QuímicaFácil2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Castilla y León · 2019 · Julio · Opción A

Enunciado

Se desprende gas cloro haciendo reaccionar ácido clorhídrico concentrado con dicromato de potasio, produciéndose la siguiente reacción:

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{HCl} \longrightarrow \text{KCl} + \text{CrCl}_3 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O}

a) (1,2 puntos) Ajuste la reacción por el método del ión electrón.

b) (0,8 puntos) Indique cuál es el oxidante y cuál es el reductor. ¿Qué especie se oxida y cuál se reduce?

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Resultado

a) $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 14\,\text{HCl} \longrightarrow 2\,\text{KCl} + 2\,\text{CrCl}_3 + 3\,\text{Cl}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O}$
b) Oxidante: $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ( $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ , se reduce: Cr de $+6$ a $+3$ ). Reductor: $\text{HCl}$ ( $\text{Cl}^-$ , se oxida: de $-1$ a $0$ ).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Primero se asignan los números de oxidación para ver qué elementos cambian: el cromo pasa de

+6

+3

y el cloro, de

-1

0

. Luego se escriben las dos semirreacciones con las especies que realmente cambian (

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}

\text{Cl}^-

), se ajustan en medio ácido (el medio lo pone el HCl) con

\text{H}_2\text{O}

\text{H}^+

, se igualan los electrones y se suman. Por último se pasa a la ecuación molecular, teniendo en cuenta que parte del HCl no se oxida: solo aporta

\text{H}^+

y los cloruros del KCl y del

\text{CrCl}_3

Desarrollo

Números de oxidación

\overset{+1}{\text{K}}_2\overset{+6}{\text{Cr}}_2\overset{-2}{\text{O}}_7 + \overset{+1}{\text{H}}\overset{-1}{\text{Cl}} \longrightarrow \overset{+1}{\text{K}}\overset{-1}{\text{Cl}} + \overset{+3}{\text{Cr}}\overset{-1}{\text{Cl}}_3 + \overset{0}{\text{Cl}}_2 + \overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{O}}

Cambian el cromo (

+6 \to +3

, gana electrones) y parte del cloro (

-1 \to 0

, pierde electrones).

a) Ajuste por el método del ion-electrón (medio ácido)

Semirreacción de reducción (el dicromato pasa a

\text{Cr}^{3+}

). Se ajusta el Cr, el O con agua, el H con

\text{H}^+

y la carga con electrones:

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}

(carga a la izquierda:

-2 + 14 - 6 = +6

; a la derecha:

2 \cdot (+3) = +6

).

Semirreacción de oxidación (el cloruro pasa a cloro):

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

Para igualar los electrones, la oxidación se multiplica por 3 y se suman:

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}

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

Ecuación iónica ajustada:

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,\text{Cl}^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 3\,\text{Cl}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O}

Ecuación molecular. El

\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}

viene del

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7

y los

14\,\text{H}^+

, del HCl. Esos 14 HCl aportan 14 cloruros: 6 se oxidan a

3\,\text{Cl}_2

y los otros 8 acompañan a los cationes como espectadores (

2\,\text{K}^+ \to 2\,\text{KCl}

2\,\text{Cr}^{3+} \to 2\,\text{CrCl}_3

, que necesitan

2 + 6 = 8

cloruros):

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 14\,\text{HCl} \longrightarrow 2\,\text{KCl} + 2\,\text{CrCl}_3 + 3\,\text{Cl}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación: K,

2 = 2

; Cr,

2 = 2

; O,

7 = 7

; H,

14 = 14

; Cl,

14 = 2 + 6 + 6 = 14

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

b) Oxidante, reductor y especies que se oxidan y se reducen

Se reduce el cromo del ion dicromato, $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ : el Cr pasa de $+6$ a $+3$ ganando electrones. Por eso el dicromato de potasio, $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ , es el oxidante: oxida al cloruro y él se reduce.
Se oxida el ion cloruro, $\text{Cl}^-$ : pasa de $-1$ a $0$ (en el $\text{Cl}_2$ ) perdiendo electrones. Por eso el ácido clorhídrico (el $\text{Cl}^-$ ) es el reductor: reduce al dicromato y él se oxida.

Consejo

El fallo típico al pasar a la ecuación molecular es poner $6\,\text{HCl}$ , porque en la iónica salen 6 cloruros. Pero el HCl también tiene que aportar los $14\,\text{H}^+$ y los cloruros del KCl y del $\text{CrCl}_3$ : hacen falta 14. Cuadra siempre el cloro al final.

Recuerda: el oxidante es la especie que se reduce, y el reductor, la que se oxida.

Paso 1 de 3

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