QuímicaMedioProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Comunidad de Madrid · 2018 · Julio · Opción A

Enunciado

Una muestra de dióxido de manganeso reacciona con ácido clorhídrico comercial de densidad

1{,}18\ \text{kg}\cdot\text{L}^{-1}

y una riqueza del 38 % en masa, obteniéndose cloro gaseoso, cloruro de manganeso(II) y agua.

a) (0,5 puntos) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción.

b) (0,5 puntos) Escriba la reacción molecular global ajustada por el método del ion electrón.

c) (0,5 puntos) Calcule la masa de dióxido de manganeso de la muestra si se obtienen 7,3 L de gas cloro, medidos a 1 atm y 20 °C.

d) (0,5 puntos) Calcule el volumen de ácido clorhídrico comercial que se consume en la reacción.

Datos:

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

; masas atómicas: H = 1,0; O = 16,0; Cl = 35,5; Mn = 55,0.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) Reducción: $\text{MnO}_2 + 4\text{H}^+ + 2e^- \to \text{Mn}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}$ . Oxidación: $2\text{Cl}^- \to \text{Cl}_2 + 2e^-$ .
b) $\text{MnO}_2 + 4\,\text{HCl} \to \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$
c) $m(\text{MnO}_2) = 26{,}4\ \text{g}$
d) $V \approx 98{,}9\ \text{mL}$ de HCl comercial

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Se asignan números de oxidación para ver quién cambia: el manganeso pasa de $+4$ ( $\text{MnO}_2$ ) a $+2$ ( $\text{Mn}^{2+}$ ) y se reduce; el cloro pasa de $-1$ ( $\text{Cl}^-$ ) a $0$ ( $\text{Cl}_2$ ) y se oxida.
Se ajusta por el método del ion-electrón en medio ácido ( $\text{H}^+$ y $\text{H}_2\text{O}$ ) y se pasa a la ecuación molecular. Ojo: el HCl hace dos papeles, reductor y ácido que aporta los $\text{Cl}^-$ del $\text{MnCl}_2$ .
Con los moles de $\text{Cl}_2$ (gases ideales) y la estequiometría se obtienen la masa de $\text{MnO}_2$ y los moles de HCl; con la riqueza y la densidad, el volumen de ácido comercial.

Desarrollo

a) Semirreacciones

Números de oxidación: Mn

+4 \to +2

(reducción); Cl

-1 \to 0

(oxidación).

Reducción (el

\text{MnO}_2

es el oxidante). Se ajustan los O con agua y los H con

\text{H}^+

, y las cargas con electrones:

\text{MnO}_2 + 4\,\text{H}^+ + 2\,e^- \longrightarrow \text{Mn}^{2+} + 2\,\text{H}_2\text{O}

Oxidación (el

\text{Cl}^-

es el reductor):

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

b) Ecuación global

Las dos semirreacciones intercambian ya 2 electrones, así que se suman tal cual:

\text{MnO}_2 + 4\,\text{H}^+ + 2\,\text{Cl}^- \longrightarrow \text{Mn}^{2+} + \text{Cl}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Para pasar a la forma molecular, los

\text{H}^+

\text{Cl}^-

vienen del HCl. Hacen falta 4

\text{H}^+

, es decir, 4 HCl: dos de ellos aportan los

\text{Cl}^-

que se oxidan a

\text{Cl}_2

y los otros dos quedan como contraiones del

\text{Mn}^{2+}

en el

\text{MnCl}_2

\text{MnO}_2 + 4\,\text{HCl} \longrightarrow \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación: Mn 1 = 1; O 2 = 2; H 4 = 4; Cl 4 = 2 + 2.

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

c) Masa de $\text{MnO}_2$

Moles de cloro (

T = 20 + 273 = 293\ \text{K}

n(\text{Cl}_2) = \frac{p\,V}{R\,T} = \frac{1\ \text{atm} \cdot 7{,}3\ \text{L}}{0{,}082\ \text{atm}\,\text{L}\,\text{mol}^{-1}\text{K}^{-1} \cdot 293\ \text{K}} = 0{,}304\ \text{mol}

Según la ecuación, 1 mol de

\text{MnO}_2

da 1 mol de

\text{Cl}_2

, luego

n(\text{MnO}_2) = 0{,}304\ \text{mol}

. Con

M(\text{MnO}_2) = 55{,}0 + 2 \cdot 16{,}0 = 87{,}0\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

m(\text{MnO}_2) = 0{,}304\ \text{mol} \cdot 87{,}0\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} = 26{,}4\ \text{g}

d) Volumen de HCl comercial

Se consumen 4 mol de HCl por cada mol de

\text{Cl}_2

n(\text{HCl}) = 4 \cdot 0{,}304 = 1{,}215\ \text{mol} \qquad m(\text{HCl}) = 1{,}215\ \text{mol} \cdot 36{,}5\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} = 44{,}4\ \text{g de HCl puro}

El ácido comercial solo tiene un 38 % en masa de HCl:

m(\text{disolución}) = \frac{44{,}4\ \text{g}}{0{,}38} = 116{,}7\ \text{g}

Y con la densidad,

1{,}18\ \text{kg}\,\text{L}^{-1} = 1180\ \text{g}\,\text{L}^{-1}

V = \frac{116{,}7\ \text{g}}{1180\ \text{g}\,\text{L}^{-1}} = 0{,}0989\ \text{L} \approx 98{,}9\ \text{mL}

Comprobación por otro camino. La molaridad del ácido comercial es

\dfrac{1180 \cdot 0{,}38}{36{,}5} = 12{,}28\ \text{M}

, y

V = 1{,}215\ \text{mol} / 12{,}28\ \text{M} = 0{,}0989\ \text{L}

Consejo

En la ecuación molecular no te quedes en « $\text{MnO}_2 + 2\,\text{HCl}$ »: el ion-electrón pide 4 $\text{H}^+$ , y como el único ácido es el HCl, hacen falta 4 HCl (dos se oxidan y dos acaban en el $\text{MnCl}_2$ ). Ese 4 es el que se usa en d).

Para el ácido comercial, el orden es moles → gramos de HCl puro → gramos de disolución (÷ riqueza) → volumen (÷ densidad). Dividir por la riqueza, no multiplicar.

Paso 1 de 3

¿Lo has intentado? Con una cuenta marcas hasta dónde llegaste y te proponemos qué repasar después.

¿Te atascas?Pregunta a otros estudiantes y profesores en la comunidad.

Sigue practicando

Ajuste redox y estequiometría

(2 puntos: 1 punto cada apartado) En determinadas regiones se añade yoduro de potasio al agua potable con el…

Química · Andalucía · 2026 · Julio Ajuste redox y estequiometría

(2 puntos: 1 punto cada apartado) El gas cloro se utiliza para la fabricación de la lejía (hipoclorito de sodio)…

Química · Andalucía · 2026 · Reserva 2 Ajuste redox y estequiometría

(2 puntos) ARSÉNICO O EL LUJO DE BEBER UN VASO DE AGUA POTABLE El arsénico se conoce desde tiempos remotos…

Química · Andalucía · 2026 · Junio Ajuste redox y estequiometría

Una forma de estimar la contaminación del agua es medir la Demanda Química de Oxígeno (DQO). Para ello, el carbono…

Química · Castilla-La Mancha · 2026 · Julio

Apuntes y todos los problemas de Reacciones redox y electroquímica →