QuímicaDifícilProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2017 · Reserva 2 · Opción B

Enunciado

Opción B · Problema 6. Una muestra de

2{,}6\ \text{g}

de un mineral rico en

\text{Ag}_2\text{S}

se trata en exceso con una disolución de

\text{HNO}_3

concentrado, obteniéndose

\text{AgNO}_3

\text{NO}

0{,}27\ \text{g}

de azufre elemental (

\text{S}

) y

\text{H}_2\text{O}

, siendo el rendimiento de la reacción del

97\ \%

.

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

b) Calcule la pureza del mineral en

\text{Ag}_2\text{S}

.

Datos: Masas atómicas:

\text{S} = 32

;

\text{Ag} = 108

;

\text{N} = 14

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } 3\,\text{Ag}_2\text{S} + 8\,\text{HNO}_3 \to 6\,\text{AgNO}_3 + 2\,\text{NO} + 3\,\text{S} + 4\,\text{H}_2\text{O}\;}

\boxed{\;\textbf{b) Pureza} = 83{,}0\ \%\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Asigna estados de oxidación. Fíjate en que la plata no cambia (

+1

en el sulfuro y en el nitrato): los procesos redox afectan al azufre y al nitrógeno.

\text{S}: -2 \rightarrow 0 \quad \textbf{pierde 2 } e^- \qquad\qquad \text{N}: +5 \rightarrow +2 \quad \textbf{gana 3 } e^-

El mínimo común múltiplo de 2 y 3 es 6: la oxidación se multiplica por 3 y la reducción por 2.

En b), ojo con el orden: el dato (

0{,}27\ \text{g}

de azufre) es la cantidad realmente obtenida, así que hay que dividir por el rendimiento para llegar a la cantidad teórica, y de ahí al

\text{Ag}_2\text{S}

que había en la muestra.

Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón.

Semirreacción de oxidación, multiplicada por 3:

3\,\text{S}^{2-} \longrightarrow 3\,\text{S} + 6\,e^-

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

2\,\text{NO}_3^- + 8\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{NO} + 4\,\text{H}_2\text{O}

Ecuación iónica (suma directa):

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

Comprobación de cargas: izquierda

(-6) + (-2) + (+8) = 0

; derecha

0\ \checkmark

Ecuación molecular. Cada

\text{Ag}_2\text{S}

aporta un

\text{S}^{2-}

y dos cationes

\text{Ag}^+

, que necesitan nitratos adicionales para formar el

\text{AgNO}_3

3\,\text{Ag}_2\text{S} + 8\,\text{HNO}_3 \longrightarrow 6\,\text{AgNO}_3 + 2\,\text{NO} + 3\,\text{S} + 4\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación:

\text{Ag}

: 6 y 6;

\text{S}

: 3 y 3;

\text{N}

: 8 y

6 + 2 = 8

;

\text{H}

: 8 y 8;

\text{O}

: 24 y

18 + 2 + 4 = 24\ \checkmark

De los 8 moles de ácido, 2 se reducen a

\text{NO}

y 6 aportan los nitratos de la sal de plata.

b) Pureza del mineral.

Azufre realmente obtenido:

n_{\text{real}}(\text{S}) = \frac{0{,}27}{32} = 8{,}44\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Azufre teórico, deshaciendo el rendimiento del

97\ \%

n_{\text{teórico}}(\text{S}) = \frac{8{,}44\cdot 10^{-3}}{0{,}97} = 8{,}70\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Sulfuro de plata de partida, en relación

3\ \text{Ag}_2\text{S} : 3\ \text{S}

(es decir,

1:1

n(\text{Ag}_2\text{S}) = 8{,}70\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

M(\text{Ag}_2\text{S}) = 2(108) + 32 = 248\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad\Longrightarrow\qquad m = 8{,}70\cdot 10^{-3} \cdot 248 = 2{,}16\ \text{g}

Pureza:

\text{pureza} = \frac{2{,}16}{2{,}6}\cdot 100 = \mathbf{83{,}0\ \%}

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

Consejo

Comprueba qué elementos cambian de estado de oxidación antes de ajustar: aquí la plata no lo hace ( $+1$ en ambos lados), aunque aparezca en los dos miembros. Solo el azufre y el nitrógeno intervienen en el intercambio de electrones.

Al pasar a la molecular, los nitratos hay que repartirlos entre los que se reducen (2) y los que acompañan a la plata (6). Contar los átomos de nitrógeno a ambos lados es lo que confirma el coeficiente 8 del ácido.

Y ten cuidado con la dirección del rendimiento: el dato es lo que se ha obtenido realmente, así que para llegar a lo teórico hay que dividir entre $0{,}97$ , no multiplicar. Multiplicar daría una pureza menor y sería incorrecto.