Problema 1 · Química UB 2020

Problema 1. Equilibri redox i equació de Nernst

Es prepara una dissolució aquosa que conté els següents compostos hidrosolubles en presència d'àcid clorhídric: àcid oxalacètic ($\mathrm{HOOC\text{-}CH_2\text{-}CO\text{-}COOH}$), àcid màlic ($\mathrm{HOOC\text{-}CH_2\text{-}CH(OH)\text{-}COOH}$), àcid molíbdic ($\mathrm{H_2MoO_4}$) i clorur de molibdè(III) ($\mathrm{MoCl_3}$).

Dades:

$E^\circ(\mathrm{oxalat\text{-}acetat / malat}) = -0{,}166\text{ V}$

$E^\circ(\mathrm{MoO_4^{2-} / Mo^{3+}}) = +0{,}43\text{ V}$

$R = 8{,}314\text{ J/(K}\cdot\text{mol)} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L/(K}\cdot\text{mol)}$; $F = 96.500\text{ C/mol }e^-$

a)

Indiqueu de manera raonada quina serà la reacció espontània en condicions estàndard i calculeu el potencial estàndard de la pila resultant.

b)

Formuleu i ajusteu mitjançant el mètode de l'ió-electró (en medi àcid) tant la reacció iònica com la reacció molecular global del procés que té lloc.

c)

Calculeu la constant d'equilibri ($K$) a $25\ ^\circ\text{C}$ i avalueu la viabilitat termodinàmica del sistema en condicions estàndard.

d)

Si a $25\ ^\circ\text{C}$ i $\mathrm{pH} = 6$ les concentracions molars d'àcid oxalacètic, àcid màlic i àcid molíbdic són, respectivament, $10^{-2}\text{ M}$, $10^{-2}\text{ M}$ i $10^{-4}\text{ M}$, i la concentració de $\mathrm{MoCl_3}$ és $10^{-3}\text{ M}$: determinar si la reacció continuarà evolucionant en el mateix sentit, quina reacció es produirà i quin serà el potencial de la reacció en aquestes noves condicions.