Se mezclan dos disoluciones, una de nitrato de plata y otra de cloruro de sodio, cada una de las cuales contiene 20g de sustancia. Si en la primera muestra la riqueza es del 75% ¿qué masa de cloruro de plata se obtendrá? ( se trata de una reacción de sustitución doble ) ¿Es una reacción REDOX?
Datos: N=14, O=16, Cl=35,5, Ag=108, Na=23

Solución

En la oxidación de agua oxigenada con 0,2moles de permanganato, realizada en medio ácido a 25ºC y 1atm de presión, se producen 2L de O₂ y cierta cantidad de Mn²⁺ y agua.
a) Escribe la reacción iónica ajustada que tiene lugar.
b) Justifica, empleando los potenciales de reducción, si es una reacción espontánea en condiciones estándar
c) Determina los gramos de agua oxigenada necesarios para que tenga lugar la reacción.
d) Calcula cuántos moles de permanganato se han añadido en exceso.
Datos: R=0,082atm.L/K.mol; Eº(MnO₄ ^-/Mn²⁺)=1,51V; Eº(O₂/H₂O₂)=0,68V; O=16; H=1

Solución:

a) Para ajustar la reacción utilizaremos el método del ion-electrón, puesto que es necesario recordar que una reacción REDOX es una reacción de transferencia de electrones, de modo que los mismos electrones que pierde la sustancia que se oxida, debe ganarlos la sustancia que se reduce, además de que los átomos estén ajustados.
H₂O₂ + MnO₄^- + H⁺→ O₂ + Mn²⁺

El oxígeno del agua oxigenada pasa de número de oxidación -1 a 0 en el oxígeno; aumenta su número de oxidación → se oxida

El manganeso pasa de +7 a +2; disminuye su número de oxidación → se reduce

Escribimos las semirreacciones de oxidación y reducción:

s. oxidación: H₂O₂ → O₂ + 2H⁺ + 2e
s. reducción: MnO₄^- + 8H⁺+ 5e →  Mn²⁺ + 4 H₂O

Puesto que tiene que haber el mismo número de electrones en s.ox. que en s. red., multiplicamos la primera por 5 y la segunda por 2 y luego sumamos:

5H₂O₂ + 2MnO₄^- + 16H⁺+ 10e → 5O₂ + 10H⁺ + 10e + 2Mn²⁺ + 8 H₂O
5H₂O₂ + 2MnO₄^- + 6H⁺ → 5O₂ + 2Mn²⁺ + 8 H₂O

b) Para saber si la reacción es espontánea, debemos calcular el potencial de pila: Epila=Eox + Er. Existe una relación entre el potencial de pila y la variación de energía libre de Gibbs de una reacción, que es la que determina la espontaneidad de una reacción:
si  Epila < 0 → ΔG > 0 → Reacción no espontánea
si  Epila > 0 → ΔG < 0 → Reacción  espontánea

Epila = Eox + Er = -0,68 + 1,51 = 0,83V > 0 → Reacción espontánea

c) Nos dan los productos de la reacción: 2L de oxígeno en condiciones estándar. Utilizando la estequiometría de la reacción, veremos la cantidad de reactivos que ha reaccionado.

Utilizando la ecuación de los gases ideales: pV=nRT; n = pV/RT=1.2/0,082.298=8,18.10^-2 moles.

Si 5moles de H₂O₂ producen 5 moles de O₂ → 8,18.10^-2 moles de oxígeno serán producidos por 8,18.10^-2 moles de agua oxigenada que habrán reaccionado.

PM(H₂O₂) = 34 g/mol → m=8,18.10^-2 moles.34 g/mol=2,78g

d) Volvemos a utilizar la estequiometría de la reacción:

Si 5moles de H₂O₂ reaccionan con 2 moles KMnO₄ → 8,18.10^-2 moles reaccionarán con 3,27.10^-2 moles de KMnO₄

En el enunciado nos dicen que se han introducido 0,2 moles:

exceso = 0,2 – 3,27.10^-2 = 0,167 moles de KMnO₄ sobrarán.

En una disolución en medio ácido, el ion MnO₄ ^- oxida al agua oxigenada, obteniéndose Mn²⁺, oxígeno gaseoso y agua.
a) Nombra todos los reactivos y productos de la reacción, indicando los estados de oxidación del oxígeno y del manganeso en cada uno de ellos
b) Escribe y ajusta las semirreacciones de oxidación y reducción en medio ácido.
c) Ajusta la reacción global
d) Justifica, en función de los potenciales dados, si la reacción es espontánea o no en condiciones estándar.
Datos: Eº (MnO₄ ^- /Mn²⁺ = 1,51V; Eº(O₂/H₂O₂)=0,70V

Ajusta las siguientes reacciones químicas utilizando el método del ion-electrón:
a) NaBiO₃ + CrCl₃ + HCl ↔ BiCl₃ + Na₂Cr₂O₇ + NaCl + H₂O
b) HNO₃ + H₂S ↔ NO + S + H₂O
c) Na₂S₂O₃ + Zn + HCl ↔ S + ZnCl₂ + NaCl? + H₂O
d) Cu + HNO₃ ↔ Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O
e) HNO₃ + Sn ↔ SnO₂ + NO₂ + H₂O
f) MnO₂ + HCl ↔ MNCl₂ + H₂O + Cl₂
g) K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ ↔ Cr₂(SO₄)₃ + I₂ + K₂SO₄ + H₂O
h) K₂Cr₂O₇ + FeSO₄ + H₂SO₄ ↔ Cr₂(SO₄)₃ + Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O
i) HCl + KMnO₄ ↔ Cl₂ + MnCl₂ + KCl + H₂O

Solución

a) 3NaBiO₃ + 2CrCl₃ + 4HCl ↔ 3BiCl₃ + Na₂Cr₂O₇ + NaCl + 2H₂O
b) 2HNO₃ + 3H₂S ↔ 2NO + 3S + 4H₂O
c) Na₂S₂O₃ + 2Zn + 6HCl ↔ 2S + 2ZnCl₂ + 2NaCl + 3H₂O
d) 3Cu + 8HNO₃ ↔ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
e) 4HNO₃ + Sn ↔ SnO₂ + 4NO₂ + 2H₂O
f) MnO₂ + 4HCl ↔ MNCl₂ + H₂O + 2Cl₂
g) K₂Cr₂O₇ + 6KI + 7H₂SO₄ ↔ Cr₂(SO₄)₃ + 3I₂ + 4K₂SO₄ + 7H₂O
h) K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ ↔ Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O
i) 16HCl + 2KMnO₄ ↔ 5Cl₂ + 2MnCl₂ + 2KCl + 8H₂O