Ejercicio resuelto de Química · 2024

Para la siguiente reacción de oxidación-reducción:

${\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7+{\text{FeCl}}_2+\text{HCl}\to {\text{CrCl}}_3+{\text{FeCl}}_3+\text{KCl}+{\text{H}}_2\text{O}$

a) ¿Qué especie es la oxidante y cuál la reductora? Justifique qué elemento se oxida y cuál se reduce. (0,4 puntos)

b) Ajuste la reacción iónica por el método del ion-electrón. (1 punto)

c) Ajuste la reacción molecular. (0,6 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{especie}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{oxidante}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reductora?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxida}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce.}}\mathbf{\text{(0,4}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se asignan números de oxidación a los elementos que pueden cambiar.

En el ${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7$, con el potasio a $+1$ y el oxígeno a $-2$, el cromo actúa con $+6$; en el $\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$ pasa a $+3$. Gana electrones, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce}}$.

En el $\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ el hierro actúa con $+2$ y en el $\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$ con $+3$. Pierde un electrón, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxida}}$.

El cloro se mantiene a $-1$ en todos los compuestos en que aparece, así que no participa en el proceso redox: el HCl solo aporta el medio ácido.

Por tanto, la especie $\mathbf{\text{oxidante}}$ es el dicromato de potasio, ${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7$, y la $\mathbf{\text{reductora}}$ es el cloruro de hierro(II), $\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Ajuste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ion-electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Semirreacción de reducción, en medio ácido. Se ajusta primero el cromo, después los oxígenos con moléculas de agua, luego los hidrógenos con protones y por último la carga con electrones:

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7^{2-}+14{\mathrm{H}}^{+}+6e^{-}\to 2\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{3+}+7{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Semirreacción de oxidación:

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}\to \mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}+e^{-}$

Para igualar los electrones intercambiados hay que multiplicarla por 6:

$6\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}\to 6\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}+6e^{-}$

Sumando ambas y simplificando los electrones se obtiene la ecuación iónica global:

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7^{2-}+14{\mathrm{H}}^{+}+6\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}\to 2\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{3+}+6\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}+7{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Comprobación de la carga: a la izquierda, $-2+14+12=+24$; a la derecha, $6+18=+24$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Ajuste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{molecular.}}\mathbf{\text{(0,6}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se devuelven los iones espectadores. Los 14 protones proceden de 14 moléculas de HCl y los 6 cationes hierro(II), de 6 de $\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$; los cloruros disponibles se reparten entre los cationes cromo, hierro y potasio.

${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7+6\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2+14\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to 2\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3+6\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3+2\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}+7{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Comprobación átomo a átomo: K, $2=2$; Cr, $2=2$; O, $7=7$; Fe, $6=6$; H, $14=14$; Cl, $6\cdot 2+14=26=2\cdot 3+6\cdot 3+2$.