Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2022

a) Indique, justificando la respuesta, si las siguientes semirreacciones (no ajustadas) corresponden a una oxidación o a una reducción:

i) $\text{S} \rightarrow \text{SO}_4^{2-}$ (0,25 puntos)

ii) $\text{NO}_2^- \rightarrow \text{NO}$ (0,25 puntos)

iii) $\text{MnO}_2 \rightarrow \text{Mn}^{2+}$ (0,25 puntos)

iv) $\text{Cr}^{3+} \rightarrow \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ (0,25 puntos)

b) Ajuste la siguiente reacción por el método del ion-electrón, tanto en su forma iónica como molecular, e indique el agente oxidante y el reductor: (1 punto)

$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{Ag} + \text{HCl} \rightarrow \text{CrCl}_3 + \text{AgCl} + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}$

$\textbf{a.i) S → SO₄²⁻ (0,25 puntos)}$

El azufre parte de su forma elemental, con número de oxidación $0$, y en el sulfato pasa a $+6$, porque los cuatro oxígenos aportan $-8$ y la carga global es $-2$.

Aumenta su número de oxidación, luego pierde electrones: es una oxidación.

$\textbf{a.ii) NO₂⁻ → NO (0,25 puntos)}$

El nitrógeno pasa de $+3$ en el nitrito a $+2$ en el monóxido de nitrógeno. Disminuye su número de oxidación, luego gana electrones: es una reducción.

$\textbf{a.iii) MnO₂ → Mn²⁺ (0,25 puntos)}$

El manganeso pasa de $+4$ en el óxido a $+2$ en el catión. Vuelve a disminuir, así que también es una reducción.

$\textbf{a.iv) Cr³⁺ → Cr₂O₇²⁻ (0,25 puntos)}$

El cromo pasa de $+3$ a $+6$ en el dicromato, donde los siete oxígenos aportan $-14$ y la carga global es $-2$. Aumenta, luego es una oxidación.

$\textbf{b) Ajuste la siguiente reacción por el método del ion-electrón, tanto en su forma iónica como molecular, e indique el agente oxidante y el reductor. (1 punto)}$

Los números de oxidación señalan el cambio: el cromo baja de $+6$ en el dicromato a $+3$ en el $\mathrm{CrCl_3}$, y la plata sube de $0$ a $+1$ en el AgCl.

Semirreacción de oxidación, multiplicada por 6 para igualar los electrones:

$\left(\mathrm{Ag} \rightarrow \mathrm{Ag^+} + e^-\right) \times 6$

Semirreacción de reducción, ajustada en medio ácido. El dicromato lleva dos cromos, así que capta seis electrones:

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

Sumando ambas se obtiene la ecuación iónica:

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

Devolviendo los contraiones —los dos potasios del dicromato y los catorce cloruros del ácido— se llega a la molecular:

$\mathrm{K_2Cr_2O_7} + 6\,\mathrm{Ag} + 14\,\mathrm{HCl} \rightarrow 2\,\mathrm{CrCl_3} + 6\,\mathrm{AgCl} + 2\,\mathrm{KCl} + 7\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación del cloro, que es lo único delicado: $14 = 6 + 6 + 2$.

La plata pierde electrones, se oxida y es el agente reductor. El $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}}$ los gana, se reduce y es el agente oxidante.