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Ajuste de reacciones redox y estequiometría
Problema
2024 · Extraordinaria · Titular
B.5
Examen

La reacción de oxidación del sulfato de hierro(II) con el dicromato de potasio, en medio ácido sulfúrico, produce sulfato de hierro(III), sulfato de cromo(III), sulfato de potasio y agua.

a) Utilizando el método del ion electrón escriba ajustadas las semirreacciones de oxidación y reducción y las reacciones iónica y molecular.b) Calcule los mL de disolución concoxidante{{conc_oxidante}} M de KX2CrX2OX7\ce{K2Cr2O7} que son necesarios para oxidar volreductor{{vol_reductor}} mL de una disolución concreductor{{conc_reductor}} M de sulfato de hierro(II).
RedoxEstequiometría
a) Utilizando el método del ion electrón escriba ajustadas las semirreacciones de oxidación y reducción y las reacciones iónica y molecular.
Oxidacioˊn: 6×(FeX2+→FeX3++eX−)\text{Oxidación: } 6 \times (\ce{Fe^{2+} -> Fe^{3+} + e^-})
Reduccioˊn: CrX2OX7X2−+14 HX++6 eX−→2 CrX3++7 HX2O\text{Reducción: } \ce{Cr2O7^{2-} + 14 H^+ + 6 e^- -> 2 Cr^{3+} + 7 H2O}

Sumando ambas semirreacciones para igualar el intercambio de electrones, obtenemos la ecuación iónica ajustada:

6 FeX2++CrX2OX7X2−+14 HX+−>6 FeX3++2 CrX3++7 HX2O\ce{6 Fe^{2+} + Cr2O7^{2-} + 14 H^+} -> \ce{6 Fe^{3+} + 2 Cr^{3+} + 7 H2O}

Trasladando los coeficientes a las especies moleculares y ajustando los aniones sulfato y los cationes potasio restantes:

6 FeSOX4+KX2CrX2OX7+7 HX2SOX4−>3 FeX2(SOX4)X3+CrX2(SOX4)X3+KX2SOX4+7 HX2O\ce{6 FeSO4 + K2Cr2O7 + 7 H2SO4} -> \ce{3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O}
b) Calcule los mL de disolución {{conc_oxidante}} M de KX2CrX2OX7\ce{K2Cr2O7} que son necesarios para oxidar {{vol_reductor}} mL de una disolución {{conc_reductor}} M de sulfato de hierro(II).

Calculamos primero los moles de FeSOX4\ce{FeSO4} presentes en la disolución:

n(FeSOX4)=volreductor⋅10−3 L⋅concreductor mol⋅L−1=(volreductor⋅concreductor⋅10−3) moln(\ce{FeSO4}) = {{vol_reductor}} \cdot 10^{-3} \text{ L} \cdot {{conc_reductor}} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} = ({{vol_reductor}} \cdot {{conc_reductor}} \cdot 10^{-3}) \text{ mol}

Según la estequiometría de la reacción ajustada, 1 mol de KX2CrX2OX7\ce{K2Cr2O7} reacciona con 6 moles de FeSOX4\ce{FeSO4}. Determinamos los moles de oxidante:

n(KX2CrX2OX7)=n(FeSOX4)6=volreductor⋅concreductor⋅10−36 moln(\ce{K2Cr2O7}) = \frac{n(\ce{FeSO4})}{6} = \frac{{{vol_reductor}} \cdot {{conc_reductor}} \cdot 10^{-3}}{6} \text{ mol}

Calculamos el volumen de la disolución de dicromato de potasio en mililitros utilizando su molaridad {{conc_oxidante}} M:

Vox=n(KX2CrX2OX7)concoxidante mol⋅L−1⋅1000 mL/LV_{ox} = \frac{n(\ce{K2Cr2O7})}{{{conc_oxidante}} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}} \cdot 1000 \text{ mL/L}
Vox=volreductor⋅concreductor6⋅concoxidante mLV_{ox} = \frac{{{vol_reductor}} \cdot {{conc_reductor}}}{6 \cdot {{conc_oxidante}}} \text{ mL}