GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA Nº9

Transcripción

1 Departamento de Electrónica y Automática Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan QUÍMICA GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA Nº9 ECUACIONES REDOX Ingeniería Electrónica Año 2017

2 Las reacciones de óxido-reducción (Redox)son aquellas en la que se produce la oxidación de un elemento y la reducción del otro; promoviéndose una transferencia de electrones de un átomo a otro. Oxidación: es el proceso por el cual un elemento cede (o pierde) electrones, produciéndose un aumento de valencia. Fe (s) Fe e - Por convención los electrones siempre se suman. De esa manera equilibramos las cargas (la carga neta en los reactivos y productos debe ser igual, en este caso es cero). Aquí el Fe (s) presenta número de oxidación igual a cero y al perder dos electrones se transforma en Fe 2+ aumentando así su número de oxidación. Reducción: es el proceso por el cual un elemento captura (o gana) electrones, produciéndose una disminución de valencia. Mn e - Mn +2 La carga en los reactivos es igual a +2 (+7 5) al igual que en el producto. Oxidante:es la sustancia o el elemento que al actuar gana electrones, oxidando al otro compuesto. En otras palabras es el compuesto que en la redox se reduce. Reductor:es la sustancia o elemento que al actuar pierde electrones, reduciendo al otro compuesto. Este compuesto se oxida. Para realizar las redox conviene tener en cuenta algunas consideraciones: 1- Los metales iónicos actúan con números de oxidación positivos (+) 2- Los metales al estado sólido presentan número de oxidación cero (0) 3- El oxígeno presenta número de oxidación -2 (a excepción de peróxidos y superóxidos) 4- El hidrógeno ionizado generalmente actúa con número de oxidación Las moléculas son neutras Ejemplos. Queremos conocer los números de oxidación de los elementos en los siguientes compuestos. Recordemos que la carga de las moléculas es cero: a) K 2SO 4 Sabemos que K tiene un número de oxidación igual a +1 y oxígeno -2. Por otro lado la molécula debe ser neutra: 2 K+ S + 4 O = 0 2 (+1) + S + 4 (-2) = 0 Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 1

3 + 2 + S 8 = 0 S = 8 2 = 6 S entonces actúa con número de oxidación +6 b) Al 2(CO 3) 3 2 Al + 3 C O = 0 2 (+3) + 3 C + 9 (-2) = C 18 = 0 3 C = 18 6 C = 12 / 3 = +4 c) K 2Cr 2O 7 2 K + 2 Cr + 7 O = 0 2 (+1) + 2 Cr + 7 (-2) = Cr 14 = 0 2 Cr = 14 2 Cr = 12 / 2 = +6 COMO PROCEDER PARA EQUILIBRAR LAS REACCIONES REDOX: Supongamos la siguiente reacción: Cu + HNO 3 Cu(NO 3) 2 + NO + H 2O 1. Veamos los números de oxidación de cada uno de los elementos: Cu + HNO 3 Cu(NO 3) 2 + NO + H 2O 2. Quiénes cambiaron su número de oxidación? Cu pasó a Cu +2 N +5 pasó a N Escribimos las hemireacciones de los compuestos (bajo la forma iónica) que cambiaron sus números de oxidación Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 2

4 NO3 - NO Cu Cu +2 (no es necesario escribir la fórmula del NO 3 -) 4. Equilibramos la masa y la carga. Para ello debemos tener en cuenta que: Cuando trabajamos en medio ácido las moléculas de H2O y los H + están disponibles para usarse en el proceso de balanceo. Cu Cu +2 En esta hemirreacción la masa ya está equilibrada Para balancear las cargas agregamos 2 e -, de forma tal que la carga neta sea igual en reactivos y productos: Cu Cu e - Veamos que ocurre para la segunda hemirreacción: NO 3 - NO Los N están balanceados. En los reactivos tengo 3 O y en los productos 1 O. Entonces utilizamos moléculas de H 2O para balancear los O. NO 3 Ahora tenemos nuestros N y O equilibrados. Solo resta balancear los H. Para ello utilizamos los H + disponibles del medio ácido: Por último quilibramos la carga: = e Las dos hemirreacciones quedaran de la siguiente manera: Cu Cu e - OXIDACIÓN e REDUCCIÓN Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 3

5 El próximo paso es cruzar el número de e - tal cual se muestra en el ejemplo: Cu Cu e e 3 Cu Cu +2 2 En caso de ser múltiplos se simplifican Por último, multiplicamos por ese número cada uno de los reactivos y productos y realizamos la suma de los mismos: 3 Cu Cu Cu H + + 2NO 3-3Cu NO H 2O Escribimos la reacción original Cu + HNO 3 Cu(NO 3) 2 + NO + H 2O Equilibramos con los coeficientes estequiométricos obtenidos (podemos comenzar por el metal): 3Cu + HNO 3 3Cu(NO 3) 2 + NO + H 2O Seguimos con el ácido y el NO: 3 Cu +8HNO 3 3 Cu(NO 3) NO + H 2O Por último equilibramos el agua y con ello los protones y oxígeno: Y queda así equilibrada la reacción 3 Cu +8HNO 3 3 Cu(NO 3) NO + 4H 2O Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 4

6 REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN EN MEDIO BÁSICO O ALCALINO Puede suceder que las reacciones se lleven a cabo en medio básico. En ese caso, no se puede equilibrar con H + y H 2 O como se venía haciendo para reacciones en medio ácido. Se utilizará entonces los (HO) - que brinda el medio para igualar la reacción. Supongamos que queremos oxidar I - con MnO 4 - en medio alcalino: 2 I - I e - oxidación Planteemos ahora la hemirreacción de reducción: MnO 4 - MnO 2 Procedamos a equilibrar: Para equilibrar la masa se observa que en los productos faltan 2 O. Este equilibrio debemos realizarlo con (HO) - y para ello tomaremos como regla lo siguiente: Para equilibrar en medio básico se adicionará el doble de oxígenos faltantes en forma de HO - MnO 4 - MnO (HO) - Faltan 2 O, entonces adicionamos 4 (HO) - Equilibramos el resto con agua: 2 H 2O + MnO 4 - MnO (HO) - Por último igualamos la carga: 2 H 2O + MnO e - MnO (HO) (-3) = Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 5

7 Problemas propuestos 1) Determine el número de oxidación del átomo indicado en los siguientes compuestos: a) S en el Na 2 SO 3 b) Mn en el KMnO 4 c) N en el Ca(NO 3 ) 2 d) C en el Na 2 CO 3 e) N en el NO 2 2) Señale las hemirreacciones de oxidación y reducción en las siguientes reacciones: a) Cl FeCl 2 2 FeCl 3 b) H 2 + CuO H 2 O + Cu c) 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H 2 d) 2 Na + Cl 2 2 NaCl e) Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu 3) Escriba las siguientes ecuaciones e iguale: Hidrácido + Oxidante Sal del metal + Agua + Halógeno del ácido HCl HBr HI MnO 2 K 2 Cr 2 O 7 KMnO 4 Ácido clorhídrico + dióxido de manganeso Cloruro de manganeso+agua + Cloro Ácido clorhídrico + Dicromato de potasio Cloruro de potasio + Cloruro crómico + Agua + Cloro Acido clorhídrico+ Permanganato de potasio Cloruro de potasio + Cloruromanganoso + Agua +Cloro Resolver e igualar las siguientes ecuaciones REDOX 1) Acido clorhídrico + Hierro Cloruro ferroso + Hidrógeno 2) Nitrato de plata + Hierro Nitrato ferroso + Plata 3) Sulfato cúprico + Aluminio Sulfato de aluminio + Cobre Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 6

8 4) Acido nítrico + Potasio Nitrato de potasio + Hidrógeno 5) Sulfato cúprico + Hierro Sulfato ferroso + Cobre 6) Acido sulfúrico + Calcio Sulfato de calcio + Hidrógeno 7) Nitrato plumboso + Zinc Nitrato de zinc + Plomo 8) Acido bromhídrico + Zinc Bromuro de zinc + Hidrógeno 9) Cloruro cúprico + Aluminio Cloruro de aluminio + Cobre 10) Sulfato de magnesio + Sodio Sulfato de sodio + Magnesio 11) Acido sulfúrico + Zinc Sulfato de zinc + Hidrógeno 12) Acido nítrico + Cobre Nitrato cúprico + Óxido nítroso + Agua 13) Acido nítrico + Plata Nitrato de plata + Dióxido de nitrógeno + Agua 14) Nitrato de potasio+ Monóxido de carbono Anhídrido carbónico + Dióxido de nitrógeno + Oxido de potasio 15) Acido clorhídrico + Bióxido de manganeso Cloruro de manganeso + Agua + Cloro 16) Acido sulfúrico + Plata Sulfato de plata+ Anhídrido sulfuroso + Agua 17) Acido nítrico + Fósforo naciente + Agua Acido fosfórico + Oxido de nitrogeno 18) Acido nítrico + Acido fluorhídrico Oxido de nitrógeno + Flúor + Agua 19) Acido clorhídrico + Permanganato de potássio Cloruro de potasio+ Cloruro de manganeso + Agua + Cloro 20) Acido bromhídrico + Permanganato de potasio Bromuro de potasio + Bromuromanganoso + Agua+ Bromo 21) Acido clorhídrico + Dicromatode potasio Cloruro de potasio + Cloruro crómico + Agua + Cloro 22) Carbonato de magnesio + Sodio Carbonato de sodio + Magnesio 23) Ioduro cúprico + Bario Ioduro de bário + Cobre 24) Acido iodhídrico + Dicromatode potasio Ioduro de potasio + Ioduro crómico + Agua + Iodo 25) Acido bromhídrico + Dióxido de manganeso Bromuromanganoso+ Agua +Bromo Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 7

9 26) Carbonato de zinc+ Potasio Carbonato de potasio + Zinc 27) Acido bromhídrico+ Hierro Bromuro ferroso + Hidrógeno 28) Acido nítrico +Potasio Nitrato de potasio + Hidrógeno 29) Acido iodhídrico + Dióxido de manganeso Ioduromanganoso + Agua+ Iodo 30) KNO 3 + Al + KOH NH 3 + KAlO 2 31) KMnO 4 + NaNO 2 + H 2 O MnO 2 + NaNO 3 + KOH 32) Cr 2 (SO 4 ) 3 + KClO 3 + KOH K 2 CrO 4 + KCl+ K 2 SO 4 + H 2 O 33) KClO + KAsO 2 + KOH K 3 AsO 4 + KCl + H 2 O 34) NaOH + NaAsO 2 + Br 2 NaBr + Na 3 AsO 4 + H 2 O 35) Ag 2 O + Na 2 HPO 3 + NaOH Ag + Na 3 PO 4 + H 2 O 36) Si + NaOH + H 2 O Na 2 SiO 3 + H 2 Prof. A cargo: Lic. GOMEZ Daniel J. 8