Problema 6. Opción B. Selectividad Andalucía. JUNIO 2017. Química.

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

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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