RESPUESTA A PREGUNTA 5 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2017

5. (2,5 puntos) El sulfuro de cobre(II) reacciona con ácido nítrico obteniéndose nitrato de cobre(II), azufre elemental sólido, monóxido de nitrógeno gas y agua.
a) Escriba la ecuación química ajustada por el método del ión-electrón e indique el agente oxidante y el reductor. (1,4 puntos)
b) Calcule el volumen de una disolución de ácido nítrico del 65% de riqueza en peso y densidad 1,4 g/mL necesario para que reaccione una muestra de 50 gramos que contiene un 92,8% de sulfuro de cobre(II). (0,6 puntos)
c) ¿Qué volumen de monóxido de nitrógeno gas recogido a 25ºC y 750 mmHg se obtendrá?. (0,5 puntos)
Datos: Masas atómicas: S = 32; Cu = 63,5; O = 16; H = 1; N = 14. R = 0,082 atm L mol-1 K-1.

a) La reacción sin ajustar: CuS + HNO3 --> Cu(NO3)2 + NO (g) + S (s) + H2O

Las semirreacciones redox:
Oxidación: S2- --> S + 2e-
Reducción: NO3- + 4H+ + 3e- --> NO + 2H2O

Ajustando los electrones intercambiados multiplicando la primera ecuación por 3 y la segunda por 2:
3S2- --> 3S + 6e-
2NO3- + 8H+ + 6e- --> 2NO + 4H2O
------------------------------------------------------
3S2- + 2NO3- + 8H+ --> 3S + 2NO + 4H2O

Llevando estos valores a la ecuación molecular y ajustando aparte el número de Cu
3CuS + 8HNO3 --> 3Cu(NO3)2 + 2NO (g) + 3S (s) + 4H2O

El oxidante (el que gana electrones) es el NO3- y el reductor (el que pierde electrones) es el S2-

b) Masa molar (CuS) = 63,5 + 32= 95,5 g/mol ; Masa molar (HNO3) = 1 + 14 + 16·3 = 63 g/mol

Gramos de FeS puro = 50·92,8% = 46,4 gramos: Moles de FeS = 46,4g/95,5g·mol-1 = 0,486 moles
Moles de HNO3 puro = 0,486 moles CuS·8 moles HNO3/3 moles CuS = 1,296 moles HNO3
Gramos de HNO3 puro = 1,296moles HNO3·63 g/mol = 81,648 gramos puros
Gramos de disolución = 81,648g puros·100g disolución/65g puros = 131,39 gramos disolución HNO3
Volumen de disolución = 131,39 gramos disolución HNO3/(1,4g/mL) =94,06 mL

c) Moles de NO = 0,486 moles CuS·2 moles NO/3moles CuS = 0,324 moles
V = nRT/P = [0,324·0,082· (25+273)]/(750/760) = 7,998 L = 8,02 L