–CO–NH..

1.3. Enquímicaorgánica,ungrupofuncional—combinacióndeátomosyenlaces—eselresponsablede lareactividadquímicadeun tipodecompuestos¿Cuáleselgrupo funcionalcaracterísticodeunaamidaprimaria?a)CONH2 b)CO2NH2c)CN d)CO2NHe)–NH2f)–NH–

(O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.LaRioja2012)(O.Q.L.LaRioja2017)(O.Q.L.Madrid2018)

Elgrupofuncionalamidaes–CO–NH..

(EnMadrid2018semejoraelenunciadodelapregunta).

1.4. ¿Encuáldelassiguientesespeciesquímicasexisteuntripleenlacecarbono-nitrógeno?a)Etanoamidab)Propanonitriloc)Metilaminad)Trimetilamina

(O.Q.L.Murcia2000)

Lafórmulasemidesarrolladadelpropanonitriloes:

CH1CH.C≡N

comoseobserva,presentauntripleenlaceentrelosátomosdecarbonoynitrógeno.

1.5. ¿Cuáldelossiguientesnombresdebedarse,correctamente,a laespeciequímicacuyafórmulasemidesarrolladaesCH3CH2COCH3?a)3-Butanonab)2-Butanonac)Butanonad)Metilpropanona

(O.Q.L.Murcia2000)

Elnombrecorrectoesbutanona,noesnecesariocolocarellocalizadoryaqueelgrupocarbonilosolopuedeestarsituadoeneseátomodecarbono.

1.6. Elnombrecorrectodelcompuestodefórmulaestructurales,segúnlanomenclaturaIUPAC:

a)2-Hexilciclopentenob)5-Hexilciclopentenoc)1-(2-Ciclopentenil)hexanod)3-Hexilciclopenteno

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2012)

Seeligecomocadenaprincipallaquetienemásátomosdecarbono(hexano)quetieneenelcarbono1unradicalciclopentanilo,queasuvezpresentaunainsaturaciónenelcarbono2,portanto,elnombredelcom-puestoes1-(2-ciclopentenil)hexano.

1.7. Algunaslocionesutilizadasparaprotegernosdelasquemadurasdelsolcontienenciertacantidaddeácidop-aminobencenocarboxílico(parabeno),cuyafórmulaes:

a) b) c) d)

(O.Q.L.Murcia2001)

Elcompuestoesunácidocarboxílicoaromáticoqueenposiciónpara(posiciones1,4)tieneungrupoamino,–NH..

1.8. ¿Cuáldelossiguientescompuestosnoesaromático?a)Toluenob)Bencenoc)Fenold)Acetileno

(O.Q.L.Murcia2001)

Deloscompuestospropuestos,elúnicoquenoesunhidrocarburoaromáticoeselacetilenoqueesunhidro-carburoacetilénicoycuyafórmulasemidesarrolladaesCH≡CH.

1.9. ¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondealmetanal?a)CH3Ob)CH2Oc)CHOd)C2H4O

(O.Q.L.Murcia2002)

LafórmulasemidesarrolladadelmetanalesHCHOysufórmulamolecularesCH.O.Larespuestacorrectaeslab.

1.10. Lafórmuladelaanilinaes:a)C2H6Ob)C6H7Nc)C6H5NO2d)C2H7N

(O.Q.L.Murcia2002)

LaanilinaesunaaminaaromáticacuyafórmulamolecularesC6H7Nysufórmulaestructurales:

1.11. UncompuestoorgánicotienedefórmulamolecularC2H4O.Indiquesunombreentrelossiguien-tes:a)Etanalb)Etanolc)Etanod)Ácidoetanoico

LafórmuladelhidrocarburosaturadodedoscarbonosesC.HY,comoelcompuestopropuestotienedosátomosdehidrógenomenosquieredecirquetieneunainsaturación,queestáentrelosátomosdecar-bonoyoxígeno,portanto,elcompuestopropuestoesunaldehído,etanal,cuyafórmulasemidesarrolladaesCH1CHO.Larespuestacorrectaeslaa.

1.12. Elnombresistemáticodelasustancia:

es:a)5-Etil-2-metiloctanob)2-Metil-5-etiloctanoc)2-Metil-5-propilheptanod)1,6-Dimetil-3-etilheptano

(O.Q.L.Murcia2003)

Lacadenamáslargaconstadeochoátomosdecarbonoy,enloscarbonos2y5tieneradicalesmetilyetil,respectivamente.Elnombredelhidrocarburoes5-etil-2-metiloctano.

1.13. Elnombredeestehidrocarburoes:

a)3,4-Dimetil-4-etilpentanob)Isopropilpentanoc)3,3,4-Trimetilhexanod)2,3-Dimetil-2-etilpentano

(O.Q.L.Murcia2004)

Lacadenamáslargaconstadeseisátomosdecarbonoy,enloscarbonos3,3y4hayradicalesmetilo.Elnombredelhidrocarburoes3,3,4-trimetilhexano.

1.14. ¿Cuáldelossiguientescompuestosesunéster?a)CH3−CO−CH2OHb)CH3−COO−CH3c)CH3−CO−CH3d)CH3−O−CH3

(O.Q.L.Murcia2004)

a)Falso.Esunacetonasustituida.Sunombreeshidroxiacetonaohidroxipropanona.

b)Verdadero.Esunésterysunombreesacetatodemetilooetanoatodemetilo.

c)Falso.Esunacetona.Sunombreesacetonaopropanona.

d)Falso.Esunéter.Sunombreesdimetiléterometoximetano.

1.15. Señaleeltipodehidrocarburosalcualpertenececadaunodelossiguientescompuestos:i)Propanoii)Ciclopropanoiii)Bencenoiv)Pentanov)Ciclohexano

a)i-iv:alifáticosii-v:cíclicosiii:aromáticosb)i-v:alifáticosii-v:cíclicosiv:aromáticosc)i-iv:alifáticosii-iii:cíclicosiv:aromáticosd)i-iv:alifáticosiii-v:cíclicosii:aromáticos

§Propano(i)ypentano(iv)sonhidrocarburosalifáticosodecadenaabierta.

§Ciclopropano(ii)yciclohexano(v)sonhidrocarburoscíclicosodecadenacerrada.

§Benceno(iii)esunhidrocarburoaromático.

1.16. Lasaminaspuedenconsiderarsecomo:derivadosde___________yseclasificansegúnel___________degruposligadosalnitrógeno.

a)lahidracina-númerob)elamoníaco-númeroc)losnitrilos-númerod)losnitrilos-orden

Lasaminaspuedenconsiderarsecomoderivadosdelamoníacoenelquelosátomosdehidrógenosereem-plazanporunnúmerodeterminadoderadicalesalquílicosoarílicos.Sisereemplaza:

§unátomodehidrógenoporunradical®aminaprimaria

§dosátomosdehidrógenopordosradicales®aminasecundaria

§tresátomosdehidrógenoportresradicales®aminaterciaria

1.17. UnasustanciaorgánicaconfórmulaempíricaC3H6Opodríaser:a)Fenolb)Acetonac)Ácidopropanoicod)Isopropanol

(O.Q.L.Murcia2005)

LafórmulamoleculardelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC1H>,comoelcompuestopropuestotienedosátomosdehidrógenomenosquieredecirquecontieneunainsaturación,queseencuentraentrelosátomosdecarbonoyoxígeno,portanto,elcompuestoresultantedebeserunaldehído,unacetonaounalcoholoéterinsaturado.

Entrelassustanciaspropuestassolofiguraunacetona,laacetonaopropanonacuyafórmulasemidesa-rrolladaesCH1COCH1.

1.18. CuáleselnombreIUPACcorrectodelaestructura:

a)3-Metilhexan-5-onab)2-Metilhexan-4-onac)4-Metilhexan-2-onad)3-Metilhexan-2-onae)3-Metilhexan-2-ol

Lacadenaprincipaleslamáslargaquecontengaelgrupofuncionalconmayorprioridad.Aquíeselgrupocarbonilo,portanto,elnombredelcompuestoes4-metilhexan-2-ona.

1.19. ¿CuáleselnombreIUPACparalasiguienteestructura?

a)4-Amino-3-hidroxi-1-pentanocarbaldehídob)4-Hidroxi-5-aminohexanalc)2-Amino-3-hidroxi-6-hexanald)5-Amino-4-hidroxihexanale)Ningunodeellos.

Lacadenaprincipaleslamáslargaquecontengaelgrupofuncionalconmayorprioridad,enesteelcarbonilo,portanto,elnombredelcompuestoes5-amino-4-hidroxihexanal.

1.20. LafórmulaC3H8O3correspondea:a)Glicerinab)Ácidopropanoicoc)Hemiglucosalevógirad)Propanona

(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Galicia2014)

LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC1H>ycomolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógenoquieredecirqueelcompuestonopresentaningunainsaturación.Unasustanciacompatibleconlafórmulamolecularpropuestaeslaglicerinao1,2,3-propanotriolcuyafórmulaestructuralesCH.OHCHOHCH.OH.Larespuestacorrectaeslaa.

1.21. Lafórmulageneraldeunhidrocarburodesaturadodecadenaabiertaes:a)CnH2n/2b)CnH2n+2c)CnHnd)Ningunadeellas.

(O.Q.L.Murcia2006)

LoshidrocarburossaturadostienentodoslosenlacessencillosysufórmulageneralesC�H.�[..Larespuestacorrectaeslab.

1.22. Laanilinaes:a)Alcoholb)Aldehídoc)Aminad)Cetona

(O.Q.L.Murcia2006)

Laanilinaesunaaminaaromáticaysufórmulaestructurales:

Larespuestacorrectaeslac.(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2002).

1.23. LafórmulaCH3CONH2correspondea:a)Amidadelácidofórmicob)Acetamidac)Ácidoacetánicod)Acetonitrilo

(O.Q.L.Murcia2007)

Lasamidassecaracterizanporquetienenelgrupofuncional–CO–NH..Comolasustanciapropuestatienedosátomosdecarbonosunombreesacetamidaoetanamida.Larespuestacorrectaeslab.

1.24. RespectoalcompuestoquetienedefórmulaCH2=CHCH2COOHpuededecirseque:a)Setratadeunaldehído,denombre3-butenal.b)Esisómerodelabutanona.c)Sunombreesácido1-butenoico.d)Esunácidocarboxílico.

(O.Q.L.Murcia2007)

Lasustanciapropuestacontieneelgrupocarboxilo,–COOH,portanto,setratadeunácidoque,además,tieneundobleenlaceporloqueesinsaturado.Sunombreesácido3-butenoicoobuten-3-oico.

1.25. ¿CuáleselnombreIUPACcorrectoparalasiguienteestructura?

a)5-Hidroxi-4-éter-hexanamidab)4-Hidroxi-3-oxo-pentanocarbamidac)2-Hidroxietil-2-aminocarboniléterd)5-Hidroxi-4-oxahexanamidae)Ningunodeellos.

Lacadenaprincipaleslamáslargaquecontengaelgrupofuncionalconmayorprioridad,enestecasoamida,portanto,elnombredelcompuestoes5-hidroxi-4-oxahexanamida.

1.26. Dadosloscompuestos:CH3CHOHCH3 CH3CHNH2CH𝟑

sepuededecirque:a)Elalcoholesprimario.b)Laaminaessecundaria.c)Laaminaesprimaria.a)Elalcoholylaaminasonprimarios.

(O.Q.L.LaRioja2007)

§ElcompuestoCH1CHOHCH.OHesel2-propanol,unalcoholsecundario,yaqueelgrupofuncionalhidroxilo(–OH)seencuentraunidoauncarbonosecundario.§ElcompuestoCH1CHNH.CH1eslametiletilaminaoisopropilamina,unaaminaprimaria,yaqueelgrupofuncionalamino(–NH.)seencuentraunidoaunúnicoradicalalquílico.Larespuestacorrectaeslac.

1.27. ¿Cuáldelassiguientesproposicionesesverdadera?a)CH3NH2:metilamidab)CH3CH2OH:etanalc)HCOOH:ácidometanoico(fórmico)d)CH3OCH3:dimetilcetona

(O.Q.L.LaRioja2007)

a)Falso.CH1NH.esmetilamina.

b)Falso.CH1CH.OHesetanol.

c)Verdadero.HCOOHesácidometanoicoofórmico.

d)Falso.CH1OCH1esdimetiéter.

1.28. ¿Cuáldelassiguientesproposicionesesverdadera?a)CH3CH(OH)CH2CH3:2-butanolb)CH3CH2COOH:ácidobutanoicoc)CH3CH2NH2:etilamidad)CH3CHClCH3:cloropropano

(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2018)

a)Verdadero.CH1CHOHCH.CH1es2-butanol.

b)Falso.CH1CH.COOHesácidopropanoico.

c)Falso.CH1CH.NH.esetilamina.

d)Falso.CH1CHClCH1es2-cloropropano.

1.29. ¿Cuáldelossiguientescompuestosesunnitrilo?a)CH3CH2NH2b)CH3CONH2c)CH3CH=NOHd)CH3CH2CNe)CH3CH3CH=NH

Loscianurosonitrilossoncompuestosorgánicosquetienenelgrupofuncional‒C≡N.DeloscompuestospropuestoselúnicoquelocontieneeselCH1CH.CNcuyonombreesopropanonitriloocianurodeetilo.

1.30. LafórmulaempíricaC6H14correspondeaunhidrocarburo:a)Saturadodecadenaabierta.b)Saturadocíclico.c)QuecontienedosdoblesenlacesC–C.d)QuecontieneuntripleenlaceC–C.

(O.Q.L.Murcia2008)

LoshidrocarburossaturadostienentodoslosenlacessencillosysufórmulageneralesC)H.)[..Lafór-mulapropuesta,CYH0D,queesnoempíricasinomolecular,obedecealafórmulageneralparaunhidro-carburosaturadodecadenaabiertade6carbonos.

1.31. ¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondeaunéter?a)CH3COCH3b)CH3OCH3c)CH3COOHd)CH3COOCH3e)HCOH

(O.Q.N.Ávila2009)

a)Falso.ElcompuestoCH1COCH1esunacetona.Sunombreesacetonaopropanona.

b)Verdadero.ElcompuestoCH1OCH1esunéter.Sunombreesdimetiléterometoximetano.

c)Falso.ElcompuestoCH1COOHesunácido.Sunombreesácidoacéticooetanoico.

d)Falso.ElcompuestoCH1COOCH1esunéster.Sunombreesacetatodemetilooetanoatodemetilo.

e)Falso.ElcompuestoHCOHesunaldehído.Sunombreesformaldehídoometanal

1.32. ¿QuégruposfuncionalespresentanunenlaceC=O?a)Ácido,aldehído,alcoholb)Aldehído,cetona,ácidoc)Cetona,éter,ácidod)Ácido,éter,alcohol

Elgrupocarbonilo,C=O,seencuentrapresenteenaldehídos,cetonas,ácidoscarboxílicosyésteres.

1.33. ¿Cuáleselnombrecorrecto,segúnlaIUPAC,delcompuestocuyafórmulasemuestra?

a)3-Etil-2-hidroxibutanalb)2-Etil-3-hidroxibutanalc)2-Etil-1,2-butanodiold)2-Etil-3-ol-butanale)2,3-Pentanodiol

Seeligecomocadenaprincipallaquecontienelasdosfunciones,CHOyOH.Elnombredelcompuestopro-puestoes2-etil-3-hidroxibutanal.Larespuestacorrectaeslab.

1.34. ¿QuéclasedecompuestosnoincluyenunenlaceC=Oensusmoléculas?a)Alcoholesb)Ésteresc)Amidasd)Ácidos

(O.Q.L.LaRioja2010)

Losalcoholessoncompuestosorgánicosque tienenelgrupo funcionalhidroxilo,–OH.El restode loscompuestospropuestos,ésteres,amidasyácidoscarboxílicos,incluyenensuestructuraelgrupofuncio-nalcarbonilo,C=O.

1.35. Lasiguientefórmulacorrespondealamoléculadelaadrenalina.

Deacuerdoconella,sepuedeestablecerquelasfuncionesorgánicaspresentesenlaadrenalinason:a)Alcoholyaminab)Alcoholyamidac)Aldehídoyamidad)Aminayéster

(O.Q.L.Asturias2010)(O.Q.L.Murcia2013)

Lamoléculapresenta:§unafunciónalcohol(R–OH) §unafunciónamina(R–NH–R)

1.36. LafórmulaHOC−CHOcorrespondeal:a)Etanalb)Dihidroxietanoc)Etanodiold)Etanodial

(O.Q.L.Murcia2010)

Setratadeletanodial,unaldehídoquepresentagruposfuncionalescarbonilo,C=O,enamboscarbonos.Larespuestacorrectaeslad.

1.37. Elbencenoyelciclohexanoson:a)Hidrocarburosb)Isómerosc)Semejantesd)Isologos

(O.Q.L.Murcia2010)

Elbenceno,CYHY,yelciclohexano,CYH0.,sonhidrocarburos,elprimeroesunaromáticoyelsegundouncicloalcano.Larespuestacorrectaeslaa.

1.38. ¿Cuáleselnombrecorrecto,segúnlaIUPAC,delcompuestocuyafórmulasemuestra?a)3-Aminociclohexanonab)5-Aminociclohexanonac)3-Ona-ciclohexanaminad)Ciclohexan-3-oxo-aminae)3-Oxociclohexanoamina

Setratadeunacetonacíclicayelnombredelcompuestoes3-aminociclohexanona.Larespuestacorrectaeslaa.

1.39. Cuáleselnombrecorrectoparalaestructura:

a)2-Isopropil-1-butenob)2,3-Dimetil-2-hexenoc)2-Metil-3-isopropil-1-butenod)2,3,4-Trimetil-1-penteno

Lacadenamáslargaquetengalainsaturaciónconstadecincoátomosdecarbonoy,enloscarbonos2,3y4hayradicalesmetilo,portanto,elnombredelhidrocarburoes2,3,4-trimetil-1-penteno.Larespuestacorrectaeslad.

1.40. IndiqueelnombreIUPACparalasiguientemolécula:

a)1-Etilbutan-1-olb)Hexan-3-olc)Hexan-4-old)3-Hidroxihexano

Setratadeunalcoholsecundarioalifáticoysunombreeshexan-3-ol.

1.41. Lafórmulaempíricadelácidobenzoicoes:a)HBO2b)C5H2O2c)C7O2H6d)HBe

(O.Q.L.Murcia2011)

Elácidobenzoicoesunácidocarboxílicoaromáticoysufórmulaestructurales:

LafórmulaempíricaymolecularquelecorrespondeesCwHYO..

1.42. ¿Cuáleslafórmuladelaetilpropilamina?a)CH3CH2CH2NH2CH2CH2CH2CH3b)CH3CH2NH2CH2CH2CH3c)CH3CH2NHCH2CH2CH3d)CH3CH2NCH2CH2CH3

(O.Q.L.LaRioja2011)

Detodaslasfórmulaspropuestaslaúnicaquecorrespondeaunaaminasecundaria(R0–NH–R.)es:CH1CH.NHCH.CH.CH1 N-etilpropilamina

1.43. Lacafeínatienelasiguientefórmulaestructural:Sufórmulaempíricaes:a)C6H12N4O2b)C8H12N4O2c)C8H10N4O2d)C6H11N4O2e)C7H12N4O2

(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.L.Galicia2017)

LafórmulaempíricaosencilladelacafeínaesC>H0�NDO..

1.44. ¿CuáleselnombresegúnlaIUPACparalasiguientemolécula?

a)Heptanob)2-Etilpentanoc)3-Metilhexanod)4-Etilpentano

Lacadenamáslargaconstadeseisátomosdecarbonoy,enelcarbono3tieneunradicalmetilo.Elnombredelhidrocarburoes3-metilhexano.

1.45. UncompuestodefórmulaempíricaCH2O,puedetratarsede:a)Monocarburohidratadob)Formaldehídoc)Aguacarbonatadad)Esafórmulanoexisteporrazonesestéricas.

(O.Q.L.Murcia2012)

LafórmulasemidesarrolladadelmetanaloformaldehídoesHCHOy,sufórmulaempíricaymolecularesCH.O.

1.46. Elnombrecorrectodelcompuestocuyafórmulasemuestra,es:

a)3-Metil-4-hexenob)4-Metil-2-hexenoc)2-Etil-2-pentenod)2-Etil-3-penteno

Lacadenamáslargaquecontengalainsaturacióntieneseisátomosdecarbonoy,enelcarbono4presentaunradicalmetilo,portanto,elnombredelhidrocarburoes4-metil-2-hexeno.

1.47. IndiqueelnombreIUPACcorrectoparalasiguientemolécula:

a)1-Etil-3-metilciclohexanob)1-Metil-3-etilciclohexanoc)3-Etil-1-metilciclohexanod)1-Etil-3-metilhexano

Setratadeunhidrocarburocíclicosaturado(cicloalcano)condosradicales.Elnombredelhidrocarburoes1-etil-3-metilciclohexano.

1.48. ¿CuáleselnombresegúnlaIUPACparalasiguientemolécula?

a)2-Bromopropanob)2-Bromobutanoc)3-Bromobutanod)3-Bromopentano

(O.Q.L.LaRioja2013)

Lacadenamáslargaconstadecuatroátomosdecarbonoy,enelcarbono2tieneunátomodebromo.Elnombredelcompuestoes2-bromobutano.

1.49. SiuncompuestoorgánicotienedefórmulamolecularC2H4O2podríaser:a)Etanolb)Etanalc)Etanod)Ácidoacético

(O.Q.L.Murcia2013)

Deloscompuestospropuestoselúnicoqueposeedosátomosdehidrógenoeselácidoacéticocuyafór-mulasemidesarrolladaesCH1COOH.

1.50. Respectodelanitroglicerina:a)Tienequeguardarseencajasdeherméticasdeplomo.b)Seusaenmedicinacomovasodilatador.c)EselnombrequímicodelTNTd)FuedescubiertaporAlfredNobelen1895.

(O.Q.L.Murcia2013)

Lanitroglicerinao1,2,3-trinitroxipropanoesunasustanciaaltamenteexplosiva.

En1867,AlfredNobeldescubrióqueeramásfácilmentemanejablesieraabsorbidaporunmaterialpo-rosocomolaarcillayalamezclalallamódinamita.Además,enmedicinaseusacomovasodilatadorparaeltratamientodelinfartodemiocardio.

1.51. Lafórmuladela1,3-dihidroxipropanonaes:a)CHO–CHOH–CH2OHb)CH2OH–CHOH–CH2OHc)CH2OH–CO–CH2OHd)CHO–CO–CHO

(O.Q.L.Murcia2014)

Deloscompuestospropuestoselúnicoquepresentaungrupocarboniloenuncarbonointermediodelacadenaydosgruposhidroxilosenlosextremoses,CH.OH–CO–CH.OH.

1.52. ¿Cuáleselnombrecorrecto,segúnlaIUPAC,delcompuestocuyafórmulasemuestra?

a)Ácido3-formil-5-pentanoicob)Ácido3-metanalpentanoicoc)Ácido3-formilpentanoicod)2-Etil-4-carboxibutanale)Ácido3-formilbutanoico

Seeligecomocadenaprincipallamáslargaquecontengaelgrupocarboxilo,–COOH.Elnombredelcom-puestoesácido3-formilpentanoico.

1.53. ¿Quéfórmularepresentaaunhidrocarburoalifáticomonoinsaturado?

(O.Q.L.LaRioja2015)

Sisetratadeunhidrocarburo:

§alifático®decadenaabierta

§monoinsaturado®conunúnicodobleotripleenlaceLarespuestacorrectaeslab.

1.54. Indiqueelnombrecorrectodelcompuesto:

a)Pentanalb)2-Hexanonac)5-Hexanonad)Metilpentiléter

(O.Q.L.PreselecciónValencia2015)

Lacadenaprincipaleslamáslargaquecontengaelgrupofuncionalconmayorprioridad,portanto,elnom-bredelcompuestoes2-hexanona.

1.55. LafórmulamolecularC2H6Opuedecorresponderaun:a)Ácidob)Cetonac)Éterd)Éster

Alavistadelafórmulamolecularycomparándolaconladelhidrocarburosaturadodedoscarbonos,C.HY, se deduce que el compuesto propuesto no presenta ninguna insaturación y, que el átomo deoxígenoestásituadoenungrupofuncionaloxi,–O–,ohidroxi,–OH.Enestecasosetratadelgrupooxiyelcompuestoesunéter,CH1–O–CH1(metoximetanoodimetiléter).

1.56. ElcompuestoorgánicodefórmulaHCOOHsenombracomo:a)Propanolb)Ácidoacéticoc)Ácidofórmicod)Acetona

(O.Q.L.Murcia2015)

Setratadeunácidocarboxílico,elácidofórmicoometanoico.

1.57. Elacetonitriloesundisolventeorgánicomuyempleadoencromatografíalíquidayseformulacomo:a)CH3CNb)NCCNc)CH3CH2NO2d)CH3CH𝟐CN

(O.Q.L.Murcia2015)

Loscianurosonitrilossoncompuestosorgánicosnitrogenadosquecontienenelgrupofuncional–CN.ElmássencilloqueexisteeselacetonitrilooetanonitrilocuyafórmulaesCH1CN.Larespuestacorrectaeslaa.

1.58. Losalquenos:a)TienedefórmulaempíricaCnH2n.b)Contienenunapequeñaproporcióndealuminio.c)Seobtienenaltrataraluminioconsosacáustica.d)Solocontienencarbono,hidrógenoyoxígeno.

(O.Q.L.Murcia2015)

LosalquenosuolefinassonhidrocarburosinsaturadosformadosporcarbonoehidrógenoquetienenporfórmulageneralC�H.�sicontienenunúnicodobleenlaceentrecarbonos.

1.59. Nombreelsiguientecompuesto:

a)2,4-Dietil-1,4-pentadienob)3,5-Dimetilenheptanoc)3,5-Vinilheptanod)3,5-Metilheptano

Lacadenamáslargaquecontengalasinsaturacionestienecincoátomosdecarbonoy,enloscarbonos2y4tieneradicalesetilo.Elnombredelhidrocarburoes2,4-dietil-1,4-pentadieno.

1.60. DelossiguientescompuestosoxigenadosdefórmulageneralC4H10O,¿cuálcorrespondealisobu-tanol?

IIIIIIIVa)Ib)IIc)IIId)IVe)I,IIyIII

Losnombresdeloscompuestospropuestosson:

§CompuestoI®1-butanol

§CompuestoII®isobutanolometilpropanol

§CompuestoIII®2-butanol

§CompuestoIV®metoxi-1-metiletano

1.61. IndiquelosnombresIUPACcorrectosdelossiguientescompuestos:

a)Acetatodeetilo/butanalb)Formiatodemetilo/3-butanonac)Acetatodemetilo/2-butanonad)Formiatodemetilo/2-butanonae)Acetatodemetilo/3-butanona

Losnombresdeloscompuestospropuestosson:acetatodemetilo/butanona.

1.62. Respectoalafórmuladelcianocrilato,indiquelaopcióncorrecta:a)Esunderivadodelácidopropiónico.b)PresentaundobleenlaceC=O.c)PresentaundobleenlaceC=N.d)Presentaungruponitroenlamolécula.

(O.Q.L.Murcia2016)

LoscianocrilatossonsustanciasutilizadascomopegamentosrápidosensuestructuracontienenungrupoC=OyungrupoC≡N.Larespuestacorrectaeslab.

1.63. ElnombrecorrectodelcompuestoCH3CH(CH3)CH2COOHes:a)Ácidopentanoicob)Ácido2-metilbutanoicoc)Ácido2-metilpropanoicod)Ácido3-metilbutanoico

Elnombrecorrectoesácido3-metilbutanoico.

1.64. Indiqueelnombrecorrectodelamoléculasiguiente:

a)Ácidopentanoico-olb)Ácido3-hidroxi-5-pentanoicoc)Ácido3-hidroxipentanoicod)Ácido5-carboxi-5-pentanol

Lacadenaprincipaleslamáslargaquecontengaelgrupofuncionalconmayorprioridad,enesteelcarboxilo,portanto,elnombreesácido3-hidroxipentanoico.

1.65. IndiqueelnombreIUPACcorrectoparalassiguientesmoléculas,enelordenenqueaparecen:

a)4-Etil-1-isopropilbenceno,(E)-4-hidroxibut-2-en-1-aminayácido2-fenilacético.b)4-Etil-1-isopropilbenceno,(E)-4-hidroxibut-2-en-1-aminayácidobenzoico.c)1-Etil-4-isopropilbenceno,(E)-4-hidroxibut-2-en-1-aminayácido2-fenilacético.d)1-Etil-4-isopropilbenceno,(E)-4-aminobut-2-en-1-olyácido2-fenilacético.e)1-Etil-4-isopropilbenceno,(E)-4-aminobut-2-en-1-olyácidobenzoico.

Losnombresdeloscompuestosson:

A=1-etil-4-isopropilbenceno B=(E)-4-aminobut-2-en-1-ol C=ácido2-fenilacético

1.66. ¿Cuáldelassiguientesestructurashacereferenciaalcompuestodenombrepent-4-en-2-ol?

a)b)c)d)e)

Laestructuracorrespondientealcompuestodenombrepent-4-en-2-oles:

1.67. IndiqueelnombreIUPACcorrectoparalasiguientemolécula:

a)3-Butanonab)2-Butanonac)2-Butanald)3-Butanale)3-Butanoato

Elnombredelcompuestopropuestoes2-butanona,aunqueellocalizador2noesnecesario.

1.68. MichaelFaraday(1791–1857)estáconsideradocomoelexperimentalistamásimportantedelahistoriadelaciencia.En1825,enunodesusexperimentosrealizadosconalquitrándehullaaislóuncompuestoquímicomuyimportante.¿Cuáles?a)Bencenob)Glucosac)Ácidodesoxirribonucleicod)Ácidosulfúrico

(O.Q.L.Madrid2017)

En1825,MichaelFaradayrealizóladestilaciónfraccionadadelalquitrándehulla,sustanciaformadaporunamezcladehidrocarburosaromáticos,basesnitrogenadasyfenoles,obteniendoelbenceno.

1.69. LafórmulaCH2=CHCHCOCH3correspondea:a)2-Oxo-4-pentenob)4-Oxo-2-pentenoc)2-Penten-4-onad)4-Penten-2-ona

(O.Q.L.Murcia2017)

SetratadeunacetonainsaturadaysunombreIUPACes4-penten-2-ona.

1.70. ¿Cuáldeestosgruposfuncionalesnoestápresenteenlasiguientemolécula?

a)Amina b)Ácidocarboxílicoc)Cetona d)Éter

Lamoléculapropuestacontienelosgruposfuncionalesamina(–NH.),ácidocarboxílico(–COOH)yce-tona(=CO)ynoestápresenteelgrupofuncionaldeléter(–O–).

1.71. Elácidolácticoesuncompuestoorgánicoconimportantesfuncionesendiversosprocesosbio-químicos,defórmula:a)CH3CHOHCOOHb)CH3COOHc)HCOOHd)HCN

(O.Q.L.Murcia2018)

Lafórmuladelácidolácticooácido2-hidroxipropanoicoesCH3CHOHCOOH.

1.72. Elcompuestoquecontiene7átomosdecarbonoes:a)2–metil–pentan–3–olb)2,3–dimetil–hexan–1–olc)Benzaldehídod)Ácido2–etil–butanoico

Las fórmulasmolecularesde lassustanciaspropuestaspermitendeterminarelnúmerodeátomosdecarbonodecadauna:

§2–metil–pentan–3–ol®CH1CH(CH1)CHOHCH.CH1(6átomosdeC)

§2,3–dimetil–hexan–1–ol®CH.OHCH(CH1)CH(CH1)CH.CH.CH1(8átomosdeC)

§benzaldehído®CYH_CHO(7átomosdeC)

§ácido2–etil–butanoico®COOHCH(C.H_)CH.CH1(6átomosdeC)

1.73. ¿Cuáldelassiguientesestructurashacereferenciaalcompuestodenombrebut-1-en-2-amina?

a)b)c)d)e)

Laestructuracorrespondientealcompuestodenombrebut-1-en-2-aminaes:

1.74. Indiqueelnombrecorrectoparalassiguientesmoléculas,enelordenenqueaparecen:

a)2-Aminobut-2-en-3-ol;ácido5-oxohexanoicob)2-Aminobut-2-en-3-ol;5-carboxipentan-2-onac)3-Aminobut-2-en-2-ol;5-carboxipentan-2-onad)3-Aminobut-2-en-2-ol;ácido5-oxohexanoicoe)2-Buten-3-amino-2-ol;ácido5-oxohexanoico

Losnombresdeloscompuestosson:

2-buten-3-amino-2-ol ácido5-oxohexanoico

1.75. Elomeprazol(5-metoxi-2-[(4-metoxi-3,5-dimetil-piridin-2-il)metilsulfinil]-3H-bencimidazol)esunfármacoutilizadocomoprotectorgástrico.Es,además,unodelosmedicamentosmásconsumidosenEspaña(61millonesdeenvasesen2016).Acontinuación,sepresentalaestructuradelamolécula.

¿Cuálessufórmulamolecular? a)C17H19N3O3Sb)C16H18N3O3Sc)C17H18N3O3Sd)C16H17N3O3S

(O.Q.L.Madrid2018)

LafórmulamoleculardelomeprazolesC0wH0sN1O1S.

1.76. Elparacetamoltienelasiguientefórmulaestructural:

Sufórmulaempíricaes:a)C8H5NO2b)CH10NO2c)C6H9NO2d)C8H9NO2

LafórmulaempíricadelparacetamolesC>HsNO..

1.77. ElretinolesunadelasformasquímicasdelavitaminaA,esencialparaelcrecimiento,elsistemainmunitarioylavista.Suestructuraquímicaeslasiguiente:

Indiquecuálessufórmulamolecular:a)C20H30Ob)C20H26Oc)C20H28Od)Ningunadelasanterioresescorrecta.

LafórmulamoleculardelretinolesC.�H1�O.Larespuestacorrectaeslaa.

1.78. Lanicotinaesuncompuestopresenteprincipalmenteenlashojasdeltabaco.Acontinuación,sepresentalaestructuradelamolécula.¿Cuálessufórmulamolecular?a)C10H12N2b)C10H14N2c)C10H16N2d)C10H18N2e)C10H20N2

(O.Q.L.Jaén2018)

LafórmulamoleculardelanicotinaesC0�H0DN..Larespuestacorrectaeslab.

1.79. UncompuestoorgánicocuyafórmulaesC4H10Opuedetratarsedeun:a)Ácidob)Aldehídoc)Cetonad)Éter

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógenoquieredecirquenopresentaningunainsaturación.Loscompuestoscom-patiblesconlafórmulamoleculardadapuedenserunalcoholounétersaturado.

1.80. UncompuestoorgánicodefórmulaempíricaC5H10Onopuedeser:a)Dimetilpropanalb)3-Penten-1-olc)Metilbutanonad)4-Pentanol

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecincocarbonosesC_H0.,comolafórmulapropuestatienedosátomosdehidrógenomenosquieredecirquepresentaunainsaturación.Loscompuestosdimetilpropa-nol,3-penten-1-olymetilbutanonapresentanundobleenlace,sinembargo,4-pentanolesunalcoholsa-turadocuyafórmulamolecularesC_H0.O.Larespuestacorrectaeslad.

1.81. Lafórmulaquímicadel3-oxobutanales:a)CH3COCH2CHOb)CH3OCH2CHOc)CH3COCH2CH2OHd)CH3COCH2CH3

(O.Q.L.Murcia2019)

Lafórmuladel3-oxobutanalesCH3COCH2CHO.Larespuestacorrectaeslaa.

1.82. Elibuprofenoesunfármacoqueseusaparatratarlafiebrey/oeldolor.Perteneceaungrupodemedicamentosllamadosantiinflamatoriosnoesteroides.Apartirdelaestructuradelaimagen,indiquecuálessufór-mulamolecular.a)C12H16O2b)C13H20O2c)C13H18O2d)C13H16O2

(O.Q.L.Galicia2019)

LafórmulamoleculardelibuprofenoesC01H0>O..Larespuestacorrectaeslac.

1.83. Dadaslassiguientesfórmulasmolecularesloscompuestosquepresentanunésterentresusisó-merosson:

I)C4H8O2II)C4H6O2III)C3H8O2IV)C2H4O2a)IyIVb)IIyIIIc)I,IIyIVd)SoloI

Losésteresdebenpresentaralmenosunainsaturacióncorrespondientealgrupocarbonilo.I)Verdadero.LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�,comoelcompuestodado,C4H8O2,tienedosátomosdehidrógenomenosquieredecirquepresentaunainsaturación.II)Falso.LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�,comoelcompuestodado,C4H6O2,tienecuatroátomosdehidrógenomenosquieredecirquepresentadosinsaturaciones.III)Falso.La fórmuladelhidrocarburo saturadode tres carbonosesC1H>, comoal compuestodado,C3H8O2,nolefaltanátomosdehidrógenoquieredecirquenopresentaningunainsaturación.IV)Verdadero.LafórmuladelhidrocarburosaturadodedoscarbonosesC.HY,comoelcompuestodado,C2H4O2,tienedosátomosdehidrógenomenosquieredecirquepresentaunainsaturación.

1.84. IndiquecuáldelossiguientesnombresesincorrectoparaCH3CºN:a)Acetonitrilob)Metanonitriloc)Cianurodemetilod)Etanonitrilo

(O.Q.L.LaRioja2019)

Loscianurosonitrilossoncompuestosorgániconitrogenadosquecontienenelgrupofuncional–CºN.Elmássencilloqueexisteeselacetonitrilo,etanonitriloocianurodemetilocuyafórmulaesCH1CºN,porloqueelnombremetanonitriloesincorrecto.

1.85. ¿Cuáldelassiguientesestructurashacereferenciaalcompuestodenombrepent-2-en-2-amina?

a)b)c)d)e)

Laestructuracorrespondientealcompuestodenombrepent-2-en-2-aminaes:

1.86. IndiquelosnombresIUPACcorrectosdelossiguientescompuestos:

a)Acetatodeetilo/pentan-3-onab)Formiatodemetilo/hexan-3-onac)Propanoatodemetilo/hexan-3-onad)Metanoatodeetilo/hexan-4-onae)Propanoatodemetilo/hexan-4-ona

Losnombresdeloscompuestospropuestosson:propanoatodemetilo/hexan-3-ona.

1.87. Delossiguientescompuestos,indiqueelquenoseconsideraaromático:a)Ciclohexenob)Toluenoc)Naftalenod)Clorobenceno

(O.Q.L.Murcia2020)

Deloscompuestospropuestos,elúnicoquenoesunhidrocarburoaromáticoeselciclohexenoqueesuncicloalquenoycuyafórmulaestructurales:

Larespuestacorrectaeslaa.(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2001).

1.88. Lafórmulaquímicadel3-hidroxipropanales:a)CHOCHOHCH2OHb)CH2OHCOCH2OHc)CH2OHCH2CHOd)CHOCOCHO

(O.Q.L.Murcia2020)

Deloscompuestospropuestoselúnicoquepresentaunúnicogrupohidroxiloyotrocarboniloenlaca-denaesCH.OHCH.CHO.

1.89. Enlatínhormigaseescribe“formica”.Elácidofórmico,HCOOH,recibeestenombreporque:a)Antiguamenteseempleabaparaeliminarlasplagasdeestosinsectos.b)Sirveparaaliviarlaspicadurasdehormigas.c)Lashormigassonatraídasporsuolor.d)Loproducenlashormigasparadefendersedesusdepredadores.

(O.Q.L.Murcia2020)

Elácidofórmicoessintetizadoporlashormigasparadefendersedesusdepredadores.Larespuestacorrectaeslad.

1.90. Seleccioneaquellosgruposfuncionalesquehandeestarsituadosenuncarbonoterminal(opri-mario)

I)éterII)aldehídoIII)aminaIV)ácidocarboxílicoV)cetonaa)I,IIyVb)IIyIVc)I,II,IIIyVd)IyV

§Elgrupofuncionaloxi(–O–)yelgrupofuncionalcarbonilo(–CO–)presentesenloséteresyenlasce-tonas,respectivamente,seencuentranunidosauncarbonosecundario.

§Elgrupofuncionalamino(–NH.)presenteenlasaminas,puedeestarunidoauncarbonoprimario,secundariooterciario.

§Elgrupofuncionalcarbonilo(–CO)presenteenlasaminasprimariasyaldehídos,ycarboxilo(–COOH)enlosácidoscarboxílicos,seencuentranunidosauncarbonoterminaloprimario.

1.91. LafosfomicinafueelprimerantibióticodescubiertoenEspaña.Setratadeunfármacoutilizadocomotratamientocontrainfeccionesurinariasogastro-intestinales.Laestructuradelamoléculaesladadaenlaimagen.¿Cómosede-nominaelrasgoestructuralmostradodentrodelcírculo?a)Ésterb)Cetonac)Epóxidod)Tiol

(O.Q.L.Madrid2020)

Elgrupofuncionalmostradodentrodeuncírculoenlaestructurapropuestacorrespondeaungrupoepóxido,quesetratadeunétercíclicoformadoporunátomodeoxígenounidoadosátomosdecarbonounidosentresímedianteunenlacesencillo.

1.92. DurantesusvacacionesdeSemanaSantadelaño1856,el jovenWilliamHenryPerkin(1838-1907)estabatrabajandoencasadesuspadres,intentandosintetizarlaquininaporoxidacióndelatolui-dina.Aunquefracasóensuintentodeobtenerquinina,preparóunasustancia–lamauveína–,quefueelorigendeunaindustriaquímicaimportante,¿decuál?a)Metalúrgicab)Colorantesc)Farmacéuticad)Detergentes

(O.Q.L.Madrid2020)

WilliamH.PerkineraunjoveninvestigadorquetrabajabaconAugustvonHofmann tratando de sintetizar quinina para combatir lamalaria. Du-rantelasvacacionesdelaSemanaSantade1856,Perkinrealizóexperi-mentos,enunlaboratorioquemontóensucasa,quenodieronlugaralaquinina;sinoaunaespeciedealquitránoscuro.Normalmente,cualquierquímicotiraeseresiduo,peroPerkinsediocuentadequeelcoloreratanpersistentequenoconseguíalimpiarlosmatracesypensóquepodíaseruncolorante.Refinólosexperimentosyellodiolugaralprimercolorantesintéticoy,loqueesmásim-portante,promovióunainvestigaciónintensasobrecolorantes,tintas,pinturas,etc.;queaúnactualmenteesunadelasindustriasquímicasmáspotentes.

1.93. ¿Cuántoscicloalcanosdeunsoloanillosepuedenformularconcincoátomosdecarbono?a)1b)3c)5d)7

Existen5cicloalcanosdeunsoloanilloconcincoátomosdecarbono:

ciclopentano

metilciclobutano

1,1,-dimetilciclo-

propano

1,2,-dimetilciclo-

propano

etilciclopropano

1.94. ¿Quémoléculacontieneochoátomosdecarbono?a)Ácidobenzoicob)3,3-Dimetilhexanoc)3-Etilpentanod)3-Metiloctano

Lasfórmulassemidesarrolladascorrespondientesalassustanciaspropuestasson:

ácidobenzoico®CYH_COOH(7átomosdeC)

3,3-dimetilhexano®CH1CH.C(CH1).CH.CH.CH1(8átomosdeC)

3-etilpentano®CH1CH.CH(C.H_)CH.CH1(7átomosdeC)

3-metiloctano®CH1CH.CH(CH1)CH.CH.CH.CH.CH1(9átomosdeC)

1.95. ElijaelnombreIUPACdelsiguientecompuesto:

a)3,4-Dimetil-2-n-propilnonanob)4-Etil-4,5-dimetildecanoc)6,7-Dimetil-7-n-propilnonanod)6,7-Dimetil-7-etilnonano

Lacadenamáslargaconstadediezátomosdecarbonoy,enloscarbonos4,4,y5tieneradicalesetil,metilymetil,respectivamente.Elnombredelhidrocarburoes4-etil-4,5-dimetildecano.Larespuestacorrectaeslab.

2.ISOMERÍA

2.1. Cuandosehabladeunamezclaracémicaserefierea:a)Unamezcladeisótopos,tantonaturalescomoartificiales.b)Unamezcla,enigualescantidades,deisómerosópticos.c)Unamezclaequimoleculardeunácidoyunabase.d)Unamezcladedossustanciasinmiscibles.

(O.Q.L.Murcia1996)

Unamezclaracémicasedefinecomounamezcladeisómerosópticosencantidadesiguales.Comocadaunodelosestereoisómerosdesvíalaluzpolarizadaundeterminadoángulo,unohacialaderechayelotrohacialaizquierda,noseproducirádesviacióndelaluz,yaqueelefectoproducidoporunodeellosanularíaelcausadoporelotro.

2.2. ¿CuáldelossiguientescompuestosesisómerodelCH3CH2COOH?a)CH3COCH2OHb)CH3CH2CHOc)CH2=CHCOOHd)CH2OHCH2CH2OH

(O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2014)

Elnombredelcompuestopropuestoesácidopropanoicoque,comotodoslosácidoscarboxílicos,pre-sentaunainsaturaciónenelgrupocarbonilo,C=O.

Deloscompuestosdadoselúnicoquetieneunainsaturaciónes1-hidroxipropanonaohidroxiacetona,CH1COCH.OH.Comosetratadeunacetonapresentaungrupocarbonilo,C=O.

Amboscompuestossonisómerosyaquetienenlamismafórmulamolecular,C1HYO.,ydistintafórmuladesarrollada.

2.3. ElnúmerodeisómerosdelaespeciequímicadefórmulamolecularC2H4Br2es:a)1b)2c)3d)4

(O.Q.L.Murcia1997)

Lasustanciapropuestaesunderivadohalogenadodeunhidrocarburosaturado,porloqueelúnicotipodeisómeroquepuedepresentaresdeposición.Los2isómerosposiblesson:

CH1CHBr.®1,1-dibromoetano

CH.BrCH.Br®1,2-dibromoetano

2.4. Eltérminoenantiómerosserefierea:a)Mezclasdedisolventesconelmismopuntodeebullición.b)Sustanciasconelmismopuntodefusión.c)Isómerosópticos.d)Especiesconelmismonúmerodeátomosdeazufre.

(O.Q.L.Murcia1997)

Dosestereoisómerosoisómerosópticossonenantiómerossisusimágenesespecularesnosonsuperpo-nibles.Tienenlasmismaspropiedadesfísicasyquímicas,exceptoporlainteracciónconelplanodelaluzpolarizadaquecadaunodeellosdesvíahaciaunapartedelplano.

2.5. ¿CuántosisómerosestructuraleslecorrespondenalafórmulamolecularC2H3Cl3?a)1b)2c)3d)4

(O.Q.L.Murcia1998)

Setratadeunderivadohalogenadodeunhidrocarburosaturado,porloqueelúnicotipodeisómeroquepuedepresentaresdeposición.Los2isómerosposiblesson:

CCl1CH1®1,1,1-tricloroetano

CH.ClCHCl.®1,1,2-tricloroetano

2.6. ¿CuántosisómeroslecorrespondenalafórmulamolecularC5H12?a)2b)3c)4d)5e)Ninguno

(O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.LaRioja2015)(O.Q.L.Extremadura2018)

Setratadeunhidrocarburosaturado,porloqueelúnicotipodeisómeroquepuedepresentaresdecadena.Los3isómerosposiblesson:

CH1CH.CH.CH.CH1®n-pentano

CH1CH(CH1CH.–CH1®2-metilbutano

CH1C(CH1).CH1®2,2-dimetilpropano

2.7. ¿CuántosisómerosestructuralesdefórmulamolecularC8H10contienenunanillobencénico?a)2b)3c)4d)5

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.N.Salamanca2018)(O.Q.L.Galicia2019)

ComotodosloscompuestoscorrespondenalafórmulamolecularC>H0�ydebentenerunanillobencé-nicoquedandosátomosdecarbonoparacolocarcomoradicales.Portanto,existen4isómeros,queson:

1,2-dimetilbenceno 1,3-dimetilbenceno 1,4-dimetilbenceno etilbenceno

2.8. ¿Decuáldelossiguientescompuestosorgánicossepuededecirquenopresentaisómeros?a)1,1-Dicloroetenob)Butanoc)Ácido2-hidroxipropanoicod)Propano

(O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2012)(O.Q.L.Galicia2016)

§El1,1-dicloroetenopuedepresentarunisómerodeposición,el1,2-dicloroeteno.

§Elbutanopuedepresentarunisómerodecadena,elmetilpropano.

§Elácido2-hidroxipropanoicopuedepresentarunisómerodeposición,elácido3-hidroxipropanoico.

§Elpropanonopuedepresentarisómeros.

2.9. ¿Quétipodeisomeríapresentanloscompuestosetanolyétermetílico?a)Posiciónb)Funciónc)Ópticad)Geométrica

Eletanol,CH1CH.OH,yelétermetílico,CH1OCH1,soncompuestosquesediferencianensugrupofun-cional,hidroxi(–OH)enlosalcoholesyoxi(–O–)enloséteres,portanto,ambassustanciassonisómerosdefunción.

2.10. Enlossiguientescompuestosorgánicos¿cuálocuálespresentanisomeríacis-trans?i)1,2,3-Propanotriol ii)Propanoamida iii)1,2-Dibromoeteno

a)1,2,3-Propanotrioly1,2-Dibromoetenob)1,2-Dibromoetenoc)Propanoamiday1,2,3-Propanotriold)1,2,3-Propanotriol

Uncompuestoorgánicopresentaisomeríacis-transsicumplelassiguientescondiciones:

§tenerundobleenlaceentrecarbonos

§quehayadosátomosoradicalesidénticosunidosacadaunodelosátomosdecarbonodeldobleenlace.

i)1,2,3-Propanotriolnopuedepresentarestetipodeisomería,yaquenotieneningúndobleenlace.

ii)Propanoamidanopuedepresentarestetipodeisomería,yaqueeldobleenlaceeselquecorrespondeaungrupocarbonilo.

iii)1,2-Dibromoetenosípresentaisomeríacis-trans,yaquetieneundobleenlaceentrecarbonosycadaunodeellosestáunidoaunátomodebromo(ohidrógeno).

cistrans

2.11. ¿Cuántosisómerosestructuralesdiferentestieneelcompuestodiclorobutano?a)6b)9c)4d)5e)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Galicia2017)

ConsiderandoquelafórmulamoleculardeldiclorobutanoesCDH>Cl., los9isómeroscompatiblesconlamismason:

CHCl.CH.CH.CH1®1,1-diclorobutano

CH.ClCHClCH.CH1®1,2-diclorobutano

CH.ClCH.CHClCH1®1,3-diclorobutano

CH.ClCH.CH.CH.Cl®1,4-diclorobutano

CH1CCl.CH.CH1®2,2-diclorobutano

CH1CHClCHClCH1®2,3-diclorobutano

CH.ClCH(CH1)CH1®1,1-dicloro-2-metilpropano

CH.ClCCl(CH1)CH1®1,2-dicloro-2-metilpropano

CH.ClCH(CH1)CH.Cl®1,3-dicloro-2-metilpropano

2.12. Delossiguientescompuestos:1)CH3CH2COOH 2)CH3CH(NH2)CH2CH33)CH3CHOHCH3 4)CH3CHOHCH2CH3

¿cuálespresentanisomeríaóptica?a)1,3y4b)2y3c)2y4d)3y4

(O.Q.L.Castilla-LaMancha2005)(O.Q.L.Galicia2016)

Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneuncarbonoasimétrico(quiral).

Estacondiciónlacumplenloscompuestos2)y4)quetienencarbonosconloscuatrosustituyentesdiferen-tes.

1-metilpropilamina2-butanol

2.13. Doscompuestosorgánicossonisómerosópticoscuandoalcompararlos:a)Lasmoléculasnosonimágenesespecularesentresí.b)Ningunaejerceactividadópticasobreelplanodelaluzpolarizada.c)Lasmoléculassonimágenesespecularesentresíydesvíanelplanodelaluzpolarizada.d)Lamoléculadeunoeslaimagenespecularsuperponibledelotro.

Losisómerosópticossonaquelloscompuestosquesonimágenesespecularesnosuperponiblesentresíyquesoncapacesdedesviarelplanodelaluzpolarizadacadaunodeellosenunsentidodelplano.Larespuestacorrectaeslac.

2.14. ¿Cuántoscarbonosasimétricosestánpresentesenlaglucosa?

a)3b)4c)5d)6

Uncarbonoasimétricoeselquetieneloscuatrosustituyentesdiferentes.Numerandolosátomosdecar-bonodeizquierdaaderecha,enlaestructurapropuestadelaglucosa,losátomosdecarbono2,3,4y5soncarbonosasimétricos,portanto,tienecuatrocarbonosasimétricos.Larespuestacorrectaeslab.

2.15. Lapropanona(CH3COCH3)yelpropanal(CH3CH2CHO)son:a)Isómerosdefunciónb)Isómerosdeposiciónc)Isómerosdecadenad)Estereoisómerose)Notienerelacióndeisomería.

Propanonaypropanalsonisómerosdefunción,yaquesetratadecompuestosquepresentandolamismafórmulamolecularydistintafórmuladesarrolladatienenensuestructuradiferentefunción.Larespuestacorrectaeslaa.

2.16. ElcompuestoorgánicoC2H4ClFpresenta:a)Isomeríacis-transb)Isomeríaópticac)Cuatroisómerosd)Dosisómerose)Nopresentaisomería

(O.Q.N.Vigo2006)

ElC.HDClFesunderivadohalogenadodeunhidrocarburosaturadoquepresentadosisómerosdeposiciónqueson:

CHClFCH1 CH.ClCH.F1-cloro-1-fluoroetano 1-cloro-2-fluoroetano

2.17. LouisPasteurhizoungranhallazgocuando:a)Demostróquealcalentarcianatodeamonioseobtieneurea.b)Sintetizópoliestireno.c)Descubrióqueelpodercolorantedelapúrpurasedebealaanilina.d)Separóisómerosópticosconayudadeunpincelmuyfino.e)SintetizóelPVC.f)Aislóelelementofrancio.

(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Murcia2010)

En1848,LouisPasteurdescubriólasformasdextrógiraylevógiradelácidotartárico,isómerosópticos,quedesviabanelplanodepolarizacióndelaluzelmismoángulo,peroensentidocontrario.

2.18. Losisómerosgeométricossedenominantambién:a)Tautómerosb)Enantiómerosc)Confórmerosd)Diasteroisómeros

(O.Q.L.Madrid2006)

Losisómerosgeométricosrecibenelnombredediasteroisómeros.

2.19. ElnúmerodecompuestosorgánicosquerespondenalafórmulamolecularC4H10O,sintenerencuentalosestereoisómeros,es:a)4b)3c)7d)6e)9

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquelasustancianopresentaningunainsaturación,portanto,loscompuestoscompatiblesconlafórmulamolecularpropuestasonalcoholesyéteressaturados.Los7isómerosdecadenaydefunciónposiblesson:

CH1CH.CH.CH.OH®1-butanol

CH1CHOHCH.CH1®2-butanol

CH1CH(CH1)CH.OH®2-metil-1-propanol

CH1COH(CH1)CH1®2-metil-2-propanol

CH1OCH.CH.CH1®metoxipropano

CH1CH.OCH.CH1®etoxietano

CH1OCH(CH1)CH1®metoximetiletano

2.20. Sisedicequeunamoléculapresentaquiralidadseestádiciendoque:a)Esmuyreactiva.b)Desvíaelplanodelaluzpolarizada.c)Esvolátil.d)OcupaelmáximovalorenlaescaladedurezadeMohs.

(O.Q.L.Murcia2007)

Laquiralidadeslapropiedaddeunasustanciadenosersuperponibleconsuimagenespecular.Unapro-piedaddeestetipodesustanciasesquepresentanactividadóptica,esdecir,soncapacesdedesviarelplanodelaluzpolarizada.

2.21. ¿CuáleselnúmerototaldeisómerosdeuncompuestodefórmulamolecularC3H6Br2?a)4.b)5c)6d)8

LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC1H>y,comolafórmulapropuestatienedosátomosdebromo,quieredecirquelasustancianopresentaningunainsaturación.Los4isómerosposi-blessecorrespondenconlasdiferenteslocalizacionesdelosátomosdebromoenlosátomosdecarbonodelhidrocarburosaturadoyson:

CHBr.CH.CH1®1,1-dibromopropano

CH.BrCHBrCH1®1,2-dibromopropano

CH1CBr.CH1®2,2-dibromopropano

CH.BrCH.CH.Br®1,2-dibromopropano

(EnlacuestiónpropuestaenLaRioja2014secambiaClporBr).

2.22. ¿Cuántosisómerosdeposiciónsonposibleseneldinitrobenceno?a)2b)3c)4d)5

(O.Q.L.LaRioja2007)

Enunanillobencénicodisustituidosoloexisten3isómerosdeposición:

1,2-dinitrobenceno1,3-dinitrobenceno1,4-dinitrobenceno

2.23. Dadosloscompuestos:propeno:CH2=CHCH3 2-buteno:CH3CH=CHCH3

existeisomeríageométrica(cis-trans)en:a)2-Butenob)Propenoc)Ningunod)Ambos

(O.Q.L.LaRioja2007)

El2-butenopresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonosqueseenlazancondobleenlace,porello,tienedosisómerossegúnaquépartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyen-tes:

cis-buteno trans-buteno

2.24. Cuandodosespeciesquímicastienenlamismafórmulamolecularperodistintaspropiedadessedicequeson:a)Isómerosb)Isótoposc)Isotácticosd)Isotónicos

(O.Q.L.LaRioja2007)

Dossustanciasconlamismafórmulamolecularydistintafórmulasemidesarrolladacomo,porejemplo:

CH1CH.OH CH1OCH1etanoldimetiléter

tienendiferentespropiedadesfísicasyquímicasysedenominanisómeros.

Larespuestaincorrectaeslaa.

2.25. Indiquequétipodeisomeríapresentaelsiguientecompuestoorgánico:CH2=CHCH(Br)CH3

a)Isomeríacis-transb)Cuatroisómerosc)Isomeríaópticad)Tresisómerose)Nopresentaisomería

Elcompuestotieneuncarbonoasimétrico,porloquepresentaisomeríaóptica:

2.26. ¿Cuántosisómerosseformaránenlareaccióndenitracióndelo-xileno(1,2-dimetilbenceno)?a)2b)3c)4d)1e)Noseformaráningúnisómerodiferente.

Enlanitracióndel1,2-dimetilbencenoseformansolo2isómerosqueson:

1,2-dimetil-3-nitrobenceno 1,2-dimetil-4-nitrobenceno

2.27. ¿Cuáldelosisómeros,cisotrans,del1,2-dicloroetenoposeemomentodipolar?a)Cisb)Transc)Ningunod)Ambos

(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)

LaestructuradeLewisdelamoléculade1,2-dicloroetenoes:

DeacuerdoconlanotacióndelmodeloRPECVelC.H.Cl.esunasustanciacuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosalrededordecadaátomocentralseajustaalafórmulaAX1alaqueco-rrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaestriangularrespectoacadacarbono,loquehacequelageometríamolecularseaplana.Comoelcloro(𝜒=3,16)esmáselectro-negativoqueelcarbono(𝜒=2,55)yqueelhidrógeno(𝜒=2,20)todoslosenlacessonpolares.

Estecompuestoaltenerundobleenlaceydoslosmismosátomos(ClyH)unidosaambosátomosdecarbonopresentaisomeríageométrica.

Segúnladisposicióndelosátomosenelplano:

§Enelisómerocis,laresultantedelosvectoresmomentodipolarnoesnulaylamoléculaespolar.

§Enelisómerotrans,laresultantedelosvectoresmomentodipolaresnulaylamoléculaesnopolar.

2.28. LafórmulaempíricaC4H10Ocorrespondea:a)1-Butanolb)2-Butanolc)Éteretílicod)Cualquieradelostresanteriorescompuestos.

(O.Q.L.Murcia2008)

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaningunainsaturación.Lostrescompues-tossiguientessonalgunosdelosposiblesisómeroscompatiblescondichafórmulamolecular:

CH1CH.CH.OH®1-butanol

CH1CHOHCH.CH1®2-butanol

CH1CH.OCH.CH1®éteretílico

2.29. ¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríaóptica?a)2-Bromo-2-clorobutanob)2-Metilpropanoc)2,2-Dimetil-1-butanold)2,2,4-Trimetilpentano

(O.Q.L.Madrid2008)

Estacondiciónlacumpleel2-bromo-2-clorobutano,yaquetieneuncarbonoconloscuatrosustituyentesdiferentes.

2.30. ¿Cuáldelossiguientescompuestosesisómerodelbutanal?a)2-Butanolb)Butanonac)Ácidobutanoicod)Etilmetiléter

(O.Q.L.LaRioja2008)

§Elbutanal,CH1CH.CH.CHO,esunaldehídoquecontieneelgrupofuncionalcarbonilo(C=O).Lasceto-nastienenelmismogrupofuncional,soloqueestenoestásituadoenunextremodelacadena.

§Aldehídosycetonasdeigualnúmerodeátomosdecarbonosonisómerosdefunción,portanto,labu-tanona,CH1CH.COCH1,esunisómerodelbutanal.

2.31. Sedicequeuncompuestoorgánicoeslevógirocuando:a)Sumoléculaesredondaygiraconfacilidad.b)Desvíahacialaizquierdalaluzpolarizada.c)Aceleralavelocidaddeunareacciónbajoagitaciónintensa.d)Sedescomponeporaccióndelalevadura.

(O.Q.L.Murcia2009)

Loscompuestoslevógirossonisómerosópticosquedesvíanhacialaizquierdaelplanodelaluzpolari-zada,alcontrarioquelassustanciasdextrógirasquelohacenhacialaderecha.

Larespuestacorrectaeslab

2.32. Señalelarespuestaincorrecta:a)Lafórmuladel2-butanolesCH3CHOHCH2CH3.b)Laacetonaesisómerodelpropanal.c) X614 e Y714 sonisótoposportenerelmismonúmeromásico.d)ElnúmerodeoxidacióndelbromoenelHBrO3es+5.

(O.Q.L.Murcia2009)

a)Correcta.Lafórmulasemidesarrolladadel2-butanolesCH1CHOHCH.CH1,yaqueelgrupohidroxiloseencuentrasituadoenelcarbono2.

b)Correcta.Lasfórmulassemidesarrolladasdeamboscompuestosson:

acetona®CH1COCH1 propanal®CH1CH.CHOAmboscompuestossonisómerosyaquetienenlamismafórmulamolecularyempírica,C1HYO,ydistintafórmuladesarrollada.Setratadeisómerosdeposiciónyaquetienenlamismafunciónorgánica,elgrupocarbonilo(C=O),laace-tonaenuncarbonosecundarioyelpropanalenuncarbonoprimario.c)Incorrecta.Losisótopossonespeciesquímicasqueprecisamentesediferencianenelnúmeromásico.Es-tasespeciesconidénticonúmeromásicosedenominanisóbaras.

d)Correcta.Teniendoencuentaqueelnúmerodeoxidacióndeloxígenoes–2,delhidrógeno+1,elnú-merodeoxidacióndelbromoes:

(+1)+𝑥+3(–2)=0®𝑥=+5

Larespuestaincorrectaeslac.

2.33. Elacetatodemetiloyelácidopropanoicosondoscompuestosisómeros.Señalelarespuestaqueconsidereincorrecta:a)Tienenlamismafórmulaempírica.b)Tienenlamismafórmulamolecular.c)Elácidopropanoicotieneunatemperaturadeebulliciónsuperioraladelacetatodemetilo.d)LafórmuladelacetatodemetiloesCH3COOCH3.

(O.Q.L.Murcia2009)

a-b-d)Correctas.Lasfórmulassemidesarrolladasdeamboscompuestosson:

ácidopropanoico®CH1CH.COOH acetatodemetilo®CH1COOCH1

Amboscompuestossonisómerosyaquetienenlamismafórmulamolecularyempírica,C1HYO.ydistintafórmuladesarrollada.

c)Correcta.Latemperaturadeebullicióndelácidopropanoico(138°C)essuperioraladelacetatodemetilo(77°C)yaqueelprimeropresentaenlacesintermolecularesdehidrógenomientrasqueelsegundono.

Todaslasrespuestassoncorrectas.

2.34. Delossiguientescompuestoselquepresentaisomeríaópticaes:a)Propanalb)2-Metil-1-butanolb)1,2,3-Propanotriold)Benceno

Estacondiciónlacumpleel2-metil-1-butanol,yaquetieneuncarbonoconloscuatrosustituyentesdiferen-tes.

2.35. Laisomeríageométricaseencuentraprincipalmenteen:a)Alcanosb)Alquenosc)Alcoholesd)Aldehídos

Uncompuestoquepresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonosqueseenlazancondobleenlace,comolosalquenos,tieneisomeríageométricay,presentadosisómerossegúnaquépartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyentes.

2.36. Señalecuáleslarelacióndeisomeríaentrelossiguientescompuestos:

a)Isómerosconstitucionalesdeposicióndegrupofuncional.b)Isómerosconstitucionalesdefunción.c)Isómerosconstitucionalesdecadena.d)Isómerosgeométricos.e)Nosonisómeros.

Setratadecompuestosquepresentanisomeríageométricayaquecumplenlassiguientescondiciones:

§presentarundobleenlace

§tenerelmismoátomoogrupodeátomosunidoaloscarbonosqueformaneldobleenlace

2.37. Enunlaboratorioseencuentraunabotellaquecontieneunasustancialíquidaqueúnicamentepresentaensuetiquetaunafórmulamolecular:C2H6O.Indiquequéproposicióndelassiguientesesver-dadera:a)Sepodríaasignaresafórmulaadoscompuestosdistintos.b)Noesposibledescribirisómerosparaesafórmulamolecular.c)Serántreslassustanciasposibles.d)Elgradodeinsaturaciónes1.e)Ningunadelasanteriores.

Eletanol,CH1CH.OH,yelétermetílico,CH1OCH1,sondoscompuestosdistintosquesediferencianensugrupofuncional,hidroxi,−OH,enlosalcoholesyoxi,−O−,enloséteres,porloqueambassustanciassonisómerosdefunciónquesecorrespondenconlafórmulamolecularC.HYO.

2.38. ¿Cuáldelossiguientescompuestostieneisomeríacis-trans?a)ClCH2CH2Clb)ClCH=CHClc)ClCH=CCl2d)ClCH2CH3

Paraqueuncompuestopresenteisomeríageométricadebecumplirlassiguientescondiciones:§presentarundobleenlace§tenerelmismoátomoogrupodeátomosunidoaloscarbonosqueformaneldobleenlace

Deloscompuestospropuestos,elúnicoquecumpleambascondicionesesel1-2,dicloroetileno,ClCH=CHCl.Larespuestacorrectaeslab.

2.39. ¿CuántoscompuestosdiferentespuedentenerlafórmulaC3H8O?a)1b)2c)3d)4

LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC1H>y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaningunainsaturación.Los3isómeroscom-patiblesconlafórmulamolecularpropuestasonalcoholesyéteressaturados:

CH1CH.CH.OH®1-propanolCH1CHOHCH1®2-propanolCH1OCH.CH1®metoxietano

2.40. ¿CuántosaldehídossecorrespondenconlafórmulaC5H10O?a)2b)3c)4d)5

(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2012)(O.Q.L.Madrid2013)(O.Q.L.PaísVasco2013)

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecincocarbonosesC_H0.y,comolafórmulapropuestatienedosátomosdehidrógenomenos,quieredecirquepresentaunaúnicainsaturaciónquecorrespondealgrupocarbonilo,C=O.Los4isómeroscompatiblesconlafórmulamolecularpropuesta:

CH1CH.CH.CH.CHO®1-pentanalCH1CH.CH(CH1)CHO®2-metil-butanalCH1CH(CH1)CH.CHO®3-metil-butanalCH1C(CH1).CHO®2-2-dimetilpropanal

2.41. Sedicequedoscompuestossonisómeros:a)Sitienenlamismafórmulaempíricaydiferenteestructura.b)Sitienenelmismopesomolecular.c)Sitienenlamismafórmulamolecularydiferenteestructura.d)Sitienenlamismaestructurafórmulamolecularydiferentefórmulamolecular.

Losisómerossoncompuestosquetienenlamismafórmulamolecularydistintafórmuladesarrolladaoes-tructural.Larespuestacorrectaeslac.

2.42. Unamezclaequimoleculardeisómerosópticossellama:a)Isotópicab)Esotéricac)Racémicad)Refringente

(O.Q.L.Murcia2012)

Unamezclaracémicasedefinecomounamezclaequimoleculardeisómerosópticos.Comocadaunodelosestereoisómerosdesvía la luzpolarizadaundeterminadoángulo,unohacia laderechayelotrohacia laizquierda,noexistirádesviacióndelaluz,yaqueelefectoproducidoporunoanularíaeldelotroylamezclanoseríaópticamenteactiva.Larespuestacorrectaeslac.(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia1996).

2.43. ¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríaóptica?a)3-Metil-2-butanonab)3,3-Dimetil-2-butanonac)2,3-Butanodiold)2-Butanona

Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneuncarbonoasimétrico(quiral).Estacondiciónlacumpleel2,3-butanodiol,yaquetienedosátomosdecarbonoconloscuatrosustituyentesdiferentes.Larespuestacorrectaeslac.

2.44. ¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríaóptica?a)3-Cloropentanob)Propenoc)Ácido2-hidroxipropanoicod)3-Metil-2-butanona

(O.Q.L.Madrid2012)

Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneuncarbonoasimétrico(qui-ral).Estacondiciónlacumpleelácido2-hidroxipropanoico,yaquetieneunátomodecar-bonoconloscuatrosustituyentesdiferentes.Larespuestacorrectaeslac.

2.45. Cuandodoscompuestostienenlamismafórmulaempíricaylamoléculadeunoeslaimagenes-peculardeladelotrosedicequeson:a)Antagónicosb)Simétricosc)Especularesd)Enantiómeros

(O.Q.L.Murcia2013)

Losenantiómerossonunaclasedeestereoisómerostalesque,enlaparejadecompuestos,unoesimagenespeculardelotroynosonsuperponibles,lomismoqueunamanorespectoalaotra.Tienenlapropiedaddedesviarelplanodepolarizacióndelaluzunohacialaderechayelotrohacialaizquierda(isomeríaóptica).Unejemplotípicoeselácidoláctico:

ácido(+)lácticoácido(–)láctico

2.46. ¿Cuáldelassiguientesmoléculaspresentaisomeríageométricaocis-trans?a)CH3CH=CHClb)CH3CH=CBr2c)CH2=CHCH2CH3d)(CH3)2C=C(CH3)2e)CH2=CH2

(O.Q.N.Alicante2013)(O.Q.L.Galicia2017)

Uncompuestoorgánicopresentaisomeríageométricasicumplelassiguientescondiciones:§tenerundobleenlaceentrecarbonos§quehayadosátomosoradicalesidénticosunidosacadaunodelosátomosdecarbonodeldobleenlace.

El1-cloro-1-propeno,CH1CH=CHCl,esuncompuestoquepresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonosqueseenlazancondobleenlace,porello,tienedosisómerossegúnaquépartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyentes:

isómerocis isómerotransLarespuestacorrectaeslaa.

2.47. ¿Cuálesdelossiguientescompuestossonisómeros?a)1-Propanoly2-propanolb)Ácidometanoicoyácidoetanoico c)Metanolymetanal d)Etanoyetanole)Etenoyetinof)1-Propanolypropanalg)Propanoypropanonah)Propanoypropeno

(O.Q.N.Alicante2013)(O.Q.L.Galicia2015)(O.Q.L.Murcia2017)

Doscompuestossonisómerossipresentanlamismafórmulamolecularydistintafórmuladesarrollada.

Delasparejaspropuestas,laúnicaquecumpleesacondicióneslaprimera,yaqueamboscompuestostienenlamismafórmulamolecular,C1H>O,ysusfórmulasdesarrolladasrespectivassondiferentes:

1-propanol 2-propanol

2.48. ¿Cuáldelossiguientescompuestosesópticamenteactivo?a)2-Cloropropanob)Clorofluorometanoc)3-Metilhexanod)Ácido3-butenoico

(O.Q.L.Galicia2013)

Estacondiciónlacumpleel3-metilhexano,yaquetieneunátomodecarbonoconloscuatrosustituyentesdiferentes.Larespuestacorrectaeslac.

2.49. ¿Cuántosisómerospuedetenereldicloroeteno?a)2b)3c)4d)5e)Ninguno

(O.Q.N.Oviedo2014)

EldicloroetenodefórmulamolecularC.H.Cl.tienelossiguientes3isómeros:Cl.C=CH. 1,1–dicloroeteno CHCl=CHCl 1,2–dicloroeteno

Esteúltimocompuestopresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonosunidosconeldobleenlace,porellotienedosisómerosgeométricos:

cis–1,2–dicloroeteno trans–1,2–dicloroeteno

2.50. ¿Cuáldelossiguientescompuestosorgánicosnoesunisómerodel2-metilbutanal?a)1,3-Butadien-2-olb)Dimetilpropanalc)2-Pentanonad)1-Penten-1-ole)Pentanalf)Butanona

(O.Q.N.Oviedo2014)(O.Q.L.Madrid2017)

El2-metilbutanal,CH1CH.CH(CH1)–CHO,esunaldehídoquecontieneelgrupofuncionalcarboniloyunradicalmetilo.SufórmulamolecularesC_H0�O.

a)Verdadero.El1,3-butadien-2-ol,CH.=CHOHCH=CH.,esunalcoholdecuatrocarbonoscondosinsa-turacionesquenoesunisómerodel2-metilbutanal.SufórmulamolecularesCDHwO.b)Falso.Eldimetilpropanal,CH1C(CH1).CHO,esunaldehídocondosradicalesmetiloquesíesunisó-merodel2-metilbutanal.SufórmulamolecularesC_H0�O.c)Falso.La2-pentanona,CH1CH.CH.COCH1,esunacetonadecincocarbonosquesíesunisómerodel2-metilbutanal.SufórmulamolecularesC_H0�O.d)Falso.El1-penten-1-ol,CH3CH.CH.COH=CH.,esunalcoholinsaturadodecincocarbonosquesíesunisómerodel2-metilbutanal.SufórmulamolecularesC_H0�O.e)Falso.Elpentanal,CH1CH.CH.CH.CHO,esunaldehídodecincocarbonosquesíesunisómerodel2-metilbutanal.SufórmulamolecularesC_H0�O.f)Verdadero.Labutanona,CH1CH.COCH1,esunacetonadecuatrocarbonoscuyamolecularesCDHwOquenoesunisómerodel2-metilbutanal.Lasrespuestascorrectassonayf.

2.51. LafórmulaempíricaC3H8Ocorrespondeadoscompuestosdiferentes:a)Propanolypropanonab)Propanolypropanalc)Propanolyetilmetiléterd)Propanalyetilmetilétere)Ningunodelosanteriores.

LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC1H>y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaningunainsaturación.Lostresisómerosquesoncompatiblesconlafórmulamolecularpropuestasonalcoholesoéteressaturados:

CH1CH.CH.OH®1-propanol

CH1CHOHCH1®2-propanol

CH1CH.OCH1®etilmetiléterometoxietano

2.52. Uncompuestoorgánicolinealysaturado,conungrupofuncionalalcohol,puedetenerdiferentesisómeros.Unisómerodefuncióndeestecompuestopodríaser:a)Unéterb)Unacetonac)Unaldehídod)Unácidocarboxílico

(O.Q.L.Asturias2014)(O.Q.L.Valencia2018)

Losgruposfuncionalesdelosalcoholesyéteres,sonrespectivamente,R−OHyR−OH−R’,portanto,estostiposdecompuestosorgánicossonisómerosdefunción.

2.53. ¿Quéparejadecompuestosorgánicosnosonisómeros?a)2-Propanolyetilmetiléterb)Pentanoydimetilpropanoc)Etenolyetanold)Metanolymetanal

(O.Q.L.Galicia2014)

Doscompuestossonisómerossipresentanlamismafórmulamolecularydistintafórmuladesarrollada.a)Falso.2–Propanolyetilmetilétersonisómerosdefunción:

CH1CHOHCH1 CH1–CH.–O–CH12-propanol etilmetiléter

b)Falso.Pentanoydimetilpropanosonisómerosdecadena:

CH1CH.CH.CH.CH1pentano

dimetilpropano

c)Verdadero.Etenol,C.HDO,yetanol,C.HYO,notienenlamismafórmulamolecular,portanto,nosonisómeros.d)Verdadero.Metanol,CHDO,ymetanal,CH.O,notienenlamismafórmulamolecular,portanto,nosonisómeros.Lasrespuestascorrectassoncyd.

2.54. ¿CuántoséterestienenlasiguientefórmulamolecularC5H12O?a)2b)3c)4d)5e)6

(O.Q.L.Madrid2014)

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecincocarbonosesC_H0.y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaningunainsaturación.Los5éteressaturadoscompatiblesconlafórmulamolecularpropuestason:

CH1OCH.CH.CH.CH1®metoxibutano

CH1OCH(CH1)CH.CH1®metoxi-1-metilpropano

CH1–CH.CH(CH1)CH1®metoxi-2-metilpropano

CH1CH.OCH.CH.CH1®etoxipropano

CH1CH.OCH(CH1)CH1®etoximetiletano

2.55. Elretinalesuncompuestocuyaisomerizaciónestárelacionadaconelmecanismodelavisión.Elcisyeltrans-retinalpresentanisomeríadetipo:

cis-retinal trans-retinal

a)Geométricab)Ópticac)Defunciónd)Deposición

(O.Q.L.Madrid2015)

Uncompuestoorgánicopresentaisomeríageométricasicumplelassiguientescondiciones:

§tenerdosátomosoradicalesidénticosunidosacadaunodelosátomosdecarbonodeldobleenlace.

EstacondiciónlacumpleelcompuestoconloscarbonosC4yC5.

2.56. ButenoyciclobutanotienenlamismafórmulamolecularC4H8.Sepuedeconcluirque:a)Sondosformasdedenominarelmismocompuesto.b)Setratadedosalquenos.c)Sondossustanciasdistintasconlasmismaspropiedades.d)Sondossustanciasdiferentescondistintaspropiedades.

SetratadedosisómerosdelCDH>.Sonsustanciasdiferentesquetienenlamismafórmulamolecularperodistintafórmuladesarrollada,porloquesuspropiedadessondiferentes.

2.57. ¿CuántassustanciasdiferentessoncompatiblesconlafórmulamolecularC4H8.a)3b)4c)5d)2

(O.Q.L.Valencia2015)(O.Q.L.Canarias2007)

Existen6isómeroscompatiblesconlafórmulaC4H8:

CH.=CHCH.CH1 CH.=C(CH1)CH11-buteno metilpropeno

cis-2-butenotrans-2-butenociclobutanometilciclopropano

(EnCanarias2007sepreguntafórmula,nombreysiexisteisomeríageométrica).

2.58. Delassiguientesfórmulasmolecularesrecogidasenlatabla,loscompuestosquepresentanunacetonaentresusisómerosson:

C3H2O C3H6O C3H8O C3H6O2 (1) (2) (3) (4)a)1y2b)2y3c)2y4d)Solo2

Alavistadelafórmulamolecularycomparándolaconladelhidrocarburosaturadodetrescarbonos,C1H>,sededucequeelcompuestoquepresenteunainsaturacióndebidalagrupocarbonilo,C=O,debecontenerdosátomosdehidrógenomenosqueelhidrocarburo,esdecir,seisátomos.Portanto,losúnicoscompuestosquepuedenpresentarunacetonaentresusisómerosson:

(1)C1HYO®CH1COCH1(acetonaopropanona)

(2)C1HYO.®HOCH.COCH1(1-hidroxiacetonao1-hidroxipropanona)

2.59. Dadalamolécula:CH3CH=CHCH2CH2CBr=CHCl

¿Cuántosisómerosgeométricoscis/transdiferentespuedepresentar?a)Lamoléculanotieneisómerosgeométricos,sinoquemuestraisomeríadecadena.b)2isómerosc)4isómerosd)8isómeros

(O.Q.N.Alcalá2016)

Paraqueunasustanciapresenteisomeríageométricadebetenerundobleenlaceyelmismoátomooradicalunidoacadaunodeloscarbonosdedichodobleenlace.

Estamoléculapresentadosdoblesenlacesenloscarbonos1y5.LossustituyentesdeloscarbonosC1yC2sonloscuatrodiferentes;mientrasque,enloscarbonosC5yC6apareceelátomodehidrógeno.Portanto,estamoléculapresenta2isómerosgeométricos:

cis-2-bromo-1-cloro-1,5-heptadieno trans-2-bromo-1-cloro-1,5-heptadieno

2.60. Delossiguientescompuestosorgánicos¿cuálocuálespresentanisomeríacis-trans?i)1-Bromopropeno ii)1,2-Dibromoeteno iii)2-Bromopropeno

a)1-Bromopropenoy1,2-Dibromoetenob)1,2-Dibromoetenoc)2-Bromopropenoy1,2-Dibromoetenod)1-Bromopropeno

(O.Q.L.Galicia2016)

§quehayadosátomosoradicalesidénticosunidosacadaunodelosátomosdecarbonodeldobleenlace.

i)1-Bromopropenosípresentaisomeríacis-trans,yaquetieneundobleenlaceentrecarbonosycadaunodeellosestáunidoaunátomodehidrógeno.

ii)1,2-Dibromoetenosípresentaisomeríacis-trans,yaquetieneundobleenlaceentrecarbonosycadaunodeellosestáunidoaunátomodebromo(ohidrógeno).

iii)2-Bromopropenonopuedepresentarestetipodeisomería,yaqueunmismoátomodecarbonodeldobleenlaceeselqueestáunidoadosátomosdehidrógeno.

(CuestiónsimilaralapropuestaenCastilla-LaMancha2004).

2.61. ¿Cuáldelossiguientescompuestospuedepresentaractividadóptica?a)1-cloropropenob)1-clorociclohexanoc)2-cloro-4-yodobutanod)Cis-2-buteno

(O.Q.L.Madrid2016)

Paraqueuncompuestopresenteactividadópticaesnecesarioquetengauncarbonoasimétrico(quiral).Deloscompuestospropuestos,elúnicoquecumpleesacondiciónes:

2-cloro-4-yodobutano

2.62. ¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríageométricaocis-trans?a)Cl2C=CH2b)CH3CH2CH=CH2c)CH3CH2CH=CHCH3d)Cl2C=CHBr

§tenerdosátomosoradicalesidénticosunidosacadaunodelosátomosdecarbonodeldobleenlace.

El3-penteno,CH1CH.CH=CHCH1,esuncompuestoquepresentadostiposdesustituyentesidénticosuni-dosaloscarbonosqueseenlazancondobleenlace,porello,tienedosisómerossegúnaquépartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyentes:

isómerotrans isómerocis

2.63. IndiquecuántosisómerosacíclicostienelafórmulamolecularC4H8O:a)3b)6c)8d)14

(O.Q.L.LaRioja2016)

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comolafórmulapropuestatienedosátomosdehidrógenomenos,quieredecirquepresentaundobleenlace.Loscompuestosquesoncompatiblesconlafórmulamolecularpropuestasonalcoholesyéteresinsaturados:

CH1CH.CH=CHOH®1-buten-1-ol CH1CH.COH=CH.®1-buten-2-ol

CH1CH=CHCH.OH®2-buten-1-ol CH1CH=COHCH1®2-buten-2-ol

CH.=CHCH.CH.OH®3-buten-1-ol CH.=CHCHOHCH1®3-buten-2-ol

CH.=C(CH1)CH.OH®2-metil-propen-1-ol CH1CH.OCH=CH.®etoxieteno

CH1OCH.CH=CH.®metoxi-2-propeno CH1OCH=CH–CH1®metoxi-1-propeno

CH1OC(CH1)=CH.®metoxi-1-metiletenoobienaldehídosycetonas:

CH1CH.CH.CHO®butanal CH1C(CH1)CHO®metilpropanal

CH1CH.COCH1®butanona

Existen14isómeroscompatiblesconlafórmulamolecularpropuesta.

2.64. Elnúmerodeisómerosdeldibromobencenoes:a)Unob)Dosc)Tresd)Cuatro

Enunanillobencénicodisustituidoexisten3isómerosdeposición:

1,2-dibromobenceno1,3-dibromobenceno1,4-dibromobenceno

Larespuestacorrectaeslac.(CuestiónsimilaralapropuestaenLaRioja2007).

2.65. ¿Cuántosalcoholesdiferentes(sinincluirisómerosópticos)tienenlafórmulamolecularC4H10O?a)2b)3c)4d)5

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaninguna insaturación.Los3 isómeroscompatiblesconlafórmulamolecularpropuestasonalcoholesyéteressaturados:

CH1CH.CH.CH.OH®1-butanol

CH1CH.CHOHCH1®2-butanol

CH1COH(CH1)CH1®2-metil-2-propanolLarespuestacorrectaeslab.

2.66. ElgrancientíficofrancésLouisPasteur(1822–1895)esconsideradoelpadredelamicrobiología.Sinembargo,susprimerasinvestigacionesfueronenQuímica,consistiendoenlaseparacióndelosdosenantiómerosdesalesdelácidotartárico.ConestosresultadossentólasbasesdeunaimportanteáeradelaQuímica.¿Dequéáreasetrata?a)Químicadeloscompuestosaromáticosb)Estereoquímicac)Químicadeloscomplejosdemetalesdetransiciónd)Catálisis

(O.Q.L.Madrid2017)

Laestereoquímicaeslapartedelaquímicaquesededicaalestudiodeladistribucióntridimensionaldelosátomosqueintegranlasmoléculas.FuedescubiertaporLouisPasteuren1849cuando,trabajandoconsalesdelácidotartáricoobtenidasapartirdevino,observóqueunoscristalesdesviabanelplanodepolarizacióndelaluzhacialaderechayotroshacialaizquierday,sinembargo,ambosposeíanidénticaspropiedadesfísicasyquímicas.

Losenantiómerossonestereoisómerosquesonimágenesespecularesentresíynosonsuperponibles.Enelcasodelácidotartáricolosenantiómerosson:

2.67. ¿Cuáleslarelaciónestructuralentrelasdosmoléculasdibujadas?

a)Idénticasb)Isómerosgeométricosc)Isómerosestructuralesd)Enantiómeros

(O.Q.L.LaRioja2017)

Setratademoléculasquepresentanisomeríageométricayaquecumplenlassiguientescondiciones:§presentarundobleenlace§tenerelmismoátomoogrupodeátomosunidoaloscarbonosqueformaneldobleenlace

2.68. ¿Cuál/esdelasespecies1,2y3:

123es/sonisómerosdelcompuesto2–bromo–3–cloro–pent–2–enocuyaestructuraserepresentaaquí?

a)Laespecie1b)Laespecie2c)Lasespecies1y2d)Lastres

§Lasustanciapropuestaylaespecie1tienenlamismafórmulamolecular,C_H>BrCl,portanto,sonisómerosdecadena.§Laespecie2tambiénpresentalamismafórmulamolecularquelasustanciadereferenciaypresentaiso-meríageométricaconella.§Laespecie3esidénticaaladereferencia.Larespuestacorrectaeslac.

2.69. Dadosel(Z)-2-butenoyel(E)-2-buteno(mostradosenlafigura)y,sabiendoqueambosreac-cionanconelBr2paraformarcompuestosconlafórmulaC4H8Br2:

(Z)-2-buteno(E)-2-buteno

¿Cuáleslarelaciónentreellos?a)Isómerosestructuralesb)Enantiómerosc)Diasteroisómerosd)Idénticos

AmbosreactivossonalquenosquereaccionanconBr.paraformardosenantiómerosdel2,3-dibromo-butanoqueisómerosópticos,yaquecadaunotienedoscarbonosasimétricosyquesonuntipodeeste-reoisómerostalesqueunoesimagenespeculardelotroperonosonsuperponibles.

2.70. ¿Cuántosestereoisómerossonposiblesenel4,5-dimetiloctan-2,6-dieno?[CH3CH=CHCH(CH3)CH(CH3)CH=CHCH3]

a)4b)8c)10d)16

(O.Q.L.Madrid2018)

Los10estereoisómerosdelasustanciapropuestason:

Paresdeenantiómeros

Compuestosmeso

2.71. ¿Cuántosisómerosdeposiciónsonposiblesenelbuteno?a)Dos b)Tres c)Unod)Cuatro

(O.Q.L.LaRioja2018)

Lostresisómerosdeposiciónposiblesparaelbutenoson:

CH.=CH–CH.–CH1

1-buteno cis-2-buteno

(𝑍)-buten-2-eno

trans-2-buteno(𝐸)-buten-2-eno

2.72. ¿Quétipodeisómerossonelpropanolylapropanona?a)Nosonisómerosb)Deposiciónc)Defunciónd)Estereoisómeros

Lasfórmulassemidesarrolladasdelassustanciaspropuestasson:

CH1CH.CH.OH CH1COCH11-propanol propanona

nosonisómerosyaquenotienenlamismafórmulamolecular.

2.73. Doscompuestossellamanenantiómeroscuando:a)Laestructuramoleculardeunoeslaimagenespeculardeladelotro. b)Tienenelmismopuntodeebullición. c)Presentanelmismopuntodefusión. d)Unamezclaequimoleculardeambostieneunatemperaturadeebullicióncorrespondientealamediadelastemperaturasdecadaunodeellosporseparado.

(O.Q.L.Murcia2018)

Losenantiómerossonunaclasedeestereoisómerostalesqueenlaparejadecompuestosunoesimagenespeculardelotroynosonsuperponibles,lomismoqueunamanorespectoalaotra.Tienenlapropiedaddedesviarlaelplanodepolarizacióndelaluzunohacialaderechayelotrohacialaizquierda(isomeríaóptica).Unejemplotípicoeselácidoláctico:

ácido(+)lácticoácido(–)láctico

(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2013).

2.74. Sealamolécula(A),¿cuáldelassiguientesmoléculasnoesisómerodelaindicada?

a)b)c)d)

Lamoléculac)noesningúnisómero,setratadelamismasustanciaquelaA.

2.75. ¿Cuáldeestoscompuestosnopresentaisomeríaóptica?a)CH3CH(OH)CH2CH3b)BrCH=CHClc)CH3CH(NH2)COOHd)CH3CH(OH)CH2CH2CH3

(O.Q.L.Galicia2018)(O.Q.L.Galicia2019)

Paraqueuncompuestopresenteisomeríaópticadebeteneruncarbonoasimétrico.

Deloscompuestospropuestos,elúnicoquenotieneuncarbonoasimétricoeselBrCH=CHCl.

2.76. Apartirdelaestructuradeestosdosisómeros,¿cuáleslarelaciónqueexisteentreellos?

a)Sonhomómerosb)Sonenantiómerosc)Sondiasteroisómerosd)Sonepímeros

§Lassustanciaspropuestassonalenos,quesonisómerossinestereocentrosocentrosquiralesquenopresentanplanodesimetría,asíquesetratadeenantiómeros,estereoisómerosquesonimágenesespe-cularesunodelotronosuperponibles.

§Epímerossonestereoisómerosquesolodifierenenuncentroestereogénico(quiral).

§Diastereoisómerossonestereoisómerosquenosonimágenesespecularesnisonsuperponiblesunosobreotro.

2.77. Indiquelarelaciónqueexisteentrelasiguienteparejadecompuestos:

a)Sonhomómerosb)Sonenantiómerosc)Sondiasteroisómerosd)Sonepímeros

§Enantiómerossonestereoisómerosquesonimágenesespecularesunodelotro.

§Epímerossonestereoisómerosquesolodifierenenuncentroestereogénico(quiral).

§Diastereoisómerossonestereoisómerosquenosonimágenesespecularesnisonsuperponiblesunosobreotro.

2.78. Apartirdelossiguientescompuestosorgánicos:I)but-2-enoII)but-1-enoIII)1-clorobut-1-enoIV)2-clorobut-2-eno

Puedenpresentarisómerosgeométricos:a)IyIIb)I,IIIyIVc)IIyIVd)Todos

Paraqueunasustanciapresenteisomeríageométricadebecumplirlassiguientescondiciones:

§presentarundobleenlace

I-III-IV)Loscompuestos,but-2-eno,1-clorobut-1-enoy2-clorobut-2-eno,tienendossustituyentesidén-ticosunidosaloscarbonosqueseenlazancondobleenlace,porestemotivopresentan,cadauno,dosisómerossegúnaquépartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyentes:

cis-but-2-eno trans-but-2-eno

cis-1-clorobut-1-enotrans-1-clorobut-1-eno

cis-2-clorobut-2-enotrans-2-clorobut-2-eno

II)Elbut-1-enotienetressustituyentesidénticosunidosaloscarbonosqueseenlazancondobleenlace,porestemotivotienenopresentaisomeríageométrica.

2.79. Dadaslassiguientesfórmulasmolecularesloscompuestosquepresentanunésterentresusisó-merosson:

I)C4H8O2II)C4H6O2III)C3H8O2IV)C2H4O2a)IyIVb)IIyIIIc)I,IIyIVd)SoloI

Losésteresdebenpresentaralmenosunainsaturacióncorrespondientealgrupocarbonilo.

I)Verdadero.LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comoelcompuestopropuesto,C4H8O2,tienedosátomosdehidrógenomenos,quieredecirquepresentaunainsaturación.

II)Falso.LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comoelcompuestopro-puesto,C4H6O2,tienecuatroátomosdehidrógenomenos,quieredecirquepresentadosinsaturaciones.

III)Falso.La fórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC1H>y,comoalcompuestopro-puesto,C3H8O2,nolefaltanátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaningunainsaturación.

IV)Verdadero.La fórmuladelhidrocarburosaturadodedoscarbonosesC.HYy, comoelcompuestodado,C2H4O2,tienedosátomosdehidrógenomenos,quieredecirquepresentaunainsaturación.

2.80. SonisómerosdefuncióndefórmulamolecularC3H6O:a)Prop-2-en-1-olyprop-1-en-1-olb)Propanonaypropanalc)Ciclopropanolypropanold)Propanonayetilmetileter

Doscompuestossonisómerosdefunciónsipresentandolamismafórmulamolecularydistintafórmuladesarrolladatienenensuestructuraungrupofuncionaldiferente.

a)Falso.Prop-2-en-1-olyprop-1-en-1-olsonisómerosdeposición:

CH2OH–CH=CH2prop-2-en-1-ol

CHOH=CH–CH3prop-1-en-1-ol

b)Verdadero.Propanonaypropanalsonisómerosdefunción:

CH3–CO–CH3propanona

CH3–CH2–CHOpropanal

c)Falso.Ciclopropanol(C3H6O)ypropanol(C3H8O)nosonisómeros,yaquetienendiferentefórmulamolecular.

d)Falso.Propanona(C3H6O)yetilmetiléter(C3H8O)nosonisómeros,yaquetienendiferentefórmulamolecular.

2.81. Elácidotartáricoesunproductonatural,componentedealgunasfrutas.LosestudiosquePasteurrealizóconlassalesdelácidotartáricoconstituyenunhitoeneldesarrollodelaestereoquímica.¿Cuántosestereoisómerostieneelácidotartárico?[Fórmula:HO𝟐CCH(OH)CH(OH)CO𝟐H].a)Unob)Dosc)Tresd)Cuatro

(O.Q.L.Madrid2019)

En1848,LouisPasteurdescubriólaisomeríaópticaalcomprobarqueloscristalesdesalesdeácidotar-táricocuyasestructuraseranimágenesespecularesnosuperponibles,teníanlapropiedaddedesviarlaluzpolarizadaelmismoángulo,peroensentidosopuestos.

ElácidotartáricocuyonombreIUPACesácido2,3-dihidroxibutanodioico,presentadoscarbonosasimé-tricos,porloquetiene3estereoisómeroscuyasestructurasson:

2.82. Indiquecuáldelossiguientescompuestospuedepresentarisómerosópticos:a)2-Metilbutan-1-olb)Pentan-3-onac)2-Clorohex-2-enod)Propilamina

(O.Q.L.LaRioja2020)

Estacondiciónlacumpleel2-metilbutan-1-olquetieneelcarbono2conloscuatrosustituyentesdiferentes.

2.83. ¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríageométricaocis-trans?a)1-butenob)2-butenoc)1-butinod)2-butino

El2-butenoobut-2-eno,CH1CH=CHCH1,esuncompuestoquepresentadostiposdesustituyentesidén-ticosunidosa loscarbonosqueseenlazancondobleenlace,porello.tienedosisómerossegúnaquépartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyentes:

isómerotrans isómerocis

2.84. Indiqueelcompuestoquetienedosisómerosópticosa)1,2–Dicloroetinob)1,3–Diclorobencenoc)Bromo–cloro–metanod)2–Clorobutano

Estacondiciónlacumpleel2-clorobutano,yaquetieneuncarbonoconloscuatrosustituyentesdiferentes.

2.85. El2-clorobut-2-enoyelclorociclobutano:a)Nosonisómerosb)Sonisómerosdecadenac)Sonisómerosdeposiciónd)Sonisómerosgeométricos

El2-clorobut-2-enoyelclorociclobutanosonisómerosdecadena:

CH3CCl=CHCH32-clorobut-2-eno

clorociclobutanoLarespuestacorrectaeslab.

2.86. UncompuestodefórmulamolecularC5H8O,tienesóloundobleenlace.¿Cuántosanillospresentasuestructuramolecular?a)0b)1c)2d)Noesposiblesaberlo.

Existen2compuestosquepresentandounanilloensuestructurasoncompatiblesconlafórmulamole-cularC_H>O:

ciclopentanona

dihidropiranoLarespuestacorrectaeslab.

2.87. Latalidomidaesunfármacoqueseutilizabacomosedanteycalmantedenáuseasdurantelostresprimerosmesesdeembarazo.Estemedicamentoprovocómilesdecasosde focomelia,anomalíacongénitaqueafectabaalosbebés,consistenteenlaausenciadeelementosóseosymuscularesenlosmiembrossuperioreso inferiores.Comoseobservaen la figurasiguiente, la talidomidapresentadosisómeros,siendoúnicamenteunodeellosbioactivo.

¿Quétipodeisomeríapresenta?a)Regioisomeríab)Diastereoisomeríac)Enantioisomeríad)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.L.Madrid2020)

Setratadeestereoisómerosoisómerosópticosllamadosenantiómerosyaquesusimágenesespecularesnosonsuperponibles.Tienenlasmismaspropiedadesfísicasyquímicas,exceptoporlainteracciónconelplanodelaluzpolarizadaquecadaunodeellosdesvíahaciaunapartedelplano.Larespuestacorrectaeslac.

2.88. Indiquequépardecompuestosnosonisómeros:a)Ciclohexenoy1-hexenob)Ciclohexenoy2-hexinoc)Pentanamiday2-aminociclopentanold)1-Propanolymetoxietano

(O.Q.L.Madrid2020)

a)Verdadero.Ciclohexenoy1-hexenonosonisómerosyaquetienendistintafórmulamolecular,CYH0�yCYH0.,respectivamente:

Ciclohexeno

CH.=CHCH.CH.CH.CH11-hexeno

b)Falso.Ciclohexenoy2-hexinosonisómerosdecadena:

Ciclohexeno

CH1CºCCH.CH.CH12-hexino

c)Falso.Pentanamiday2-aminociclopentanolsonisómerosdefunción:

CH1CH.CH.CH.CONH.Pentanamida

2-aminociclopentanol

d)Falso.1-Propanolymetoxietanosonisómerosdefunción:

CH1CH.CH.OH CH1OCH.CH11-propanol metoxietano

2.89. ¿Cuáldelassiguientesestructurasnoesisómeradelasdemás?

a)b)c)d)

Lasestructurassona)yb)correspondenalmismocompuesto,2-clorometilbutano;ylaestructurac)esel2-cloro-3-metilbutano.Ambassustancias,sonisómeroscuyafórmulamolecularesC5H11Cl.

Porotraparte,laestructurasond)correspondeal2-cloro-4-metilpentano,cuyafórmulamolecularesC6H13Clyquenoesisómerodelosanteriores.

2.90. ¿Cuáldelassiguientesmoléculasnopresentaráactividadóptica?

a)b)c)d)(O.Q.N.Valencia2020)

Paraqueuncompuestonopresenteactividadópticaesnecesarioquenotengauncarbonoasimétrico(quiral)ensuestructurao,sicomoenestecasotienedos,queladesviaciónprovocadaporunodeloscarbonosseacompensadaporladesviaciónqueproduceelotro.

Deloscompuestospropuestos,elúnicoquecumpleestaúltimacondiciónesel2,3-dihidroxibutano:

3.PROPIEDADESDELOSCOMPUESTOSORGÁNICOS

3.1. Señalelaproposicióncorrecta:a)Lasmoléculasdebencenoyciclohexanosonplanas.b)Elbencenotieneconformacionesdesillaybote.c)Laenergíaderesonanciaesladiferenciadeenergíaentrelasdosmoléculas:bencenoyciclohexano.d)Elbencenoesmásreactivoqueelciclohexanoyportantomenosestable.e)Laenergíaderesonanciadelbencenosepuedecalcularapartirdelasentalpíasdereaccióndelci-clohexeno.

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)

a-b)Falso.Lamoléculadebencenoesplanamientrasqueladeciclohexanonoloes.

bencenociclohexano

c)Falso.Ladiferenciadeenergíaentrelamoléculadebencenoreal(Δd𝐻=229kJmol/0),calculadaapartirdelasenergíasdeenlace,ylaexperimentalobservadaenunaestructuradeKekulé(Δd𝐻=83kJmol/0)sedenominaenergíaderesonanciaodeslocalización(Δ*'%𝐻=146kJmol/0).d)Falso.Laaromaticidaddelbenceno,esdecir,susistemadedoblesenlacesalternosleconfiereaestamo-léculaunagranestabilidad.e)Verdadero.Ladiferenciaentrelasentalpíasdelciclohexatrienoydelbencenoproporcionalaenergíaderesonanciadelbenceno.Larespuestacorrectaeslae.

3.2. Los siguientes compuestos: CH3COOH,CH2ClCOOH,CH3CH2OHyArOH, ordenados en sentidocrecientedesufuerzacomoácidoses:a)CH3COOH,CH3CH2OH,ArOH,CH2ClCOOHb)CH3CH2OH,ArOH,CH3COOH,CH2ClCOOHc)CH3COOH,𝐂𝐇𝟐𝐂𝐥𝐂𝐎𝐎𝐇,CH3CH2OH,ArOHd)CH2ClCOOH,CH3COOH,CH3CH2OH,ArOHe)CH3CH2OH,CH3COOH,CH2ClCOOH,ArOH

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

§Elcompuestomenosácidodetodoseseletanol,CH1CH.OH,yaquesiliberaunprotóndelgrupo−OHleresultadifícildeslocalizarelelectrónquequedaenelradicalalquílico.§Elfenol,ArOH,esmásácidoqueeletanol,yaquecuandoliberaunprotóndelgrupo−OHpuededeslocalizarelelectrónquequeda,tantoenelátomodeoxígenocomoenlostresátomosdecarbonoadyacentesalátomodeoxígeno,loquehacequeelionfenóxidoseamuyestable.§Elácidoacético,CH1COOH,eselsiguientecompuestomásácido,yaquecuandoliberaunprotóndelgrupo−COOH,elioncarboxilatoformadoesmuyestabledebidoaquelacarganegativaquedadeslocalizadaentrelosdosátomosdeoxígeno.§Lasustitucióndeunátomodehidrógenoporunhalógeno,unelementoquecapazdeatraerfuertementeelectrones,aumentalaacidezdebidoalefectoinductivoqueayudaaestabilizarelioncarboxilato.Elcom-puestomásácidodelospropuestoseselácidocloroacético,CH.ClCOOH.Deacuerdoconloexpuesto,loscompuestosdadosordenadosporacidezcrecienteson:

CH1CH.OH<ArOH<CH1COOH<CH.ClCOOHConsultandolabibliografíaseconfirmaquelosvaloresdelp𝐾#son:

CH1CH.OH(15,9)<ArOH(10,0)<CH1COOH(4,8)<CH.ClCOOH(2,9)

3.3. Respectodelmetanosepuededecirque:a)Noseencuentralibreenlanaturaleza.b)Esbastantedenso.c)Seobtieneenlaindustriadelpetróleo.d)Esmuysolubleenagua.

(O.Q.L.Murcia2015)

Elmetanoeselhidrocarburosaturadomásligeroqueexisteyseobtienedeladestilaciónfraccionadadelpetróleo.Tambiénseobtieneapartirdeladescomposicióndelamateriaorgánica.

3.4. ¿Quéquímicopropusolatetravalenciadelcarbono?a)Kekuléb)Mendeleevc)Lavoisierd)Berzelius

(O.Q.L.Madrid2016)

AugustKekulé(1829–1896),propusoen1857latetravalenciadelcarbonoylacapacidaddelosátomosdecarbonoparaenlazarseentresí.Larespuestacorrectaeslaa.

3.5. ¿Cuáldelassiguientespropiedadesescaracterísticadeloscompuestosaromáticos?a)Danreaccionesdesustituciónpreferentementealasdeadiciónconreactivoselectrófilos.b)Sonplanos.c)Presentanenlacescarbono-carbonoconlongitudesintermediasentrelosenlacessencillosydobles.d)Todaslasanteriores.

(O.Q.L.Madrid2017)

Loscompuestosaromáticossecaracterizanpor:§Formarestructurascíclicascongranestabilidadporloquedanreaccionesdesustituciónconreactivoselectrófilos.§Formarestructurascíclicasconunsistemadedoblesenlacesalternadosperoquepresentaresonancia,loquemotivaquetodoslosenlacesC−Ctenganlamismalongitud,menorqueladelenlacesencilloperomayorqueladelenlacedoble.§DeacuerdoconlanotacióndelmodeloRPECVtodoslosátomosdecarbonoqueformanelanillopre-sentanunadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitariosqueseajustaalafórmulaAX1alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposiciónygeometríaestriangularres-pectoacadacarbonoloquehacequelageometríamolecularseaplana.Larespuestacorrectaeslad.

3.6. ¿Quémétodoparacaracterizarcompuestosorgánicossebasaenlavibraciónmolecular?a)Espectroscopíainfrarroja(IR)b)Espectroscopíaderesonanciamagnéticanuclear(RMN)c)Espectroscopíadeultravioletavisible(UV-visible)d)EspectroscopíaderayosX(R-X)

Laespectroscopiainfrarroja(IR)sebasaenelhechodequelasmoléculastienenfrecuenciasalasquelosátomosdelosdistintosgruposfuncionalesqueposeenrotanyvibranalrededordelosenlacesquelosmantienenunidosdentrodelamolécula.Larespuestacorrectaeslaa.

3.7. Lacromatografíadegasesesunatécnicaanalíticaqueseutilizaparasepararcompuestosdevo-latilidadmediaoalta,lacualestáaltamenterelacionadaconlospuntosdeebullicióndelassustancias.EnunlaboratorioseanalizaunamuestradesuelocontaminadaconVOC’s(CompuestosOrgánicosVolá-tiles),entreloscualesseencuentraneldecano,elundecano,eldodecano,eltridecanoyelpentadecano.Indiqueelordendedetecciónalasalidadelacolumnacromatográfica(delprimeroalúltimo):a)Pentadecano,tridecano,dodecano,undecanoydecano.b)Decano,undecano,dodecano,tridecanoypentadecano.c)Tridecano,pentadecano,dodecano,undecanoydecano.d)Undecano,dodecano,tridecano,pentadecanoydecano.

(O.Q.L.Madrid2018)

Enunacolumnadecromatografía,loscompuestossonretenidosenfuncióndesutemperaturadeebulli-cióncreciente,queestantomayorcuántomayoreslamasamoleculardelasustancia.Deacuerdoconesto,elordendedeteccióndelassustanciasanalizadaseselsiguiente:

decano(142u),undecano(156u),dodecano(180u),tridecano(204u)ypentadecano(252u)Larespuestacorrectaeslab.

3.8. ¿Cuáldelassiguientescomposicionespuedeserladeundetergente?a)Dodecilsulfatodesodio,pirofosfatodesodio,polietoxiamidas,estilbeno,limoneno.b)Hipocloritodesodio,pirofosfatodesodio,poliésteres,fenoles,alcanfor. c)Hexanoatodeamonio,citratodesodio,poliolefinas,hidróxidodecalcio,mentol. d)Bicarbonatodesodio,ácidocítrico,poliésteres,compuestosaromáticos,vainillina.

(O.Q.L.Madrid2018)

Eldodecilsulfatodesodioolaurilsulfatodesodioesunasustanciaquetienepropiedadestensoactivas,quesonadecuadasparacualquierdetergente.Comoseobservaenlafigura,presentaunapartehidrófi-lica,dondeseencuentraelgruposulfatoyotrapartehidrofóbicaquesecorrespondeconlacadenadeátomosdecarbono.

3.9. SegúnlaregladearomaticidaddeHückel,uncompuestocíclicoseconsidera“aromático”sitienedoblesenlacesconjugados,esplanoycontiene(4n+2)electronesde tipop,dondenesunnúmeroenteropositivo,queincluyecero.Compuestossimilaresqueposeen4nelectronesdetipopsonaltamenteinestablesysedenominancompuestos“antiaromáticos”.Mientrasque“noaromáti-cos”sonloscompuestoscíclicos,noplanos,quepudierantenerconjugaciónyfueransusceptiblesdeque se lespudieraaplicar la regladeHückel.Esmuy interesantecómoloscompuestosreajustansuformatridimensionalyestructuraselectrónicaspararebajarsusenergías.Segúnestasdefiniciones,¿cómoseconsideraríaelcom-puestoazulenoobiciclo[5.3.0]decapentaeno?a)Aromáticob)Antiaromáticoc)Noaromáticod)Ningunadelasanterioresrespuestasescierta.

Setratadeuncompuestoaromático,yaque:§esplanoypresentaunsistemadedoblesenlacesconjugados

§presenta5enlacesdobles,porloquetiene10electronesdeltipop,ydeacuerdoconlaregladeHückel,𝑛=2.

4.REACCIONESDELOSCOMPUESTOSORGÁNICOS

4.1. Indiquedequétipodealcoholsehadepartirparaobtenerunaldehído: a)Alcoholprimariob)Alcoholsecundarioc)Alcoholterciariod)Dialcohol e)1–Hidroxibenceno

(O.Q.L.Asturias1990)(O.Q.L.Murcia2017)

Unaformadeobtenerunaldehídoesmediantelaoxidacióndeunalcoholprimario.

4.2. Delassiguientesproposicionesseñalelasqueseconsiderencorrectas:a)Losdoblesenlacesdelosalquenossonbastantemenosreactivosquelossimplesdelosalcanos.b)Encontrasteconlosalcanos,losalquenosseoxidanconciertafacilidad.c)Loshidrocarburosaromáticosdanconfacilidadreaccionesdeadiciónenelanilloaromático.d)Enelbencenolosenlacesentreátomosdecarbonosedescribenutilizandohíbridossp.e)Todoslosalcoholessecundariospresentanisomeríaóptica.

a)Falso.ElenlacesencilloC‒Cconsisteenunenlaceσqueesfuerte,sinembargo,elenlacedobleC=C,estáformadoporesteenlaceσyotroenlaceπ,másdébil,queserompeconmayorfacilidad.Estoexplicalareactividaddelosalquenosfrentealosalcanos.

b)Verdadero.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.

c)Falso.Lagranestabilidadqueleconfierealoshidrocarburosaromáticoselsistemadedoblesenlacesconjugadosjustificaqueestossolodenreaccionesdesustitución.

d)Falso.Todoslosátomosdecarbonodelbencenopresentanundobleenlace,porloquesuhibridaciónes𝑠𝑝..

e)Falso.Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneuncarbonoasimétrico(quiral),esdecir,suscuatrosustituyentesdebenserdiferentes.

Estonoocurreentodoslosalcoholessecundarios.Porejemplo,elátomodecarbonocentraldel2-propanol,CH1CHOHCH1,tienedossustituyentesidénticos.

Larespuestaescorrectaeslab.

4.3. ¿Cuáldelassiguientesespeciespuedereducirsehastaunalcoholsecundario?a)CH3CH2CHOb)CH𝟑CH2COClc)CH3CH2COOCH3d)CH3CH2COCH3e)CH3CH2COOH

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2004)

Lareduccióndeunacetonapermitelaobtencióndeunalcoholsecundario.Porejemplo,porreduccióndelabutanonaseobtiene2-butanol:

CH1CH.COCH1+H.®CH1CH.CHOHCH1

4.4. ¿Cuáldelossiguientescompuestosquímicosorgánicospudohaberseformadoporreaccióndeunalcoholprimarioyunácidocarboxílico?a)CH3CH2COOCH3b)CH3CH2CH2COOHc)CH3CH2CH2CH2OHd)CH3CH2COCH3e)CH3COCH2OCH3f)CH3CH2OCH2CH3g)CH3CH2OCH2OCH3

(O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.N.Castellón2008)

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylassustanciasre-sultantesdelamismasonunésteryagua.Delassustanciaspropuestas,laúnicaqueesunéstereselCH1CH.COOCH1,propanoatodemetilo,queseobtienemediantelasiguientereacción:

CH1CH.COOH(l)+CH1OH(l)®CH1CH.COOCH1(l)+H.O(l)

4.5. Indiquecuáleslarespuestacorrectarespectoalasiguientereacción:CH2=CHCH3+HCl®

a)Esunareaccióndeadiciónyelproductodereacciónmayoritarioesel2-cloropropano.b)Esunareaccióndeadiciónyelproductodereacciónmayoritarioesel1-cloropropano.c)Esunareaccióndesustitución,elproductodereacciónmayoritarioesel2-cloropropenoyesisómerodeposicióndelproductominoritario.d)Esunareaccióndesustitución,elproductodereacciónmayoritarioesel3-cloropropenoyesisómerogeométricodelproductominoritario.

Loshidrocarburosinsaturadosdanreaccionesdeadición.EnestecasosetratadelaadicióndeunreactivoasimétricoqueserigeporlaregladeMarkovnikov(1869)quedice:

“enlaadicióndeunreactivoasimétrico(HX,HOH,HOSO1H)aunhidrocarburoinsaturadoasimétrico,elfragmentomáspositivo(H)seunealcarbonomáshidrogenado”.

Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeadiciónes:

CH.=CHCH1+HCl®CH1CHClCH1

Elproductomayoritarioformadoesel2-cloropropano.

4.6. Indiquecuáleslarespuestacorrectarespectoalasiguientereacción:CH3CHOHCH2CH3+H2SO4®

a)Esunareaccióndesustituciónyelproductodereacciónmayoritarioeselbutano.b)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductodereacciónmayoritarioesel2-buteno.c)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductodereacciónmayoritarioesel3-buteno.d)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductodereacciónmayoritarioeselbutano.

ElH.SODesunexcelenteagentedeshidratanteyprovocaladeshidratacióndeunalcoholparaproducirelcorrespondientealquenomedianteunareaccióndeeliminación.

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónes:

CH1CHOHCH.CH1+H.SOD®CH1CH=CHCH1+H.O

Elproductomayoritarioformadoesel2-buteno.

4.7. Indiquecuáleslarespuestacorrectarespectoalasiguientereacción:CH3CH2COOH+CH3OH+H+®

a)Esunareaccióndesustituciónyelproductodereaccióneselpropanoatodemetilo.b)Esunareaccióndecondensaciónyelproductodereaccióneselpropanoatodemetilo.c)Esunareaccióndeadiciónyelproductodereaccióneselacetatodepropilo.d)Enlascondicionesqueseindicannohayreacción.

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunaesterificación,unareaccióndecondensaciónylassustanciasresultantesdelamismasonunésteryagua.

Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeesterificaciónes:

CH1CH.COOH+CH1OH®CH1CH.COOCH1+H.O

Elproductoformadoeselpropanoatodemetilo.

4.8. Indiquecuáleslarespuestacorrectaenrelaciónconelpoliclorurodevinilo(PVC).a)Seobtieneapartirdelcloroetenomedianteunareaccióndeadiciónvíaradical.b)Seobtieneapartirdelcloroetenomedianteunareaccióndecondensación.c)Seobtieneapartirdelcloropropenomedianteunareaccióndeadiciónvíaradical.d)Seobtieneapartirdeletilenomedianteunareaccióndecondensaciónvíaradical.

LaobtencióndelPVCsehaceapartirdelcloroetenomedianteunaadiciónvíaradical.

4.9. Nombrelosproductosobtenidosencadaunadelassiguientesreacciones:i)Reduccióncatalíticadela3-pentanonaii)Hidrólisisdelacetonitrilo

a)i)ácido3-pentanoico ii)ácidoacetónicob)i)3-pentanol ii)ácidoacéticoc)i)3-pentanal ii)etanold)i)3-pentanol ii)ácidofórmico

i)Lareduccióndela3-pentanonaproduceunalcoholsecundario,3-pentanol:

CH1CH.COCH.CH1®CH1CH.CHOHCH.CH1

ii)Lahidrólisisdelacetonitriloproduceenprimerlugarlacorrespondienteamiday,posteriormente,elácidocarboxílico,ácidoacético:

CH1CN+H.O®CH1CONH.

CH1CONH.+H.O®CH1COOH+NH1

4.10. Señaleelproductodelasiguientereacción:2-metil-2-buteno+HCl®

a)(CH3)2CH=CHClCH3b)(CH3)2CClCH=CH2c)CH2=C(CH3)CH2CH3d)(CH3)2CClCH2CH3e)Noreaccionan

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Castilla-LaMancha2012)

CH1C(CH1)=CHCH1+HCl®(CH3)2CClCH2CH3

Elproductomayoritarioformadoesel2-cloro-2-metilbutano.

4.11. Lasiguientereacción:CH3OH+HCl®CH3Cl+H2O esdeltipo:

a)Ácido-baseb)Oxidación-reducciónc)Adiciónd)Eliminacióne)Sustitución

(O.Q.N.Vigo2006)

Lareacciónpropuestaesdesustitución,enlamisma,unátomodeClsustituyeaungrupoOH.

4.12. Elbencenoyelciclohexenoposeencadaunodeellosuncicloyseisátomosdecarbono,pero:a)Elbencenoesmásreactivoqueelciclohexeno.b)Lareaccióntípicadelbencenoeslaadiciónelectrófila.c)Lareaccióntípicadelciclohexenoeslasustituciónelectrófila.d)Ningunodelosdosexperimentanreaccionesdesustituciónodeadición.e)Elbencenoreaccionaconbromomolecularenpresenciadeuncatalizadordandoprincipalmentebro-mobencenomientras que el ciclohexeno reacciona con bromomolecular dando trans-1,2-dibromoci-clohexano.

a)Falso.Laaromaticidaddelbenceno,esdecir,susistemadedoblesenlacesalternosleconfierealamoléculaunagranestabilidad.

b)Falso.Elbencenosolopuededarreaccionesdesustitución.

c)Falso.Elciclohexenodareaccionesdeadiciónaldobleenlace.

d)Falso.Talcomosehacomentadoenlosapartadosb)yc).

e)Verdadero.Lareaccióndelbencenoconbromoesdesustituciónparaformarbromobenceno,mientrasqueelciclohexenoconbromoproducedibromociclohexanomedianteunareaccióndeadición:

4.13. Elproductomayoritarioobtenidoaldeshidratarel2-metil-3-pentanolenmedioácidoes:a)Unalcanoconelmismonúmerodeátomosdecarbono.b)Unalquenoquepuedepresentarisomeríageométrica.c)Unalquenoquenopuedepresentarisomeríageométrica.d)Ningunoyaqueenesascondicionesnotienelugarladeshidratación.e)Unalquinoconelmismonúmerodeátomosdecarbono.

Ladeshidratacióndeunalcoholproduceunalquenoy,laecuaciónquímicacorrespondientealadeshi-dratacióndelasustanciapropuestaes:

CH1CH(CH1)CHOHCH1®CH1C(CH1)=CHCH1+H.O

Elproductomayoritarioformadoesel2-metil-2-penteno.

Comolosdossustituyentesidénticos,CH1,seencuentranunidosalmismocarbonodelosdosqueformaneldobleenlace,lasustancianopuedepresentarisomeríageométrica.

4.14. El3-metil-4-penten-1-olalreaccionarconácidosulfúricoa180°Cproduce:a)Unéterb)3-metil-1,4-pentadienoc)Undiold)Uncompuestoquepresentaactividadóptica.

(O.Q.L.Madrid2007)

Ladeshidratacióndeunalcoholproduceelcorrespondientealqueno,portanto,elproductomayoritariodeladeshidratacióndel3-metil-4-penten-1-oles3-metil-1,4-pentadieno,deacuerdoconlareacciónquemuestralasiguienteecuación:

CH.OHCH.CH(CH1)CH=CH.8!W9(�⎯⎯⎯⎯⎯⎯�CH.=CHCH(CH1)CH=CH.+H.O

4.15. Elproductomayoritarioqueseobtendráaldeshidratarel1-metilciclohexan-1-oles:a)3-Metilciclohexenob)Metilenciclohexenoc)1-Metilciclohexenod)4-Metilciclohexenoe)Ciclopentanol

(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.Cádiz2018)

Ladeshidratacióndealcoholesproduceolefinas,portanto,elproductomayoritariodeladeshidratacióndel1-metilciclohexan-1-oles1-metilciclohexeno.

4.16. Indiquedequétipoeslasiguientereacción:(+)(–) H3C−N(CH3)2+CH3I®H3C−N(CH3)3I

a)Adiciónb)Eliminaciónc)Sustituciónd)Oxidación-reduccióne)Deshidratación

Setratadeunareaccióndesustituciónenlaqueunradicalmetiloreemplazaalpardeelectronessolitariodelnitrógenoyseformaunasaldeamoniocuaternario.

4.17. Indiquecuáleslarespuestacorrectarespectodelasiguientereacción:CH3CH2COOMe+NaOH®

a)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductomayoritarioesel2-propenoatodemetilo.b)Esunareaccióndesustituciónyelproductomayoritarioeselpropanol.c)Esunareaccióndesaponificaciónylosproductosmayoritariossonácidopropanoicoymetóxidodesodio.d)Esunareaccióndesaponificaciónylosproductosmayoritariossonpropanoatodesodioymetanol.e)Ningunadelasrespuestasanterioresescorrecta.

Lareacciónentreunésteryunabaseesunareaccióndesaponificación.Losproductosresultantesdelamismasonlasaldelácidoyelalcoholformadordeléster.Laecuaciónquímicacompletaes:

CH1CH.COOMe+NaOH®CH1CH.COONa+MeOH

Losproductosformadossonpropanoatodesodioymetanol.

4.18. Laacetonapuedeobtenerseporlaoxidacióndelalcohol:a)Metanolb)1-Propanolc)Etanold)2-Propanol

Unaformadeobtenerunacetonaesmediantelaoxidacióndeunalcoholsecundario.Enestecaso,laacetonaseobtieneapartirdel2-propanol:

CH1CHOHCH1®CH1COCH1

4.19. Alhacerreaccionarunácidoorgánicoconunalcohol:a)Seformaunaldehídoyunácido.b)Seformaunéteryagua.c)Seformaunésteryagua.d)SeproduceunaadicióndeacuerdoconlaregladeMarkovnikoff.e)Noreaccionan.

(O.Q.N.Ávila2009)

Lareacciónentreunácidoorgánicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylassustanciasresul-tantesdelamismasonunésteryagua.Porejemplo:

CH1COOH(l)+CH1CH.OH(l)®CH1COOCH.CH1(l)+H.O(l)

4.20. Señalelaproposicióncorrecta:a)Laoxidacióndelascetonasproduceácidoscarboxílicos.b)Losaldehídosadiferenciadelascetonastienenpropiedadesreductoras.c)Lasaminasprimariasendisoluciónacuosasecomportancomoácidosdébiles.d)Loshidrocarburosaromáticossonmásreactivosquelosalifáticos.e)Todosloscompuestosnitrogenadosseencuentranasociadosmedianteenlacesdehidrógeno.

(O.Q.N.Ávila2009)

Losaldehídos,adiferenciadelascetonas,tienenpropiedadesreductorasdebidoalátomodehidrógenoqueseencuentraunidoalgrupocarbonilo.

Unareacciónespecíficaquelodemuestraesel“ensayodeTollens”.Enestareacción,elaldehídoreducealaplatacontenidaenelcomplejoamoniacaldeplataformándoseunprecipitadodecolornegroounespejodecolorplataenelinteriordelrecipientedereacción:

R–COH+2[Ag(NH1).][+3OH/®2Ag+R–COO/+4NH1+2H.O

4.21. Indiquecuáldelossiguientesproductosseobtendríaalhacerreaccionarácidoacéticoconetanolenlascondicionesapropiadas.a)CH3COOCH3b)CH3COOCH2CH3c)CH3OCH2CH3d)CH3COCH3e)HCOOCH2CH3

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylosproductosre-sultantesdelamismasonunésteryagua.Delassustanciaspropuestas,laqueseobtienemediantelasiguientereaccióneselacetatodeetilo,CH1COOCH.CH1:

4.22. ¿Cuáleselnombredelcompuestoobtenidoporreacciónentreácidoacéticoy2-propanol?a)Acetatode2-propenilob)Acetaldepropeniloc)Acéticodepropilod)Acetatode2-propilo

Lareacciónentreunácidoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylosproductosresultantesdeellasonésteryagua.Delassustanciaspropuestas,laqueseobtienemediantelasiguientereaccióneselacetatode2-propilo,CH1COOCH(CH1).:

CH1COOH+CH1CHOHCH1®CH1COOCH(CH1).+H.O

4.23. ¿Quétérminodescribelaformacióndeácidoacéticoapartirdealcoholetílico?a)Adiciónb)Oxidaciónc)Neutralizaciónd)Esterificación

(O.Q.L.LaRioja2010)

Laformacióndeunácido(acético)apartirdeunalcohol(etílico)esunareaccióndeoxidación.Unoxi-dantequesesueleutilizarparalamismaeseldicromatodepotasioenmedioácido:

CH1CH.OH+Cr.Ow./+H[®CH1COOH+Cr1[

4.24. Laestructuradelcompuestomayoritariofinaldelasiguientereaccióndeadiciónes:CH3C≡CH+2HBr®

a)CH3CH2CHBr2b)CH3CBr2CH3c)CH3CH2BrCHBrd)CH3CBr=BrCH3

(O.Q.L.Madrid2010)

CH1C≡CH+2HBr®CH1CBr.CH1Elproductomayoritarioformadoesel2,2-dibromopropano.Larespuestacorrectaeslab.

4.25. Coneltérminocis-butenosedesignaaunhidrocarburoconunainsaturación.Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa:a)Estehidrocarburotieneunisómerogeométrico.b)Porcombustióndeunmoldelmismoseobtienencuatromolesdedióxidodecarbonoycuatromolesdeagua.c)Nodecoloraunadisolucióndebromo.d)Tienevariosisómerosolefínicos.e)Existeotrocompuestoconlamismafórmulamolecular,quenoreaccionaconelhidrógenonipuedepolimerizarse.

a)Verdadero.Elisómerogeométricodelcis-butenoeseltrans-buteno.

cis-buteno trans-buteno

b)Verdadero.Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelcis-butenoes:

CDH>(g)+6O.(g)®4CO.(g)+4H.O(g)c)Falso.Loshidrocarburosinsaturadosdanreaccionesdeadicióncomopuedeserlahalogenación:

CDH>(g)+Br.(aq)®CDH>Br.(l)Laformacióndelderivadohalogenadoimplicaladecoloracióndelbromo.

d)Verdadero.Ademásdeltrans-buteno,elCDH>,tienetresisómerosmás,metilpropenooisobuteno,metil-ciclopropanoyciclobutano.

e)Verdadero.Elciclobutanoesunhidrocarburocíclicoquenopuededarreaccionesnideadiciónnidepo-limerización.

4.26. Eletenoesunproductomuyversátilapartirdelcualsepuedeprepararunagranvariedaddesustancias.Indiquecuáldesiguientesafirmacionesesfalsa:a)Eletenosepuedetransformarenalcoholetílico.b)Lapolimerizacióndeletenoconducealpolietileno.c)Eletenosepuedehidrogenarparaconvertirseenetano.d)Existeotroisómerocompuestodeleteno.e)Elpoliestirenotambiénsepuedeprepararapartirdeeteno.

a)Verdadero.Lahidratacióncatalíticadeunalquenoproduceelcorrespondientealcohol:

CH.=CH.(g)+H.O(g)®CH1CH.OH(g)b)Verdadero.Lapolimerizacióndeletenoproducepolietileno:

𝑛CH.=CH.(g)®–(CH.–CH.)�–(s)c)Verdadero.Lahidrogenacióncatalíticadeunalquenoproduceelcorrespondientealcano:

CH.=CH.(g)+H.(g)®CH1CH1(g)d)Falso.Eletenonopuedepresentarisómeros.

e)Verdadero.Lareacciónentrebencenoyetenoproduceetilbenceno,ylaposteriordeshidrogenacióndeestellevaalaformacióndeetenilbencenoopoliestireno,apartirdelcualseobtieneelpoliestirenomedianteunareaccióndepolimerización.

4.27. ¿Quécombinacióndereactivosproduceunéster?a)Alcoholyaldehídob)Ácidoyaldehídoc)Ácidoyalcohold)Aldehídoypermanganatodepotasio

(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Galicia2012)

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylassustanciasre-sultantesdelamismasonunésteryagua.Porejemplo:

(CuestiónsimilaralapropuestaenÁvila2009).

4.28. Laoxidaciónsuavedel2-propanol,CH3CHOHCH3,produce:a)CH3COCH3b)CH3COOCH3c)CH3CH2OCH3d)CH3CH2CHOe)CH3CH2CH3

(O.Q.N.ElEscorial2012)(O.Q.L.PaísVasco2014)

Mediantelaoxidaciónsuavedeunalcoholsecundarioseobtieneunacetona.Laecuaciónquímicacorres-pondientealareaccióndeoxidaciónes:

CH1CHOHCH1+Cr.Ow./+H[®CH1COCH1+Cr1[

4.29. LaoxidacióndeunalcoholsecundarioconK2Cr2O7enácidosulfúrico,darálugaraun:a)Aldehídob)Ácidocarboxílicoc)Ésterd)Cetona

(O.Q.L.Galicia2012)

Laoxidacióndeunalcoholsecundarioproduceunacetona.Elgrupohidroxiloseconvierteencarbonilo.Porejemplo,el2-propanolproduceacetona:

(CuestiónsimilaralapropuestaenElEscorial2012).

4.30. Losésteresseencuentrandemaneranaturalenlasfrutasyflores.Sedeseafabricarunambien-tadorconoloraplátanoysesabequeesearomaesdebidoalésteretanoatodepentilo,parasintetizarlosenecesita:a)Etanoypentanob)Etanoy1-pentanolc)Etanolyácidopentanoicod)Ácidoetanoicoy1-pentanol

Lareacciónentreunácidoorgánicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylassustanciasresul-tantesdelamismasonunésteryagua.Parasintetizaretanoatodepentilodebenreaccionarácidoeta-noicoy1-pentanoldeacuerdoconlasiguienteecuaciónquímica:

CH1COOH(l)+CH1(CH.)1CH.OH(l)®CH1COO(CH.)DCH1(l)+H.O(l)

4.31. LaoxidacióndeuncompuestodefórmulamolecularC4H10OloconvierteenotrocompuestocuyafórmulamolecularesC4H8O.Elcompuestooriginal,C4H10O,podríaserun:

I.AlcoholprimarioII.AlcoholsecundarioIII.Alcoholterciarioa)I,II,yIIIsoncorrectasb)IyIIsoncorrectasc)IIyIIIsoncorrectasd)SoloIescorrectae)SoloIIIescorrecta

LafórmuladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonosesCDH0�y,comolafórmulapropuestatienelosmismosátomosdehidrógeno,quieredecirquenopresentaningunainsaturación.Loscompuestoscompatiblesestafórmulamolecularsonalcoholesyéteressaturados.Enestecaso,lafórmulamolecularCDH0�Osecorrespondeconladeunalcoholsaturado.Estepodríaser:

§1-butanol,CH1CH.CH.CH.OH,unalcoholprimario(I)cuyaoxidaciónproduceunaldehído:

CH1CH.CH.CH.OH®CH1CH.CH.CHO+2H[+2e/

§2-butanol,CH1CH.CHOHCH1,unalcoholsecundario(II)cuyaoxidaciónproduceunacetona:

CH1CH.CHOHCH1®CH1CH.COCH1+2H[+2e/

Losalcoholesterciarioscomoel2-metil-2-propanol,CH1COH(CH1)CH1sonmásdifícilesdeoxidarparadarunúnicoproducto.

4.32. ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)UnalcoholR–COHestáigualdeoxidadoqueunaldehídoR–CHO.b)UnaldehídoR–CHOestámásoxidadoqueunalcoholR–COH.c)UnácidoR–COOHestáigualdeoxidadoqueunacetonaR–CO–R.d)UnácidoR–COOHestámásoxidadoqueelCO2.

(O.Q.L.Madrid2013)

Laoxidacióndeunalcoholprimarioproduceunaldehído,mientrasqueladeunalcoholsecundariodalugaraunacetona.

Laoxidacióndeunaldehídoproduceunácidocarboxílico,mientrasqueladeunacetonadalugaraunácidocarboxílicoyCO..

LaoxidacióndeunácidocarboxílicoproduceCO..

4.33. Cuandoelacetatodeetilo(etanoatodeetilo)sehidrolizaenpresenciadeunadisolucióndehi-dróxidodesodioseproduce:a)2-Butanonayetanolb)Ácidoacéticoyetanalc)Acetatodesodioydetiléterd)Acetatodesodioyetanole)Ácidoacético,etanolyagua

(O.Q.N.Oviedo2014)

Lareacciónentreunésteryunabaseesunareaccióndesaponificaciónylosproductosresultantesdeellasonlasaldelácidoyelalcoholformadordeléster.Laecuaciónquímicaajustadaes:

CH1COOCH.CH1+NaOH®CH1COONa+CH1CH.OHLosproductosformadossonacetatodesodioyetanol.Larespuestacorrectaeslad.(CuestiónsimilaralapropuestaenCastellón2008).

4.34. Cuandosetrataunasustanciacomoeletanolconunoxidantecomoeldicromatodepotasioenmedioácidoseobtienepreferentemente:a)Dióxidodecarbonoyaguab)Etenoc)Etinod)1,2-Etanodiole)Etanal

(O.Q.N.Oviedo2014)

Laoxidacióndeunalcoholprimariocomoeletanolproduceunaldehído,etanal.

CH1CH.OH®CH1CHOLarespuestacorrectaeslae.

4.35. Losjabones:a)Sonésteres(naturalesoartificiales).b)Sonsalesdeácidosgrasos.c)Seobtienenapartirdelaglicerinayácidosminerales.d)Seobtienenconvinagreusadoysosacáustica.

(O.Q.L.Murcia2015)

Losjabonessoncompuestosorgánicosqueseobtienenmediantelareaccióndesaponificación.Estacon-sisteenlareaccióndeunácidograso(aceiteograsa)conNaOHoKOHsegúnlasiguienteecuación:

aceiteglicerinajabón

Lasalsódicaopotásicadelácidograsoformadaeseljabón.

4.36. Apartirdelossiguientesreactivos:CH3CH2OH+C6H5COOH

seformaaguayotroproductoqueeselsiguiente:a)CH3CH2C6H4COOHb)C6H5COCH2CH3c)C6H5CH2CH3d)C6H5COOCH2CH3e)CH3CH2COOC6H5

(O.Q.N.Madrid2015)

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylosproductosre-sultantesdelamismasonunésteryagua.Delassustanciaspropuestas,laúnicaqueesunéstereselCYH_COOCH.CH1,benzoatodeetilo,queseobtienemediantelasiguientereacción:

CYH_COOH(l)+CH1CH.OH(l)®CYH_COOCH.CH1(l)+H.O(l)Larespuestacorrectaeslad.(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2001yCastellón2008yotras).

4.37. Dadalareaccióndesustituciónnucleófila(SN)deloshalogenurosdeetilo:CH3CH2X+NaOH→CH3CH2OH+NaX siendoX=halógeno

¿Quéhalogenurodelossiguientesesdeesperarquedieraunmayorrendimientodereacción?a)CH3CH2Ib)CH3CH2Brc)CH3CH2Cld)CH3CH2F

(O.Q.N.Alcalá2016)

ElhalogenuroquedaunmayorrendimientodereacciónesCH1CH.I,yaquecontienealnucleófilomásfuerte.

4.38. ElreactivodeFehling,tambiénconocidocomoellicordeFehling,esunadisolucióndescubiertaporelquímicoalemánHermannvonFehlingqueseutilizaparaladeterminaciónde:a)Azúcaresreductores.b)Gradodelalcoholenlicoressindestilar.c)VitaminaCpresenteenunalimento.d)Grasasinsaturadas.

(O.Q.N.Alcalá2016)

ElreactivodeFehlingconsisteendosdisoluciones,unadesulfatodecobre(II),ylaotradetartratodesodioypotasioehidróxidodesodio.Seusaparaladeterminacióndeazúcaresreductores.EnlareacciónelCu.[,decolorazul,esreducidoaunprecipitadorojoladrillodeCuOporunazúcarreductorcomoeslaglucosa.ElátomodeHdelgrupocarboniloeselresponsablededichareducción.

4.39. ¿QuéestablecelareglaempíricadeMarkovnikovrespectoalaadicióndeunhalogenurodehi-drógenoaundobleenlaceC=C?Indiquelaafirmacióncorrecta.a)Elprotóndelhalogenuroqueseadicionaseunealcarbonodeldobleenlacequeestámáshidrogenado.b)Elprotóndelhalogenuroseadicionaalcarbonocontiguoaldobleenlacemássustituido.c)Elprotónnuncaseadicionaaundobleenlace.d)Elprotóndelhalogenuroqueseadicionaseunealcarbonodeldobleenlacequeestámenoshidroge-nado.

(O.Q.N.Alcalá2016)(O.Q.N.ElEscorial2017)

LaregladeMarkovnikov(1869)diceque:“enlaadicióndeunreactivoasimétrico(HX,HOH,HOSO1H)aunhidrocarburoinsaturadoasimétrico,elfragmentomáspositivo(H)seunealcarbonomáshidrogenado”.

4.40. EnlareacciónentreCH3CH2CH2OHyHI,¿cuálessonlosproductosmásprobables?a)CH3CH2CH2IyH2Ob)CH3CH2CH3yHOIc)CH3CH=CH2,H2OyHId)ICH2CH2CH2OHyH2O

(O.Q.N.Alcalá2016)

Lareacciónentreunalcoholyunhalogenurodehidrógenoesunareaccióndesustituciónenlaqueelalcoholsecomportacomoelectrófilo.Losproductosformadossonlosquemuestralasiguienteecuación:

CH1CH.CH.OH+HI®CH1CH.CH.I+H.O

4.41. VictorGrignardrecibióelPremioNobeldeQuímicaen1912,porla invencióndelosllamados“reactivosdeGrignard”.Estosreactivossonunosdelosmásimportantesyversátilesenquímicaorgánicadebidoasurápidareacciónconelectrófilos.¿Cuáldelossiguientesreactivoses“reactivodeGrignard”?a)Ag(NH3)2

+b)FeBr3+Br2c)C2H5MgBrd)LiAlH4

(O.Q.N.Alcalá2016)

Loshalurosorganomagnésicosdefórmulageneral,R−Mg−X,seconocencomocompuestosorganomagne-sianosoreactivosdeGrignard.

4.42. Lareaccióndenitracióndelbenceno:

¿Quéclasedemecanismodereaccióntiene?a)Reaccióndeeliminación(RE)b)Reaccióndesustituciónnucleófila(SN)c)Reaccióndehidrólisis(RH)d)Reaccióndesustituciónelectrófila(SE)

(O.Q.N.Alcalá2016)

Loshidrocarburosaromáticossolopuedendarreaccionessustitucióny,comoelHNO1alreaccionarconH.SODformaOH/yNO.[(ionnitronio)queesunreactivoelectrófilo,setratadeunareaccióndesustituciónelectrófilaarómatica(SE).

4.43. ¿Cuáldelassiguientessustancias,alreaccionar,danlugaralpropanoatodeetilo?a)Eletanolyel1-propanol.b)Elácidoetanoicoyel2-propanol.c)Elácidoetanoicoyelácidopropanoico.d)Eletanolyelácidopropanoico.

(O.Q.L.Madrid2016)

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylosproductosre-sultantesdelamismasonunésteryagua.Elpropanoatodeetiloseobtienemediantelareacciónentreácidopropanoicoyetanol:

CH1CH.COOH(l)+CH1CH.OH(l)®CH1CH.COOCH.CH1(l)+H.O(l)Larespuestacorrectaeslad.

4.44. Elreactivoquepermiteconvertirel2-pentenoenpentanoes:a)Hidrógenob)Aguac)Permanganatodepotasiod)Latransformaciónnosepuederealizar.

(O.Q.L.Madrid2016)

Laconversióndeunalquenoenunalcanoesunareaccióndeadicióndehidrógeno.Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónpropuestaes:

CH1CH=CHCH.CH1(l)+H.(g)®CH1CH.CH.CH.CH1(l)Larespuestacorrectaeslaa.

4.45. Lareacciónglobaldehidrólisisenmedioácidodeunmonoésterdalugara:a)Unéteryunalcoholb)Unácidoyunalcoholc)Unalcoholyunaldehídod)Unéteryunácido

Lareaccióndehidrólisisdeunésterproduceunácidoyunalcohol.Porejemplo:

CH1COOCH.CH1+H.O8!W9(�⎯⎯⎯⎯⎯⎯�CH1COOH+CH1CH.OH

4.46. ¿Cómosepuedeconvertirelpropileno(propeno)enisopropanol?a)Nosepuederealizarestatransformación.b)Porreacciónconborano.c)Porreacciónconoxígeno.d)Porreacciónconaguaenpresenciadeunácido.

(O.Q.L.Madrid2017)

Laadicióncatalíticadeaguaporpartedelosalquenos,comoelpropilenoopropeno,produceelcorres-pondientealcohol,enestecaso,elisopropílico.EstareacciónsehacedeacuerdoconregladeMarkovnikov(1869),queexplicalaadicióndeunreactivoasimétrico,comoelH.O,porpartedelalqueno:

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónpropuestaes:

CH.=CHCH1(g)+H.O(g)8#�⎯�CH1CHOHCH1(g)

4.47. ¿Quétipodecompuestoseformaporoxidaciónsuavedel2-pentanol?a)Unácidob)Unaldehídoc)Unésterd)Unacetona

Mediante laoxidaciónsuavedeunalcoholsecundario, comoel2-pentanol, seobtieneunacetona.Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeoxidaciónes:

CH1CHOHCH.CH.CH1+Cr.Ow./+H[®CH1COCH.CH.CH1+Cr1[

(CuestiónsimilaralapropuestaenElEscorial2012yPaísVasco2014).

4.48. Comoproductodeladeshidratacióndeetanolseobtiene: a)Acetona b)Etanaldehídoc)Ácidoacéticod)Eteno

(O.Q.L.Murcia2018)

Ladeshidratacióndeunalcoholcomoeletanolproduceunalqueno:

CH1CH.OH(g)®CH.=CH.(g)+H.O(g)

Enestecasolasustanciaqueseobtieneeseleteno.

4.49. ¿Quécompuestodelossiguientesseobtendráporreacciónentreunácidocarboxílicoyunal-cohol?a)CH3OCH2CH2COOHb)CH3CH2COOCH3c)CH3COCH2OCH3d)CH3CH2OCH2OCH3

(O.Q.L.Galicia2018)

Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylosproductosre-sultantesdelamismasonunésteryagua.Delassustanciaspropuestas,laqueseobtienemedianteestareacciónesCH1COOCH.CH1,acetatodeetilo:

(CuestiónsimilaralaspropuestasenMurcia2001,Castellón2008yotras).

4.50. CuandosepasadeCH3CHOHCH3aCH3COCH3tienelugaruna:a)Oxidación b)Reducción c)Sustitución d)Isomerización

(O.Q.L.LaRioja2018)

Unmétodoparaobtenerunacetonaesmediantelaoxidacióndeunalcoholsecundario.Enestecaso,laace-tonaopropanonaseobtieneapartirdel2-propanol:

CH1CHOHCH1®CH1COCH1

4.51. Sedicequeunaldehídoesreductorporqueseoxidaa:a)Cetona b)Alcohol c)Éterd)Ácidocarboxílico

(O.Q.L.LaRioja2018)

Unaldehídocuandosetransformaenunácidocarboxílicosecomportacomounreductordebidoalátomodehidrógenoqueseencuentraunidoalgrupocarbonilo.

4.52. ElproductoXqueseobtieneenlareacción:CH3OH+C6H5COOH®X+H2O,es:

Setratadeunareacciónentreunácido(benzoico)yunalcohol(metanol)paradarunéster(benzoatodemetilo)ylaúnicadelassustanciaspropuestasquesecorrespondeconesenombrees:

4.53. Indiqueelproducto,entrelossiguientes,queseobtendríaaloxidarpropan-2-ol:a)Ácidopropanoicob)Propenoc)Propanald)Acetonae)Ningunodelosanteriores

Laoxidacióndeunalcoholsecundarioproduceunacetona.Enestecaso,comosetratadelpropan-2-olelproductoqueseformaeslaacetona.Enestareacciónelgrupohidroxiloseconvierteencarbonilo.

4.54. ¿Quétipodereacciónconvierteunalcoholsecundarioenunacetona?a)Reducciónb)Oxidaciónc)Cetonizaciónd)Nosepuederealizarlatransformación.

(O.Q.L.Madrid2018)

Laconversióndeunalcoholsecundarioencetonaesunaoxidación.Porejemplo,lasemirreacciónparalatransformacióndel2-propanolenacetonaes:

CH1CHOHCH1®CH1COCH1+2H[+2e/

Comoseobserva,el2-propanolcedeelectronesyseoxidaaacetona.

4.55. Cuandosetrata1-bromo-1-metilciclohexanoconetanol/KOH,¿cuálseráelproductofinalderi-vadodelanteriorqueseformemayoritariamente?a)1-Metilciclohexanolb)Metilidenciclohexanoc)1-Metilciclohexenod)Ciclohexanol

Se trata de una reacción de eliminación E2 en la que el productomayoritario formado es 1-metilci-clohexeno.

4.56. Lareacciónsiguiente:ácidometanoico+metanol→agua+metanoatodemetilo

sedenomina:a)Esterificaciónb)Adiciónc)Saponificaciónd)Eliminación

Lareacciónentreunácido(metanoico)yunalcohol(metanol)paradarunéster(metanoatodemetilo)yaguaesunareaccióndeesterificación.

4.57. Indiquecuáleseltipodemecanismooprocesopormediodelcualelcompuestopropenosetrans-formaenel1-cloropropano.a)Sustituciónelectrofílica.b)AdiciónquesiguelaregladeMarkovnikov.c)Condensaciónhalogenada.d)Ningunadelasotrasrespuestasescorrecta.

Loshidrocarburosinsaturados,comolosalquenos,danreaccionesdeadicióny,latransformacióndeunodeestosenunhidrocarburosaturadohalogenadosehacedeacuerdoconregladeMarkovnikov(1869),queexplicalaadicióndeunreactivoasimétricoporpartedeunalquenooalquino:

CH.=CHCH1+HCl®CH1CHClCH1

Elproductomayoritarioformadoesel2-cloropropanoy,comoaquíseproponequeseformeel1-cloropro-pano,noesposiblelaaplicacióndelaregladeMarkovnikov.

4.58. LascondicionesdereacciónqueconducenalmejorrendimientoenlaformacióndeC2H5Clsona)C2H6(exceso)+Cl2

luz𝐔𝐕�⎯⎯⎯⎯⎯�

b)C2H6+Cl2sinluz25°C�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯�

c)C2H6(exceso)+Cl2sinluz25°C�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯�

d)C2H6+Cl2luz𝐔𝐕�⎯⎯⎯⎯⎯�

Setratadeunareaccióndesustituciónquetranscurrepormecanismodereacciónencadenaentreseta-pas:

1)iniciación 2)propagación 3)terminación

Estareacciónnotranscurreatemperaturaambienteysinpresenciadeluz.Laluzazuleslamásapropiadadebidoasulongituddeonda,yaque,eslaquemejoractivayrompelamoléculadeCl2ynoesabsorbidaporelalcano.

Comosetratadeunmecanismoporformaciónderadicalesnoesnecesarioqueexistaexcesodereactivo.

CH1CH1+Cl.$a�#�a$�⎯⎯⎯⎯⎯⎯�CH1CH.Cl+HCl

5.POLÍMEROS

5.1. Elmaterialllamado“teflón”:a)Conducemuybienlacorrienteeléctrica.b)Seobtienepolimerizandoflúorenpresenciadeteluro.c)Esanfomagnético(diay/oparamagnéticosegúnlascondiciones).d)Esmuyinertedesdeelpuntodevistaquímico.

(O.Q.L.Murcia2013)

Elteflónopolitetrafluoroetileno(PTFE)esunpolímerodelafamiliadelaspoliolefinas.Suestructuraessimilaraladelpolietileno(PE),enelquelosátomosdehidrógenohansidosustituidosporátomosdeflúor.Lafórmulaquímicadelmonómero,tetrafluoroeteno,esF.C=CF..FuedescubiertoporRoyJ.Plun-kett,investigadordeDuPont,en1938.Laecuacióndelapolimerizaciónes:

Lapropiedadprincipaldeestematerialesqueesprácticamenteinertedesdeelpuntodevistaquímico,esincapazdereaccionarconlamayoríadelosácidos,basesydisolventesconocidos.Estosedebealaprotecciónqueejercenlosátomosdeflúorsobrelacadenadecarbonos.

5.2. Elnylonesunpolímeroconmúltiplesaplicacionesennuestravidacotidiana,entre lasquesepuedencitarlasmedias,elhilodepescaroelrecubrimientodelosairbagsdelosvehículos.Estructuralmenteesunapoliamida,esdecir,unasustanciaconmultituddeagrupacionesamida.¿Cuáldelassiguientesestructurassecorrespondeconunaamida?a)R–C(O)–Rb)R–C(O)–NHRc)R–NH–Rd)R–CH=CH–R

(O.Q.L.Madrid2017)

Lasamidassoncompuestosquesecaracterizanporquetienenelgrupofuncional–CO–NH.y,sisonamidassustituidas,–CO–NHRo–CO–NRR’.

5.3. Unpolímerotermoplásticoesaquelque:a)Selepuedevolveradarformasisevuelveafundir.b)Eselástico.c)Semoldeasoloensuformación.d)Aguantacambiosbruscosdetemperatura.

(O.Q.L.Galicia2018)

Lospolímerostermoplásticossonaquellosquesisevuelvena fundirse lespuedemoldeardenuevo.Dentrodeestegruposeencuentran,entreotros,polietileno(PE),polipropileno(PP),poliestireno(PS),polimetilmetacrilato(PMMA),policlorurodevinilo(PVC),polietilentereftalato(PET)yteflón(PTFE).

5.4. Delossiguientespolímeros,¿cuálesdecondensación?a)Nylonb)Teflónc)Neoprenod)Caucho

(O.Q.L.Galicia2018)

Elnylonesunpolímeroqueseobtieneporpolicondensacióndelclorurodelácidohexanodioico(ácidoadípico)ylahexametilendiamina.

5.5. Eltereftalatodepolietileno,normalmenteconocidocomoPETporsuacrónimoeninglés,esunpolímeromuyampliamenteutilizadoennuestrasociedad.Enrelaciónconelmismo,¿cuáldelassiguien-tesproposicionesnoesverdadera?a)Seobtienemedianteunareaccióndepolicondensación.b)Esunodelospolímerosquemásampliamenteserecicla.c)Estransparenteysemirígido.d)Químicamenteesunapoliamida.

ElPETesunpolímeroqueseobtienemedianteunareaccióndepolicondensaciónentreelácidotereftá-licoyeletilenglicol:

Esunplásticotransparenteysemirígidomuyampliamenteutilizadoenlafabricacióndebotellasyga-rrafasparaaguapotabledeconsumodoméstico,porloquesetratadeunodelosplásticosmásamplia-mentereciclado.

5.6. LaempresaDuPontesunadelasmásimportantesdelmundoenelsectorindustrial.EntrelosproductosquedesarrollaronenelsigloXX,sepuedencitarelneopreno,elnylon,elteflónyelkevlar.¿Quétipodesustanciassonestosproductos?a)Colorantesb)Explosivosc)Fármacosd)Polímeros

(O.Q.L.Madrid2019)

Neopreno,nylon,teflónykevlarsoncompuestosabasedecarbonoquesepuedenincluirelgrupodesustanciasllamadaspolímerosysusmonómerossonlosquesemuestranenlaimagen:

neopreno

nylon6

Teflón

kevlar

5.7. Solounodelossiguientespolímerossintéticosseobtieneporunmecanismodepolicondensa-ción.Identifiquelo.a)PVCb)PETc)Tefón(PTFE)d)Polipropileno

ElPETesunpolímeroqueseobtienemedianteunareaccióndepolicondensaciónentreelácidotereftá-licoyeletilenglicol:

Elrestodelospolímerospropuestosseobtienenmediantereaccionesdeadición.

V.BIOQUÍMICA1.BIOQUÍMICA

1.1. LavitaminaC,presenteengrancantidadenlosfrutoscítricos,seleconocetambiéncomo:a)Niacinab)Ácidocarbónicoc)Ácidoascórbicod)Ácidocítrico

(O.Q.L.Murcia2013)

LavitaminaCeselenantiómeroLdelácidoascórbicoysufórmuladesarrolladaes:

1.2. Ladiferenciadeunagrasasaturadadeunainsaturada,sebasaen:a)Quepuedesermetabolizadaporsereshumanos.b)Quecontienedoblesenlacescarbono–carbono.c)Quetieneveinteomásátomosdecarbono.d)Queesdeorigenanimal.

(O.Q.L.Madrid2013)

Lasgrasasinsaturadas,adiferenciadelassaturadas,sonaquellasquepresentanalgúndobleenlaceoinsaturación(C=C)entreátomosdecarbono.

1.3. Lasgrasasyaceitessonésteresdelosácidosgrasoscon:a)Propanolb)Propanotriolc)Azúcaresd)Fenole)Alcoholesdecadenalarga

(O.Q.N.Madrid2015)

Lasgrasassonésteresenlosqueuna,dosotresmoléculasdeunácidograsoreaccionanconunamoléculadepropanotriologlicerinaformandounmonoglicérido,diglicéridootriglicérido,conuna,dosotresmo-léculasdeácido,respectivamente.

1.4. ¿Cuáldelassiguientesmoléculasesunterpeno?

a)b)c)d)

(O.Q.N.Alcalá2016)

§Lamoléculaa)correspondeaunmonosacárido:glucosa.

§Lamoléculab)correspondeaunterpeno.§Lamoléculac)correspondeaunaminoácido:alanina.§Lamoléculad)correspondealácidoascórbico.

1.5. Lospolisacáridossonmoléculasbioquímicasqueconsistenenpolímerosdemoléculasdemono-sacáridos(azúcaressimples).Todaslassustanciassiguientessonconsideradaspolisacáridosomacro-moléculasdesacáridosexcepto:a)Celulosab)Fructosac)Glucógenod)Almidón

Delasmoléculaspropuestas,laúnicaquecorrespondeaunmonosacáridoeslafructosa,elrestocorrespon-denapolisacáridos.

1.6. Elcolesterolesunamoléculafundamentalparalavida.Enelserhumanoesunamoléculaesencialparaformarlamembranacelu-laryeselprecursorbiosintéticodelashormonasesteroídicas.Sisuestructuraeslaquesemuestra,indiquecuálessufórmulamolecular:a)C26H44Ob)C27H44Oc)C27H42Od)C27H46O

(O.Q.L.Madrid2017)

LafórmulamoleculardelcolesterolesC.wHDYO.

1.7. Elsiguienteglúcidoesuna:

a)Aldohexosab)Cetohexosac)α-Furanosad)α-Piranosa

Lamoléculapropuestaesunaaldohexosa,yaqueformaunanilloconformadesillaconseiscarbonosygrupoaldehído.Setratadelaβ-D-glucosa.

1.8. ¿Cuáldelassiguientesopcionesescorrecta?a)Todoslosaminoácidosproteicossonópticamenteactivos.b)Todoslosaminoácidosproteicosexceptolaglicina,sonópticamenteactivos.c)Todoslosaminoácidosproteicosexceptolaglicinayelácidoglutámicosonópticamenteactivos.d)Todoslosaminoácidosproteicosexceptolaglicina,elácidoglutámicoylalisinasonópticamenteac-tivos.

Paraqueunasustanciaseaópticamenteactivadebecontenerensuestructurauncarbonoasimétrico.

Lasestructurasdelaglicina,ácidoglutámicoylisinason:

Glicina

nopresentaunCasimétrico

ÁcidoglutámicopresentaunCasimétrico

Lisina

presentaunCasimétricoLarespuestacorrectaeslab.

1.9. Elcolesterolesunamoléculafundamentalparalavida.Delassiguientesopciones,unaesfalsa:a)Esuncomponentedelasmembranascelulares.b)EselprecursordelavitaminaD.c)Participaeneltransportedeoxígenoenelorganismo.d)Eselmaterialdepartidaparalabiosíntesisdelashormonassexuales(estradiol,progesteronaytes-tosterona).

(O.Q.L.Madrid2019)

Elcolesterol,entreotrasfunciones,escomponentedemembranascelulares,precursordevitaminaD,materialdepartidaenlabiosíntesisdehormonassexuales,sinembargo,noparticipaeneltransportedeoxígenoenelorganismo,esafunciónlecorrespondealahemoglobina.

1.10. Enlosúltimostiempos,lostriglicéridosaparecenfrecuentementeenlosmediosdecomunicaciónennoticiasrelacionadasconlaalimentaciónylasalud.¿Quéesuntriglicérido?a)Underivadodelcolesterol.b)Unfármacousadocomoantiinflamatorio.c)Unésterdeácidograso.d)Unalcoholpolihidroxílico.

(O.Q.L.Madrid2019)

Untriglicéridoesunésterformadoapartirdeglicerinaytresácidosgrasos.

1.11. ElATP(adenosina-5’-trifosfato)es:a)Untransportadoractivadodegruposfosforilo.b)Unamoléculacuyahidrólisisesunareaccióntermodinámicamentedesfavorable.c)Unacoenzimanecesariaenprocesoshidrolíticos.d)UnsustratoactivadoparalabiosíntesisdelADN.

(O.Q.L.Madrid2019)

ElATP(adenosina-5’-trifosfato)esunnucleótido implicadoenlaobtencióndeenergíaporpartedelascélulashumanas.

Comoseobserva,suestructuratienetresgruposfosfatoquehacenqueelATPseaun transportadoractivadodegruposfosforilo.

1.12. En2020seconmemoraelcentenariodelnacimientodeRosalindE.Franklin(1920-1958),desta-cada cristalógrafaque contribuyóadeterminar la “moléculade la vida”, el ácidodesoxirribonucleico(ADN),queeslamoléculaquetransmitelainformacióngenéticaentregeneraciones.¿Cuáldelassiguien-tesafirmacionesesfalsa?a)LamoléculadeADNesunamoléculademuyaltopesomolecular.b)ElADNesunaproteína.c)LasbasesqueformanelADNsonadenina,citosina,guaninaytimina.d)ElenlacedehidrógenoesfundamentalparaestabilizarlaestructuradelADN.

(O.Q.L.Madrid2020)

LamoléculadeADNesunamacromoléculadealtopesomolecularformadapordoscadenasenrolladasentresíconunaestructuradedoblehélice.Cadaunadelascadenasestáintegradaporlaunióndenu-cleótidos (desoxirribonucleótidos)unidos entre sí por enlaces fosfodiéster. Cadanucleótido está for-madoporunapentosa(enestecaso,desoxirribosa),unabasenitrogenada(adenina,guanina,citosinaotimina)yungrupofosfato.ElenlacefosfodiésterseformaentreelgrupofosfatodeunnucleótidoyelgrupoOHdelapentosadelotronucleótido.Lasdoscadenasenladoblehéliceestánunidasporenlacesdehidrógenoentrebasesnitrogenadascomplementarias.Lasecuenciadeestasbasesenlacadenapro-porcionaelcódigogenético,conlainformaciónnecesariaparasintetizarARNy,apartirdeeste,proteí-nas.ElADNdeunabacteriapuedetenerdelordendemilesdemillonesdeparesdenucleótidos.

Deacuerdoconloexpuesto,laspropuestasa),c)yd)sonciertasyb)esfalsa:elADNestáformadoporunióndenucleótidosyunaproteínaporlaunióndeaminoácidos.

1.13. SilasecuenciadebasesdeunahebradeADNesATGACTGTC,seleccionelasecuenciadebasesdesuhebracomplementaria.a)TACTGACACb)TUCTUGGUCc)GUAGTUAUGd)Todaslasrespuestassonincorrectas.

Losparesdebasescomplementariasson:A–TyC–G(ADN)yC–U(ARN),portanto,lasecuenciadebasescomplementariasalapropuestaesTACTGACAG.

VI.FORMULACIÓNYNOMENCLATURAINORGÁNICA1.FORMULACIÓNYNOMENCLATURAINORGÁNICA

1.1. Enelioncomplejo[CrCl2(NH3)4]+,elestadodeoxidacióndelcromoysunúmerodecoordinaciónson,respectivamente:a)0y6b)0y7c)+3y4d)+3y6e)–3y6

Setratadeuncatióncomplejoenelquecatióncentralcromoseencuentraunidoadosligandosaniónicoscloro(Cl/)yacuatroligandosneutrosamin(NH1)porloquesu:

§númerodecoordinaciónes6

§estadodeoxidacióndelcatiónmetálicoes,𝑥+2(–1)=+1®𝑥=+3

1.2. Delossiguientesiones,digalosqueseencuentranformuladoscorrectamente:1)Ionperclorato:ClO42– 2)Ionhipoyodito:IO2– 3)Ionortofosfato:PO43– 4)Ionbisulfito:S2O32–

a)1,2y3b)2y4c)Solo3d)3y4

Lasfórmulascorrectasson:

1)Ionperclorato:ClOD/.Lafórmulapropuestanocorrespondeaningunaespecie.

2)Ionhipoyodito:IO/ .Lafórmulapropuestacorrespondealionyodito.

3)Ionortofosfato:POD1/.Lafórmulapropuestaescorrecta.

4)Ionbisulfito:HSO1/.Lafórmulapropuestacorrespondealiontiosulfato.DeacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropuestasporlaIUPACen2005,elnombrebisulfitoesobsoleto,deberíallamarse:

§nombrevulgaraceptado:ionhidrogenosulfito

§nomenclaturadeadición:[SO.(OH)]/,hidroxidodioxidosulfato(1–)

§nomenclaturadehidrógeno:hidrogeno(trioxidosulfato)(1–).

1.3. Loscompuestoshidróxidodecalcio,sulfatodecalcioycarbonatodecalcioson,respectivamente.a)CaOH/CaSO4/CaCO3b)Ca(OH)2/CaSO4/CaCOc)Ca(OH)2/CaSO/CaCO3d)Ca(OH)2/CaCO3e)Ca(OH)2/CaSO4/CaCO3

Lasfórmulasdeloscompuestospropuestosson:

hidróxidodecalcio®Ca(OH).sulfatodecalcio®CaSODcarbonatodecalcio®CaCO1

1.4. Señalelafórmulaquímicaquecorrespondealhipocloritodecesio:a)CsClO2b)CsClOc)CeClOd)ScClO

(O.Q.L.Murcia2004)

Elhipocloritodecesioesunasaldelácidohipocloroso,HClO,enlaquesereemplazaelátomodeHporunátomodeCs®CsClO.

1.5. Señalelafórmulacorrectadelácidotritiofosfórico.a)H2PO2Sb)H3PO4Sc)H3POS3d)HPO3S2

LafórmuladelácidofosfóricoesH1PODyelprefijotioindicaquesereemplazaunátomodeoxígenoporunátomodeazufre,portanto,lafórmuladelácidotritiofosfóricoesH1POS1.

1.6. SivemoslafórmulaKIO,debemospensarquesetratade:a)Unaoxosalb)Unabisalc)Unóxidodobled)Unerror,porquelafórmulaestámalescrita.

(O.Q.L.Murcia2005)

LafórmulaKIOcorrespondeaunaoxosalprocedentedelácidohipoyodoso,HIO,enlaquesehareem-plazadoelátomodeHporunátomodeK.

1.7. ¿Cuáleslafórmuladelbis(etilendiamina)diclorocobalto(III)?a)[Co(en)3Cl2]+b)[Co(en)2Cl2]+c)[Co(en)2Cl2]3+c)[Co(en)2Cl2]5+

Setratadeuncatióncomplejoenelquecatióncentral(Co1[)seencuentraunidoadosligandosaniónicoscloro(Cl/)yaotrosdosligandosneutrosetilendiamina(en)cuyafórmulaes:

[Co(en).Cl.][

1.8. El número de coordinación y el estado de oxidación del ionmetálico central en el complejo[CrBr2(NH3)4]+son,respectivamente:a)6y+1b)6y+3c)2y+1d)2y+3e)4y+3

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

Setratadeuncatióncomplejoenelquecatióncentralcromoseencuentraunidoadosligandosaniónicosbromo(Br/)yacuatroligandosneutrosamin(NH1)porloquesu:

§númerodecoordinación:6

§estadodeoxidacióndelcatiónmetálicoes,𝑥+2(–1)=+1,dedonde,𝑥=+3.

(CuestiónsimilaralapropuestaenBarcelona2001).

1.9. ¿Cuáldelassiguientesproposicionesesverdadera?a)KClO2:cloratodepotasiob)Na2SO3:sulfatodesodioc)FeS:sulfuroférricod)Al(NO3)3:nitratodealuminio

(O.Q.L.LaRioja2007)

a)Falso.KClO.escloritodepotasio.

b)Falso.Na.SO1essulfitodesodio.

c)Falso.FeSessulfurodehierro(II)omonosulfurodehierro.DeacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropuestasporlaIUPACen2005,elsufijoicoparalassalesesobsoleto.

d)Verdadero.Al(NO1)1esnitratodealuminio.

1.10. ElnombredelcompuestodefórmulaFe3(PO4)2es:a)Orfosfatoferrosob)Fosfatoférricoc)Metafosfatoferrosod)Fosfitoferroso

(O.Q.L.LaRioja2007)

Setratadeunaoxosaldeunácidopolihidratado,H1POD,queeselácidoortofosfóricoosimplementefosfórico.DeacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropuestasporlaIUPACen2005,elnombreortofos-fatoferrosoesobsoleto,yaquenoseaceptanlossufijososoeicoenlasoxosalesydeberíallamarse:

§nombrevulgaraceptado:fosfatodehierro(II)ofosfatodehierro(2+)

§nomenclaturaconprefijosmultiplicadores:bis(tetraoxidofosfato)dedihierro

§nomenclaturadeadición:tetraoxidofosfato(3–)dehierro(2+)

1.11. ElnombrecorrespondientealcompuestodefórmulaHg(HSO3)2es:a)Hidrogenosulfatomercúricob)Hidrogenosulfitomercúricoc)Sulfatoácidomercuriosod)Hidrogenosulfitomercurioso

(O.Q.L.LaRioja2007)

Setratadeunasalácidadelácidosulfuroso,H.SO1.Deacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropues-tasporlaIUPACen2005,elnombrehidrogenosulfitoferrosoesobsoleto,yaquenoseaceptanlossufijososoeicoenlasoxosalesydeberíallamarse:

§nombrevulgaraceptado:hidrogenosulfitodemercurio(II)ohidrogenosulfitodemercurio(2+)

§nomenclaturaconprefijosmultiplicadores:bis(trioxidosulfato)demercurio

§nomenclaturadeadición:hidrogeno(trioxidosulfato)(1–)demercurio(2+)

1.12. Enelioncomplejodelamoléculapentacloroaquocromo(III),elnúmerodeoxidaciónyelíndicedecoordinacióndelionmetálicocentralsonrespectivamente:a)+3y5b)+2y1c)+6y6d)+3y6

(O.Q.L.Madrid2007)

Elioncomplejopentacloroaquocromo(III),[CrCl_(H.O)].[,tieneestructuraoctaédricaenlaqueelioncromoseencuentrarodeadode6ligandos,cincoaniónicos,cloro,Cl/yunoneutroaqua,H.O.

Elnúmerodeoxidacióndelioncromoes+3talcomoindicaelnombredelioncomplejo.

1.13. LafórmulaHIOcorrespondea:a)Yodurodehidrógenob)Hidróxidodeyodoc)Ácidohipoyodosod)Nosecorrespondeaningúncompuestoconocido(hastaahora).

(O.Q.L.Murcia2008)

DeacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropuestasporlaIUPACen2005,lafórmulaHIOcorrespondeaunoxoácido:

§nombrevulgaraceptado:ácidohipoyodoso

§nomenclaturadeadición:hidroxidoyodo

§nomenclaturadehidrógeno:hidrogeno(oxidoyodato)

1.14. ¿Cuáleslafórmuladelhidrogenocarbonatodealuminio?a)Al3(CO3)2b)Al2(HCO3)3c)Al(HCO3)3d)Al2(CO3)3

(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)

Setratadeunasalácidadelácidocarbónico,H.CO1,cuyafórmulaes,Al(HCO1)1.

1.15. ¿Cuáldelassiguientesproposicionesescorrecta?a)Fe(NO3)3:nitritodehierro(III)b)Cu(ClO)2:hipocloritodecobre(II)c)KCO3:carbonatodepotasiod)Al2(SO3)3:sulfatodealuminio

(O.Q.L.LaRioja2008)

a)Incorrecto.Fe(NO1)1esnitratodehierro(III).b)Correcto.Cu(ClO).eshipocloritodecobre(II).c)Incorrecto.KCO1esunafórmulaincorrectaquenopuedecorresponderaningunasustancia.d)Incorrecto.Al.(SO1)1essulfitodealuminio.Larespuestacorrectaeslab.

1.16. Lasfórmulascorrectasdeldicromatodepotasio,tiosulfatodesodioydihidrogenofosfatodecal-cioson,respectivamente.a)KCr2O7/Na2S2O3/CaH2PO4b)K2Cr2O7/Na2S2O3/Ca(H2PO4)2c)K2Cr2O7/NaS2O3/Ca(H2PO4)2d)K2Cr2O7/NaS2O3/CaHPO4

(O.Q.L.Madrid2008)

Lasfórmulasdeloscompuestospropuestosson:§dicromatodepotasio®K.Cr.Ow

§tiosulfatodesodio®Na.S.O1

§dihidrogenofosfatodecalcio®Ca(H.POD).Larespuestacorrectaeslab.

1.17. Indiquecuáldelassiguientesfórmulasnosecorrespondeconelnombre:a)KClO4:cloratodepotasiob)Ag2SO3:sulfitodeplatac)Ca(NO2)2:nitritodecalciod)Na2CO3:carbonatodesodio

KClODnoescloratodepotasio,lafórmulapropuestacorrespondealpercloratodepotasio.

Elrestodelasfórmulassecorrespondenconelnombrepropuesto.

1.18. LafórmulaHBrOcorrespondea:a)Hidróxidodebromob)Bromurodehidrógenoc)Ácidohipobromosod)Nosecorrespondeaningúncompuestoconocidohastalafecha.

DeacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropuestasporlaIUPACen2005,lafórmulaHIOcorrespondeaunoxoácido:

§nombrevulgaraceptado:ácidohipobromoso§nomenclaturadeadición:hidroxidobromo§nomenclaturadehidrógeno:hidrogeno(oxidobromato)

1.19. Lasfórmulascorrectasdelpermanganatodepotasio,boratodesodioehidrogenoarsenitodeso-dioson,respectivamente:a)KMnO4/Na3BO3/Na2HAsO3b)K2MnO4/Na3BO3/Na(HAsO3)2c)K2MnO4/NaBO2/NaHAsO3d)KMnO4/NaBO2/Na2HAsO3

(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Extremadura2015)

Lasfórmulasdeloscompuestospropuestosson:

§permanganatodepotasio®KMnOD

§boratodesodio®Na1BO1

§hidrogenoarsenitodesodio®Na.HAsO1Larespuestacorrectaeslaa.

1.20. Indiquecuáldelassiguientesfórmulasnocorrespondeconelnombre:a)Li2SO4:sulfatodelitiob)NH4ClO4:percloratodeamonioc)AgNO3:nitritodeplatad)K2CO3:carbonatodepotasio

(O.Q.L.LaRioja2010)

LafórmulaAgNO1nocorrespondealnitritodeplata,elnombrecorrectoesnitratodeplata.

Elrestodelasfórmulassecorrespondenconelnombrepropuesto.

1.21. ¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondealhidróxidodebario?a)Ba(OH)b)Ba(OH)2c)Be(OH)d)BaO

(O.Q.L.LaRioja2012)

LafórmuladelhidróxidodebarioesBa(OH)..

1.22. PuestoqueelNaOHsenombracomohidróxidodesodio,elHClOsenombrará:a)Hidróxidodeclorob)Clorurobásicodehidrógenoc)Monooxoclorato(I)dehidrógenod)Hidroxicloruro

(O.Q.L.Murcia2012)

DeacuerdoconlasnormasdenomenclaturapropuestasporlaIUPACen2005,lafórmulaHClOcorrespondeaunoxoácido:

§nombrevulgaraceptado:ácidohipocloroso§nomenclaturadeadición:hidroxidocloro§nomenclaturadehidrógeno:hidrogeno(oxidoclorato)

Elnombremonooxoclorato(I)dehidrógenosecorrespondeconlanomenclaturasistemáticaqueyanoesaceptadaporlaIUPAC.

1.23. ElcompuestoHClO3senombracomo:a)Cloritodehidrógenob)Trioxoclorato(V)dehidrógenoc)Ácidoclorosod)Ácidoperoxocloroso

(O.Q.L.Murcia2013)

Deacuerdocon lasnormasdenomenclaturade la IUPACde2005, la fórmulaHClO1 correspondeaunoxoácido:

§nombrevulgaraceptado:ácidoclórico

§nomenclaturadeadición:ClO.(OH)hidroxidodioxidocloro

§nomenclaturadehidrógeno:hidrogeno(trioxidoclorato)

Elnombretrioxoclorato(V)dehidrógenosecorrespondeconlanomenclaturasistemáticaqueyanoesaceptadaporlaIUPAC.

1.24. Indiquecuáldelassiguientesfórmulascorrespondealsulfitodecalcio:a)CaSO3b)CaSO4c)BaSO3d)Ca2SO3

(O.Q.L.LaRioja2013)

Setratadeunaoxosaldelácidosulfuroso,H.SO1,cuyafórmulaes,CaSO1.

1.25. ¿Cuáleslafórmuladelácidodifosfórico?a)H3PO4b)H6P2O6c)H6P2O5d)H4P2O7

(O.Q.L.LaRioja2014)

Setratadeunoxoácidodecondensaciónysufórmulaes,HDP.Ow.

1.26. ¿Cuáleslafórmuladelhidrogenofosfatodealuminio?a)Al(H2PO4)3b)Al2(HPO4)3c)Al(HPO4)2d)Al3(HPO4)2

Setratadeunasalácidadelácidofosfórico,H1POD,cuyafórmulaes,Al.(HPOD)1.

1.27. Lafórmulaquímicadelperóxidodecalcioes:a)CaO2b)Ca2Oc)Ca2O2d)CaO

(O.Q.L.Murcia2017)

LafórmulacorrectadelperóxidodecalcioesCaO..

1.28. ElnombrecorrectodelcompuestoMgCrO4es:a)Cromatodemagnesio(II) b)Cromatodemanganeso(II) c)Cromatodemagnesiod)Cromiatodemagnesio

(O.Q.L.LaRioja2018)

Deacuerdoconlanomenclaturatradicional,elnombredelMgCrO4escromatodemagnesio.

1.29. ¿Cuáleslafórmuladelácidodisulfúrico?a)H2SO4b)H6S2O6c)H2S2O5d)H2S2O7

(O.Q.L.LaRioja2018)

Setratadeunoxoácidodecondensaciónysufórmulaes,H.S.Ow.

1.30. ¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondealácidofosfórico?a)H3PO4b)H3PO3c)HPO3d)H4P2O7e)H4P2O5

Setratadeunoxoácidopolihidratadoenelqueelprefijoortohabitualmenteseomiteysufórmulaes,H1POD.

1.31. ElnombrecorrectodelcompuestoPdTees:a)Teluriodepaladio(II) b)Telururodepaladio c)Telururodepaladio(II)d)Teluriodepanadio

(O.Q.L.LaRioja2019)

Deacuerdoconlanomenclaturadecomposición,elnombredelasustanciaestelururodepaladio(II).

1.32. ElcompuestodefórmulaCrBes:a)Bromurodecarbono b)Carburodebromo(IV) c)Cromurodebromo(I)d)Borurodecromo(III)

(O.Q.L.Murcia2019)

Deacuerdoconlanomenclaturadecomposición,elnombredelasustanciaesborurodecromo(III).

1.33. ¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondealaniónsilicato?a)SiO32–b)SiO2c)Si3O96–d)Si2O76–e)SiO44–

Setratadelanióndeunoxoácidopolihidratado,ortosilícico,HDSiOD,enelqueelprefijoortohabitual-menteseomiteysufórmulaes,SiODD/.

1.34. ¿Cuáleslafórmulaquímicadelaalúmina?a)Alb)AlO2c)AlH3d)Al2O3e)Al(NO3)3

Laalúminaeselnombretradicionaldelóxidodealuminioysufórmulaes,Al2O3.

1.35. Indiquecuáleslafórmulacorrectaparahidrogenofosfatodeplata:a)Ag2(HPO4)b)Pt(H2PO4)c)Pt2(HPO4)d)Ag(H2PO4)

(O.Q.L.LaRioja2020)

Setratadeunasalácidadelácidofosfórico,H1POD,ysufórmulaes,Ag.HPOD.

1.36. IndiquecuáleselnombrecorrectoparaH2CO3:a)Dihidroxido(dioxidocarbono)b)Dihidroxidodioxidocarbonatoc)Dihidrogenotrioxidocarbonod)Dihidrogeno(trioxidocarbonato)

(O.Q.L.LaRioja2020)

Deacuerdoconlasnormasdenomenclaturade laIUPACde2005, la fórmulaH2CO3 correspondeaunoxoácido:

§nombrevulgaraceptado:ácidocarbónico§nomenclaturadeadición:CO(HO).,dihidroxidooxidocarbono§nomenclaturadehidrógeno:dihidrogeno(trioxidocarbonato)

1.37. ¿Cuálocuálesdeestasasociacionesnombre/fórmulaesincorrecta?I)Hidrogenocarbonatodesodio NaHCO3II)Peróxidodehidrógeno H2O2III)Clorurodehierro(II) FeCl3IV)Fosfatodeamonio NH4PO4V)Clorurodecalcio CaCl

a)SonincorrectasIII,IVyVb)SoloesincorrectalaIIIc)SonincorrectasIIIyVd)SonincorrectasI,IIIyV

LasparejasIyIIsoncorrectas,mientrasquelasfórmulasincorrectasIII,IVyVcorrespondena:

clorurodehierro(II)quedebeserFeCl2

fosfatodeamonioquedebeser(NH4)3PO4

clorurodecalcioquedebeserCaCl2

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