Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2022

Para la siguiente reacción de oxidación-reducción:

$\text{I}_2 + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{HIO}_3 + \text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

a) ¿Qué especie es la oxidante y cuál la reductora? ¿Qué especie 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)

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

Se asignan números de oxidación a los elementos que cambian.

El yodo pasa de $0$ en el $\mathrm{I_2}$, elemento libre, a $+5$ en el $\mathrm{HIO_3}$. Pierde electrones, luego $\textbf{se oxida}$.

El nitrógeno pasa de $+5$ en el $\mathrm{HNO_3}$ a $+4$ en el $\mathrm{NO_2}$. Gana un electrón, luego $\textbf{se reduce}$.

Por tanto, la especie $\textbf{oxidante}$ es el ácido nítrico, $\mathrm{HNO_3}$, que provoca la oxidación del yodo al reducirse él; y la especie $\textbf{reductora}$ es el yodo molecular, $\mathrm{I_2}$, que cede los electrones. El ácido nítrico concentrado actúa aquí como el oxidante enérgico que es, capaz de llevar el yodo hasta su estado de oxidación $+5$.

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

Semirreacción de oxidación, en medio ácido. Los dos átomos de yodo pasan de $0$ a $+5$, de modo que se ceden 10 electrones; los oxígenos que necesita el yodato proceden del agua y los hidrógenos sobrantes quedan como protones:

$\mathrm{I_2} + 6\,\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\,\mathrm{IO_3^-} + 12\,\mathrm{H^+} + 10\,e^-$

Semirreacción de reducción:

$\mathrm{NO_3^-} + 2\,\mathrm{H^+} + e^- \rightarrow \mathrm{NO_2} + \mathrm{H_2O}$

Para igualar los electrones intercambiados hay que multiplicarla por 10:

$10\,\mathrm{NO_3^-} + 20\,\mathrm{H^+} + 10\,e^- \rightarrow 10\,\mathrm{NO_2} + 10\,\mathrm{H_2O}$

Sumando ambas y simplificando los electrones, así como los protones y las moléculas de agua que aparecen a los dos lados:

$\mathrm{I_2} + 10\,\mathrm{NO_3^-} + 8\,\mathrm{H^+} \rightarrow 2\,\mathrm{IO_3^-} + 10\,\mathrm{NO_2} + 4\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación de la carga: a la izquierda, $-10 + 8 = -2$; a la derecha, $2 \cdot (-1) = -2$.

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

Los 8 protones y los 10 nitratos de la ecuación iónica proceden de 10 moléculas de ácido nítrico, y los 2 yodatos se combinan con los 2 protones restantes para formar el ácido yódico:

$\mathrm{I_2} + 10\,\mathrm{HNO_3} \rightarrow 2\,\mathrm{HIO_3} + 10\,\mathrm{NO_2} + 4\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación átomo a átomo: I, $2 = 2$; N, $10 = 10$; H, $10 = 2 + 8$; O, $30 = 6 + 20 + 4$.