Metales y Metalurgia Brown_5728649582b8693926b2e7bb427358c5

Ejercicios con el CD-ROM 947
Ejercicios con el CD-ROM
23.73 El magnesio se obtiene por electrólisis de MgCl 2 fundido.
(a) ¿Por qué no se utiliza una disolución acuosa de MgCl 2
en la electrólisis? (b) Se conectan varias celdas en paralelo
por medio de barras colectoras de cobre muy grandes
que llevan corriente a las celdas. Suponiendo que las celdas
alcanzan una eficiencia del 96% en la formación de los
productos deseados en la electrólisis, ¿qué masa de Mg se
forma al hacer pasar una corriente de 97 000 A durante un
periodo de 24 h?
23.74 El fluoruro de vanadio(V) es una sustancia incolora que
funde a 19.5°C y hierve a 48.3°C. El fluoruro de vanadio(III),
en cambio, es de color verde amarillento y funde
a 800°C. (a) Sugiera una estructura y un enlace del VF 5
que explique sus puntos de fusión y de ebullición. ¿Puede
usted identificar un compuesto de un elemento no metálico
que probablemente tenga la misma estructura? (b)
El VF 3 se prepara por tratamiento de VCl 3 caliente con
HF. Escriba una ecuación balanceada de esta reacción. (c)
Si bien el VF 5 es un compuesto conocido, no se conocen
otros halogenuros de vanadio(V). Sugiera por qué podrían
ser inestables estos compuestos. (Pista: Las razones
podrían tener que ver con factores tanto de tamaño como
electrónicos.)
23.75 La galvanización de lámina de acero se lleva a cabo electrolíticamente
en un baño que contiene una disolución
de sulfato de zinc. La lámina es el cátodo, y se usa un
ánodo de grafito. Calcule el costo de la electricidad necesaria
para depositar una capa de 0.49 mm de zinc por ambos
lados de una lámina de zinc de 2.0 m de ancho por 80 m
de largo si la corriente es de 30 A, el voltaje es de 3.5 V y
la eficiencia energética del proceso es del 90%. Suponga
que el costo de la electricidad es de $0.082 dólares por kilowatt-hora.
La densidad del zinc es de 7.1 g/cm 3 .
[23.76] La plata se encuentra como Ag 2 S en el mineral argentita.
(a) Con ayuda de la tabla 17.2 y el apéndice D.3, determine
la constante de equilibrio de la cianuración de Ag 2 S a
Ag(CN) 2 . (b) Con base en su respuesta al inciso (a),
¿consideraría usted la cianuración como un medio práctico
para lixiviar plata del mineral argentita? (c) La plata
también se encuentra como AgCl en el mineral cerargirita
(plata córnea). ¿Sería factible usar la cianuración como
proceso de lixiviación de este mineral?
[23.77] Los calores de atomización, ΔH atom , en kJ/mol, de los elementos
de la primera serie de transición son los siguientes:
Elemento Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu
ΔH atom 178 378 471 515 397 281 415 426 431 338
(a) Escriba una ecuación del proceso que interviene en la
atomización, y describa los cambios electrónicos y estructurales
que se producen. (b) El ΔH atom varía de modo irregular
en la serie después del V. ¿Cómo se explica esto, al
menos en parte, con base en la configuración electrónica
de los átomos gaseosos? (Pista: recuerde las discusiones de
las Secciones 6.8 y 6.9)
23.78 En el vídeo Termita (Thermite, eCapítulo 23.2) se muestra
la reducción exotérmica de hierro con aluminio. (a) Determine
los estados de oxidación del hierro y del aluminio
en los reactivos y en los productos. (b) ¿Con qué fin se
agrega clorato de potasio, azúcar y ácido sulfúrico concentrado
al comienzo del experimento? ¿Qué principio
de la cinética ilustra esto?
23.79 En el vídeo Galvanoplastia (Electroplating, eCapítulo
23.8) se reduce cromo metálico en el cátodo de una celda
electrolítica. La fuente de ion cromo por reducir es ácido
crómico acuoso. (a) Con base en la información de la tabla,
explique por qué no se puede obtener sodio metálico de
una disolución acuosa de cloruro de sodio.
Media reacción
E° red
CI 2 (g) 2e 2 9: 2CI (ac)
1.359
Na (ac) e 9: Na(s)
-2.71
2H (ac) 2e 9: H 2 (g)
0.000
2H 2 O(l) 2e 9: H 2 (g) 2OH (ac) -0.83
Ca 2 (ac) 2e 9: Ca(s) -2.87
(V)
La sal fundida que se electroliza para obtener sodio metálico
es en realidad una mezcla de cloruro de sodio y cloruro
de calcio. (b) Explique por qué se agrega otro
compuesto al cloruro de sodio. (c) ¿Da lugar la presencia
de CaCl 2 en el material fundido a la producción de sodio
impuro? Explique su razonamiento con base en datos de
la tabla.
23.80 Con base en la actividad de teoría de bandas El enlace
metálico (Metallic Bonding, eCapítulo 23.5), determine
el punto de fusión de dos o más metales de una misma serie
de transición. (a) ¿Cuál parece ser la relación entre el
punto de fusión y los números relativos de electrones en
orbitales de enlace y de antienlace? (b) Explique por qué
la teoría de mar de electrones del enlace metálico no predeciría
la tendencia que se observa en los puntos de fusión
de los metales de transición.
23.81 En el vídeo Química redox del hierro y del cobre (Redox
Chemistry of Iron and Copper, eCapítulo 23.8), el cobre
de una disolución de sulfato de cobre se reduce y forma
una capa de cobre metálico sobre un clavo de hierro. Con
base en esta observación, prediga qué le ocurriría a una
impureza de hierro en el cobre crudo durante la refinación
electrolítica del cobre. ¿Se oxidaría el hierro y se incorporaría
a la disolución de electrólitos de la celda, o se
integraría a los lodos anódicos? Explique su respuesta.