QuímicaMedioProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometría

Castilla-La Mancha · 2026 · Junio
Enunciado
El dicromato de potasio K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 reacciona con cloruro de hierro (II), FeCl2\text{FeCl}_2, en disolución de ácido clorhídrico, HCl\text{HCl}, según la siguiente reacción:K2Cr2O7+FeCl2+HCl⟶CrCl3+FeCl3+KCl+H2O\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{FeCl}_2 + \text{HCl} \longrightarrow \text{CrCl}_3 + \text{FeCl}_3 + \text{KCl} + \text{H}_2\text{O}a) (1,5 puntos) Ajuste por el método del ion electrón las semirreacciones de oxidación y reducción. Indique las especies oxidante y reductora. Ajuste la reacción iónica y la molecular.

b) (0,5 puntos) Determine qué masa de K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 se necesitará para que reaccione completamente con 50 mL de disolución de FeCl2\text{FeCl}_2 0,60 M.

Datos. Masas atómicas (u): O = 16 u; K = 39 u; Cr = 52 u.
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Resultado
Cr2O72−+6 Fe2++14 H+→2 Cr3++6 Fe3++7 H2OK2Cr2O7+6 FeCl2+14 HCl→2 CrCl3+6 FeCl3+2 KCl+7 H2Ob) m=1,47 g de K2Cr2O7\boxed{\begin{array}{l} \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 6\,\text{Fe}^{2+} + 14\,\text{H}^+ \rightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 6\,\text{Fe}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O} \\ \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 6\,\text{FeCl}_2 + 14\,\text{HCl} \rightarrow 2\,\text{CrCl}_3 + 6\,\text{FeCl}_3 + 2\,\text{KCl} + 7\,\text{H}_2\text{O} \\ \text{b) } m = 1{,}47\ \text{g de K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 \end{array}}
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Estrategia

Primero se buscan los elementos que cambian de número de oxidación:
  • El cromo pasa de +6+6 (en el Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}) a +3+3 (en el Cr3+\text{Cr}^{3+}): gana electrones, se reduce.
  • El hierro pasa de +2+2 a +3+3: pierde un electrón, se oxida.
Se escriben las dos semirreacciones con las especies que de verdad reaccionan (iones), se ajustan en medio ácido con H2O\text{H}_2\text{O} y H+\text{H}^+, se igualan los electrones y se suman. Después se pasa a la ecuación molecular añadiendo los iones espectadores (K+\text{K}^+ y Cl−\text{Cl}^-).

En b), con la estequiometría de la ecuación ajustada (1 de dicromato por cada 6 de hierro(II)) se pasa de moles de FeCl2\text{FeCl}_2 a gramos de K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7.
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Desarrollo

a) Ajuste por el método del ion-electrón.

Números de oxidación: en el Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}, 2x+7(−2)=−2⇒x=+62x + 7(-2) = -2 \Rightarrow x = +6; en el CrCl3\text{CrCl}_3, Cr +3+3. En el FeCl2\text{FeCl}_2, Fe +2+2; en el FeCl3\text{FeCl}_3, Fe +3+3.

Semirreacción de reducción (se ajusta el Cr, el O con agua y el H con H+\text{H}^+, y la carga con electrones):Cr2O72−+14 H++6 e−⟶2 Cr3++7 H2O\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}Comprobación de cargas: −2+14−6=+6-2 + 14 - 6 = +6 a la izquierda y 2⋅(+3)=+62\cdot(+3) = +6 a la derecha.

Semirreacción de oxidación:Fe2+⟶Fe3++e−\text{Fe}^{2+} \longrightarrow \text{Fe}^{3+} + e^-
  • Especie oxidante: el Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} (el K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7), que se reduce.
  • Especie reductora: el Fe2+\text{Fe}^{2+} (el FeCl2\text{FeCl}_2), que se oxida.
Para igualar los electrones se multiplica la oxidación por 6 y se suma:Cr2O72−+14 H++6 e−⟶2 Cr3++7 H2O\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^+ + 6\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}6 Fe2+⟶6 Fe3++6 e−6\,\text{Fe}^{2+} \longrightarrow 6\,\text{Fe}^{3+} + 6\,e^-Ecuación iónica ajustada:Cr2O72−+6 Fe2++14 H+⟶2 Cr3++6 Fe3++7 H2O\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 6\,\text{Fe}^{2+} + 14\,\text{H}^+ \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 6\,\text{Fe}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}Ecuación molecular: el dicromato va con 2 K+2\,\text{K}^+, cada Fe2+\text{Fe}^{2+} con 2 Cl−2\,\text{Cl}^- y los H+\text{H}^+ vienen del HCl\text{HCl}. En los productos, los K+\text{K}^+ forman 2 KCl2\,\text{KCl}, el cromo 2 CrCl32\,\text{CrCl}_3 y el hierro 6 FeCl36\,\text{FeCl}_3:K2Cr2O7+6 FeCl2+14 HCl⟶2 CrCl3+6 FeCl3+2 KCl+7 H2O\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 6\,\text{FeCl}_2 + 14\,\text{HCl} \longrightarrow 2\,\text{CrCl}_3 + 6\,\text{FeCl}_3 + 2\,\text{KCl} + 7\,\text{H}_2\text{O}Comprobación del cloro: a la izquierda 12+14=2612 + 14 = 26; a la derecha 6+18+2=266 + 18 + 2 = 26. Cuadran también K (2), Cr (2), Fe (6), O (7) y H (14).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
b) Masa de dicromato necesaria.

Moles de FeCl2\text{FeCl}_2:n(FeCl2)=0,60 mol/L⋅0,050 L=0,030 moln(\text{FeCl}_2) = 0{,}60\ \text{mol/L}\cdot 0{,}050\ \text{L} = 0{,}030\ \text{mol}Por la estequiometría (1 mol de K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 por cada 6 mol de FeCl2\text{FeCl}_2):n(K2Cr2O7)=0,0306=5,0⋅10−3 moln(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7) = \frac{0{,}030}{6} = 5{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}Masa molar: M(K2Cr2O7)=2⋅39+2⋅52+7⋅16=294 g/molM(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7) = 2\cdot 39 + 2\cdot 52 + 7\cdot 16 = 294\ \text{g/mol}.m=5,0⋅10−3 mol⋅294 g/mol=1,47 gm = 5{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}\cdot 294\ \text{g/mol} = 1{,}47\ \text{g}
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Consejo

Escribe las semirreacciones con los iones que cambian (Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}, Fe2+\text{Fe}^{2+}), no con las sales enteras, y no olvides el 2 delante del Cr3+\text{Cr}^{3+} antes de ajustar oxígenos.

El oxidante es la especie que se reduce: es un clásico confundirlo. En b) la relación es 1 : 6; si te sale 6 veces más dicromato, has invertido el cociente.
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