QuímicaMedio2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Extremadura · 2018 · Julio · Opción B

Enunciado

Dada la reacción:

\text{HCl} + \text{K}_2\text{CrO}_4 \longrightarrow \text{CrCl}_3 + \text{KCl} + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O}

a) (1,25 puntos) Ajustar la ecuación por el método del ion-electrón, identificando las sustancias oxidante y reductora y dar el nombre de todas las sales presentes en la reacción;

b) (0,75 puntos) Calcular la masa de

\text{K}_2\text{CrO}_4

necesaria para producir

92{,}25\ \text{L}

\text{Cl}_2

gaseoso, medidos a

1{,}2\ \text{atm}

300\ \text{K}

.

Datos: Masas atómicas (u): O = 16; K = 39; Cr = 52.

R = 0{,}082\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}

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Resultado

\boxed{\;16\,\text{HCl} + 2\,\text{K}_2\text{CrO}_4 \longrightarrow 2\,\text{CrCl}_3 + 4\,\text{KCl} + 3\,\text{Cl}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O}\;}

a) Oxidante, $\text{K}_2\text{CrO}_4$ ; reductor, $\text{HCl}$ . Cromato de potasio, cloruro de cromo(III) y cloruro de potasio.
b) $m(\text{K}_2\text{CrO}_4) = 582\ \text{g}$ .

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Se asignan números de oxidación para ver qué cambia: el cromo pasa de

+6

+3

(se reduce) y parte del cloro de

-1

0

(se oxida). Se escriben las dos semirreacciones con las especies iónicas, se ajustan en medio ácido (el HCl aporta los

\text{H}^+

), se igualan los electrones y se pasa a la ecuación molecular añadiendo los iones espectadores. En b), los moles de

\text{Cl}_2

salen de

PV = nRT

y la ecuación ajustada da los de

\text{K}_2\text{CrO}_4

Desarrollo

a) Ajuste, oxidante y reductor, y nombres de las sales.

Números de oxidación de las especies que cambian:

\overset{+6}{\text{Cr}}\text{O}_4^{2-} \longrightarrow \overset{+3}{\text{Cr}}{}^{3+} \qquad \overset{-1}{\text{Cl}}{}^- \longrightarrow \overset{0}{\text{Cl}}_2

Semirreacción de reducción (medio ácido: los O sobrantes forman agua con

\text{H}^+

\text{CrO}_4^{2-} + 8\,\text{H}^+ + 3\,e^- \longrightarrow \text{Cr}^{3+} + 4\,\text{H}_2\text{O}

Semirreacción de oxidación:

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

Para igualar los electrones (mínimo común múltiplo 6), la reducción se multiplica por 2 y la oxidación por 3:

2\,\text{CrO}_4^{2-} + 16\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 8\,\text{H}_2\text{O}

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

Ecuación iónica ajustada:

2\,\text{CrO}_4^{2-} + 16\,\text{H}^+ + 6\,\text{Cl}^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 3\,\text{Cl}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O}

Paso a la ecuación molecular: los

16\,\text{H}^+

vienen de

16\,\text{HCl}

, que aportan 16 cloruros. De ellos, 6 se oxidan a

\text{Cl}_2

, 6 acompañan a los dos

\text{Cr}^{3+}

(

2\,\text{CrCl}_3

) y 4 a los cuatro

\text{K}^+

de los dos

\text{K}_2\text{CrO}_4

(

4\,\text{KCl}

16\,\text{HCl} + 2\,\text{K}_2\text{CrO}_4 \longrightarrow 2\,\text{CrCl}_3 + 4\,\text{KCl} + 3\,\text{Cl}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación: K,

4 = 4

; Cr,

2 = 2

; Cl,

16 = 6 + 4 + 6

; H,

16 = 16

; O,

8 = 8

Oxidante: el $\text{K}_2\text{CrO}_4$ (el Cr se reduce de $+6$ a $+3$ , gana electrones).
Reductor: el $\text{HCl}$ (el $\text{Cl}^-$ se oxida a $\text{Cl}_2$ , pierde electrones).

Sales presentes:

Fórmula	Nombre
$\text{K}_2\text{CrO}_4$	Cromato de potasio (tetraoxidocromato de dipotasio)
$\text{CrCl}_3$	Cloruro de cromo(III) (tricloruro de cromo)
$\text{KCl}$	Cloruro de potasio

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

b) Masa de $\text{K}_2\text{CrO}_4$ para obtener $92{,}25\ \text{L}$ de $\text{Cl}_2$ .

Moles de cloro, con la ecuación de los gases ideales:

n(\text{Cl}_2) = \frac{PV}{RT} = \frac{1{,}2 \cdot 92{,}25}{0{,}082 \cdot 300} = \frac{110{,}7}{24{,}6} = 4{,}50\ \text{mol}

Según la ecuación ajustada,

2\ \text{mol}

\text{K}_2\text{CrO}_4

producen

3\ \text{mol}

\text{Cl}_2

n(\text{K}_2\text{CrO}_4) = 4{,}50\ \text{mol Cl}_2 \cdot \frac{2\ \text{mol K}_2\text{CrO}_4}{3\ \text{mol Cl}_2} = 3{,}00\ \text{mol}

Masa molar:

M(\text{K}_2\text{CrO}_4) = 2\cdot 39 + 52 + 4\cdot 16 = 194\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}

m(\text{K}_2\text{CrO}_4) = 3{,}00\ \text{mol} \cdot 194\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} = 582\ \text{g}

Consejo

Cuando el mismo reactivo hace dos papeles (aquí el HCl es reductor y además aporta los $\text{H}^+$ y los cloruros de las sales), ajusta primero la ecuación iónica y cuenta los cloruros al final: los que se oxidan más los que quedan en $\text{CrCl}_3$ y $\text{KCl}$ .

En b) usa la proporción de la ecuación ajustada (2 de cromato por cada 3 de cloro), no 1:1.

Paso 1 de 3

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