QuímicaMedioProblema · 2,5 pts

Ajuste redox y estequiometría

Castilla-La Mancha · 2025 · Julio

Enunciado

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

reacciona con HI en medio ácido sulfúrico para dar

\text{K}_2\text{SO}_4

\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3

\text{I}_2

\text{H}_2\text{O}

según la siguiente reacción química:

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{HI} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{I}_2 + \text{H}_2\text{O}

a) (1 punto) Escriba y ajuste las semirreacciones de oxidación y reducción, indicando la especie que actúa como oxidante y la que actúa como reductor.

b) (1 punto) Escriba las reacciones iónica y molecular ajustadas. Utilice el método de ajuste de ion-electrón.

c) (0,5 puntos) Calcule la masa de

\text{I}_2

que se obtiene a partir de la reacción de

50\,\text{mL}

de dicromato potásico (

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

)

0{,}25\,\text{M}

, con exceso de ácido yodhídrico (HI).

Datos: Masas atómicas:

\text{I} = 127\,\text{g/mol}

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) Oxidante $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ (se reduce a $\text{Cr}^{3+}$ ); reductor $\text{I}^-$ (se oxida a $\text{I}_2$ ).
b) $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 6\,\text{HI} + 4\,\text{H}_2\text{SO}_4 \to \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\,\text{I}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O}$

\boxed{m_{\text{I}_2} = 9{,}53\,\text{g}}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Primero se buscan los elementos que cambian de número de oxidación:

El cromo pasa de $+6$ en el dicromato a $+3$ en el $\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3$ : se reduce.
El yodo pasa de $-1$ en el HI a $0$ en el $\text{I}_2$ : se oxida.

Luego se aplica el método del ion-electrón en medio ácido: se escriben las semirreacciones con las especies iónicas que de verdad reaccionan (

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

\text{I}^-

), se ajustan los oxígenos con agua, los hidrógenos con

\text{H}^+

y las cargas con electrones, se igualan los electrones y se suman. Para la ecuación molecular se devuelven los iones espectadores (

\text{K}^+

\text{SO}_4^{2-}

).

En c), la estequiometría de la ecuación ajustada: por cada mol de dicromato se obtienen 3 mol de

\text{I}_2

Desarrollo

a) Semirreacciones, oxidante y reductor.

Números de oxidación de las especies que cambian:

Cr en $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ : $2x + 7(-2) = -2 \Rightarrow x = +6$ ; en $\text{Cr}^{3+}$ : $+3$ . Gana electrones: se reduce.
I en $\text{I}^-$ : $-1$ ; en $\text{I}_2$ : $0$ . Pierde electrones: se oxida.

Semirreacción de reducción (medio ácido). Se ajusta el Cr, luego los 7 O con 7

\text{H}_2\text{O}

, los 14 H con 14

\text{H}^+

y la carga (

-2 + 14 = +12

a la izquierda frente a

+6

a la derecha) con 6 electrones:

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

Semirreacción de oxidación:

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

Oxidante: el ion dicromato, $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ (el $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ), que se reduce.
Reductor: el ion yoduro, $\text{I}^-$ (el HI), que se oxida.

b) Ecuaciones iónica y molecular.

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

\begin{aligned} \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{I}^- &\longrightarrow 3\,\text{I}_2 + 6\,e^- \end{aligned}

Ecuación iónica ajustada:

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

Comprobación de cargas: izquierda

-2 + 14 - 6 = +6

; derecha

2(+3) = +6

. Cuadra.

Ecuación molecular. Los 6

\text{I}^-

vienen de 6 HI, que aportan además 6

\text{H}^+

; los otros 8

\text{H}^+

salen de 4

\text{H}_2\text{SO}_4

. Los iones espectadores se reúnen en los productos: 2

\text{K}^+

con un sulfato forman

\text{K}_2\text{SO}_4

, y los 2

\text{Cr}^{3+}

con tres sulfatos forman

\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3

(4 sulfatos en total, los del ácido sulfúrico):

\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 6\,\text{HI} + 4\,\text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\,\text{I}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O}

Comprobación átomo a átomo:

Elemento	Reactivos	Productos
K	2	2
Cr	2	2
I	6	6
S	4	1 + 3 = 4
H	6 + 8 = 14	14
O	7 + 16 = 23	4 + 12 + 7 = 23

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

c) Masa de $\text{I}_2$ .

Moles de dicromato en los

50\,\text{mL}

de disolución

0{,}25\,\text{M}

n_{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7} = M\cdot V = 0{,}25\,\text{mol}\,\text{L}^{-1}\cdot 0{,}050\,\text{L} = 0{,}0125\,\text{mol}

Según la ecuación ajustada,

1\,\text{mol}

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

3\,\text{mol}

\text{I}_2

(el HI está en exceso, así que el dicromato es el limitante):

n_{\text{I}_2} = 0{,}0125 \cdot 3 = 0{,}0375\,\text{mol}

Con

M(\text{I}_2) = 2\cdot 127 = 254\,\text{g/mol}

m_{\text{I}_2} = 0{,}0375\,\text{mol}\cdot 254\,\text{g/mol} = 9{,}525\,\text{g} \approx 9{,}53\,\text{g}

Consejo

El error más frecuente está en la ecuación molecular: los 14 $\text{H}^+$ no salen todos del ácido sulfúrico. El HI aporta 6 (con sus 6 yoduros) y el $\text{H}_2\text{SO}_4$ solo los 8 que faltan: por eso son 4 $\text{H}_2\text{SO}_4$ , que además cuadran con los 4 sulfatos de los productos.

Al nombrar oxidante y reductor, di la especie (el ion dicromato y el ion yoduro), no el elemento «cromo» o «yodo», y explica que el oxidante es el que se reduce.

Paso 1 de 3

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