Ejercicio resuelto de Química · 2020

Para la reacción redox siguiente:

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

a) Identifique la sustancia oxidante y la reductora, así como la que se oxida y la que se reduce. (0,4 puntos)

b) Realice el ajuste por el método del ion-electrón indicando las correspondientes semirreacciones. (1 punto)

c) Dé la correspondiente reacción molecular ajustada. (0,6 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Identifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{sustancia}}\mathbf{\text{oxidante}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reductora,}}\mathbf{\text{as}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxida}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reduce.}}\mathbf{\text{(0,4}}\mathbf{\text{puntos)}}$

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 $\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4{)}_3$ 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 azufre del ácido sulfúrico mantiene su número de oxidación $+6$ en los sulfatos: no interviene en el proceso redox, solo aporta el medio ácido y el anión que acompaña a los cationes.

Por tanto, la sustancia $\mathbf{\text{oxidante}}$ 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, $\mathrm{H}\mathrm{I}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Realice}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ajuste}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ion-electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{correspondientes}}\mathbf{\text{semirreacciones.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

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 6 electrones se obtiene la ecuación iónica global:

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

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

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

Se devuelven los iones espectadores. Los 6 yoduros proceden de 6 moléculas de HI, que aportan además 6 protones; los 8 protones restantes hasta 14 proceden de 4 moléculas de ácido sulfúrico, cuyos 4 sulfatos se reparten entre los dos cromos, que necesitan tres, y los dos potasios, que necesitan uno.

${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7+6\mathrm{H}\mathrm{I}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\to {\mathrm{K}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4{)}_3+3{\mathrm{I}}_2+7{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Comprobación átomo a átomo: K, $2=2$; Cr, $2=2$; I, $6=6$; S, $4=1+3$; H, $6+8=14$; O, $7+16=4+12+7=23$.