Ejercicio resuelto de Números de oxidación · Química · 2021

El yodato de sodio puede utilizarse para obtener yodo en un proceso en dos etapas en medio ácido:

[1]: $\text{IO}_3^- + \text{HSO}_3^- \rightarrow \text{I}^- + \text{SO}_4^{2-}$

[2]: $\text{I}^- + \text{IO}_3^- \rightarrow \text{I}_2 + \text{H}_2\text{O}$

a) Ajuste ambas reacciones mediante el método del ion-electrón. (1,5 puntos)

b) Indique en la reacción [2] cuál es el agente oxidante, el reductor, la especie oxidada y la reducida. (0,5 puntos)

$\textbf{a) Ajuste ambas reacciones mediante el método del ion-electrón. (1,5 puntos)}$

$\textbf{Reacción [1]}$. Los números de oxidación:

El yodo pasa de $+5$ en el $\mathrm{IO_3^-}$ a $-1$ en el $\mathrm{I^-}$: gana 6 electrones, se reduce.

El azufre pasa de $+4$ en el $\mathrm{HSO_3^-}$ a $+6$ en el $\mathrm{SO_4^{2-}}$: pierde 2 electrones, se oxida.

Al ser medio ácido, los oxígenos se equilibran con agua y los hidrógenos con protones.

Reducción:

$\mathrm{IO_3^-} + 6\,\mathrm{H^+} + 6\,e^- \rightarrow \mathrm{I^-} + 3\,\mathrm{H_2O}$

Oxidación:

$\mathrm{HSO_3^-} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{SO_4^{2-}} + 3\,\mathrm{H^+} + 2\,e^-$

El mínimo común múltiplo de 6 y 2 es 6, así que la oxidación se multiplica por 3 y se suman; al hacerlo se simplifican las tres aguas y seis de los protones:

$\mathrm{IO_3^-} + 3\,\mathrm{HSO_3^-} \rightarrow \mathrm{I^-} + 3\,\mathrm{SO_4^{2-}} + 3\,\mathrm{H^+}$

Comprobación: I 1 = 1; S 3 = 3; O $3 + 9 = 12$ y $12$; H 3 = 3; carga $-1-3 = -4$ y $-1-6+3 = -4$.

$\textbf{Reacción [2]}$. Ahora los dos reactivos contienen yodo, uno en su forma reducida y otro en la oxidada, y ambos van a parar al mismo producto: es una $\textbf{comproporción}$, el proceso inverso a una dismutación.

El yodo del $\mathrm{I^-}$ pasa de $-1$ a $0$: se oxida.

El yodo del $\mathrm{IO_3^-}$ pasa de $+5$ a $0$: se reduce.

Oxidación (dos yoduros por cada molécula de $\mathrm{I_2}$):

$2\,\mathrm{I^-} \rightarrow \mathrm{I_2} + 2\,e^-$

Reducción (dos yodatos por cada molécula de $\mathrm{I_2}$, con 5 electrones por yodo):

$2\,\mathrm{IO_3^-} + 12\,\mathrm{H^+} + 10\,e^- \rightarrow \mathrm{I_2} + 6\,\mathrm{H_2O}$

Se multiplica la oxidación por 5 para igualar los diez electrones, se suman y se simplifica dividiendo todo entre 2:

$5\,\mathrm{I^-} + \mathrm{IO_3^-} + 6\,\mathrm{H^+} \rightarrow 3\,\mathrm{I_2} + 3\,\mathrm{H_2O}$

Comprobación: I $5+1 = 6 = 3\cdot 2$; O 3 = 3; H 6 = 6; carga $-5-1+6 = 0$ a los dos lados.

$\textbf{b) Indique en la reacción [2] cuál es el agente oxidante, el reductor, la especie oxidada y la reducida. (0,5 puntos)}$

$\textbf{Agente oxidante}$: el ion yodato, $\mathrm{IO_3^-}$. Es quien oxida al yoduro y, al hacerlo, se reduce él.

$\textbf{Agente reductor}$: el ion yoduro, $\mathrm{I^-}$. Es quien reduce al yodato y, al hacerlo, se oxida.

$\textbf{Especie que se oxida}$: el $\mathrm{I^-}$, que sube de $-1$ a $0$.

$\textbf{Especie que se reduce}$: el $\mathrm{IO_3^-}$, que baja de $+5$ a $0$.

Lo característico de esta reacción es que ambas transformaciones desembocan en el mismo compuesto: el yodo molecular formado procede en cinco sextas partes del yoduro y en una sexta parte del yodato. Por eso el proceso completo tiene sentido industrial: la etapa [1] genera el yoduro que la etapa [2] necesita para reducir el resto del yodato.