QuímicaDifícilProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2019 · Reserva 1 · Opción B

Enunciado

Opción B · Problema 6. Para la siguiente reacción:

\text{KClO}_3 + \text{KI} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{KCl} + \text{I}_2 + \text{KOH}

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

b) Calcule la masa de clorato de potasio (

\text{KClO}_3

) que se necesitará para obtener 15 gramos de diyodo (

\text{I}_2

).

Datos: masas atómicas relativas:

\text{K} = 39

;

\text{O} = 16

;

\text{I} = 127

;

\text{Cl} = 35{,}5

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{KClO}_3 + 6\,\text{KI} + 3\,\text{H}_2\text{O} \to \text{KCl} + 3\,\text{I}_2 + 6\,\text{KOH}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } m(\text{KClO}_3) = 2{,}41\ \text{g}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Asigna estados de oxidación para identificar los dos procesos:

\text{Cl}: +5 \;(\text{en } \text{ClO}_3^-) \rightarrow -1 \;(\text{en } \text{Cl}^-) \qquad \textbf{gana 6 } e^-

\text{I}: -1 \rightarrow 0 \qquad \textbf{pierde 1 } e^- \; (2\,\text{I}^- \to \text{I}_2 + 2\,e^-)

El detalle que marca este problema es que el enunciado especifica medio básico: las semirreacciones no se ajustan con

\text{H}^+

, sino con

\text{OH}^-

\text{H}_2\text{O}

. La receta es añadir una molécula de agua por cada oxígeno que sobre en el lado donde está, y dos $\text{OH}^-$ en el opuesto.

Con 6 y 2 electrones, el mínimo común múltiplo es 6: la oxidación se multiplica por 3.

Desarrollo

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

Semirreacción de reducción:

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

Comprobación de cargas: izquierda

-1 - 6 = -7

; derecha

-1 - 6 = -7\ \checkmark

Semirreacción de oxidación (no necesita ajuste de oxígenos), multiplicada por 3:

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

Ecuación iónica (suma de ambas):

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

Comprobación: cargas

-1 - 6 = -7

-1 - 6 = -7

; oxígenos

3 + 3 = 6

6

; hidrógenos

6

6\ \checkmark

Ecuación molecular, devolviendo los siete

\text{K}^+

que actúan de contraiones:

\text{KClO}_3 + 6\,\text{KI} + 3\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{KCl} + 3\,\text{I}_2 + 6\,\text{KOH}

Comprobación:

\text{K}

1 + 6 = 7

1 + 6 = 7

;

\text{Cl}

: 1 y 1;

\text{I}

: 6 y 6;

\text{H}

: 6 y 6;

\text{O}

3 + 3 = 6

6\ \checkmark

b) Masa de clorato de potasio.

M(\text{I}_2) = 2 \cdot 127 = 254\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad\qquad M(\text{KClO}_3) = 39 + 35{,}5 + 3(16) = 122{,}5\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

n(\text{I}_2) = \frac{15}{254} = 5{,}91\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

Relación estequiométrica

1\ \text{KClO}_3 : 3\ \text{I}_2

n(\text{KClO}_3) = \frac{5{,}91\cdot 10^{-2}}{3} = 1{,}97\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

m = 1{,}97\cdot 10^{-2} \cdot 122{,}5 = \mathbf{2{,}41\ g}

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

Consejo

Ajustar en medio básico tiene su propia receta, distinta de la del medio ácido: donde falten oxígenos, se añaden $2\,\text{OH}^-$ por cada uno y una $\text{H}_2\text{O}$ al otro lado. Aquí, los tres oxígenos que pierde el $\text{ClO}_3^-$ se convierten en seis $\text{OH}^-$ , con tres aguas como contrapartida.

Si dudas, ajusta primero en medio ácido y después neutraliza: suma a ambos lados tantos $\text{OH}^-$ como $\text{H}^+$ haya y combina los pares $\text{H}^+ + \text{OH}^- \to \text{H}_2\text{O}$ . El resultado es idéntico y el procedimiento es más mecánico.

La comprobación de cargas es imprescindible en medio básico: con seis $\text{OH}^-$ en juego es fácil equivocarse en el recuento, y una carga descuadrada delata el error antes de llegar al apartado b).