Ejercicio resuelto de Química · 2024

Para la siguiente reacción de oxidación-reducción:

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

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)

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

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 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}$, con el hidrógeno a $+1$, el azufre actúa con $-2$; en el azufre elemental, $\mathrm{S}$, pasa a $0$. Pierde electrones, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxida}}$.

En el ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3$, con el hidrógeno a $+1$ y el oxígeno a $-2$, el azufre actúa con $+4$; también acaba en $0$. Gana electrones, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce}}$.

Por tanto, la especie $\mathbf{\text{oxidante}}$ es el ácido sulfuroso, ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3$, y la $\mathbf{\text{reductora}}$ es el sulfuro de hidrógeno, ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}$. 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.

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

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

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}\to \mathrm{S}+2{\mathrm{H}}^{+}+2e^{-}$

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:

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3+4{\mathrm{H}}^{+}+4e^{-}\to \mathrm{S}+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}\to 2\mathrm{S}+4{\mathrm{H}}^{+}+4e^{-}$

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

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\to 3\mathrm{S}+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

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.

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3\to 3\mathrm{S}+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

Se trata de una reacción de $\mathbf{\text{comproporci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$ 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.