Ejercicio resuelto de Estequiometría · Química · 2024

7. Dada la siguiente reacción de oxidación-reducción: $\mathrm{P_4 + H_2O + HClO \longrightarrow H_3PO_4\ +\ HCl}$

a) Nombre los compuestos HClO, $\mathrm{H_3PO_4}$ y HCl. (0,45 puntos)
b) Indique cuál es el agente oxidante y el reductor, y como varían sus números de oxidación. (0,45 puntos)
c) Ajuste la reacción mediante el método del ion–electrón. (1,10 puntos)

$\textbf{a) Nombre los compuestos HClO, H}_3\textbf{PO}_4\textbf{ y HCl. (0{,}45 puntos)}$

$\mathrm{HClO}$ — ácido hipocloroso.

$\mathrm{H_3PO_4}$ — ácido fosfórico, también trihidrogeno(tetraoxidofosfato).

$\mathrm{HCl}$ — cloruro de hidrógeno; en disolución acuosa, ácido clorhídrico.

$\textbf{b) Indique cuál es el agente oxidante y el reductor, y como varían sus números de oxidación. (0{,}45 puntos)}$

El fósforo del $\mathrm{P_4}$ es una sustancia simple, el fósforo blanco, así que su número de oxidación es $0$; en el $\mathrm{H_3PO_4}$ pasa a $+5$. Pierde electrones, se oxida, y el $\mathrm{P_4}$ es el $\textbf{agente reductor}$.

El cloro pasa de $+1$ en el HClO a $-1$ en el HCl. Gana electrones, se reduce, y el ácido hipocloroso es el $\textbf{agente oxidante}$.

$\textbf{c) Ajuste la reacción mediante el método del ion-electrón. (1{,}10 puntos)}$

Semirreacción de oxidación. Hay que ajustar los cuatro fósforos a la vez, porque el $\mathrm{P_4}$ no se puede partir:

$\mathrm{P_4} + 16\,\mathrm{H_2O} \rightarrow 4\,\mathrm{PO_4^{3-}} + 32\,\mathrm{H^+} + 20\,e^-$

Semirreacción de reducción:

$\mathrm{ClO^-} + 2\,\mathrm{H^+} + 2\,e^- \rightarrow \mathrm{Cl^-} + \mathrm{H_2O}$

Para igualar los electrones se multiplica la reducción por 10 y se suman las dos, simplificando el agua y los protones que aparecen a ambos lados:

$\mathrm{P_4} + 6\,\mathrm{H_2O} + 10\,\mathrm{ClO^-} \rightarrow 4\,\mathrm{PO_4^{3-}} + 10\,\mathrm{Cl^-} + 12\,\mathrm{H^+}$

Para pasar a forma molecular se devuelven los protones que acompañan a cada anión: los doce del fosfórico junto a los fosfatos y los diez del clorhídrico junto a los cloruros.

$\mathrm{P_4} + 6\,\mathrm{H_2O} + 10\,\mathrm{HClO} \rightarrow 4\,\mathrm{H_3PO_4} + 10\,\mathrm{HCl}$

Comprobación: P 4 = 4; Cl 10 = 10; H $12 + 10 = 22$ a la izquierda y $12 + 10 = 22$ a la derecha; O $6 + 10 = 16$ a los dos lados.