Question

PROBLEMA 1.- Los organismos aerobios tienen esta denominación porque necesitan oxígeno para su
desarrollo. La reacción principal de la cadena transportadora de electrones donde se necesita el oxígeno es
la siguiente (no ajustada): O2 (g) + Fe2+ (ac) + H+ (ac) → Fe3+ (ac) + H2O (l).

a) Escribe las semirreacciones de oxidación y reducción y la reacción global ajustada.
b) Indica la especie que actúa como oxidante y la que lo hace como reductora.
c) ¿Qué volumen de aire (que contiene un 21 % de oxígeno en volumen) será necesario para
transportar 0,2 moles de electrones si la presión parcial del O2 es de 90 mmHg y la temperatura corporal
de 37 ºC?

DATOS: R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1; 1 atm = 760 mmHg.

Prueba de Selectividad, Comunidad de Valencia, Junio 2016, QUIMICA

Answer 1

PROBLEMA 1.- Los organismos aerobios tienen esta denominación porque necesitan oxígeno para su desarrollo. La reacción principal de la cadena transportadora de electrones donde se necesita el oxígeno es la siguiente (no ajustada):

O₂ (g) + Fe²⁺ (ac) + H⁺ (ac) → Fe³⁺ (ac) + H₂O (l).

a) Escribe las semirreacciones de oxidación y reducción y la reacción global ajustada.

En la reacción el Fe²⁺ se oxida y pasa a Fe³⁺, mientras que el O₂ se reduce a O²⁻, siendo las semirreacciones correspondientes:

Semirreacción de oxidación: Fe²⁺ – 1 e⁻ → Fe³⁺;

Semirreacción de reducción: O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O.

Multiplicando por 4 la semirreacción de oxidación para igualar los electrones y sumándolas se tiene la ecuación iónica ajustada:

4 Fe⁺ – 4 e⁻ → 4 Fe³⁺;

O₂ + 4 H+ + 4 e⁻ → 2 H₂O.

4 Fe²⁺ (aq) + O₂ (g) + 4 H⁺ (aq) → 4 Fe³⁺ (aq) + 2 H₂O (l).

b) Indica la especie que actúa como oxidante y la que lo hace como reductora.

La especie que actúa como oxidante es la que oxida a otra y ella se reduce, en este caso es el oxígeno, O2, y la especie reductora es la que reduce a otra mientras ella se oxida, el catión hierro (II), Fe²⁺.

c) ¿Qué volumen de aire (que contiene un 21 % de oxígeno en volumen) será necesario para transportar 0,2 moles de electrones si la presión parcial del O₂ es de 90 mmHg y la temperatura corporal de 37 ºC?

De la estequiometría de la reacción se deduce que un mol de oxígeno es transportado por 4 moles de electrones. Luego, los moles de oxígeno que transportarán los 0,2 moles de electrones serán:

$0,2molese^{-}. \frac{1molO_{2}}{4 moles e^{-}}=0,05molesdeO_{2}$, que ocuparan un volumen en las condiciones dadas:

$P.V=n.R.T=\ \textgreater \ V= \frac{n.R.T}{P}= \frac{0,05moles.0,082atm.L.mol^{-1}.K^{-1}.310K}{\frac{90mmHg}{760mmHg}.1atm}$

corresponden el volumen de aire: $10,73LO_{2}. \frac{100Laire}{21LO_{2}}=51,1L$

DATOS: R = 0,082 atm · L · mol⁻¹ · K⁻¹; 1 atm = 760 mmHg. 

Prueba de Selectividad, Comunidad de Valencia, Junio 2016, QUIMICA