Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2024

Para la siguiente reacción de oxidación-reducción:

$\text{H}_2\text{S} + \text{H}_2\text{SO}_3 \rightarrow \text{S} + \text{H}_2\text{O}$

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)

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

El elemento que cambia de estado de oxidación es el azufre, y lo hace en los dos reactivos a la vez, cada uno en un sentido.

En el $\mathrm{H_2S}$, con el hidrógeno a $+1$, el azufre actúa con $-2$; en el azufre elemental, $\mathrm{S}$, pasa a $0$. Pierde electrones, luego $\textbf{se oxida}$.

En el $\mathrm{H_2SO_3}$, con el hidrógeno a $+1$ y el oxígeno a $-2$, el azufre actúa con $+4$; también acaba en $0$. Gana electrones, luego $\textbf{se reduce}$.

Por tanto, la especie $\textbf{oxidante}$ es el ácido sulfuroso, $\mathrm{H_2SO_3}$, y la $\textbf{reductora}$ es el sulfuro de hidrógeno, $\mathrm{H_2S}$. El azufre elemental que se obtiene procede de los dos reactivos, uno oxidándose y el otro reduciéndose hasta encontrarse en el mismo estado de oxidación.

$\textbf{b) Ajuste la reacción iónica por el método del ion-electrón. (1 punto)}$

Semirreacción de oxidación, en medio ácido. El azufre pasa de $-2$ a $0$, cediendo dos electrones, y los hidrógenos se liberan como protones:

$\mathrm{H_2S} \rightarrow \mathrm{S} + 2\,\mathrm{H^+} + 2\,e^-$

Semirreacción de reducción. El azufre pasa de $+4$ a $0$, captando cuatro electrones; los tres oxígenos se retiran como agua, para lo que hacen falta protones:

$\mathrm{H_2SO_3} + 4\,\mathrm{H^+} + 4\,e^- \rightarrow \mathrm{S} + 3\,\mathrm{H_2O}$

Para igualar los electrones intercambiados se multiplica la oxidación por 2:

$2\,\mathrm{H_2S} \rightarrow 2\,\mathrm{S} + 4\,\mathrm{H^+} + 4\,e^-$

Sumando ambas y simplificando los 4 electrones y los 4 protones, que aparecen a los dos lados:

$2\,\mathrm{H_2S} + \mathrm{H_2SO_3} \rightarrow 3\,\mathrm{S} + 3\,\mathrm{H_2O}$

$\textbf{c) Ajuste la reacción molecular. (0,6 puntos)}$

En este caso no hay iones espectadores que devolver, porque ni el sulfuro de hidrógeno ni el ácido sulfuroso aportan otros iones al medio: la ecuación molecular coincide con la iónica ya obtenida.

$2\,\mathrm{H_2S} + \mathrm{H_2SO_3} \rightarrow 3\,\mathrm{S} + 3\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación átomo a átomo: S, $2 + 1 = 3$; H, $4 + 2 = 6$; O, $3 = 3$.

Se trata de una reacción de $\textbf{comproporción}$ o sinproporción: dos especies de un mismo elemento con estados de oxidación distintos, $-2$ y $+4$, convergen en uno intermedio, el $0$ del azufre elemental.