REACCIONES REDOX (SOLUCIONES)

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1 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox REACCIONES REDOX (SOLUCIONES) 1) SO : S (+); O (). CaH : Ca (+); H (1). K Cr O 7 : K (+1); Cr (+6); O (). H CO : H (+1); C (+); O (). CH O: C (0); H (+1); O (). MnO : Mn (+); O (). Na SO : Na (+1); S (+6); O (). CH : C (); H (+1). BO : B (+); O (). NO : N (+); O (). CrO : Cr (+6); O (). SO : S (+); O (). ) Un elemento será más oxidante cuanto mayor sea su tendencia a reducirse. Cuando los halógenos se reducen ganan un electrón por cada átomo: X + 1 e X. or tanto, la tendencia a reducirse es equivalente a la afinidad electrónica: a mayor afinidad electrónica, mayor tendencia a reducirse. Como la afinidad electrónica en un grupo aumenta hacia arriba, el elemento con mayor afinidad electrónica de los halógenos es el F; por tanto el F será el oxidante más fuerte. Los reductores conjugados serán: para el I el I ; para el Br el Br ; para el Cl el Cl y para el F el F. Cuanto más oxidante sea una especie química menos reductora será su reductor conjugado. or tanto el carácter reductor aumentará de la siguiente forma: F <Cl <Br <I. ) ara que una reacción sea redox debe, al menos, oxidarse un elemento y reducirse otro: es decir, que al menos un elemento aumente su número de oxidación y que otro lo disminuya. El agente oxidante es la especie química que contiene al elemento que se reduce; y el agente reductor es la especie química que contiene al elemento que se oxida. a) Al O + NaOH NaAlO + H O No es una reacción redox ya que ningún elemento cambia su número de oxidación. b) CuO + H Cu + H O Si que es redox: El H se oxida: su número de oxidación pasa de 0 a +1. El Cu se reduce: su número de oxidación pasa de + a 0. Agente oxidante: CuO. Agente reductor: H. c) Cl + KOH KCl + KClO + H O Si que es redox: El Cl se reduce: su número de oxidación pasa de 0 a 1. El Cl se oxida: su número de oxidación pasa de 0 a +1. Agente oxidante: Cl. Agente reductor: Cl. (A este tipo de reacciones, en las que la misma sustancia se oxida y se reduce a la vez se les denomina reacciones de dismutación). Reacciones redox (Soluciones)1

2 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox ) H (g) + Cl (g) HCl (g) Se oxida el H: su número de oxidación pasa de 0 a +1. Se reduce el Cl: su número de oxidación pasa de 0 a 1. Agente oxidante: Cl. Agente reductor: H. 5) a) Na SO + C CO + Na S Se oxida el C: su número de oxidación pasa de 0 a +. Se reduce el S: su número de oxidación pasa de +6 a. Semirreacción de oxidación: ( C + H O CO + H + + e ) Semirreacción de reducción: SO + 8 H e S + H O C + H O + SO + 8 H e CO + 8 H e + S + H O Reacción molecular ajustada: Na SO + C CO + Na S b) KMnO + HCl Cl + MnCl + KCl Se oxida el Cl: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el Mn: su número de oxidación pasa de +7 a +. Semirreacción de oxidación: 5 ( Cl Cl + e ) Semirreacción de reducción: ( MnO + 8 H e Mn + + H O ) 10 Cl + MnO + 16 H e 5 Cl + 10 e + Mn H O Reacción molecular ajustada: KMnO + 16 HCl 5 Cl + MnCl + KCl + 8 H O c) MnO + SO Mn + + HSO Se oxida el S: su número de oxidación pasa de + a +6. Se reduce el Mn: su número de oxidación pasa de +7 a +. Semirreacción de oxidación: 5 ( SO + H O HSO + H + + e ) Semirreacción de reducción: ( MnO + 8 H e Mn + + H O ) 5 SO + 10 H O + MnO + 16 H e 5 HSO + 15 H e + Mn H O 5 SO + H O + MnO + H + 5 HSO + Mn + 6) a) N O + Br NO + BrO Se oxida el Br: su número de oxidación pasa de 1 a +5. Se reduce el N: su número de oxidación pasa de + a +. Semirreacción de oxidación: Br + 6 OH BrO + H O + 6 e Semirreacción de reducción: ( N O + e NO ) Br + 6 OH + N O + 6 e BrO + H O + 6 e + 6 NO Br + 6 OH + N O BrO + H O + 6 NO Reacciones redox (Soluciones)

3 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox b) Cr(OH) + KIO + KOH KI + K CrO Se oxida el Cr: su número de oxidación pasa de + a +6. Se reduce el I: su número de oxidación pasa de +5 a 1. Semirreacción de oxidación: ( Cr OH CrO + H O + e ) Semirreacción de reducción: IO + H O + 6 e I + 6 OH Cr OH + IO + H O + 6 e CrO + 8 H O + 6 e + I + 6 OH Cr OH + IO CrO + 5 H O + I Reacción molecular ajustada: Cr(OH) + KIO + KOH KI + K CrO + 5 H O c) KI + KClO I + KCl + KOH Se oxida el I: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el Cl: su número de oxidación pasa de +5 a 1. Semirreacción de oxidación: ( I I + e ) Semirreacción de reducción: ClO + H O + 6 e Cl + 6 OH 6 I + ClO + H O + 6 e I + 6 e + Cl + 6 OH Reacción molecular ajustada: 6 KI + KClO + H O I + KCl + 6 KOH 7) K Cr O 7 + C H 6 O + H SO Cr (SO ) + C H O + K SO + H O Se oxida el C: su número de oxidación pasa de a 0. Se reduce el Cr: su número de oxidación pasa de +6 a +. Semirreacción de oxidación: (C H 6 O + H O C H O + H + + e ) Semirreacción de reducción: ( Cr O H e Cr H O ) C H 6 O + H O + Cr O H e C H O + 1 H e + Cr H O C H 6 O + Cr O H + C H O + Cr H O Reacción molecular ajustada: K Cr O 7 + C H 6 O + 8 H SO Cr (SO ) + C H O + K SO + 11 H O 8) a) KMnO + H O + H SO MnSO + K SO + O + H O Se oxida el O: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el Mn: su número de oxidación pasa de +7 a +. Semirreacción de oxidación: 5 ( H O O + H + + e ) Semirreación de reducción: ( MnO + 8 H e Mn + + H O ) 5 H O + MnO + 16 H e 5 O + 10 H e + Mn H O 5 H O + MnO + 6 H + 5 O + Mn H O Reacción molecular ajustada: KMnO + 5 H O + H SO MnSO + K SO + 5 O + 8 H O Reacciones redox (Soluciones)

4 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox b) IO + Br I + Br Se oxida el Br: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el I: su número de oxidación pasa de +5 a 1. Semirreacción de oxidación: ( Br Br + e ) Semirreacción de reducción: IO + 6 H e I + H O 6 Br + IO + 6 H e Br + 6 e + I + H O IO + 6 Br + 6 H + I + Br + H O 9) a) H SO + HI I + H S + H O Se oxida el I: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el S: su número de oxidación pasa de +6 a. Semirreación de oxidación: ( I I + e ) Semirreacción de reducción: SO + 8 H e S + H O 8 I + SO + 8 H e I + 8 e + S + H O Reacción molecular ajustada: H SO + 8 HI I + H S + H O b) Tendremos que calcular el reactivo limitante: 1,7gr ds 15 cc ds 1cc ds El reactivo 9 gr H SO 1mol H SO 100 gr ds 98 gr H SO 8 mol HI 1mol H SO limitanteserá el yoduro de hidrógeno, ya que sólo tenemos 00 gr 18 gr HI 8 gr HI 1mol HI 1mol HI 00 gr HI 18 gr HI mol I 5 gr I 8 mol HI 1mol I 198,gr I 10) a) KMnO + FeSO + H SO Fe (SO ) + MnSO + K SO + H O Se oxida el Fe: su número de oxidación pasa de + a +. Se reduce el Mn: su número de oxidación pasa de +7 a +. Semirreacción de oxidación: 5 ( Fe + Fe + + e ) (El hecho de ajustarla con moles de Fe + es para evitar posibles coeficientes fraccionarios: ya que hay mol de Fe + por cada mol de Fe (SO ) ). Semirreacción de reducción: ( MnO + 8 H e Mn + + H O ) 10 Fe + + MnO + 16 H e 10 Fe e + Mn H O Reacción molecular ajustada: KMnO + 10 FeSO + 8 H SO 5 Fe (SO ) + MnSO + K SO + 8 H O b),10 mol FeSO M V ds 0,0 mol KMnO L ds 1L ds,10 ; M mol FeSO mol KMnO ; M 0,mol/L,10 mol FeSO Reacciones redox (Soluciones)

5 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox 11) a) HCl + MnO MnCl + Cl + H O Se oxida el Cl: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el Mn: su número de oxidación pasa de + a +. Semirreacción de oxidación: Cl Cl + e Semirreacción de reducción: MnO + H + + e Mn + + H O Cl + MnO + H + + e Cl + e + Mn + + H O Reacción molecular ajustada: HCl + MnO MnCl + Cl + H O b) 1,17 gr ds 5 gr HCl 1mol HCl 1mol Cl 150 ml ds 0, mol Cl 1mL ds 100 gr ds 6,5gr HCl mol HCl n R T 0,0,08(0 7) V ; V ; V 11,L Cl 1) a) KNO + NH Cl KCl + N O + H O Se oxida el N: su número de oxidación pasa de a +1. Se reduce el N: su número de oxidación pasa de +5 a +1. Semirreacción de oxidación: NH + + H O N O + 10 H e Semirreacción de reducción: NO + 10 H e N O + 5 H O NH + + H O + NO + 10 H e N O + 10 H e + N O + 5 H O NH + + NO N O + N O + H O Reacción molecular ajustada: KNO + NH Cl KCl + N O + H O b) 10 gr KNO Reactivo limitante: KNO 10 gr KNO NO T 1mol KNO 101gr KNO 1mol KNO 101gr KNO V (H O); mol NH Cl 5,5gr NH Cl 5,gr NH Cl; mol KNO 1mol NH Cl mol N O 0,1mol N O mol KNO NO 760 1,8; NO 78, mm Hg n R T 0,10,08(0 7) V ; V ; V,59L N O 78, 760 Reacciones redox (Soluciones)5

6 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox 1) a) HBr + MnO MnBr + Br + H O Se oxida el Br: su número de oxidación pasa de 1 a 0. Se reduce el Mn: su número de oxidación pasa de + a +. Semirreacción de oxidación: Br Br + e Semirreacción de reducción: MnO + H + + e Mn + + H O Br + MnO + H + + e Br + e + Mn + + H O Reacción molecular ajustada: HBr + MnO MnBr + Br + H O b) 1mol Br 5 gr Br 160 gr Br 1mol MnO 1mol Br 87 gr MnO 1mol MnO 100 gr pirolusita 7,6gr MnO 18,7 gr pirolusita 1) a) K Cr O 7 + FeSO + H SO Fe (SO ) + Cr (SO ) + K SO + H O Se oxida el Fe: su número de oxidación pasa de + a +: Reductor: Fe + Se reduce el Cr: su número de oxidación pasa de +6 a +: Oxidante: Cr O 7 b) Semirreacción de oxidación: ( Fe + Fe + + e ) Semirreacción de reducción: Cr O H e Cr H O 6 Fe + + Cr O H e 6 Fe e + Cr H O Reacción molecular ajustada: K Cr O FeSO + 7 H SO Fe (SO ) + Cr (SO ) + K SO + 7 H O c) 1mol K CrO 7 6 mol FeSO 151,8gr FeSO 1gr K CrO 7 9 gr K Cr O 1mol K Cr O 1mol FeSO 7 7,1gr FeSO 15) Se reducirá el que tenga un potencial de reducción mayor y se oxidará el que lo tenga menor, de modo, que la fuerza electromotriz de la pila sea positiva: a) E 0 (Fe + /Fe) = 0,V Se reducirá el ion Fe + E 0 (Al + /Al) = 1,66V Semirreacción de reducción: (Fe + + e Fe) E = 0, V Semirreacción de oxidación: ( Al Al + + e ) E = 1,66 V Fe + + Al Fe + Al + ; E = 1, V Notación de la pila: Al (s) / Al + (1M) // Fe + (1M) / Fe (s) b) E 0 (Cu + /Cu) = 0,V Se reducirá el ion Cu + E 0 (Sn + /Sn)=0,1V Semirreacción de reducción: Cu + + e Cu E = 0, V Semirreacción de oxidación: Sn Sn + + e E = 0,1 V Cu + + Sn Cu + Sn + E = 0,8 V Notación de la pila: Sn (s) / Sn + (1M) // Cu + (1M) / Cu (s) Reacciones redox (Soluciones)6

7 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox c) E 0 (Ag + /Ag) = 0,8V E 0 (Cu + Se reduce el ion Ag + /Cu)=0,V Semirreacción de reducción: ( Ag e Ag ) E = 0,8 V Semirreacción de oxidación: Cu Cu + + e E = 0, V Ag + + Cu Ag + Cu + E = 0,6 V Notación de la pila: Cu (s) / Cu + (1M) // Ag + (1M) / Ag (s) 16) Se reducirá el que tenga un potencial de reducción mayor y se oxidará el que lo tenga menor, de modo, que la fuerza electromotriz de la pila sea positiva: E 0 (Fe + /Fe + ) = 0,77V Se reduce el ion Fe + E 0 (Tl + /Tl) = 0,V Cátodo: semirreacción de reducción: Fe e Fe + E = 0,77 V Ánodo: semirreacción de oxidación: Tl Tl e E = 0, V Fe + + Tl Fe + + Tl + E = 1,11 V Notación de la pila: t (s), Fe + (1M) / Fe + (1M) // Tl (s) / Tl + (1M) 17) a) Reacción (sin ajustar): Cr + Ni + Cr + + Ni El Cr se oxida: ( Cr Cr + + e ) E = 0,7 V El Ni + se reduce: ( Ni + + e Ni ) E = 0,5 V Cr + Ni + Cr + + Ni ; E = 0,9 V Como el potencial de la pila sería positivo, la reacción será espontánea b) Reacción (sin ajustar): Sn + + I Sn + + I El Sn + se reduce: Sn + + e Sn + E = 0,1 V El I se oxida: I I + e E = 0,5 V Sn + + I Sn + + I ; E = 0, V Como el potencial de la pila sería negativo, la reacción será no espontánea c) Reacción (sin ajustar): MnO + Cr + Mn + + Cr O 7 El Mn se reduce: 6 ( MnO + 8 H e Mn + + H O ) E = 1,51 V El Cr se oxida: 5 ( Cr H O Cr O H e ) E = 1, V 6 MnO + 8 H e + 10 Cr H O 6 Mn + + H O +5 Cr O H + + 0e 6 MnO + 10 Cr H O 6 Mn Cr O 7 + H + E = 0,18 V Como el potencial de la pila sería positivo, la reacción será espontánea Reacciones redox (Soluciones)7

8 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox 18) Si ocurre alguna reacción al introducir una lámina de plata en una disolución de sulfato de hierro (II) la plata se debería de oxidar, reduciéndose el ion Fe + : Semirreacción de oxidación: ( Ag Ag e ) E = 0,8 V Semirreacción de reducción: Fe + + e Fe E = 0, V Ag + Fe + Ag + + Fe E = 1, V Como el potencial de la pila sería negativo no ocurrirá la reacción: no ocurrirá nada. Si ocurre alguna reacción al burbujear cloro por la disolución de sulfato de hierro (II), el cloro se deberá reducir, oxidándose el ion Fe + : Semirreacción de oxidación: ( Fe e Fe + ) E = 0, V Semirreacción de reducción: Cl Cl + e Fe + + Cl Fe + + Cl E = 1,6 V E = 0,59 V Como el potencial de la pila sería positivo, se producirá la reacción y observaríamos que le Cl se disuelve. 19) La reacción, si ajustar, sería: NO + Zn NH + + Zn + Se reduce el N: NO + 10 H e NH + + H O E = 0,89 V Se oxida el Zn: ( Zn Zn + + e ) E = 0,76 V NO + 10 H + + Zn NH + + H O + Zn + Como el potencial de la pila sería positivo, se producirá la reacción. E = 1,65 V 0) a) La reacción que podría tener lugar es la oxidación del Zn y la reducción del ion Fe + : Semirreacción de oxidación: Zn Zn + + e E = 0,76 V Semirreacción de reducción: Fe + + e Fe E = 0, V Zn + Fe + Zn + + Fe E = 0, V Como el potencial de la pila sería positivo, se producirá la reacción: el cinc se disolverá, formándose Fe sólido. b) La reacción que podría tener lugar es la oxidación del Cu y la reducción del ion Fe + : Semirreacción de oxidación: Cu Cu + + e E = 0, V Semirreacción de reducción: Fe + + e Fe E = 0, V Cu + Fe + Cu + + Fe E = 0,78 V Como el potencial de la pila sería negativo, la reacción no se producirá: el cobre no se disolverá. Reacciones redox (Soluciones)8

9 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox 1) Se reducirá el que tenga un potencial de reducción mayor y se oxidará el que lo tenga menor, de modo, que la fuerza electromotriz de la pila sea positiva: E 0 (Mg + /Mg) =,6V Se reducirá el ion b + E 0 (b + /b) = 0,1V Semirreacción de reducción: b + + e b E = 0,1 V Semirreacción de oxidación: Mg Mg + + e E =,6 V b + + Mg b + Mg + E =, V or tanto, la reacción Mg + + b Mg + b + se producirá hacia la izquierda. ) ara que reaccionen cualquiera de los dos metales, éstos deben de oxidarse. De los dos iones que hay en la disolución de HCl: H + y Cl, sólo puede reducirse el H + a H, ya que el ion Cl no puede reducirse más. Debemos recordar que el E 0 (H + /H ) vale 0. Cu Semirreacción de oxidación: Cu Cu + + e E = 0, V Semirreacción de reducción: H + + e H E = 0 V Cu + H + Cu + + H E = 0, V Como el potencial de la pila sería negativo, la reacción no se producirá: el cobre no se disolverá en la disolución de ácido clorhídrico. Mn Semirreacción de oxidación: Mn Mn + + e E = 1,18 V Semirreacción de reducción: H + + e H E = 0 V Mn + H + Mn + + H E = 1,18 V Como el potencial de la pila sería positivo, la reacción se producirá: el manganeso se disolverá en la disolución de ácido clorhídrico. ) En la disolución de CuSO tendremos los dos iones: CuSO Cu + + SO. En el cátodo se depositará Cu: Cu + + e Cu Q = I t; Q = 6 1,5 600; Q = 00 C 1e 00 C 1, C 1mol e 6,010 e 1mol Cu mol e 6,5gr Cu 10,67gr Cu 1mol Cu ) En el cátodo se depositará paladio: d n+ + n e d Q = I t; Q = 600; Q = C 1mol e 1mol d C C n mol e 11,91 11,91,98; n ; n ; n,98 106,gr d 1mol d,98gr d El número deoxidaciónserá Reacciones redox (Soluciones)9

10 Cuestiones y problemas de QuímicaReacciones redox 5) En el ánodo se desprenderá Cl : Cl Cl + e 1mol e 1mol Cl C C mol e,l Cl 1mol Cl 5,8L Cl 6) Al e Al 6 O O + 1 e Global: Al O Al + O 1000 gr Al 1mol Al 1 mol e C a) 1000 Kg Al 1, C 1kg Al 7 gr Al mol Al 1mol e 1000 gr Al 1mol Al mol O gr O 1kg O b) 1000 Kg Al 888,9Kg O 1kg Al 7 gr Al mol Al 1mol O 1000 gr O 1000 gr Al 1mol Al mol O 1000 Kg Al 7778 mol O ; 1kg Al 7 gr Al mol Al n R T 77780,08 (0 7) V ; V ; V 6, c) Al cátodo le corresponde la reducción: Al e Al Al ánodo le corresponde la oxidación: 6 O O + 1 e or tanto se oxida el ion O y se reduce el ion Al +. 5 L O 7) Semirreacción de reducción: Zn + + e Zn Semirreacción de oxidación: Cl Cl + e Zn + + Cl Zn + Cl 1mol Zn mol e C a),5gr Zn 701C 65,gr Zn 1mol Zn 1mol e Q I ; ; t ; t 6150 s 10,0h t t 1mol Zn 1mol Cl b),5gr Zn 0,7 mol Cl 65,gr Zn 1mol Zn n R T 0,70,08 (0 7) V ; V ; V 9 L Cl c) La plata se depositaría en el cátodo según la semirreacción: Ag + +1 e Ag 1mol e 1mol Ag 701C C 1mol e 108 gr Ag 80,9gr Ag 1mol Ag Reacciones redox (Soluciones)10