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PROBLEMA 1B?

PROBLEMA 1B. - A 50 mL de una disolución ácida de MnO4−1, 2 M se le añade un trozo de 14, 7 g de Ni(s), obteniéndose Mn2 + y Ni2 + . A) Escribe y ajusta las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción iónica global. B) Justifica cuantitativamente que el MnO4− sea el reactivo limitante. C) Calcula la concentración final de iones Ni2 + y Mn2 + en disolución, suponiendo que el volumen no ha variado. D) Determina la masa de Ni que queda sin reaccionar. DATO. Ar (Ni) = 58, 7 u. Prueba de Selectividad para la Comunidad de Madrid, Convocatoria Septiembre 2011, QUIMICA.

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En resumen

PROBLEMA 1B. - A 50 mL de una disolución ácida de MnO₄⁻ 1, 2 M se le añade un trozo de 14, 7 g de Ni (s), obteniéndose Mn²⁺y Ni²⁺ a) Escribe y ajusta las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción iónica global.

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PROBLEMA 1B.

- A 50 mL de una disolución ácida de MnO₄⁻ 1, 2 M se le añade un trozo de 14, 7 g de Ni (s), obteniéndose Mn²⁺y Ni²⁺

a) Escribe y ajusta las semirreacciones de oxidación y reducción, y la reacción iónica global.

Elementos que se oxidan :

Mn → Mn²⁺

Ni → Ni²⁺

Ambas son reacciones oxidación ya que son elementos metálicos (Manganeso y Níquel, respectivamente), y por consiguiente, de naturaleza electropositiva, de modo que suministran electrones al medio, aumentando el estado de oxidación tal y como se indica a continuación :

Semirreacciones de oxidación : Mn → Mn²⁺ + 2e⁻ Ni → Ni²⁺ + 2e⁻

Reacción iónica global : Mn + Ni → Mn²⁺ + Ni²⁺

Nota

No hay reacciones de reducción.

B) Justifica cuantitativamente que el MnO4⁻sea el reactivo limitante.

Si observamos la reacción de la adición de Níquel (Ni) a la disolución de Permangato (MnO4⁻), podemos apreciar lo siguiente :

2 MnO₄ + Ni → Ni(MnO₄)₂

Hay :

2 moles de MnO₄⁻

1 mol de Ni

Comparando las proporciones estequiométricas deducimos que 2 moles (equivalentes a 237, 86 g) de MnO₄⁻ se tienen a disposición para la formación de 1 mol de Ni(MnO₄)₂.

En efecto, dicha cantidad en términos de moles de MnO₄⁻ es superior a la del producto, de modo que no puede ser el limitante.

C) Calcula la concentración final de iones Ni₂⁺y Mn²⁺en disolución, suponiendo que el volumen no ha variado.

Para calcular la concentración de iones (es decir, en este caso de los elementos Ni y Mn respectivamente) se aplica la fórmula de molaridad, ya que esta indica la concentracion de las especies en cuestion.

Que es :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=M%3D%20%5Cfrac%7B%28Nromoles%29soluto%7D%7BVolumendisolucion%28L%29%7D" />

En el caso del Niquel, la cantidad de moles se obtiene a través de una regla de tres :

58, 71g →1 mol de Ni

14, 7 g → x moles ?

14, 7 g x 1 = 14, 7 g÷ 58, 71 = 0, 25 moles

Así :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=M%3D%20%5Cfrac%7B0%2C25moles%7D%7B0%2C0647L%7D%3D3%2C8M%20" />

Por otra parte, el Mn mantiene una concentracion de 1, 2 M tal y como indica el enunciado si no se modifica el volumen de la disolución.

D) Determina la masa de Ni que queda sin reaccionar.

Considerando la masa atómica que corresponde a un mol de Niquel, que es 58, 7 u, la cantidad añadida a la disolución de 17, 4 corresponde al 25% de su masa como elemento, es decir un 1 / 4.

Dicho esto, la reacción molecular balanceada es la siguiente :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7B2%7D%7B4%7D%20MnO_%7B4%7D%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7B4%7D%20Ni%3D%5C%20%5Ctextgreater%20%5C%20%5Cfrac%7B1%7D%7B4%7DNi%28MnO_%7B4%7D%29_%7B2%7D%20" />

Donde se puede observar que se consume toda la cantidad de Ni agregada.

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