ejercicios de quimica IV resueltos-63

Vista previa del material en texto

EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 187. SEPTIEMBRE 2007 
 
 181
 
1.- El dicromato potásico, K2Cr2O7, oxida el sulfito sódico a sulfato sódico 
en medio ácido, reduciéndose a iones cromo (III). 
a) Ajustar la reacción mediante el método del ion-electrón. 
b) Si en un litro de agua se añaden 3,0 g de dicromato potásico y 6,0 g de 
sulfito sódico, calcular los gramos de sulfato sódico que se obtendrán 
sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 80 %. 
 
 
Datos 
Mmolar (g/mol): K-39,1; Cr-52,0; O-16,0; H-1,0; Na-23,0; S-32,0 
 
Resolución 
a) En este caso hay que tener en cuenta que no se tiene información de 
todos los reactivos ni productos. No se sabe qué ácido está presente, ni 
cuáles son los productos exactamente. Se deben ajustar los datos que 
aporta el enunciado. Sí se puede asignar el número de oxidación al 
elemento que se oxida y al que se reduce. 
 
 + 6 + 4 + 6 + 3
3+
72 2 2 3 2 4K Cr O + Na SO Na SO + Cr→
 
 
Ahora se puede determinar la semirreacción de oxidación y la de 
reducción: 
 
2- 2-
3 4
2- 3+
72
oxidación : SO SO
reducción : Cr O Cr
→
→
 
 
Ajustando los elementos y las cargas: 
 
2
2- 2- + -
3 4
- + 2- 3+
72 2
oxidación : SO + H O SO + 2 H + 2e
reducción : 6e +14 H + Cr O 2 Cr + 7 H O
→
→
 
 
Ya se puede proceder a sumar ambas semirreacciones: 
 
188 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
 182 
2- 2- + -
3 2 4
- + 2- 3+
72
2- + 2- 2-
73 2 2 4
 (SO + H O SO + 2 H + 2e ) 3
 6e +14 H + Cr O 2 Cr + 7 H O2____________________________________________________
3 SO +3 H O +14 H + Cr O 3 SO
→ ⋅
→
→ + 3+ 2+ 6 H + 2 Cr + 7 H O
 
 
Por lo tanto, la reacción ajustada sería: 
 
→+ 3+ +2 2 7 2 3 2 4 2 K Cr O + 3 Na SO + 8 H 3 Na SO + 2 Cr + 4 H O + 2 K 
 
La única incógnita en esta reacción es el ión que acompaña a los H+ en el 
ácido, que coincide con el que acompaña a la sal de Cr3+. De todas formas 
no es necesario conocer esa información, porque actúa como ión 
espectador y no interviene en las semirreacciones de oxidación y 
reducción. 
 
b) Los gramos de sulfato sódico a obtener vienen determinados por el 
reactivo limitante. Para su cálculo se parte de uno de los reactivos y se 
llega al otro. Por ejemplo, se parte de 3,0 g de dicromato potásico para 
llegar a gramos de sulfito sódico. 
 
2 2 7 2 3 2 3
2 2 7
2 2 7 2 2 7 2 3
2 3
1 mol K Cr O 3 mol Na SO 126 g Na SO
3,0 g K Cr O =
 294, 2 g K Cr O 1 mol K Cr O 1 mol Na SO
= 3,9 g de Na SO
⋅ ⋅ ⋅
 
 
Para que reaccionen completamente 3,0 g de dicromato potásico, se 
necesitan 3,9 de sulfito sódico, como tenemos 6,0 gramos de dicho 
compuesto, estaría en exceso. Por lo tanto el dicromato potásico es el 
reactivo limitante. 
 
ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 1 
 
También se podría haber planteado el cálculo del reactivo limitante 
partiendo de 6,0 g de sulfito sódico y calculando los gramos de dicromato 
potásico necesarios para su reacción completa. 
 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 189. SEPTIEMBRE 2007 
 
 183
2 3 7 72 2 2 2
2 3
72 3 2 3 2 2
72 2
 1 mol Na SO 1 mol K Cr O 294,2 g K Cr O
6,0 g Na SO =126 g Na SO 3 mol Na SO 1 mol K Cr O
= 4,7 g de K Cr O
⋅ ⋅ ⋅
 
 
Para que reaccionen los 6,0 g de sulfito sódico, se necesitan 4,7 gramos de 
dicromato potásico; como sólo hay 3,0 g, éste será el reactivo limitante. 
 
ESTRATEGIA DE RESOLUCIÓN 2 
 
Otra opción podría ser el cálculo de la cantidad de un producto que se 
puede obtener a partir de cada uno de los reactivos presentes. El que dé 
lugar a la menor cantidad de producto será el limitante. 
 
72 2 2 4 2 4
72 2
7 72 2 2 2 2 4
2 4
1 mol K Cr O 3 mol Na SO 142 g Na SO
3,0 g K Cr O 294,2 g K Cr O 1 mol K Cr O 1 mol Na SO
80 = 3,5 g de Na SO100 
⋅ ⋅ ⋅
⋅
·
 
 
 
2 3 2 4 2 4
2 3
2 3 2 3 2 4
2 4
 1 mol Na SO 3 mol Na SO 142 g Na SO
6,0 g Na SO 126 g Na SO 3 mol Na SO 1 mol Na SO
80 = 5,4 g de Na SO100 
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ 
 
 
De nuevo se deduce que el reactivo limitante es el dicromato potásico, ya 
que a partir de él se obtiene menor cantidad de sulfato sódico que partiendo 
del sulfito sódico. 
Los gramos de sulfato sódico que se obtienen se acaban de calcular a partir 
del reactivo limitante, por lo tanto serían 3,5 g de Na2SO4.