QuímicaMedioProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2017 · Reserva 1 · Opción B

Enunciado

Opción B · Problema 6. El bromuro de sodio reacciona con el ácido nítrico, en caliente, según la siguiente ecuación:

\text{NaBr} + \text{HNO}_3 \longrightarrow \text{Br}_2 + \text{NO}_2 + \text{NaNO}_3 + \text{H}_2\text{O}

a) Ajuste esta reacción por el método del ion-electrón.

b) Calcule la masa de bromo que se obtiene cuando

100\ \text{g}

de bromuro de sodio se tratan con ácido nítrico en exceso.

Datos: Masas atómicas:

\text{Br} = 80

;

\text{Na} = 23

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } 2\,\text{NaBr} + 4\,\text{HNO}_3 \to \text{Br}_2 + 2\,\text{NO}_2 + 2\,\text{NaNO}_3 + 2\,\text{H}_2\text{O}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } m(\text{Br}_2) = 77{,}7\ \text{g}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Estados de oxidación:

\text{Br}: -1 \rightarrow 0 \quad \textbf{pierde 1 } e^- \; (2\,\text{Br}^- \to \text{Br}_2 + 2\,e^-)

\text{N}: +5 \rightarrow +4 \quad \textbf{gana 1 } e^-

Hay que multiplicar la reducción por 2 para igualar los electrones.

Y el aviso habitual con el

\text{HNO}_3

: no todo se reduce. De los 4 moles de la ecuación molecular, 2 se convierten en

\text{NO}_2

y los otros 2 forman el

\text{NaNO}_3

.

En b), el ácido está en exceso, así que el bromuro de sodio es el reactivo limitante.

Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón.

Semirreacción de oxidación:

2\,\text{Br}^- \longrightarrow \text{Br}_2 + 2\,e^-

Semirreacción de reducción (medio ácido), multiplicada por 2:

2\,\text{NO}_3^- + 4\,\text{H}^+ + 2\,e^- \longrightarrow 2\,\text{NO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Ecuación iónica (suma directa):

2\,\text{Br}^- + 2\,\text{NO}_3^- + 4\,\text{H}^+ \longrightarrow \text{Br}_2 + 2\,\text{NO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación de cargas: izquierda

(-2) + (-2) + (+4) = 0

; derecha

0\ \checkmark

Ecuación molecular. Los

4\,\text{H}^+

obligan a 4 $\text{HNO}_3$ : dos de sus nitratos se reducen y los otros dos forman el

\text{NaNO}_3

con los dos sodios.

2\,\text{NaBr} + 4\,\text{HNO}_3 \longrightarrow \text{Br}_2 + 2\,\text{NO}_2 + 2\,\text{NaNO}_3 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación:

\text{Na}

: 2 y 2;

\text{Br}

: 2 y 2;

\text{N}

: 4 y

2 + 2 = 4

;

\text{H}

: 4 y 4;

\text{O}

: 12 y

4 + 6 + 2 = 12\ \checkmark

b) Masa de bromo obtenida.

M(\text{NaBr}) = 23 + 80 = 103\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad\Longrightarrow\qquad n(\text{NaBr}) = \frac{100}{103} = 0{,}971\ \text{mol}

Relación estequiométrica

2\ \text{NaBr} : 1\ \text{Br}_2

n(\text{Br}_2) = \frac{0{,}971}{2} = 0{,}485\ \text{mol}

M(\text{Br}_2) = 2(80) = 160\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad\Longrightarrow\qquad m = 0{,}485 \cdot 160 = \mathbf{77{,}7\ g}

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

El ácido nítrico hace dos papeles a la vez: parte se reduce a $\text{NO}_2$ (oxidante) y parte aporta los nitratos de la sal. Por eso su coeficiente molecular es 4 y no 2, y comprobar el balance de nitrógeno lo confirma.

Con reactivo «en exceso» no hay que calcular reactivo limitante —el otro lo es por definición— pero menciónalo explícitamente: forma parte del planteamiento correcto.

Y no olvides que el bromo se obtiene como $\text{Br}_2$ : dos moles de bromuro dan uno de bromo molecular, y su masa molar es $160$ , no $80$ . Ese factor 2 duplicado es la trampa aritmética del apartado.