Ejercicio resuelto de Química · 2022

Para la siguiente reacción de oxidación-reducción:

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

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)

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

Se asignan números de oxidación a los elementos que cambian.

El yodo pasa de $0$ en el ${\mathrm{I}}_2$, elemento libre, a $+5$ en el $\mathrm{H}\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3$. Pierde electrones, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxida}}$.

El nitrógeno pasa de $+5$ en el $\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$ a $+4$ en el $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$. Gana un electrón, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce}}$.

Por tanto, la especie $\mathbf{\text{oxidante}}$ es el ácido nítrico, $\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$, que provoca la oxidación del yodo al reducirse él; y la especie $\mathbf{\text{reductora}}$ 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 $+5$.

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

Semirreacción de oxidación, en medio ácido. 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:

${\mathrm{I}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3^{-}+12{\mathrm{H}}^{+}+10e^{-}$

Semirreacción de reducción:

$\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+2{\mathrm{H}}^{+}+e^{-}\to \mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Para igualar los electrones intercambiados hay que multiplicarla por 10:

$10\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+20{\mathrm{H}}^{+}+10e^{-}\to 10\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+10{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

${\mathrm{I}}_2+10\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+8{\mathrm{H}}^{+}\to 2\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3^{-}+10\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

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

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:

${\mathrm{I}}_2+10\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3\to 2\mathrm{H}\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3+10\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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