ejercicios de quimica IV resueltos-84

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250 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
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-
2
-
2
oxidación : Cl ClO
reducción : Cl Cl
→
→
 
 
Ajustando los elementos y las cargas: 
 
- - -
2 2
-
2
oxidación : Cl + 4 OH 2 ClO + 2 H O + 2e
-reducción : Cl + 2e 2 Cl
→
→
 
 
Ya podemos proceder a sumar ambas semirreacciones: 
 
-
2
- - -
2 2
- - -
2 2
 Cl + 4 OH 2 ClO + 2 H O + 2e
- Cl + 2e 2 Cl _________________________________
 2 Cl + 4 OH 2 ClO + 2 Cl + 2 H O
→
→
→
 
 
Simplificando la reacción anterior: 
 
- - -
2 2Cl + 2 OH ClO + Cl + H O→ 
 
Por lo tanto, la reacción ajustada sería: 
 
→2 22 NaOH(ac) + Cl (g) NaClO(ac) + NaCl(ac) + H O(l) 
 
b) Para el cálculo de la concentración molar de la disolución resultante de 
mezclar agua con hipoclorito sódico hasta conseguir un litro, es esencial 
saber los moles de soluto. Para ello, es necesario conocer el reactivo 
limitante. Su cálculo se puede realizar de muchas maneras. Una de ellas, es 
obteniendo la cantidad de uno de los reactivos que reaccionarían 
completamente con el otro. En este caso se deben calcular, primeramente, 
los moles de cloro que se añaden, a partir de la ecuación de los gases 
ideales: 
 
2 2
2
2
Cl Cl
· Cl
2Cl
P V = n RT
atm L4 atm · 20 L = n 0,082 . 300 Kmol·K
n = 3,3 moles de Cl
⋅
 
 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 251 SEPTIEMBRE 2009 
 
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Por lo tanto, para el cálculo del reactivo limitante, se puede partir de 3,3 
moles de cloro y calcular el volumen de disolución de hidróxido sódico 
1,25 M que reaccionaría con él. 
 
2
2
 2 mol NaOH 1 L dis. NaOH3,3 mol Cl = 5,3 L disolución NaOH1 mol Cl 1,25 mol NaOH⋅ ⋅ 
 
Si se pretende que reaccionen completamente los 3,3 moles de cloro 
presentes en el sistema, necesitaríamos 5,3 L de disolución de hidróxido 
sódico. Como únicamente tenemos 4 L, el reactivo limitante es el 
hidróxido sódico. 
 
OTRA ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 
 
Se puede plantear el cálculo de los moles de cloro que reaccionarían 
completamente con 4 L de disolución de hidróxido sódico. 
 
2
2
1 mol Cl1,25 mol NaOH4 L dis. NaOH = 2,5 mol Cl1 L dis. NaOH 2 mol NaOH⋅ ⋅ 
 
Si pretendemos que reaccionen los 4 L de disolución de hidróxido sódico, 
necesitaríamos 2,5 moles de cloro. Como tenemos 3,3 moles, el reactivo en 
exceso es el cloro, es decir, el reactivo limitante es el hidróxido sódico. 
Una vez determinado el reactivo limitante, se debe partir de él para el 
cálculo de los moles de hipoclorito sódico que se obtienen. 
 
1,25 mol NaOH 1 mol NaClO 80 4 L dis. NaOH = 2 mol NaClO1 L dis. NaOH 2 mol NaOH 100⋅ ⋅ ⋅ 
 
Por lo tanto, la concentración de la disolución que se obtiene al disolver 
los 2 moles de soluto en agua hasta conseguir 1 litro de disolución es 2 M. 
 
c) Para disminuir el punto de congelación del agua pura se debe de añadir 
un soluto, en este caso el cloruro sódico obtenido en la reacción propuesta. 
Entonces, primeramente se debe calcular dicha cantidad: 
 
1,25 mol NaOH 1 mol NaCl 80 4 L dis. NaOH = 2 mol NaCl1 L dis. NaOH 2 mol NaOH 100⋅ ⋅ ⋅ 
 
252 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
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Ahora se debe calcular el descenso crioscópico que se puede conseguir con 
una disolución de 2 moles de NaCl y 1 L de agua: 
 
f fΔT = i K m i =1+ ( -1)·⋅ ⋅ ν α 
 
Para calcular el factor de van’t Hoff (i) se debe tener en cuenta que el 
cloruro sódico se disocia completamente en agua (α=1): 
 
 H O2 + -NaCl(s) Na (ac) + Cl (ac) →
 
 
i 1 (2 1)·1 2= + − = 
 
o 2 mol= 2 · 1,86 C·kg/mol· = 
1 kg
o
fΔT 7,4 C 
 
Por lo tanto, la disolución de cloruro sódico obtenida de disolver la 
cantidad producida en 1 litro de agua, sería suficiente para provocar un 
descenso crioscópico de, al menos, 5ºC. 
 
OTRA ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 
 
Una vez calculada la cantidad de cloruro sódico a obtener, se puede 
plantear la resolución del problema calculando la cantidad mínima de 
dicho soluto necesaria para obtener un descenso crioscópico de 5 ºC. 
Comparando esos dos valores se puede deducir si es posible o no 
conseguir, al menos, dicho descenso. 
 
NaClº º =NaCl
n
5 C = 2 · 1,86 C kg/mol n 1,34 mol NaCl1 kg 
 
Entonces, se necesitan 1,34 moles de sal para obtener un descenso de 5 ºC. 
Como a partir de la reacción se obtienen 2 moles, es suficiente para 
cumplir el objetivo que plantea el enunciado del problema.