ManuelMiralles – Página 90

Ajuste de reacciones por el método del número de oxidación 03

Ajusta, por el método del número de oxidación, la siguiente reacción:

K₂C₂O₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ ⇒ K₂SO₄ + MnSO₄ + CO₂ + H₂O

¿Qué utilización tienen las reacciones de oxidación-reducción?

Solución:

Número de oxidación de cada uno de los átomos de la ecuación:

Semirreacción de oxidación:

Semirreacción de reducción:

Ajuste de los átomos:

Ajuste de las cargas:

La primera ecuación se ha de multiplicar por 5 y la segunda por 2.

5 K₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + H₂SO₄ ⇒ K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + H₂O

Primero hay que ajustar el potasio, pues no ha intervenido en la reacción y en el primer miembro hay doce y en el segundo dos.

5 K₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + H₂SO₄ ⇒ 6 K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + H₂O

Después se comprueba que el carbono, el manganeso y el azufre estén ajustados.

El azufre está desajustado ya que en el primer miembro hay uno y en el segundo miembro ocho.

5 K₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ ⇒ 6 K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + H₂O

Finalmente se comprueba el hidrógeno y por último el oxígeno.

El hidrógeno está desajustados ya que en el primer miembro hay dieciséis y en el segundo miembro dos.

5 K₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ ⇒ 6 K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + 8 H₂O

La reacción ya se encuentra ajustada.

Las reacciones de oxidación-reducción se utilizan para producir corriente eléctrica.

Ajuste de reacciones por el método del número de oxidación 02

Ajusta, por el método del número de oxidación, la siguiente reacción:

Zn + NaMnO₄ + NaOH ⇒ Na₂ZnO₂ + MnO₂ + H₂O

Solución:

Número de oxidación de cada uno de los átomos de la ecuación:

Semirreacción de oxidación:

Semirreacción de reducción:

Los átomos están ajustados, por tanto falta ajustar las cargas:

La primera ecuación se ha de multiplicar por 3 y la segunda por 2.

3 Zn + 2 NaMnO₄ + NaOH ⇒ 3 Na₂ZnO₂ + 2 MnO₂ + H₂O

Primero hay que ajustar el sodio, pues no ha intervenido en la reacción y en el primer miembro hay tres y en el segundo seis.

3 Zn + 2 NaMnO₄ + 4 NaOH ⇒ 3 Na₂ZnO₂ + 2 MnO₂ + H₂O

Después se comprueba que el cinc y el manganeso estén ajustados, luego el hidrógeno y por último el oxígeno.

El hidrógeno está desajustado ya que en el primer miembro hay cuatro y en el segundo miembro uno.

3 Zn + 2 NaMnO₄ + 4 NaOH ⇒ 3 Na₂ZnO₂ + 2 MnO₂ + 2 H₂O

La reacción ya se encuentra ajustada.

Porcentajes 13

¿Qué volumen de HCl hay que disolver en agua, para preparar 250 mL de una solución al 15% de ácido clorhídrico?

Solución:

Datos: Volumen disolución = 250 mL; Porcentaje disolución = 15%

El 15% nos indica que en cada 100 mL de disolución hay 15 mL de soluto, es decir, de ácido clorhídrico (HCl), por tanto:

Si en 100 mL de disolución hay 15 mL de HCl

en 250 mL de disolución deberá haber x mL de HCl

100/250 = 15/x → x = 15·250/100 = 37,5

Para preparar la disolución deseada, se necesitan 37,5 mL de ácido clorhídrico y añadir, hasta los 250 mL, agua destilada.

También se puede hacer por factores de conversión:

250 mL de disolución·(15 mL de HCl/100 mL g de disolución) = 37,5 mL de HCl

Ajuste de reacciones por el método del número de oxidación 01

Iguala, por el método del número de oxidación, la siguiente reacción redox:

K₂Cr₂O₇ + H₂O + S ⇒ KOH + Cr₂O₃ + SO₂

Solución:

Número de oxidación de cada uno de los átomos de la ecuación:

Semirreacción de oxidación:

Semirreacción de reducción:

Ajuste de los átomos:

Los átomos están ajustados.

Ajuste de las cargas:

De las dos semirreacciones hemos obtenido un sistema de dos ecuaciones de las que debemos eliminar los electrones, ya que en la reacción no aparecen. Para ello multiplicaremos la primera ecuación por 3 y la segunda por 2, ya que el m. c. m de 4 y 6 es 12 y luego las sumaremos.

2 K₂Cr₂O₇ + H₂O + 3 S ⇒ KOH + 2 Cr₂O₃ + 3 SO₂

Las sustancias que no han intervenido se ajustan por tanteo.

Primero ajustaremos el potasio. En el primer miembro hay cuatro y en el segundo uno.

2 K₂Cr₂O₇ + H₂O + 3 S ⇒ 4 KOH + 2 Cr₂O₃ + 3 SO₂

Ahora se comprueba que el cromo y el azufre estén ajustados.

Finalmente se comprueba el hidrógeno y por último el oxígeno.

El hidrógeno está desajustados ya que en el primer miembro hay dos y en el segundo miembro cuatro.

2 K₂Cr₂O₇ + 2 H₂O + 3 S ⇒ 4 KOH + 2 Cr₂O₃ + 3 SO₂

La reacción ya se encuentra ajustada.

Reacciones de precipitación 14

Se mezclan 20,0 mL nitrato de plata 1,2 M con 30,0 mL de ácido acético 1,4 M. ¿Se producirá precipitación?

Datos: K_ps (AgAc) = 2,3·10^–3. K_a (HAc) = 1,8·10^–⁵

Solución:

Datos: V(AgNO₃) = 20,0 mL; [AgNO₃] = 1,2 M; V(HAc) = 30,0 mL; [HAc] = 1,4 M

En este tipo de problemas se debe tener muy presente que el ácido acético es un ácido débil por lo que no está totalmente disociado.

Al disolver ambos compuestos van a aparecer en la disolución [Ag⁺] y [Ac^–] que pueden dar lugar a un precipitado de acetato de plata, luego para averiguar si la mezcla producirá dicho precipitado se ha de tener en cuenta lo siguiente:

Disociación de AgAc:

AgAc ⇔ Ag⁺ + Ac^–

Si: [Ag⁺]·[Ac^–] = K_ps, la disolución final se encuentra en equilibrio. Coexiste el sólido con los iones disueltos.

Si: [Ag⁺]·[Ac^–] < K_ps, no se producirá la formación de un precipitado. La disolución final admite concentraciones de iones hasta que su producto valga K_ps.

Si: [Ag⁺]·[Ac^–]² > K_ps, hay un exceso de iones y se producirá la formación de un precipitado.

Concentraciones iniciales de cada compuesto:

Reacción de disociación del AgNO₃:

AgNO₃ (s) ⇒ Ca²⁺ (aq) + 2 Cl^– (aq)

El nitrato de plata es una sal soluble en el agua, por tanto está totalmente disociado, luego los moles que se obtienen de Ag⁺ serán los mismos que los que hay de AgNO₃.

Moles de AgNO₃:

(1,2 mol/L)·0,0200 L = 0,024 moles

Moles de Ag⁺:

n(Ag⁺) = 0,024 moles

Reacción de disociación del ácido acético:

HAc ⇔ H⁺ + Ac^–

Moles de HAc:

(1,4 mol/L)·0,0300 L = 0,042 moles

Concentraciones de Ag⁺ y Ac^– en la mezcla:

Volumen total (suponiendo que los volúmenes son aditivos):

V_T = 20,0 mL + 30,0 mL = 50,0 mL

Concentración de AgNO₃:

[AgNO₃] = 0,024 moles/0,050 L = 0,48 M

[Ag⁺] = 0,48 M

Concentración inicial de HAc:

[HAc] = 0,0420 moles/0,050 L = 0,84 M

Concentración de [Ac^─]:

De acuerdo con la reacción de disociación del ácido acético:

	[HAc]	[H⁺]	[Ac^─]
Concentración inicial	0,84	0	0
Concentración que se disocia	x	–	–
Concentración disociada	–	x	x
Concentración en el equilibrio	0,84 – x	x	x

Constante de ionización:

Como la constante de equilibrio es pequeña podemos suponer que 0,84 – x ~ 0,84 y de esta forma se facilitan los cálculos.

[Ac^─] = 3,9·10^–3 M

Producto iónico:

[Ag⁺]·[Ac^–] = 0,48·3,9·10^–3 = 1,9·10^–3 < 2,3·10^–3

El producto iónico es menor que K_ps, por tanto no se producirá precipitación de acetato de plata.