T7: Equilibrios redox · Ajuste redox y estequiometría

T7: Equilibrios redox

Ajuste redox y estequiometría

Problema

2025 · Ordinaria · Reserva

Una forma de obtener $\ce{Cl2}$ gaseoso en el laboratorio es adicionar ácido clorhídrico sobre dióxido de manganeso sólido, produciéndose la siguiente reacción:

\ce{HCl(ac) + MnO2(s)}

\ce{Cl2(g) + MnCl2(ac) + H2O(l)}

a) Ajuste la reacción molecular por el método del ion-electrón.b) Si se han obtenido

10,3 \text{ L}

\ce{Cl2(g)}

a una temperatura de

22 \, ^\circ\text{C}

y una presión de

0,99 \text{ atm}

, ¿cuál ha sido el rendimiento de la reacción si se han empleado

47,5 \text{ g}

\ce{MnO2}

en exceso de

\ce{HCl}

Datos: $R = 0,082 \text{ atm} \cdot \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}$ ; Masas atómicas relativas: $\ce{O} = 16$ ; $\ce{Cl} = 35,5$ ; $\ce{Mn} = 55$

Ajuste ion-electrónEstequiometríaRendimiento de reacción

a) Ajuste de la reacción química mediante el método del ion-electrón en medio ácido.

\ce{2 Cl^-} -> \ce{Cl2 + 2 e^-}

\ce{MnO2 + 4 H^+ + 2 e^-} -> \ce{Mn^{2+} + 2 H2O}

\ce{MnO2 + 4 H^+ + 2 Cl^-} -> \ce{Mn^{2+} + Cl2 + 2 H2O}

\ce{MnO2 + 4 HCl} -> \ce{MnCl2 + Cl2 + 2 H2O}

b) Cálculo de las masas molares de las especies químicas a partir de las masas atómicas proporcionadas.

M(\ce{MnO2}) = 55 + (2 \cdot 16) = 87 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

M(\ce{HCl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

M(\ce{Cl2}) = 2 \cdot 35,5 = 71 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

c) Determinación de la cantidad de sustancia y volumen gaseoso de

\ce{Cl2}

utilizando la constante de los gases ideales (

R

A partir de la estequiometría de la reacción, por cada mol de $\ce{MnO2}$ que reacciona se produce un mol de $\ce{Cl2}$ . El volumen de cloro gaseoso se puede calcular mediante la ecuación de los gases ideales:

V = \frac{n \cdot R \cdot T}{P}

Donde $n$ representa los moles de $\ce{Cl2}$ obtenidos, $R = 0,082 \text{ atm} \cdot \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}$ y $T$ es la temperatura absoluta en Kelvin.