QuímicaMedioProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Andalucía · 2022 · Reserva 1

Enunciado

Bloque C · C4. Para la siguiente reacción:

\text{KClO}_3 + \text{FeCl}_2 + \text{HCl} \longrightarrow \text{FeCl}_3 + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}

a) Ajuste las ecuaciones iónica y molecular por el método del ion-electrón.

b) Calcule la concentración en gramos por litro de una disolución de

\text{FeCl}_2

, sabiendo que

50

mL de la misma han reaccionado con

15

mL de una disolución

0{,}25

M de

\text{KClO}_3

.

Datos: masas atómicas

\text{Fe} = 55{,}8

;

\text{Cl} = 35{,}5

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) iónica: } \text{ClO}_3^- + 6\,\text{Fe}^{2+} + 6\,\text{H}^+ \to \text{Cl}^- + 6\,\text{Fe}^{3+} + 3\,\text{H}_2\text{O}\;}

\boxed{\;\text{molecular: } \text{KClO}_3 + 6\,\text{FeCl}_2 + 6\,\text{HCl} \to 6\,\text{FeCl}_3 + \text{KCl} + 3\,\text{H}_2\text{O}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } c(\text{FeCl}_2) = 57{,}1 \text{ g}\cdot\text{L}^{-1}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Antes de ajustar, calcula los estados de oxidación. Aquí hay un detalle que despista: el cloro aparece en tres sitios distintos y no todos cambian.

\text{K}\overset{+5}{\text{Cl}}\text{O}_3 \to \overset{-1}{\text{Cl}}^- \;(\text{gana } 6e^-) \qquad \overset{+2}{\text{Fe}}{}^{2+} \to \overset{+3}{\text{Fe}}{}^{3+} \;(\text{pierde } 1e^-)

El cloro del

\text{FeCl}_2

y el del

\text{HCl}

ya están a

-1

y no participan en la redox: son espectadores. Solo se reduce el del clorato.

Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón.

Semirreacción de oxidación:

\text{Fe}^{2+} \longrightarrow \text{Fe}^{3+} + 1e^-

Semirreacción de reducción (medio ácido; hay que retirar tres oxígenos):

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

Comprobación de carga: izquierda

-1 + 6 - 6 = -1

; derecha

-1

. ✓

Igualamos electrones multiplicando la oxidación por 6:

6\,\text{Fe}^{2+} \longrightarrow 6\,\text{Fe}^{3+} + 6e^-

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

\rule{10cm}{0.4pt}

Ecuación iónica:

\boxed{\text{ClO}_3^- + 6\,\text{Fe}^{2+} + 6\,\text{H}^+ \longrightarrow \text{Cl}^- + 6\,\text{Fe}^{3+} + 3\,\text{H}_2\text{O}}

Ecuación molecular. Reponemos los espectadores: un

\text{K}^+

del clorato, los cloruros del

\text{FeCl}_2

y los

6\,\text{H}^+

del

\text{HCl}

\text{KClO}_3 + 6\,\text{FeCl}_2 + 6\,\text{HCl} \longrightarrow 6\,\text{FeCl}_3 + \text{KCl} + 3\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación:

\text{K}

(

1=1

\text{Fe}

(

6=6

\text{H}

(

6=6

\text{O}

(

3=3

) y, la más delicada, el cloro:

\text{izquierda: } 1 + 12 + 6 = 19 \qquad \text{derecha: } 18 + 1 = 19 \;\checkmark

b) Concentración de la disolución de $\text{FeCl}_2$ .

Moles de clorato:

n(\text{KClO}_3) = 0{,}25 \cdot 0{,}015 = 3{,}75\cdot 10^{-3} \text{ mol}

Moles de cloruro de hierro(II), con la relación estequiométrica

1\!:\!6

n(\text{FeCl}_2) = 6 \cdot 3{,}75\cdot 10^{-3} = 2{,}25\cdot 10^{-2} \text{ mol}

Masa, con

M(\text{FeCl}_2) = 55{,}8 + 2(35{,}5) = 126{,}8\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}

m = 2{,}25\cdot 10^{-2} \cdot 126{,}8 = 2{,}853 \text{ g}

Concentración en $\text{g}\cdot\text{L}^{-1}$ , sabiendo que esa masa estaba en los

50

mL:

c = \frac{2{,}853 \text{ g}}{0{,}050 \text{ L}}

\boxed{c = 57{,}1 \text{ g}\cdot\text{L}^{-1} \qquad (\text{equivalente a } 0{,}45 \text{ M})}

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

Consejo

Este ajuste enseña algo importante: un mismo elemento puede aparecer varias veces con distinto papel. Aquí hay tres cloros diferentes:
El del $\text{ClO}_3^-$ , con $+5$ : se reduce.
El del $\text{FeCl}_2$ y el del $\text{HCl}$ , con $-1$ : espectadores.
Solo el primero entra en las semirreacciones. Intentar meter todos los cloros en el balance de electrones es un error clásico que hace el ajuste irresoluble.

Y aprovecha el balance de cloro como comprobación final: es el elemento más repartido de la ecuación, así que si cuadra ( $19 = 19$ ), casi seguro que el resto también.