QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2021 · Reserva 1

Enunciado

Bloque B · B4. Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) Cuando el ion dicromato (

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

) se reduce hasta

\text{Cr}^{3+}

gana

3

electrones.

b) En una reacción redox, el agente oxidante aumenta su número de oxidación al perder electrones.

c) Para la reacción de oxidación de

\text{Fe}

con

\text{MnO}_4^-

para dar

\text{Fe}^{2+}

\text{Mn}^{2+}

, el número de electrones que gana

1

mol de oxidante es igual al número de electrones que cede

1

mol de reductor.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; \text{gana } \mathbf{6}\,e^- \text{ (dos cromos} \times 3)\;}

\boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{el oxidante } \textbf{gana} \; e^-, \text{ se reduce y su estado de oxidación } \textbf{baja}\;}

\boxed{\;\textbf{c) FALSA} \;-\; \text{el Fe cede 2 } e^-/\text{mol y el } \text{MnO}_4^- \text{ gana 5 } e^-/\text{mol}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Los tres apartados se resuelven calculando estados de oxidación y contando electrones por unidad fórmula.

Ten presente la tabla de definiciones:

	Electrones	Estado de oxidación	Se llama
Oxidación	pierde	sube	agente reductor
Reducción	gana	baja	agente oxidante

Y en a) y c), cuidado con los subíndices: un ion con dos átomos del elemento que cambia intercambia el doble de electrones.

Desarrollo

a) FALSA. El ion dicromato gana 6 electrones.

Estado de oxidación del cromo en el dicromato:

2x + 7(-2) = -2 \;\Longrightarrow\; 2x = 12 \;\Longrightarrow\; x = +6

Cada cromo pasa de

+6

+3

, es decir, gana 3 electrones. Pero el ion

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

contiene dos átomos de cromo:

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

2 \times 3 = \mathbf{6} \text{ electrones por ion dicromato}

La afirmación sería correcta si se refiriese a cada átomo de cromo, pero habla del ion, y ahí son seis.

b) FALSA. Es exactamente al revés.

El agente oxidante es la especie que oxida a otra, y para ello tiene que captar los electrones que la otra cede:

\text{agente oxidante} \;\longrightarrow\; \textbf{gana } e^- \;\longrightarrow\; \textbf{se reduce} \;\longrightarrow\; \text{su estado de oxidación } \textbf{baja}

\text{agente reductor} \;\longrightarrow\; \textbf{pierde } e^- \;\longrightarrow\; \textbf{se oxida} \;\longrightarrow\; \text{su estado de oxidación } \textbf{sube}

La afirmación describe el comportamiento del reductor, no del oxidante. Ejemplo: en la reacción anterior, el dicromato es el oxidante y su cromo baja de

+6

+3

.

c) FALSA. Los números no coinciden:

2

frente a

5

.

Semirreacción del reductor (el hierro metálico se oxida a

\text{Fe}^{2+}

\text{Fe} \longrightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^- \qquad \Rightarrow \; \mathbf{2}\ e^- \text{ cedidos por mol}

Semirreacción del oxidante (el permanganato se reduce a

\text{Mn}^{2+}

, con el manganeso de

+7

+2

\text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 5e^- \longrightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O} \qquad \Rightarrow \; \mathbf{5}\ e^- \text{ ganados por mol}

2 \;\neq\; 5

Precisamente por eso hace falta ajustar: hay que multiplicar la oxidación por 5 y la reducción por 2 para que los 10 electrones se cancelen:

5\,\text{Fe} + 2\,\text{MnO}_4^- + 16\,\text{H}^+ \longrightarrow 5\,\text{Fe}^{2+} + 2\,\text{Mn}^{2+} + 8\,\text{H}_2\text{O}

Lo que sí es cierto es que en la reacción global ajustada el total de electrones cedidos iguala al total de captados. Pero eso no significa que coincidan por mol de cada especie.

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

Consejo

Ten grabada la frase que resuelve el apartado b) y otros muchos:

> "El oxidante se reduce."

Suena contradictoria y por eso se recuerda. Oxida a otro, no a sí mismo.

Y en a), la clave es leer el enunciado con precisión: dice "el ion dicromato", no "cada cromo". Cuando una especie lleva subíndice en el átomo que cambia, multiplica los electrones: $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} \to 2\,\text{Cr}^{3+}: \; 6\,e^- \qquad \text{S}_2\text{O}_3^{2-} \to 2\,\text{SO}_4^{2-}: \; 8\,e^-$ El apartado c) enseña algo más: si los electrones coincidieran siempre, no haría falta ajustar ninguna redox.