Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2021

Para la reacción de oxidación-reducción siguiente:

$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{HI} \rightarrow \text{CrI}_3 + \text{KI} + \text{I}_2 + \text{H}_2\text{O}$

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 global. (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.

En el $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$, con el potasio a $+1$ y el oxígeno a $-2$, el cromo actúa con $+6$; en el $\mathrm{CrI_3}$ pasa a $+3$. Gana electrones, luego $\textbf{se reduce}$.

En el HI el yodo está a $-1$ y parte de él aparece como $\mathrm{I_2}$, elemento libre, con número de oxidación $0$. Pierde electrones, luego $\textbf{se oxida}$. El resto de los yoduros no cambia de estado: siguen a $-1$ en el $\mathrm{CrI_3}$ y en el KI.

Por tanto, la especie $\textbf{oxidante}$ es el dicromato de potasio, $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$, y la $\textbf{reductora}$ es el yoduro de hidrógeno, $\mathrm{HI}$, que además aporta el medio ácido y los yoduros que acompañan a los cationes.

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

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:

$\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 14\,\mathrm{H^+} + 6\,e^- \rightarrow 2\,\mathrm{Cr^{3+}} + 7\,\mathrm{H_2O}$

Semirreacción de oxidación:

$2\,\mathrm{I^-} \rightarrow \mathrm{I_2} + 2\,e^-$

Para igualar los electrones intercambiados hay que multiplicarla por 3:

$6\,\mathrm{I^-} \rightarrow 3\,\mathrm{I_2} + 6\,e^-$

Sumando ambas y simplificando los 6 electrones:

$\mathrm{Cr_2O_7^{2-}} + 14\,\mathrm{H^+} + 6\,\mathrm{I^-} \rightarrow 2\,\mathrm{Cr^{3+}} + 3\,\mathrm{I_2} + 7\,\mathrm{H_2O}$

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

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

Se devuelven los iones espectadores. Los 14 protones proceden de 14 moléculas de HI, que aportan también 14 yoduros: 6 de ellos son los que se oxidan a $\mathrm{I_2}$ y los 8 restantes acompañan a los cationes, 6 a los dos cromos y 2 a los dos potasios del dicromato.

$\mathrm{K_2Cr_2O_7} + 14\,\mathrm{HI} \rightarrow 2\,\mathrm{CrI_3} + 2\,\mathrm{KI} + 3\,\mathrm{I_2} + 7\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación átomo a átomo: K, $2 = 2$; Cr, $2 = 2$; O, $7 = 7$; H, $14 = 14$; I, $14 = 2 \cdot 3 + 2 + 3 \cdot 2 = 14$.