Problema resuelto de Química: Ajuste redox y estequiometríaSelectividad (PAU) · País Vasco 2019 · Junio · Opción B

a) Números de oxidación. En el $\text{MnO}_4^-$ el Mn tiene +7 y en el $\text{Mn}^{2+}$, +2: el permanganato se reduce (es el oxidante). El hierro pasa de $\text{Fe}^{2+}$ a $\text{Fe}^{3+}$: se oxida (es el reductor).

Semirreacción de oxidación.$$\text{Fe}^{2+} \longrightarrow \text{Fe}^{3+} + e^-$$Semirreacción de reducción (en medio ácido: 4 O compensados con 4 $\text{H}_2\text{O}$, los 8 H con 8 $\text{H}^+$, y la carga con 5 electrones):$$\text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 5\,e^- \longrightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}$$Igualar electrones. Se multiplica la oxidación por 5 y se suman:$$\text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 5\,\text{Fe}^{2+} \longrightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\,\text{Fe}^{3+} + 4\,\text{H}_2\text{O}$$Comprobación de cargas: a la izquierda $-1 + 8 + 10 = +17$; a la derecha $+2 + 15 = +17$.

b) Ecuación molecular. El $\text{MnO}_4^-$ viene del $\text{KMnO}_4$, el $\text{Fe}^{2+}$ del $\text{FeCl}_2$ y los $\text{H}^+$ del HCl. Con esos coeficientes, el potasio sale como 1 KCl y los cloruros cuadran: a la izquierda $10 + 8 = 18$ Cl; a la derecha $2 + 15 + 1 = 18$ Cl.$$\text{KMnO}_4 + 5\,\text{FeCl}_2 + 8\,\text{HCl} \longrightarrow \text{MnCl}_2 + 5\,\text{FeCl}_3 + \text{KCl} + 4\,\text{H}_2\text{O}$$c) Moles de permanganato gastados. Como $\text{KMnO}_4 \to \text{K}^+ + \text{MnO}_4^-$, la concentración de permanganato es la misma que la de la sal:$$n(\text{MnO}_4^-) = M\,V = 0{,}025\ \text{mol/L}\cdot 0{,}0260\ \text{L} = 6{,}50\cdot 10^{-4}\ \text{mol}$$Moles de hierro(II). Por la ecuación ajustada, 1 mol de $\text{MnO}_4^-$ oxida 5 mol de $\text{Fe}^{2+}$:$$n(\text{Fe}^{2+}) = 5\cdot 6{,}50\cdot 10^{-4} = 3{,}25\cdot 10^{-3}\ \text{mol}$$Concentración. Estaban en 25,0 mL:$$[\text{Fe}^{2+}] = \frac{3{,}25\cdot 10^{-3}\ \text{mol}}{0{,}0250\ \text{L}} = 0{,}130\ \text{mol/L}$$