Problema resuelto de Química: Ajuste redox y estequiometríaSelectividad (PAU) · País Vasco 2021 · Junio

a) Números de oxidación. Mg: 0 → +2 en Mg(NO₃)₂. N: +5 en HNO₃ → +4 en NO₂. El nitrato que acaba en Mg(NO₃)₂ no cambia (sigue con N +5): solo actúa como contraión.

Semirreacción de oxidación.$$\text{Mg} \longrightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\,e^-$$Semirreacción de reducción (medio ácido: el O sobrante se lleva con H⁺ a agua):$$\text{NO}_3^- + 2\,\text{H}^+ + e^- \longrightarrow \text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$b) Oxidante y reductor. El magnesio se oxida (cede electrones), así que es el reductor. El ion nitrato $\text{NO}_3^-$ (el HNO₃) se reduce (capta electrones), así que es el oxidante.

c) Igualar electrones. Multiplicamos la reducción por 2 y sumamos:$$\text{Mg} + 2\,\text{NO}_3^- + 4\,\text{H}^+ \longrightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\,\text{NO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$$Ecuación molecular. Los 4 H⁺ vienen del HNO₃; además hacen falta 2 nitratos más que acompañan al Mg²⁺ en el Mg(NO₃)₂. En total, 4 HNO₃:$$\text{Mg} + 4\,\text{HNO}_3 \longrightarrow \text{Mg(NO}_3)_2 + 2\,\text{NO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$$Comprobación. Mg: 1 = 1. N: 4 = 2 + 2. H: 4 = 4. O: 12 = 6 + 4 + 2.

d) Electrodos. En la pila, el cátodo es donde se reduce el nitrato ($\mathcal{E}^0 = +0{,}78$ V) y el ánodo, donde se oxida el magnesio ($\mathcal{E}^0 = -2{,}37$ V).

Potencial de la pila.$$\mathcal{E}^0_{\text{pila}} = \mathcal{E}^0_{\text{cátodo}} - \mathcal{E}^0_{\text{ánodo}} = 0{,}78 - (-2{,}37) = 3{,}15\ \text{V}$$Sale positivo: la reacción es espontánea en condiciones estándar.