Ejercicio resuelto de Química · 2023

C1. Dada la ecuación química:
$\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}+\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3⟶\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{N}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

a) Indica qué átomos se oxidan o se reducen y los cambios que experimentan sus estados de oxidación. (0,50)
b) Escribe la ecuación molecular ajustada por el método del ion-electrón. (1,00)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Indica}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{oxidan}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reducen}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{cambios}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{experimentan}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{estados}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

Se asignan los números de oxidación de todos los elementos a ambos lados de la ecuación, teniendo en cuenta que la plata actúa con $+1$ y el oxígeno con $-2$.

$\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}+\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{N}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

El número de oxidación del azufre en cada compuesto se obtiene imponiendo la neutralidad:

$\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}:2(+1)+x=0\Rightarrow x=-2$

$\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4:2(+1)+y+4(-2)=0\Rightarrow y=+6$

Átomo	Reactivos	Productos	Cambio	Papel $\mathrm{S}$	$-2$	$+6$	pierde $8e^{-}$, se oxida	reductor $\mathrm{N}$	$+5$	$+2$	gana $3e^{-}$, se reduce	oxidante $\mathrm{A}\mathrm{g}$	$+1$	$+1$	no cambia	espectador $\mathrm{O}$	$-2$	$-2$	no cambia	espectador

El azufre del sulfuro de plata se oxida, pasando de $-2$ a $+6$, y es por tanto el reductor; el nitrógeno del ácido nítrico se reduce, de $+5$ a $+2$, y es el oxidante. Es el comportamiento habitual del ácido nítrico, que oxida a través del nitrato y no a través del protón.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Escribe}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ecuaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{molecular}}\mathbf{\text{ajustada}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ion-electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(1,00)}}$

Se escriben las dos semirreacciones en medio ácido, ajustando primero los átomos distintos del hidrógeno y del oxígeno, luego los oxígenos con agua, los hidrógenos con protones y por último las cargas con electrones.

$\text{Oxidaci}\acute{\text{o}}\text{n}:{\mathrm{S}}^{2-}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}+8{\mathrm{H}}^{+}+8e^{-}$

$\text{Reducci}\acute{\text{o}}\text{n}:\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+4{\mathrm{H}}^{+}+3e^{-}\to \mathrm{N}\mathrm{O}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

El azufre cede ocho electrones y cada nitrato capta tres, de modo que hay que igualarlos al mínimo común múltiplo de 8 y 3, que es 24: se multiplica la oxidación por 3 y la reducción por 8.

$3{\mathrm{S}}^{2-}+12{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 3\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}+24{\mathrm{H}}^{+}+24e^{-}$

$8\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+32{\mathrm{H}}^{+}+24e^{-}\to 8\mathrm{N}\mathrm{O}+16{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Sumando ambas y cancelando los electrones, los protones y el agua repetidos:

$3{\mathrm{S}}^{2-}+8\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+8{\mathrm{H}}^{+}\to 3\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}+8\mathrm{N}\mathrm{O}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Se reponen por último los iones plata, que acompañan al sulfuro y al sulfato sin cambiar, y los protones se agrupan con los nitratos como ácido nítrico:

$3\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}+8\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3\to 3\mathrm{A}{\mathrm{g}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+8\mathrm{N}\mathrm{O}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Se comprueba el recuento de átomos en ambos miembros: 6 de plata, 3 de azufre, 8 de nitrógeno, 8 de hidrógeno y 24 de oxígeno. La ecuación queda ajustada.