Ejercicio resuelto de Valoraciones redox · Química · 2021

Se realiza en un laboratorio la valoración de 25 mL de una disolución de permanganato de potasio con una disolución de yoduro de potasio 0,25 M en presencia de ácido sulfúrico, obteniéndose sulfato de manganeso (II), yodo (${\text{I}}_2$), sulfato de potasio y agua.

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

ii) Si el punto de equivalencia se encuentra tras añadir 10,0 mL de la disolución de yoduro de potasio, calcule la concentración de la disolución de permanganato de potasio. [1,0 punto]

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Ajuste}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{ion-electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{lugar.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

$\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{K}\mathrm{I}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\to \mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+{\mathrm{I}}_2+{\mathrm{K}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

El manganeso pasa de $+7$ a $+2$: se reduce. El yodo pasa de $-1$ a $0$: se oxida.

Semirreacción de reducción, en medio ácido:

$\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4^{-}+8{\mathrm{H}}^{+}+5e^{-}\to \mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Semirreacción de oxidación:

$2{\mathrm{I}}^{-}\to {\mathrm{I}}_2+2e^{-}$

Se multiplica la primera por 2 y la segunda por 5 para igualar los diez electrones:

$2\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4^{-}+16{\mathrm{H}}^{+}+10{\mathrm{I}}^{-}\to 2\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}+5{\mathrm{I}}_2+8{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Devolviendo los contraiones:

$2\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4+10\mathrm{K}\mathrm{I}+8{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\to 2\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+5{\mathrm{I}}_2+6{\mathrm{K}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+8{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Comprobación: K 2 + 10 = 12; Mn 2 = 2; I 10 = 10; S 8 = 2 + 6; H 16 = 16; O 8 + 32 = 8 + 24 + 8.

$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{punto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{equivalencia}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{encuentra}}\mathbf{\text{tras}}\mathbf{\text{a}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{adir}}\mathbf{\text{10,0}}\mathbf{\text{mL}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{yoduro}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{potasio,}}\mathbf{\text{calcule}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{concentraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{permanganato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{potasio.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

$n(\mathrm{K}\mathrm{I})=\mathrm{0,25}\cdot \mathrm{0,0100}=\mathrm{2,5}\cdot {10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

Por la ecuación ajustada, cada 10 mol de yoduro reaccionan con 2 de permanganato:

$n(\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4)=\mathrm{2,5}\cdot {10}^{-3}\cdot \frac{2}{10}=\mathrm{5,0}\cdot {10}^{-4}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

$c=\frac{n}{V}=\frac{\mathrm{5,0}\cdot {10}^{-4}}{\mathrm{0,025}}$

$c=\mathrm{0,020}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{/}\mathrm{L}$