Ejercicio resuelto de Química · 2026

El hierro reacciona con el ácido sulfúrico según la reacción: $\text{Fe}+{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\to {\text{Fe}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+{\text{SO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$.

a) Ajuste la ecuación por el método del ion electrón, indicando las semirreacciones de oxidación y reducción. [1 punto]

b) Indique qué especie es el oxidante y cuál el reductor. Razone la respuesta. [0,5 puntos]

c) Si una muestra de 1,55 gramos de hierro impuro ha consumido 95,0 mL de disolución 0,40 M de ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$, calcule su riqueza en hierro (en %). [1 punto]

Datos: masas atómicas (u): Fe = 55,8.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Ajuste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ecuaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{semirreacciones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{reducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

Asignamos números de oxidación para identificar qué especie se oxida y cuál se reduce: el hierro pasa de 0 a $+3$ y el azufre del sulfúrico, de $+6$ a $+4$.

$\text{Oxidaci}\acute{\text{o}}\text{n:}\text{Fe}⟶{\text{Fe}}^{3+}+3e^{-}$

$\text{Reducci}\acute{\text{o}}\text{n:}{\text{SO}}_4^{2-}+4{\text{H}}^{+}+2e^{-}⟶{\text{SO}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$

Para que los electrones cedidos igualen a los captados multiplicamos la oxidación por 2 y la reducción por 3.

$2\text{Fe}+3{\text{SO}}_4^{2-}+12{\text{H}}^{+}⟶2{\text{Fe}}^{3+}+3{\text{SO}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}$

Llevando el resultado a la ecuación molecular, y contando que tres sulfatos más van a formar la sal de hierro:

$2\text{Fe}+6{\text{H}}_2{\text{SO}}_4⟶{\text{Fe}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+3{\text{SO}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}$

Se comprueba el ajuste: 2 Fe, 6 S, 12 H y 24 O a cada lado.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{especie}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{oxidante}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{reductor.}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El oxidante es la especie que se reduce, es decir, la que capta electrones, y el reductor la que se oxida y los cede.

El azufre del ácido sulfúrico baja su número de oxidación de $+6$ a $+4$: capta electrones, luego el ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ es el oxidante.

El hierro sube de 0 a $+3$: cede electrones, luego el Fe es el reductor.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{muestra}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{1,55}}\mathbf{\text{gramos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hierro}}\mathbf{\text{impuro}}\mathbf{\text{ha}}\mathbf{\text{consumido}}\mathbf{\text{95,0}}\mathbf{\text{mL}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0,40}}\mathbf{\text{M}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{H₂SO₄,}}\mathbf{\text{calcule}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{riqueza}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{hierro}}\mathbf{\text{(en}}\mathbf{\text{\%).}}\mathbf{\text{[1}}\mathbf{\text{punto]}}$

Partimos de los moles de ácido gastados y usamos la estequiometría de la ecuación ajustada, que relaciona 2 moles de hierro con 6 de ácido.

$n({\text{H}}_2{\text{SO}}_4)=\mathrm{0,0950}\text{ L}\cdot \mathrm{0,40}\text{ mol}{\text{L}}^{-1}=\mathrm{0,038}\text{ mol}$

$n(\text{Fe})=\mathrm{0,038}\cdot {\displaystyle \frac{2}{6}}=\mathrm{1,267}\cdot {10}^{-2}\text{ mol}$

$m(\text{Fe})=\mathrm{1,267}\cdot {10}^{-2}\cdot \mathrm{55,8}=\mathrm{0,707}\text{ g}$

$\text{Riqueza}={\displaystyle \frac{\mathrm{0,707}}{\mathrm{1,55}}}\cdot 100=\mathrm{45,6}\mathrm{\%}$

La muestra tiene una riqueza en hierro del 45,6 %, es decir, algo menos de la mitad de su masa.