Dada la reacción K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
a) Ajuste las reacciones iónicas y molecular por el método del ion-electrón.
b) Calcule los gramos de Fe2(SO4)3 que se obtendrán a partir de 4 g de K2Cr2O7 si el rendimiento es del 75%.
Datos: Masas atómicas K=39; Cr=52; S=32; Fe= 56; O=16; H=1.
a) Nos encontramos ante un problema de ajuste de reacciones redox. En este caso el medio es ácido debido a la presencia de ácido sulfúrico en los reactivos así que el método a usar es el método del ion-electrón en medio ácido. Puedes ver aquí 4 formas de ajustar reacciones químicas con las explicaciones detalladas.
K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
"El dicromato de potasio reacciona con sulfato de hierro (II) y ácido sulfúrico (medio ácido) para dar sulfato de hierro (III), sulfato de cromo (III), sulfato de potasio y agua".
El primer paso para resolver este problema es identificar que especie se oxida y cual se reduce para ello es necesario observar cual pierde o gana electrones en la reacción.
Observamos que el Cr y el Fe son los que cambian su número de oxidación.
Se oxida el Fe pues pierde electrones en la reacción.
Se reduce el Cr pues gana electrones en la reacción.
Semirreacciones iónicas de oxidación y reducción:
Oxidación: Fe+2 → 2 Fe+3
Reducción: Cr2O7-2 → Cr+3
A continuación se ajustan estas semirreacciones, realizando un balance de materia y energía:
Oxidación: 2 Fe+2 → 2 Fe+3 + 2e-
Reducción: Cr2O7-2 + 14 H+ + 6e-→ 2 Cr+3 + 7 H2O
Estas dos semirreacciones ocurren simultáneamente con lo que el número de electrones que se transfieren debe ser el mismo en las dos. Para conseguir esto se multiplica la semirreacción de oxidación por 3. Después se suman las dos semirreacciones de manera que los electrones se contrarresten puesto que quedan 6 en cada lado:
Oxidación: [ 2 Fe+2 → 2 Fe+3 + 2e- ] x 3
Reducción: Cr2O7-2 + 14 H+ + 6e- → 2 Cr+3 + 7 H2O
_____________________________________________
6 Fe+2 + Cr2O7-2 + 14 H+ → 6 Fe+3 + 2 Cr+3 + 7 H2O
_____________________________________________
6 Fe+2 + Cr2O7-2 + 14 H+ → 6 Fe+3 + 2 Cr+3 + 7 H2O
Esta reacción obtenida es la reacción iónica ajustada.
El último paso es obtener la reacción molecular ajustada.
K2Cr2O7 + 6 FeSO4 + 7 H2SO4 → 3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O
Nota: Fíjate que cuando en una molécula el átomo está dos veces solo hay que poner la mitad de moléculas como en el caso del ácido sulfúrico, el sulfato de hierro (III) y en el sulfato de cromo (III).
b) Este apartado es un problema de estequiometría para el que es necesario el resultado del apartado anterior.
Observando los coeficientes estequiométricos del apartado anterior vemos que por cada mol de K2Cr2O7 se obtienen 3 moles de Fe2(SO4)3.
Con lo anterior y los datos que nos aporta el problema se calcula con factores de conversión:
Masa molecular de K2Cr2O7: 2·39+2·52+7·16 = 294 g/mol
Masa molecular de Fe2(SO4)3: 2·56+3·32+3·4·16 = 400 g/mol
Hasta aquí la resolución de este problema de la prueba de acceso y admisión a la universidad en Andalucía del pasado 13 de junio de 2017. Si te ha gustado puedes suscribirte al blog o seguirme en la redes sociales. Facebook, twitter o Instagram.
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