QuímicaMedioProblema · 2 pts

Ajuste redox y estequiometríaSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2026 · Julio

También trata: Electrólisis y leyes de Faraday
Comunitat Valenciana · 2026 · Julio
Enunciado
El cloruro de cromo(III), CrCl3\text{CrCl}_3, tiene múltiples aplicaciones. Se utiliza como catalizador en la polimerización de olefinas, en el cromado de metales, en la industria textil para la fijación de colorantes, etc. En medio ácido, el cloruro de cromo(II), CrCl2\text{CrCl}_2, reacciona con el perclorato de potasio, KClO4\text{KClO}_4, para dar CrCl3\text{CrCl}_3 de acuerdo con la ecuación química, no ajustada:CrCl2(ac)+KClO4(ac)+HCl(ac)⟶CrCl3(ac)+KCl(ac)+H2O(l)\text{CrCl}_2(ac) + \text{KClO}_4(ac) + \text{HCl}(ac) \longrightarrow \text{CrCl}_3(ac) + \text{KCl}(ac) + \text{H}_2\text{O}(l)a) Escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, así como la reacción global ajustada. (1 punto)

b) Se realiza el cromado de una pieza metálica, depositando cromo sobre la superficie, mediante la electrólisis de una disolución de Cr3+(ac)\text{Cr}^{3+}(ac), aplicando una intensidad de 3 amperios durante 90 minutos. Calcule la cantidad, en gramos, de Cr que se depositará. (1 punto)

Datos (de la tabla del examen): masa atómica del Cr = 51,99 g⋅mol−1\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}; F=96485 C⋅mol−1F = 96485\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1}.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
a) Oxidación: Cr2+⟶Cr3++e−\text{Cr}^{2+} \longrightarrow \text{Cr}^{3+} + e^-. Reducción: ClO4−+8 H++8 e−⟶Cl−+4 H2O\text{ClO}_4^- + 8\,\text{H}^+ + 8\,e^- \longrightarrow \text{Cl}^- + 4\,\text{H}_2\text{O}. Global: 8 CrCl2+KClO4+8 HCl⟶8 CrCl3+KCl+4 H2O8\,\text{CrCl}_2 + \text{KClO}_4 + 8\,\text{HCl} \longrightarrow 8\,\text{CrCl}_3 + \text{KCl} + 4\,\text{H}_2\text{O}.

b) Circulan 16 200 C (0,168 mol de electrones) y se depositan 2,91 g de Cr.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1

Estrategia

Primero hay que ver quién cambia de número de oxidación. El cromo pasa de +2 (CrCl2\text{CrCl}_2) a +3 (CrCl3\text{CrCl}_3): se oxida. El cloro del perclorato, ClO4−\text{ClO}_4^-, está en +7 y acaba como Cl−\text{Cl}^- (en el KCl), en −1: se reduce. El resto del cloro (el del CrCl2\text{CrCl}_2 y el del HCl) no cambia y es espectador.

Con eso se ajusta por el método del ion-electrón en medio ácido (los oxígenos se compensan con H2O\text{H}_2\text{O} y los hidrógenos con H+\text{H}^+), se igualan los electrones y se vuelve a la ecuación molecular.

En b) basta la ley de Faraday: la carga que circula (Q=I tQ = I\,t) da los moles de electrones, y cada Cr3+\text{Cr}^{3+} necesita tres para depositarse como Cr metálico.
2

Desarrollo

a) Números de oxidación
  • Cr: +2+2 en CrCl2\text{CrCl}_2 y +3+3 en CrCl3\text{CrCl}_3. Pierde un electrón: se oxida (el Cr2+\text{Cr}^{2+} es el reductor).
  • Cl del perclorato: +7+7 en ClO4−\text{ClO}_4^- y −1-1 en Cl−\text{Cl}^-. Gana ocho electrones: se reduce (el ClO4−\text{ClO}_4^- es el oxidante).
Semirreacción de oxidación:Cr2+(ac)⟶Cr3+(ac)+e−\text{Cr}^{2+}(ac) \longrightarrow \text{Cr}^{3+}(ac) + e^-Semirreacción de reducción (en medio ácido: 4 H2O\text{H}_2\text{O} para los oxígenos, 8 H+\text{H}^+ para los hidrógenos y 8 electrones para las cargas):ClO4−(ac)+8 H+(ac)+8 e−⟶Cl−(ac)+4 H2O(l)\text{ClO}_4^-(ac) + 8\,\text{H}^+(ac) + 8\,e^- \longrightarrow \text{Cl}^-(ac) + 4\,\text{H}_2\text{O}(l)Igualar electrones. Se multiplica la oxidación por 8 y se suman:8 Cr2+(ac)+ClO4−(ac)+8 H+(ac)⟶8 Cr3+(ac)+Cl−(ac)+4 H2O(l)8\,\text{Cr}^{2+}(ac) + \text{ClO}_4^-(ac) + 8\,\text{H}^+(ac) \longrightarrow 8\,\text{Cr}^{3+}(ac) + \text{Cl}^-(ac) + 4\,\text{H}_2\text{O}(l)Ecuación molecular. Los 8 Cr2+\text{Cr}^{2+} vienen de 8 CrCl2\text{CrCl}_2, el perclorato de 1 KClO4\text{KClO}_4 y los 8 H+\text{H}^+ de 8 HCl; en los productos, el cromo sale como CrCl3\text{CrCl}_3 y el potasio como KCl:8 CrCl2(ac)+KClO4(ac)+8 HCl(ac)⟶8 CrCl3(ac)+KCl(ac)+4 H2O(l)8\,\text{CrCl}_2(ac) + \text{KClO}_4(ac) + 8\,\text{HCl}(ac) \longrightarrow 8\,\text{CrCl}_3(ac) + \text{KCl}(ac) + 4\,\text{H}_2\text{O}(l)Comprobación del cloro: a la izquierda, 16+1+8=2516 + 1 + 8 = 25; a la derecha, 24+1=2524 + 1 = 25. Cuadra (y también K, H y O).

b) Carga que circula

En el cátodo se reduce el ion cromo(III):Cr3+(ac)+3 e−⟶Cr(s)\text{Cr}^{3+}(ac) + 3\,e^- \longrightarrow \text{Cr}(s)Con t=90 min⋅60 s/min=5400 st = 90\ \text{min}\cdot 60\ \text{s/min} = 5400\ \text{s}:Q=I t=3 A⋅5400 s=16 200 CQ = I\,t = 3\ \text{A}\cdot 5400\ \text{s} = 16\,200\ \text{C}Moles de electrones:n(e−)=QF=16 200 C96 485 C⋅mol−1=0,168 moln(e^-) = \frac{Q}{F} = \frac{16\,200\ \text{C}}{96\,485\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1}} = 0{,}168\ \text{mol}Cromo depositado. Cada mol de Cr necesita 3 mol de electrones:n(Cr)=n(e−)3=0,0560 molm(Cr)=0,0560 mol⋅51,99 g⋅mol−1=2,91 gn(\text{Cr}) = \frac{n(e^-)}{3} = 0{,}0560\ \text{mol} \qquad m(\text{Cr}) = 0{,}0560\ \text{mol}\cdot 51{,}99\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} = 2{,}91\ \text{g}Es lo mismo que da la segunda ley de Faraday de la hoja de fórmulas: m=M Qne F=51,99⋅16 2003⋅96 485=2,91 gm = \dfrac{M\,Q}{n_e\,F} = \dfrac{51{,}99\cdot 16\,200}{3\cdot 96\,485} = 2{,}91\ \text{g}.
3

Consejo

En a) los criterios dan 0,6 puntos a las semirreacciones y 0,4 a la global: escribe las dos semirreacciones por separado, con sus electrones, antes de sumarlas. Un error típico es intentar ajustar el cloro de la ecuación molecular desde el principio; ajusta en forma iónica (solo Cr2+\text{Cr}^{2+} y ClO4−\text{ClO}_4^- cambian) y deja el recuento del cloro para el final, como comprobación. En b), no olvides pasar los minutos a segundos ni el 3 de los electrones del Cr3+\text{Cr}^{3+}.
Paso 1 de 3
¿Has terminado el problema?
¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.
Sigue practicando
Ajuste redox y estequiometría
(2 puntos: 1 punto cada apartado) En determinadas regiones se añade yoduro de potasio al agua potable con el…
Química · Andalucía · 2026 · JulioAjuste redox y estequiometría
(2 puntos: 1 punto cada apartado) El gas cloro se utiliza para la fabricación de la lejía (hipoclorito de sodio)…
Química · Andalucía · 2026 · Reserva 2Ajuste redox y estequiometría
(2 puntos) ARSÉNICO O EL LUJO DE BEBER UN VASO DE AGUA POTABLE El arsénico se conoce desde tiempos remotos…
Química · Andalucía · 2026 · JunioAjuste redox y estequiometría
Una forma de estimar la contaminación del agua es medir la Demanda Química de Oxígeno (DQO). Para ello, el carbono…
Química · Castilla-La Mancha · 2026 · Julio
Apuntes y todos los problemas de Reacciones redox y electroquímica →