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T7: Equilibrios redox
Ajuste redox y estequiometría
Problema
2026 · Ordinaria · Reserva
3A
Examen

El gas cloro se utiliza para la fabricación de la lejía (hipoclorito de sodio), que blanquea la ropa y desinfecta superficies. El ClX2\ce{Cl2} en medio básico (NaOH\ce{NaOH}) se descompone en NaClO\ce{NaClO}, NaCl\ce{NaCl} y HX2O\ce{H2O}.

a) Ajuste la reacción redox por el método del ion-electrón.b) Determine la masa en gramos de NaClO\ce{NaClO} que se obtiene a partir de 1 kg1 \text{ kg} de NaOH\ce{NaOH} si el rendimiento de la reacción es del 70%70\%.

Datos: Masas atómicas relativas: Cl=35,5\ce{Cl}= 35,5; Na=23\ce{Na}= 23; O=16\ce{O}= 16; H=1\ce{H}= 1

reacciones redoxestequiometría
a) Ajuste de la reacción redox por el método del ion-electrón:

La reacción en medio básico es: ClX2+NaOH→NaClO+NaCl+HX2O\ce{Cl2 + NaOH -> NaClO + NaCl + H2O} Identificación de los estados de oxidación:

ClX2:Cl (0)→NaClO:Cl (+1)(Oxidacioˊn)→NaCl:Cl (-1)(Reduccioˊn)\begin{aligned} &\ce{Cl2}: \text{Cl (0)}\\ \rightarrow \\ \ce{NaClO}: \text{Cl (+1)}\\ \text{(Oxidación)}\\ \rightarrow \\ \ce{NaCl}: \text{Cl (-1)}\\ \text{(Reducción)} \end{aligned}

Semirreacción de oxidación (en medio básico):

ClX2→ClOX−\begin{aligned} &\ce{Cl2 -> ClO-} \end{aligned}
ClX2→2 ClOX−(Ajuste de Cl)\begin{aligned} &\ce{Cl2 -> 2ClO-} \quad \text{(Ajuste de Cl)} \end{aligned}
\begin{aligned} &\ce{Cl2 + 4OH- -> 2ClO- + 2H2O} \quad \text{(Ajuste de O con \ce{H2O} y H con \ce{OH-})} \end{aligned}
ClX2+4 OHX−→2 ClOX−+2 HX2O+2 eX−(Ajuste de carga)\begin{aligned} &\ce{Cl2 + 4OH- -> 2ClO- + 2H2O + 2e-} \quad \text{(Ajuste de carga)} \end{aligned}

Semirreacción de reducción (en medio básico):

ClX2→ClX−\begin{aligned} &\ce{Cl2 -> Cl-} \end{aligned}
ClX2→2 ClX−(Ajuste de Cl)\begin{aligned} &\ce{Cl2 -> 2Cl-} \quad \text{(Ajuste de Cl)} \end{aligned}
ClX2+2 eX−→2 ClX−(Ajuste de carga)\begin{aligned} &\ce{Cl2 + 2e- -> 2Cl-} \quad \text{(Ajuste de carga)} \end{aligned}

Suma de las semirreacciones (los electrones ya están igualados):

ClX2+4 OHX−→2 ClOX−+2 HX2O+2 eX−\begin{aligned} &\ce{Cl2 + 4OH- -> 2ClO- + 2H2O + 2e-} \end{aligned}
ClX2+2 eX−→2 ClX−\begin{aligned} &\ce{Cl2 + 2e- -> 2Cl-} \end{aligned}
2 ClX2+4 OHX−→2 ClOX−+2 ClX−+2 HX2O\begin{aligned} &\ce{2Cl2 + 4OH- -> 2ClO- + 2Cl- + 2H2O} \end{aligned}

Simplificando los coeficientes y añadiendo los iones NaX+\ce{Na+} para obtener la ecuación molecular ajustada:

ClX2+2 NaOH→NaClO+NaCl+HX2O\ce{Cl2 + 2NaOH -> NaClO + NaCl + H2O}
b) Determinación de la masa de NaClO\ce{NaClO} obtenida:

La ecuación ajustada es: ClX2+2 NaOH→NaClO+NaCl+HX2O\ce{Cl2 + 2NaOH -> NaClO + NaCl + H2O} Datos de masas atómicas:

Na=23 g/mol,O=16 g/mol,H=1 g/mol,Cl=35,5 g/mol\text{Na} = 23 \text{ g/mol}, \text{O} = 16 \text{ g/mol}, \text{H} = 1 \text{ g/mol}, \text{Cl} = 35,5 \text{ g/mol}

Cálculo de las masas molares de los compuestos relevantes:

Molar mass(NaOH)=23+16+1=40 g/mol\text{Molar mass}(\ce{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ g/mol}
Molar mass(NaClO)=23+35,5+16=74,5 g/mol\text{Molar mass}(\ce{NaClO}) = 23 + 35,5 + 16 = 74,5 \text{ g/mol}

Masa inicial de NaOH\ce{NaOH} = 1extkg=1000extg1 ext{ kg} = 1000 ext{ g}.Cálculo de los moles de NaOH\ce{NaOH}:

Moles(NaOH)=1000 g40 g/mol=25 mol\text{Moles}(\ce{NaOH}) = \frac{1000 \text{ g}}{40 \text{ g/mol}} = 25 \text{ mol}

Según la estequiometría de la reacción, 22 moles de NaOH\ce{NaOH} producen 11 mol de NaClO\ce{NaClO}. Por tanto, los moles teóricos de NaClO\ce{NaClO} producidos son:

Moles teoˊricos(NaClO)=25 mol NaOH×1 mol NaClO2 mol NaOH=12,5 mol NaClO\text{Moles teóricos}(\ce{NaClO}) = 25 \text{ mol NaOH} \times \frac{1 \text{ mol NaClO}}{2 \text{ mol NaOH}} = 12,5 \text{ mol NaClO}

Cálculo de la masa teórica de NaClO\ce{NaClO}:

Masa teoˊrica(NaClO)=12,5 mol×74,5 g/mol=931,25 g\text{Masa teórica}(\ce{NaClO}) = 12,5 \text{ mol} \times 74,5 \text{ g/mol} = 931,25 \text{ g}

El rendimiento de la reacción es del 70%70\%. Por lo tanto, la masa real de NaClO\ce{NaClO} obtenida es:

Masa real(NaClO)=931,25 g×0,70=651,875 g\text{Masa real}(\ce{NaClO}) = 931,25 \text{ g} \times 0,70 = 651,875 \text{ g}