QuímicaDifícilProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2019 · Reserva 4 · Opción B

Enunciado

Opción B · Problema 6. Para la siguiente reacción:

\text{H}_2\text{S} + \text{KMnO}_4 + \text{HCl} \longrightarrow \text{S} + \text{MnCl}_2 + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}

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

b) Calcule los gramos de

\text{MnCl}_2

que se obtienen al mezclar

250\ \text{mL}

de una disolución

0{,}2\ \text{M}

\text{H}_2\text{S}

con

50\ \text{mL}

de una disolución

0{,}1\ \text{M}

\text{KMnO}_4

.

Datos: masas atómicas relativas:

\text{Cl} = 35{,}5

;

\text{Mn} = 54{,}9

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } 5\,\text{H}_2\text{S} + 2\,\text{KMnO}_4 + 6\,\text{HCl} \to 5\,\text{S} + 2\,\text{MnCl}_2 + 2\,\text{KCl} + 8\,\text{H}_2\text{O}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } m(\text{MnCl}_2) = 0{,}630\ \text{g} \; (\text{limitante: } \text{KMnO}_4)\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Estados de oxidación de las especies que cambian:

\text{S}: -2 \rightarrow 0 \quad \textbf{pierde 2 } e^- \qquad\qquad \text{Mn}: +7 \rightarrow +2 \quad \textbf{gana 5 } e^-

El mínimo común múltiplo de 2 y 5 es 10: hay que multiplicar la oxidación por 5 y la reducción por 2.

Y en b) hay un aviso importante: se dan dos cantidades concretas, así que hay que determinar el reactivo limitante antes de calcular nada.

Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón.

Semirreacción de oxidación, multiplicada por 5:

5\,\text{H}_2\text{S} \longrightarrow 5\,\text{S} + 10\,\text{H}^+ + 10\,e^-

Semirreacción de reducción (medio ácido), multiplicada por 2:

2\,\text{MnO}_4^- + 16\,\text{H}^+ + 10\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Mn}^{2+} + 8\,\text{H}_2\text{O}

Sumando y simplificando los

10\,\text{H}^+

que aparecen a ambos lados:

5\,\text{H}_2\text{S} + 2\,\text{MnO}_4^- + 6\,\text{H}^+ \longrightarrow 5\,\text{S} + 2\,\text{Mn}^{2+} + 8\,\text{H}_2\text{O} \qquad (\textbf{iónica})

Comprobación de cargas: izquierda

(-2) + (+6) = +4

; derecha

2(+2) = +4\ \checkmark

Ecuación molecular, con los

6\,\text{H}^+

procedentes del

\text{HCl}

(cuyos cloruros forman el

\text{MnCl}_2

y el

\text{KCl}

5\,\text{H}_2\text{S} + 2\,\text{KMnO}_4 + 6\,\text{HCl} \longrightarrow 5\,\text{S} + 2\,\text{MnCl}_2 + 2\,\text{KCl} + 8\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación:

\text{S}

: 5 y 5;

\text{K}

: 2 y 2;

\text{Mn}

: 2 y 2;

\text{Cl}

: 6 y

4 + 2 = 6

;

\text{H}

10 + 6 = 16

y 16;

\text{O}

: 8 y

8\ \checkmark

b) Gramos de $\text{MnCl}_2$ obtenidos.

Cantidades de partida:

n(\text{H}_2\text{S}) = 0{,}250 \cdot 0{,}2 = 5{,}0\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

n(\text{KMnO}_4) = 0{,}050 \cdot 0{,}1 = 5{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Reactivo limitante. Según la estequiometría hacen falta

5

moles de

\text{H}_2\text{S}

por cada

2

\text{KMnO}_4

n_{\text{necesario}}(\text{H}_2\text{S}) = 5{,}0\cdot 10^{-3} \cdot \frac{5}{2} = 1{,}25\cdot 10^{-2}\ \text{mol} \; < \; 5{,}0\cdot 10^{-2}\ \text{disponibles}

Sobra sulfuro de hidrógeno, así que el reactivo limitante es el $\text{KMnO}_4$ .

Producto formado, en relación

2\ \text{KMnO}_4 : 2\ \text{MnCl}_2

(es decir,

1:1

n(\text{MnCl}_2) = 5{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

M(\text{MnCl}_2) = 54{,}9 + 2(35{,}5) = 125{,}9\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

m = 5{,}0\cdot 10^{-3} \cdot 125{,}9 = \mathbf{0{,}630\ g}

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

Consejo

Cuando el enunciado da dos cantidades concretas, siempre hay que comprobar el reactivo limitante. Compara la proporción disponible con la estequiométrica: aquí harían falta $2{,}5$ moles de sulfuro por cada mol de permanganato y hay $10$ (cuatro veces lo necesario), así que el limitante es el permanganato.

El permanganato se reduce a productos distintos según el medio: a $\text{Mn}^{2+}$ en medio ácido (como aquí, con $\text{HCl}$ ), a $\text{MnO}_2$ en medio neutro o débilmente básico y a $\text{MnO}_4^{2-}$ en medio fuertemente básico. El enunciado te dice cuál es: léelo, no lo supongas.

Y al simplificar la ecuación iónica, no olvides restar los $\text{H}^+$ que aparecen a ambos lados: de los 16 iniciales quedan 6, y ese es el coeficiente del $\text{HCl}$ en la molecular.