Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2025

Se hizo reaccionar una pieza de cobre con una disolución de permanganato de sodio en presencia de ácido sulfúrico para obtener sulfato de cobre (II), sulfato de manganeso (II), sulfato de sodio y agua.

i) Ajuste, empleando el método ion-electrón, la reacción que tiene lugar. [1,0 punto]

ii) Si en la reacción se emplearon 20 mL de una disolución 0,75 M de permanganato de sodio para hacer reaccionar toda la masa de cobre, calcule la masa de dicha pieza de cobre. [1,0 punto]

Datos: Cobre, masa atómica 63,6.

$\textbf{i) Ajuste, empleando el método ion-electrón, la reacción que tiene lugar. [1,0 punto]}$

Los números de oxidación señalan quién hace qué: el cobre pasa de $0$ a $+2$, luego se oxida; el manganeso pasa de $+7$ en el $\mathrm{MnO_4^-}$ a $+2$ en el $\mathrm{Mn^{2+}}$, luego se reduce.

Semirreacción de oxidación:

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

Semirreacción de reducción, en medio ácido:

$\mathrm{MnO_4^-} + 8\,\mathrm{H^+} + 5\,e^- \rightarrow \mathrm{Mn^{2+}} + 4\,\mathrm{H_2O}$

Para igualar los electrones se multiplica la primera por 5 y la segunda por 2:

$5\,\mathrm{Cu} + 2\,\mathrm{MnO_4^-} + 16\,\mathrm{H^+} \rightarrow 5\,\mathrm{Cu^{2+}} + 2\,\mathrm{Mn^{2+}} + 8\,\mathrm{H_2O}$

Devolviendo los contraiones, la ecuación molecular queda:

$5\,\mathrm{Cu} + 2\,\mathrm{NaMnO_4} + 8\,\mathrm{H_2SO_4} \rightarrow 5\,\mathrm{CuSO_4} + 2\,\mathrm{MnSO_4} + \mathrm{Na_2SO_4} + 8\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación: Cu 5 = 5; Mn 2 = 2; Na 2 = 2; S 8 = 5 + 2 + 1; H 16 = 16; O 8 + 32 = 20 + 8 + 4 + 8.

$\textbf{ii) Si en la reacción se emplearon 20 mL de una disolución 0,75 M de permanganato de sodio para hacer reaccionar toda la masa de cobre, calcule la masa de dicha pieza de cobre. [1,0 punto]}$

$n(\mathrm{NaMnO_4}) = 0{,}75 \cdot 0{,}020 = 0{,}015\ \mathrm{mol}$

La ecuación ajustada dice que cada 2 mol de permanganato oxidan 5 mol de cobre:

$n(\mathrm{Cu}) = 0{,}015 \cdot \frac{5}{2} = 0{,}0375\ \mathrm{mol}$

$m(\mathrm{Cu}) = 0{,}0375 \cdot 63{,}6$

$m(\mathrm{Cu}) = 2{,}39\ \mathrm{g}$

Como el enunciado dice que todo el cobre reaccionó, esa es la masa de la pieza de partida.