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.
Prueba de Selectividad para la Comunidad de Madrid, Convocatoria Septiembre 2011, QUIMICA.