Ejercicio resuelto de Varios · Química · Extremadura · 2025

Sea la reacción redox $\text{Pb} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Pb(NO}_3)_2 + \text{NO} + \text{H}_2\text{O}$

a) Escriba las semirreacciones ajustadas de oxidación y de reducción. [0,5 puntos]

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

c) Ajuste la reacción por el método del ion-electrón. [0,75 puntos]

d) Sabiendo que se utilizan 12,0 mL de $\text{HNO}_3$ del 65 % de pureza y densidad $1{,}40\ \text{g} \cdot \text{mL}^{-1}$, calcule la masa (en gramos) de NO que se obtiene. [0,75 puntos]

Datos: masas atómicas (u): H = 1; N = 14; O = 16.

$\textbf{a) Escriba las semirreacciones ajustadas de oxidación y de reducción. [0,5 puntos]}$

Asignamos números de oxidación: el plomo pasa de 0 a $+2$ y el nitrógeno del nítrico, de $+5$ a $+2$. En medio ácido las semirreacciones se ajustan con agua y con protones.

$\text{Oxidación:}\quad \text{Pb}\longrightarrow \text{Pb}^{2+}+2\,e^-$

$\text{Reducción:}\quad \text{NO}_3^-+4\,\text{H}^++3\,e^-\longrightarrow \text{NO}+2\,\text{H}_2\text{O}$

$\textbf{b) Indique qué especie actúa como oxidante y cuál como reductor. Razone la respuesta. [0,5 puntos]}$

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 nitrógeno del ácido nítrico baja de $+5$ a $+2$: capta electrones, luego el $\text{HNO}_3$ es el oxidante.

El plomo sube de 0 a $+2$: cede electrones, luego el Pb es el reductor.

$\textbf{c) Ajuste la reacción por el método del ion-electrón. [0,75 puntos]}$

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

$3\,\text{Pb}+2\,\text{NO}_3^-+8\,\text{H}^+\longrightarrow 3\,\text{Pb}^{2+}+2\,\text{NO}+4\,\text{H}_2\text{O}$

Pasamos a la ecuación molecular teniendo en cuenta que hacen falta seis nitratos más para formar la sal de plomo.

$3\,\text{Pb}+8\,\text{HNO}_3\longrightarrow 3\,\text{Pb(NO}_3)_2+2\,\text{NO}+4\,\text{H}_2\text{O}$

Se comprueba el ajuste: 3 Pb, 8 N, 8 H y 24 O a cada lado.

$\textbf{d) Sabiendo que se utilizan 12,0 mL de HNO₃ del 65 \% de pureza y densidad 1,40 g mL⁻¹, calcule la masa (en gramos) de NO que se obtiene. [0,75 puntos]}$

Con la densidad pasamos el volumen a masa de disolución, con la riqueza a masa de ácido puro y con la masa molar a moles.

$m_{\text{disolución}}=12{,}0\ \text{mL}\cdot 1{,}40\ \text{g}\,\text{mL}^{-1}=16{,}8\ \text{g}$

$m(\text{HNO}_3)=16{,}8\cdot 0{,}65=10{,}92\ \text{g}$

$M(\text{HNO}_3)=1+14+3\cdot 16=63\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad n=\dfrac{10{,}92}{63}=0{,}1733\ \text{mol}$

La ecuación ajustada relaciona 8 moles de ácido con 2 de monóxido de nitrógeno.

$n(\text{NO})=0{,}1733\cdot\dfrac{2}{8}=4{,}333\cdot 10^{-2}\ \text{mol}$

$m(\text{NO})=4{,}333\cdot 10^{-2}\cdot 30=1{,}3\ \text{g}$

Se obtienen 1,3 gramos de monóxido de nitrógeno.