QuímicaMedioProblema · 3 pts

Ajuste redox y estequiometría

Castilla-La Mancha · 2017 · Septiembre · Opción B

Enunciado

El dicromato de potasio (heptaoxodicromato (VI) de potasio) (heptaoxidodicromato de dipotasio) es un oxidante fuerte que se utiliza en algunos preparados para proteger la madera. Este compuesto reacciona con el yoduro de potasio y el ácido sulfúrico (tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno) (dihidroxidodioxidoazufre), obteniéndose como productos sulfato de cromo (III) (tetraoxosulfato (VI) de cromo (III)) (tris(tetraoxidosulfato) de dicromo), yodo molecular, sulfato de potasio (tetraoxosulfato (VI) de potasio) (tetraoxidosulfato de dipotasio) y agua.

a) Ajusta la ecuación iónica y molecular por el método del ión-electrón. (1,5 puntos)

b) Escribe las parejas de oxidante-reductor y oxidado-reducido. (0,5 puntos)

c) Sabiendo que al reaccionar

157\ \text{mL}

de una disolución de dicromato de potasio, con suficiente yoduro de potasio y ácido sulfúrico, se obtienen

7{,}62\ \text{g}

de yodo molecular, calcula la concentración de dicha disolución. (1 punto)

Datos: masas atómicas:

\text{I} = 127

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Resultado

\boxed{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 6\,\text{KI} + 7\,\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\,\text{I}_2 + 4\,\text{K}_2\text{SO}_4 + 7\,\text{H}_2\text{O}}

b) Oxidante $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ → $\text{Cr}^{3+}$ ; reductor $\text{I}^-$ → $\text{I}_2$ .

\boxed{c = 0{,}0637\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Primero formulamos y asignamos números de oxidación para ver quién cambia:

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{KI} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{I}_2 + \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O}

El cromo pasa de

+6

(en el dicromato) a

+3

: se reduce. El yodo pasa de

-1

(yoduro) a

0

(

\text{I}_2

): se oxida. El medio es ácido (sulfúrico), así que ajustamos los oxígenos con

\text{H}_2\text{O}

y los hidrógenos con

\text{H}^+

, igualamos electrones, sumamos y llevamos los coeficientes a la ecuación molecular. En c) la ecuación ajustada da la proporción:

1

mol de dicromato produce

3

mol de

\text{I}_2

Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón.

Semirreacción de reducción (el dicromato en medio ácido):

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}

(2 Cr a cada lado; 7 O que pasan a 7

\text{H}_2\text{O}

; 14

\text{H}^+

para esos 14 H; carga:

-2 + 14 - 6 = +6 = 2\cdot(+3)

.)

Semirreacción de oxidación:

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

Para igualar los electrones multiplicamos la oxidación por 3 y sumamos:

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}

6\,\text{I}^- \longrightarrow 3\,\text{I}_2 + 6\,e^-

Ecuación iónica ajustada:

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 6\,\text{I}^- + 14\,\text{H}^+ \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 3\,\text{I}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O}

Ecuación molecular. El

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}

viene del

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7

, los

6\,\text{I}^-

6\,\text{KI}

y los

14\,\text{H}^+

7\,\text{H}_2\text{SO}_4

. Los

2\,\text{Cr}^{3+}

forman

1\,\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3

, y los

2 + 6 = 8

iones potasio forman

4\,\text{K}_2\text{SO}_4

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 6\,\text{KI} + 7\,\text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\,\text{I}_2 + 4\,\text{K}_2\text{SO}_4 + 7\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación: K

2 + 6 = 8 = 4\cdot 2

; S

7 = 3 + 4

; O

7 + 28 = 35 = 12 + 16 + 7

; H

14 = 14

. Ajustada.

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

b) Parejas.

Oxidante: el $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ (dicromato de potasio), que se reduce a $\text{Cr}^{3+}$ (su forma reducida). Par $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}$ .
Reductor: el $\text{I}^-$ (yoduro de potasio), que se oxida a $\text{I}_2$ (su forma oxidada). Par $\text{I}_2/\text{I}^-$ .

c) Concentración de la disolución de dicromato. Moles de yodo obtenidos, con

M(\text{I}_2) = 2\cdot 127 = 254\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

n(\text{I}_2) = \frac{7{,}62\ \text{g}}{254\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}} = 0{,}0300\ \text{mol}

Por la estequiometría,

1\ \text{mol}\ \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7

3\ \text{mol}\ \text{I}_2

n(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7) = 0{,}0300\ \text{mol I}_2 \cdot \frac{1\ \text{mol K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7}{3\ \text{mol I}_2} = 0{,}0100\ \text{mol}

[\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7] = \frac{0{,}0100\ \text{mol}}{0{,}157\ \text{L}} = 0{,}0637\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}

Consejo

El ajuste del dicromato en medio ácido sale tantas veces que conviene saberlo de memoria: $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\text{H}^+ + 6e^- \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O}$ . Comprueba siempre la carga.

Al pasar a la ecuación molecular, el $\text{K}_2\text{SO}_4$ se ajusta con el potasio (8 K → 4 $\text{K}_2\text{SO}_4$ ), no a ojo. Y en c) no olvides el factor 1 : 3 entre dicromato y yodo.

Paso 1 de 3

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