Ejercicio resuelto de Química · 2022

Para la siguiente reacción de oxidación-reducción:

${\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7+\text{HI}+{\text{HClO}}_4\to {\text{Cr(ClO}}_4{)}_3+{\text{KClO}}_4+{\text{I}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$

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.

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 $\mathrm{C}\mathrm{r}(\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4{)}_3$ pasa a $+3$. Gana electrones, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce}}$.

En el HI el yodo está a $-1$ y en el ${\mathrm{I}}_2$, elemento libre, a $0$. Pierde electrones, luego $\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxida}}$.

El cloro del ácido perclórico mantiene su número de oxidación $+7$ en los percloratos que aparecen a la derecha: no interviene en el proceso redox, solo aporta el medio ácido y el anión que acompaña a los cationes.

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 yoduro de hidrógeno, $\mathrm{H}\mathrm{I}$.

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

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:

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

Para igualar los electrones intercambiados hay que multiplicarla por 3:

$6{\mathrm{I}}^{-}\to 3{\mathrm{I}}_2+6e^{-}$

Sumando ambas y simplificando los electrones:

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

Comprobación de la carga: a la izquierda, $-2+14-6=+6$; a la derecha, $2\cdot (+3)=+6$.

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

Se devuelven los iones espectadores. Los 6 yoduros proceden de 6 moléculas de HI, que aportan además 6 protones; los 8 protones que faltan hasta 14 proceden de 8 moléculas de ácido perclórico, cuyos 8 percloratos se reparten entre los dos cationes cromo, que necesitan seis, y los dos potasios, que necesitan dos.

${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7+6\mathrm{H}\mathrm{I}+8\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4\to 2\mathrm{C}\mathrm{r}(\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4{)}_3+2\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4+3{\mathrm{I}}_2+7{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Comprobación átomo a átomo: K, $2=2$; Cr, $2=2$; I, $6=6$; H, $6+8=14$; Cl, $8=2\cdot 3+2$; O, $7+32=24+8+7=39$.