Ejercicio resuelto de Varios · Química · Castilla y León · 2026

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

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: $\text{O} = 16{,}00$; $\text{S} = 32{,}06$; $\text{Fe} = 55{,}85$.

$\textbf{a) Ajuste la reacción por el método ion-electrón. (Hasta 0,8 puntos)}$

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 $+3$:

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

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

$\mathrm{Fe^{2+}} \rightarrow \mathrm{Fe^{3+}} + e^-$

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

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

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:

$\mathrm{K_2Cr_2O_7} + 7\,\mathrm{H_2SO_4} + 6\,\mathrm{FeSO_4} \rightarrow \mathrm{K_2SO_4} + \mathrm{Cr_2(SO_4)_3} + 3\,\mathrm{Fe_2(SO_4)_3} + 7\,\mathrm{H_2O}$

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

$\textbf{b) Razone qué especie es el agente oxidante y cuál es el reductor. (Hasta 0,4 puntos)}$

El agente oxidante es el que se reduce, es decir, el que capta electrones: el cromo del $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$ baja de $+6$ a $+3$, luego el $\textbf{dicromato de potasio es el oxidante}$.

El agente reductor es el que se oxida y cede electrones: el hierro del $\mathrm{FeSO_4}$ sube de $+2$ a $+3$, luego el $\textbf{sulfato de hierro(II) es el reductor}$.

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

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

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

$M(\mathrm{FeSO_4}) = 55{,}85 + 32{,}06 + 4 \cdot 16{,}00 = 151{,}91\ \mathrm{g/mol}$

$n(\mathrm{FeSO_4}) = \dfrac{20}{151{,}91} = 0{,}1317\ \mathrm{mol}$

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

$n(\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}) = \dfrac{0{,}1317}{2} = 0{,}0658\ \mathrm{mol}$

$M(\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}) = 2 \cdot 55{,}85 + 3\,(32{,}06 + 4 \cdot 16{,}00) = 399{,}88\ \mathrm{g/mol}$

$m_{\text{teórica}} = 0{,}0658 \cdot 399{,}88 = 26{,}32\ \mathrm{g}$

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

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