Problema 1 (Model 2) · Química UB 2020

Tema: Reaccions redox i electroquímica · Del examen Recopilatori d'exàmens de Química (Gener 2020 i Juliol 2020) (2020)

Enunciado

Problema 1 (Model 2). Reaccions redox entre àcid fumàric i molibdè

Es prepara una dissolució aquosa amb els següents soluts: àcid fumàric (HOOC-CH=CH-COOH\mathrm{HOOC\text{-}CH{=}CH\text{-}COOH}), àcid succínic (HOOC-CH2-CH2-COOH\mathrm{HOOC\text{-}CH_2\text{-}CH_2\text{-}COOH}), àcid molíbdic (H2MoO4\mathrm{H_2MoO_4}) i clorur de molibdè(III) (MoCl3\mathrm{MoCl_3}), en presència d'àcid clorhídric.

Dades i constants

E∘(fumarat/succinat)=+0,031 VE^\circ(\mathrm{fumarat/succinat}) = +0{,}031\text{ V}

E∘(MoO42−/Mo3+)=+0,43 VE^\circ(\mathrm{MoO_4^{2-}/Mo^{3+}}) = +0{,}43\text{ V}

R=8,314 J/(K⋅mol)R = 8{,}314\text{ J/(K}\cdot\text{mol)}

F=96500 C/molF = 96500\text{ C/mol}

a)

Indiqueu quina reacció es produirà de manera espontània en condicions estàndard i determineu el potencial estàndard d'aquesta cel·la.

b)

Escriviu les semireaccions ajustades (mètode de l'ió-electró en medi àcid) i la reacció iònica i molecular global.

c)

Calculeu la constant d'equilibri a 25 °C i comenteu l'espontaneïtat del procés des del punt de vista termodinàmic.

d)

Si a 25 °C i pH 7 les concentracions són: [aˋcid fumaˋric]=10−4 M[\text{àcid fumàric}] = 10^{-4}\text{ M}, [aˋcid succıˊnic]=10−2 M[\text{àcid succínic}] = 10^{-2}\text{ M}, [aˋcid molıˊbdic]=10−3 M[\text{àcid molíbdic}] = 10^{-3}\text{ M} i [MoCl3]=10−3 M[\mathrm{MoCl_3}] = 10^{-3}\text{ M}, indiqueu si la reacció continuarà evolucionant en el mateix sentit o s'invertirà. Quin serà el potencial en aquestes condicions?

Enunciado: Problema 1 (Model 2) · Química UB 2020

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Indiqueu quina substància actua com a oxidant (es redueix)

Solución: Ió molibdat / MoO42−\mathrm{MoO_4^{2-}} / Àcid molíbdic

a) Indiqueu quina substància actua com a reductora (s'oxida)

Solución: Àcid succínic / Succinat

a) Determineu el potencial estàndard d'aquesta cel·la

Solución: +0,399+0{,}399 V / +0,40+0{,}40 V / 399399 mV

b) Semireacció de reducció ajustada en medi àcid

Solución: MoO42−+8H++3e−→Mo3++4H2O\mathrm{MoO_4^{2-} + 8H^+ + 3e^- \rightarrow Mo^{3+} + 4H_2O}

b) Semireacció d'oxidació ajustada en medi àcid

Solución: HOOC-CH2-CH2-COOH→HOOC-CH=CH-COOH+2H++2e−\mathrm{HOOC\text{-}CH_2\text{-}CH_2\text{-}COOH \rightarrow HOOC\text{-}CH{=}CH\text{-}COOH + 2H^+ + 2e^-}

b) Reacció iònica global

Solución: 2MoO42−+3C4H6O4+10H+→2Mo3++3C4H4O4+8H2O2\mathrm{MoO_4^{2-}} + 3\mathrm{C_4H_6O_4} + 10\mathrm{H^+} \rightarrow 2\mathrm{Mo^{3+}} + 3\mathrm{C_4H_4O_4} + 8\mathrm{H_2O}

b) Reacció molecular global

Solución: 2H2MoO4+3C4H6O4+6HCl→2MoCl3+3C4H4O4+8H2O2\mathrm{H_2MoO_4} + 3\mathrm{C_4H_6O_4} + 6\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{MoCl_3} + 3\mathrm{C_4H_4O_4} + 8\mathrm{H_2O}

c) Calculeu la constant d'equilibri a 25 °C

Solución: 3,1⋅10403{,}1\cdot 10^{40}

c) Comenteu l'espontaneïtat del procés des del punt de vista termodinàmic

Solución: Com que ΔG∘<0\Delta G^\circ < 0 i K≫1K \gg 1, el procés és termodinàmicament molt espontani i essencialment complet cap a la formació de productes.

d) Quin serà el potencial en aquestes condicions (pH 7)?

Solución: −0,232-0{,}232 V / −232-232 mV

d) Indiqueu si la reacció continuarà evolucionant en el mateix sentit o s'invertirà

Solución: S'inverteix

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Problema 1 (Juliol 2020) · 2020 · Exercici 4 · 2017 ›

Más ejercicios de Reaccions redox i electroquímica