Ejercicio resuelto de Química · 2026

Dada la siguiente reacción: ${\text{K}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7+{\text{H}}_2{\text{SO}}_4+{\text{FeSO}}_4\to {\text{K}}_2{\text{SO}}_4+{\text{Cr}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+{\text{Fe}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+{\text{H}}_2\text{O}$

a) Ajuste la reacción por el método ion-electrón. (Hasta 0,8 puntos)

b) Razone qué especie es el agente oxidante y cuál es el reductor. (Hasta 0,4 puntos)

c) ¿Cuántos gramos de sulfato de hierro (III) se obtienen a partir de 20 g de sulfato de hierro (II) si el rendimiento de la reacción es del 70 %? (Hasta 0,8 puntos)

Datos: masas atómicas relativas: $\text{O}=\mathrm{16,00}$; $\text{S}=\mathrm{32,06}$; $\text{Fe}=\mathrm{55,85}$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Ajuste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{ion-electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(Hasta}}\mathbf{\text{0,8}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se identifican las especies que cambian de estado de oxidación y se escriben sus semirreacciones en forma iónica y en medio ácido.

Semirreacción de reducción, la del dicromato, donde el cromo pasa de $+6$ a $+3$:

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

Semirreacción de oxidación, la del hierro, que pasa de $+2$ a $+3$:

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{2+}\to \mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}+e^{-}$

Para igualar los electrones intercambiados se multiplica la segunda por 6 y se suman:

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

Se devuelven ahora los contraiones: los 14 protones proceden de 7 moléculas de ácido sulfúrico, el potasio sale como sulfato de potasio y los cationes metálicos como sus respectivos sulfatos. La ecuación molecular ajustada es:

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

Comprobación átomo a átomo: K, 2 = 2; Cr, 2 = 2; Fe, 6 = 6; S, 13 = 13; H, 14 = 14; O, 59 = 59.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{especie}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{agente}}\mathbf{\text{oxidante}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{reductor.}}\mathbf{\text{(Hasta}}\mathbf{\text{0,4}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El agente oxidante es el que se reduce, es decir, el que capta electrones: el cromo del ${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7$ baja de $+6$ a $+3$, luego el $\mathbf{\text{dicromato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{potasio}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{oxidante}}$.

El agente reductor es el que se oxida y cede electrones: el hierro del $\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ sube de $+2$ a $+3$, luego el $\mathbf{\text{sulfato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hierro(II)}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{reductor}}$.

El ácido sulfúrico no cambia de número de oxidación: aporta el medio ácido que la semirreacción del dicromato necesita.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{gramos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sulfato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hierro}}\mathbf{\text{(III)}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{obtienen}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{20}}\mathbf{\text{g}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sulfato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hierro}}\mathbf{\text{(II)}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{rendimiento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{70}}\mathbf{\text{\%?}}\mathbf{\text{(Hasta}}\mathbf{\text{0,8}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se pasa la masa de partida a moles, se aplica la estequiometría y solo al final se corrige por el rendimiento.

$M(\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4)=\mathrm{55,85}+\mathrm{32,06}+4\cdot \mathrm{16,00}=\mathrm{151,91}\mathrm{g}\mathrm{/}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

$n(\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4)={\displaystyle \frac{20}{\mathrm{151,91}}}=\mathrm{0,1317}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

La ecuación ajustada relaciona 6 moles de sulfato de hierro(II) con 3 de sulfato de hierro(III), es decir, 2 a 1:

$n(\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4{)}_3)={\displaystyle \frac{\mathrm{0,1317}}{2}}=\mathrm{0,0658}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

$M(\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4{)}_3)=2\cdot \mathrm{55,85}+3(\mathrm{32,06}+4\cdot \mathrm{16,00})=\mathrm{399,88}\mathrm{g}\mathrm{/}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

$m_{\text{te}\acute{\text{o}}\text{rica}}=\mathrm{0,0658}\cdot \mathrm{399,88}=\mathrm{26,32}\mathrm{g}$

$m_{\text{real}}=\mathrm{0,70}\cdot \mathrm{26,32}=\mathrm{18,4}\mathrm{g}$

Se obtienen unos 18,4 gramos de sulfato de hierro(III).