Sulfito Maco

7 OXIDACIÓN-REDUCCIÓN - PAU Selectividad - SOLUCIONES

2008

1. La siguiente reacción transcurre en medio ácido: MnO4- + SO32- → MnO2 + SO42-

a) Razone qué especie se oxida y cuál se reduce.

b) Indique cuál es el oxidante y cuál el reductor, justificando la respuesta.

c) Ajuste la reacción iónica.

a) Razone qué especie se oxida y cuál se reduce.

El manganeso, en el ion permanganato MnO4-, tiene estado de oxidación +7

El manganeso, en el dióxido de manganeso MnO2, tiene estado de oxidación +4

Por tanto se ha producido una reducción ya que ha ganado electrones. El ion permanganato se ha reducido.

El azufre, en el ion sulfito SO3 2- , tiene estado de oxidación +4

El azufre, en el ion sulfato SO4 2-, tiene estado de oxidación +6

Por tanto se ha producido una oxidación ya que ha perdido electrones. El ion sulfito se ha oxidado.

b) Indique cuál es el oxidante y cuál el reductor, justificando la respuesta.

El oxidante es el que se reduce (el ion permanganato MnO4- ) ya que es el que ha oxidado al ion sulfito SO3 2-.

El reductor es el que se oxida (el ion sulfito SO3 2-) ya que es el que ha reducido al ion permanganato.

c) Ajuste la reacción iónica.

Se escriben las semireacciones

Semireacción de Oxidación SO3 2- → SO4 2-

Semireacción de Reducción MnO4- → MnO2

Se ajustan los átomos (añadiendo H2O y H+)

Semireacción de Oxidación SO3 2- + H2O → SO4 2- + 2 H+

Semireacción de Reducción MnO4- + 4 H+ → MnO2 + 2 H2O

Se ajustan las cargas eléctricas (añadiendo electrones)

Semireacción de Oxidación SO3 2- + H2O → SO4 2- + 2 H+ + 2 e-

Semireacción de Reducción MnO4- + 4 H+ + 3 e- → MnO2 + 2 H2O

Se iguala el número de electrones intercambiados (multiplicando por coeficientes)

Semireacción de Oxidación x 3 3 SO3 2- + 3 H2O → 3 SO4 2- + 6 H+ + 6 e-

Semireacción de Reducción x 2 2 MnO4- + 8 H+ + 6 e- → 2 MnO2 + 4 H2O

Se suman las semireacciones

Semireacción de Oxidación 3 SO3 2- + 3 H2O → 3 SO4 2- + 6 H+ + 6 e-

Semireacción de Reducción 2 MnO4- + 8 H+ + 6 e- → 2 MnO2 + 4 H2O

ECUACIÓN IÓNICA 3 SO3 2- + 3 H2O + 2 MnO4- + 8 H+ + 6 e-→ 3 SO4 2- + 6 H+ + 2 MnO2 + 4 H2O + 6 e-

Se simplifica todo lo posible

Semireacción de Oxidación 3 SO3 2- + 3 H2O → 3 SO4 2- + 6 H+ + 6 e-

Semireacción de Reducción 2 MnO4- + 8 H+ + 6 e- → 2 MnO2 + 4 H2O

ECUACIÓN IÓNICA AJUSTADA 3 SO3 2- + 2 MnO4- + 2 H+ → 3 SO4 2- + 2 MnO2 + H2O

Se repasa por si queda algo por (re)ajustar o por si ha habido algún error en el proceso.

2. Una corriente de 6 amperios pasa a través de una disolución acuosa de ácido sulfúrico durante 2 horas. Calcule:

a) La masa de oxígeno liberado.

b) El volumen de hidrógeno que se obtendrá, medido a 27ºC y 740 mm de Hg.

Datos: R = 0’082 atm•L•K-1•mol-1. F = 96500 C. Masa atómica: O = 16.

a) La masa de oxígeno liberado.

Se trata de la electrólisis del agua, que se realiza en disolución ácida para favorecer el proceso. La intensidad de corriente y el tiempo nos permiten determinar cuánta carga eléctrica ha circulado por la cuba electrolítica: Q = I • t = 6 A • 7200 s = 6 C/s • 7200 s = 43200 C es la carga eléctrica que ha circulado durante las dos horas.

Para determinar la cantidad de sustancia electrones que han pasado durante este tiempo recurrimos al número de Faraday=96500 C/mol e-, que es la carga eléctrica que circula cuando han pasado 1 mol de electrones.

Por tanto, 43200 C • 1 mol e- / 96500 C = 0,45 mol e-

Escribimos la semireacción ajustada; en este caso, el oxígeno se desprende en el ánodo que es donde se produce la oxidación:

2 O2- → O2 + 4 e- ; o bien en forma iónica 4 OH - → O2 + 2 H2O + 4 e- ; de esta forma sabemos que se obtendrá 1 mol de O2 por cada 4 mol de e- que circulen, por tanto

0,45 mol e- • 1 mol O2 / 4 mol e- = 0,113 mol O2 que expresado en gramos nos da una masa de

0,113 mol O2 • 32 g O2 /1 mol O2 = 3,62 g O2 es la masa que se libera en el ánodo al hacer pasar una corriente de 6 A durante 2 h (al hacer pasar 0,45 mol de electrones)

Si se quiere hacer mediante la expresión

siendo M la masa molar de la sustancia en cuestión y n el número de electrones intercambiados, tendremos

b) El volumen de hidrógeno que se obtendrá, medido a 27ºC y 740 mm de Hg.

Escribimos la semireacción ajustada; en este caso el hidrógeno se desprende en el cátodo que es donde se produce la reducción:

2 H+ + 2 e- → H2 de esta forma sabemos que se obtendrá 1 mol H2 por cada 2 mol e-

0,45 mol e- • 1 mol H2 / 2 mol e- = 0,223 mol H2 que expresado en litros (medidos a 27 ºC y

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