QuímicaDifícilProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2018 · Reserva 3 · Opción A

Enunciado

Opción A · Problema 6. En la reacción entre el permanganato de potasio (

\text{KMnO}_4

) y el yoduro de potasio (

\text{KI}

) en presencia de hidróxido de potasio (

\text{KOH}

) se obtiene manganato de potasio (

\text{K}_2\text{MnO}_4

), yodato de potasio (

\text{KIO}_3

) y agua.

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

b) Calcule los gramos de

\text{KI}

necesarios para la reducción de

50\ \text{mL}

de una disolución

0{,}025\ \text{M}

\text{KMnO}_4

.

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{I} = 127

;

\text{K} = 39

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } 6\,\text{KMnO}_4 + \text{KI} + 6\,\text{KOH} \to 6\,\text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{KIO}_3 + 3\,\text{H}_2\text{O}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } m(\text{KI}) = 3{,}46\cdot 10^{-2}\ \text{g}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Asigna estados de oxidación, prestando atención a que este permanganato no se reduce a

\text{Mn}^{2+}

\text{Mn}: +7 \;(\text{en } \text{MnO}_4^-) \rightarrow +6 \;(\text{en } \text{MnO}_4^{2-}) \qquad \textbf{gana 1 } e^-

\text{I}: -1 \rightarrow +5 \;(\text{en } \text{IO}_3^-) \qquad \textbf{pierde 6 } e^-

Los electrones son 1 y 6, así que la reducción se multiplica por 6. De ahí salen los coeficientes tan asimétricos.

Y el enunciado dice «en presencia de

\text{KOH}

»: el medio es básico, así que las semirreacciones se ajustan con

\text{OH}^-

\text{H}_2\text{O}

, no con

\text{H}^+

Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón en medio básico.

Semirreacción de reducción, multiplicada por 6:

6\,\text{MnO}_4^- + 6\,e^- \longrightarrow 6\,\text{MnO}_4^{2-}

(No necesita ajuste de oxígenos: el manganeso solo cambia de carga.)

Semirreacción de oxidación (medio básico: por cada oxígeno que falta se añaden

2\,\text{OH}^-

y se compensa con

\text{H}_2\text{O}

\text{I}^- + 6\,\text{OH}^- \longrightarrow \text{IO}_3^- + 3\,\text{H}_2\text{O} + 6\,e^-

Comprobación de cargas: izquierda

(-1) + (-6) = -7

; derecha

(-1) + (-6) = -7\ \checkmark

Ecuación iónica (suma de ambas):

6\,\text{MnO}_4^- + \text{I}^- + 6\,\text{OH}^- \longrightarrow 6\,\text{MnO}_4^{2-} + \text{IO}_3^- + 3\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación: cargas

-6 - 1 - 6 = -13

-12 - 1 = -13

; oxígenos

24 + 6 = 30

24 + 3 + 3 = 30\ \checkmark

Ecuación molecular, devolviendo los 13 cationes

\text{K}^+

6\,\text{KMnO}_4 + \text{KI} + 6\,\text{KOH} \longrightarrow 6\,\text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{KIO}_3 + 3\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación de potasios: izquierda

6 + 1 + 6 = 13

; derecha

12 + 1 = 13\ \checkmark

b) Gramos de yoduro de potasio necesarios.

n(\text{KMnO}_4) = 0{,}050\ \text{L} \cdot 0{,}025\ \text{mol}\,\text{L}^{-1} = 1{,}25\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Relación estequiométrica

6\ \text{KMnO}_4 : 1\ \text{KI}

n(\text{KI}) = \frac{1{,}25\cdot 10^{-3}}{6} = 2{,}08\cdot 10^{-4}\ \text{mol}

M(\text{KI}) = 39 + 127 = 166\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

m = 2{,}08\cdot 10^{-4} \cdot 166 = \mathbf{3{,}46\cdot 10^{-2}\ g} \;\;(34{,}6\ \text{mg})

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

Consejo

El permanganato se reduce a productos distintos según el medio: a $\text{Mn}^{2+}$ (incoloro) en medio muy ácido, a $\text{MnO}_2$ (sólido pardo) en medio neutro y a $\text{MnO}_4^{2-}$ (verde) en medio básico, como aquí. Cada caso implica un número distinto de electrones, así que léelo en el enunciado: la presencia de $\text{KOH}$ es la pista.

Para ajustar en medio básico, si dudas del método, ajusta primero en medio ácido y después neutraliza: suma a ambos lados tantos $\text{OH}^-$ como $\text{H}^+$ haya y combina los pares en agua. El resultado es idéntico y el procedimiento, más mecánico.

Y no te alarme la asimetría de los coeficientes: seis moles de permanganato por uno de yoduro es correcto, porque el yodo cede 6 electrones y cada manganeso solo capta 1.