T7: Equilibrios redox · Ajuste redox y estequiometría

Ajuste redox y estequiometría

Problema

2024 · Ordinaria · Titular

A.5

El dicromato de potasio reacciona con el cloruro de hierro(II) en disolución de ácido clorhídrico, obteniéndose como productos: cloruro de cromo(III), cloruro de hierro(III), cloruro de potasio y agua.

a) Formule y 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) Determine qué masa de dicromato de potasio se necesitará para que reaccione completamente con

50 \text{ mL}

de disolución de cloruro de hierro(II)

0,60 \text{ M}

Datos. Masas atómicas ( $u$ ): $\ce{O} = 16,0$ ; $\ce{K} = 39,1$ ; $\ce{Cr} = 52,0$ .

RedoxEstequiometría

a) Formule y 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.

Semirreacción de oxidación (el hierro aumenta su estado de oxidación de +2 a +3):

6 (\ce{Fe^{2+} -> Fe^{3+} + e^-})

Semirreacción de reducción (el cromo disminuye su estado de oxidación de +6 a +3 en medio ácido):

\ce{Cr2O7^{2-} + 14 H+ + 6 e^-} -> \ce{2 Cr^{3+} + 7 H2O}

El agente oxidante es el dicromato de potasio $\ce{K2Cr2O7}$ (contiene el ion $\ce{Cr2O7^{2-}}$ que se reduce), y el agente reductor es el cloruro de hierro(II) $\ce{FeCl2}$ (contiene el ion $\ce{Fe^{2+}}$ que se oxida).Sumando ambas semirreacciones para que el intercambio de electrones sea nulo, obtenemos la ecuación iónica ajustada:

\ce{Cr2O7^{2-} + 14 H+ + 6 Fe^{2+}} -> \ce{2 Cr^{3+} + 6 Fe^{3+} + 7 H2O}

Trasladando los coeficientes a la ecuación molecular y completando con los iones espectadores ( $\ce{K+}$ y $\ce{Cl-}$ provenientes del $\ce{HCl}$ ):

\ce{K2Cr2O7 + 6 FeCl2 + 14 HCl} -> \ce{2 CrCl3 + 6 FeCl3 + 2 KCl + 7 H2O}

b) Determine qué masa de dicromato de potasio se necesitará para que reaccione completamente con

50 \text{ mL}

de disolución de cloruro de hierro(II)

0,60 \text{ M}

Calculamos primero la cantidad de sustancia (moles) de $\ce{FeCl2}$ a partir del volumen y la molaridad de la disolución:

n(\ce{FeCl2}) = M \cdot V = 0,60 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot 0,050 \text{ L} = 0,030 \text{ mol}

Según la estequiometría de la reacción ajustada, $1 \text{ mol}$ de $\ce{K2Cr2O7}$ reacciona con $6 \text{ moles}$ de $\ce{FeCl2}$ . Determinamos los moles de dicromato necesarios:

n(\ce{K2Cr2O7}) = 0,030 \text{ mol \ce{FeCl2}} \cdot \frac{1 \text{ mol \ce{K2Cr2O7}}}{6 \text{ mol \ce{FeCl2}}} = 0,005 \text{ mol \ce{K2Cr2O7}}

Calculamos la masa molar del dicromato de potasio:

M(\ce{K2Cr2O7}) = (2 \cdot 39,1) + (2 \cdot 52,0) + (7 \cdot 16,0) = 294,2 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

Finalmente, calculamos la masa de $\ce{K2Cr2O7}$ requerida:

m = n \cdot M = 0,005 \text{ mol} \cdot 294,2 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1} = 1,471 \text{ g}