Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2021

El estaño reacciona con ácido nítrico y se obtiene óxido de estaño (II), monóxido de nitrógeno y agua.

i) Escriba la ecuación y ajústela por el método del ion-electrón. [1,0 punto]

ii) Calcule el volumen de ácido nítrico 1 M que se necesitará para convertir todo el estaño que hay en 30 g de una aleación (85 % de estaño en masa) en óxido de estaño (II). [1,0 punto]

Datos: Masas atómicas: estaño = 118,7.

$\textbf{i) Escriba la ecuación y ajústela por el método del ion-electrón. [1,0 punto]}$

$\mathrm{Sn} + \mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{SnO} + \mathrm{NO} + \mathrm{H_2O}$

El estaño pasa de $0$ a $+2$: se oxida. El nitrógeno pasa de $+5$ en el nitrato a $+2$ en el monóxido: se reduce.

Semirreacción de oxidación, en la que el oxígeno del óxido lo aporta el agua:

$\mathrm{Sn} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{SnO} + 2\,\mathrm{H^+} + 2\,e^-$

Semirreacción de reducción, en medio ácido:

$\mathrm{NO_3^-} + 4\,\mathrm{H^+} + 3\,e^- \rightarrow \mathrm{NO} + 2\,\mathrm{H_2O}$

Se multiplica la primera por 3 y la segunda por 2, y al sumar se simplifican los protones y el agua que aparecen a ambos lados:

$3\,\mathrm{Sn} + 2\,\mathrm{NO_3^-} + 2\,\mathrm{H^+} \rightarrow 3\,\mathrm{SnO} + 2\,\mathrm{NO} + \mathrm{H_2O}$

La ecuación molecular queda entonces:

$3\,\mathrm{Sn} + 2\,\mathrm{HNO_3} \rightarrow 3\,\mathrm{SnO} + 2\,\mathrm{NO} + \mathrm{H_2O}$

Comprobación: Sn 3 = 3; N 2 = 2; H 2 = 2; O 6 = 3 + 2 + 1.

$\textbf{ii) Calcule el volumen de ácido nítrico 1 M que se necesitará para convertir todo el estaño que hay en 30 g de una aleación (85 \% de estaño en masa) en óxido de estaño (II). [1,0 punto]}$

Solo reacciona el estaño, así que primero hay que descontar lo que no lo es:

$m(\mathrm{Sn}) = 30 \cdot 0{,}85 = 25{,}5\ \mathrm{g}$

$n(\mathrm{Sn}) = \frac{25{,}5}{118{,}7} = 0{,}215\ \mathrm{mol}$

Por la ecuación ajustada, cada 3 mol de estaño consumen 2 de ácido:

$n(\mathrm{HNO_3}) = 0{,}215 \cdot \frac{2}{3} = 0{,}143\ \mathrm{mol}$

$V = \frac{n}{c} = \frac{0{,}143}{1} = 0{,}143\ \mathrm{L}$

$V = 143\ \mathrm{mL}$