Opción A · Problema 6. 100 gramos de bromuro de sodio (\text{NaBr}) se tratan con una disolución de ácido nítrico (\text{HNO}_3) concentrado de densidad 1{,}39\ \text{g}/\text{mL} y 70\ \% de riqueza en masa, dando como productos de la reacción \text{Br}_2, \text{NO}_2, \text{NaNO}_3 y \text{H}_2\text{O}: a) Ajuste las reacciones iónica y molecular por el método del ion-electrón. b) Calcule el volumen de ácido necesario para completar la reacción. Datos: Masas atómicas relativas: \text{Na} = 23; \text{Br} = 80; \text{O} = 16; \text{N} = 14; \text{H} = 1.

QuímicaMedioProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2018 · Reserva 4 · Opción A

Enunciado

Opción A · Problema 6.

100

gramos de bromuro de sodio (

\text{NaBr}

) se tratan con una disolución de ácido nítrico (

\text{HNO}_3

) concentrado de densidad

1{,}39\ \text{g}/\text{mL}

70\ \%

de riqueza en masa, dando como productos de la reacción

\text{Br}_2

\text{NO}_2

\text{NaNO}_3

\text{H}_2\text{O}

:

a) Ajuste las reacciones iónica y molecular por el método del ion-electrón.

b) Calcule el volumen de ácido necesario para completar la reacción.

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{Na} = 23

;

\text{Br} = 80

;

\text{O} = 16

;

\text{N} = 14

;

\text{H} = 1

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

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) } V(\text{HNO}_3) = 125{,}7\ \text{mL}\;}

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 de siempre 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

. Para b) hay que usar el coeficiente molecular del ácido (4), no el del

\text{NO}_3^-

en la iónica (2).

En b) el enunciado pide un volumen de disolución, así que el problema no acaba en gramos: hay que aplicar la riqueza y la densidad.

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 a

\text{NO}_2

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) Volumen de ácido necesario.

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

Ácido necesario, en relación

2\ \text{NaBr} : 4\ \text{HNO}_3

(es decir,

1:2

n(\text{HNO}_3) = 2 \cdot 0{,}971 = 1{,}942\ \text{mol}

M(\text{HNO}_3) = 1 + 14 + 48 = 63\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad\Longrightarrow\qquad m(\text{HNO}_3) = 1{,}942 \cdot 63 = 122{,}3\ \text{g}

Masa de disolución y volumen:

m_{\text{disolución}} = \frac{122{,}3}{0{,}70} = 174{,}8\ \text{g} \qquad\Longrightarrow\qquad V = \frac{174{,}8}{1{,}39} = \mathbf{125{,}7\ mL}

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 $\text{NO}_2$ (actúa como oxidante) y parte aporta los nitratos de la sal. Por eso su coeficiente molecular es 4 y no 2. Si en b) usas el 2 de la iónica, el volumen te sale la mitad.

Comprueba siempre el balance de nitrógeno al pasar de la iónica a la molecular: cuatro a la izquierda y $2 + 2$ a la derecha. Es la verificación que confirma el reparto entre gas y sal.

Y no te dejes el último paso: el enunciado pide volumen, no masa. La riqueza convierte la masa de soluto en masa de disolución, y la densidad, esa masa en volumen. Escribe la cadena con unidades para no invertir el orden.