guia nº 9 redox - Depto.de Electrónica y Automática

Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
Departamento de Electrónica y
Automática
Facultad de Ingeniería
CÁTEDRA DE QUÍMICA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA - BIOINGENIERÍA
GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE
AULA Nº 8
ECUACIONES
REDOX
Profesor Titular:
Daniel José GomezZacca
-
Profesor de Enseñanza Media y Superior en Química
Químico
Licenciado en Bioquímica
Magister en Alimentos – Mención Ciencias
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
Año 2016
1
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
QUIMICA
GUIA Nº 8 ECUACIONES REDOX
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)
Fe2+ + 2 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 Fe2+
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+7 + 5 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:
12345-
Los metales iónicos actúan con números de oxidación positivos (+)
Los metales al estado sólido presentan número de oxidación cero (0)
El oxígeno presenta número de oxidación -2 (a excepción de peróxidos y superóxidos)
El hidrógeno ionizado generalmente actúa con número de oxidación +1
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) K2SO4
Sabemos que K tiene un número de oxidación igual a +1 y oxígeno -2. Por otro lado la
molécula debe ser neutra:
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
2
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
2K + S + 4O = 0
2 (+1) + S + 4 (-2) = 0
+2 + S – 8 = 0
S = 8–2 =6
S entonces actúa con número de oxidación +6
b) Al2(CO3)3
2 Al + 3 C + 3.3 O = 0
2 (+3) + 3 C + 9 (-2) = 0
+6 + 3 C – 18 = 0
3 C = 18 – 6
C = 12 / 3 = +4
c) K2Cr2O7
2 K + 2 Cr + 7 O = 0
2 (+1) + 2 Cr + 7 (-2) = 0
2 + 2 Cr – 14 = 0
2 Cr = 14 – 2
Cr = 12 / 2 = +6
COMO PROCEDER PARA EQUILIBRAR LAS REACCIONES REDOX:
Supongamos la siguiente reacción:
Cu° + HNO3
Cu(NO3)2 + NO + H2O
1. Veamos los números de oxidación de cada uno de los elementos:
+1 +5 -6
+2
Cu° + HNO3
+2 -2
Cu(NO3)2 + NO + H2O
2. ¿Quiénes cambiaron su número de oxidación?
Cu° pasó a Cu+2
N+5 pasó a N+2
3. Escribimos las hemireacciones de los compuestos (bajo la forma iónica) que cambiaron sus
números de oxidación
Cu°
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
Cu+2 (no es necesario escribir la fórmula del NO3-)
3
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
NO3-
NO
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°
En esta hemirreacción la
masa ya está equilibrada
Cu+2
Para balancear las cargas agregamos 2 e-, de forma tal que la carga neta sea igual en
reactivos y productos:
Cu°
Cu+2 + 2 e-
Veamos que ocurre para la segunda hemirreacción:
NO3

NO
Los N están balanceados.
En los reactivos tengo 3 O y en los productos 1 O. Entonces utilizamos moléculas
de H2O para balancear los O.
NO3-
NO + 2 H2O
Ahora tenemos nuestros N y O equilibrados. Solo resta balancear los H. Para ello utilizamos
los H+ disponibles del medio ácido:
4 H+ + NO3-
NO + 2 H2O
Por último quilibramos la carga:
+4
– 1 = +3
4 H+ + NO34 H+ + NO3- + 3 e-
0
NO + 2 H2O
NO + 2 H2O
Las dos hemirreacciones quedaran de la siguiente manera:
Cu°
4 H+ + NO3- + 3 e-
Cu+2 + 2 e-
OXIDACIÓN
NO + 2 H2O
REDUCCIÓN
El próximo paso es cruzar el número de e- tal cual se muestra en el ejemplo:
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
4
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
Cu°
Cu+2 + 2 e-
4 H+ + NO3- + 3 e-
3
2
NO + 2 H2O
Cu°
Cu+2
4 H+ + NO3-
NO + 2 H2O
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°
2
4 H+ + NO33 Cu° + 2. 4 H+ + 2 NO3-
Cu+2
NO + 2 H2O
3 Cu+2 + 2 NO + 2. 2 H2O
Escribimos la reacción original
Cu° + HNO3
Cu(NO3)2 + NO + H2O
Equilibramos con los coeficientes estequiométricos obtenidos (podemos comenzar por el
metal):
3 Cu° + HNO3
3 Cu(NO3)2 + NO + H2O
Seguimos con el ácido y el NO:
3 Cu° + 8 HNO3
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
3 Cu(NO3)2 + 2 NO + H2O
5
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
Por último equilibramos el agua y con ello los protones y oxígeno:
3 Cu° + 8 HNO3
3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
Y queda así equilibrada la reacción
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 H2O 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 MnO4- en medio alcalino:
2 I-
I2 + 2 e-
oxidación
Planteemos ahora la hemirreacción de reducción:
MnO4-
MnO2
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 HOMnO4-
MnO2 + 4 (HO)Faltan 2 O, entonces adicionamos 4 (HO)-
 Equilibramos el resto con agua:
2 H2O + MnO4-
MnO2 + 4 (HO)-
 Por último igualamos la carga:
2 H2O + MnO4- + 3 e-
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
MnO2 + 4 (HO)-
6
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
- 1 + (-3) = - 4
-4
Resolver:
1) Determine el número de oxidación del átomo indicado en los siguientes compuestos:
a) S
en el Na2SO3
b) Mn
en el KMnO4
c) N
en el Ca(NO3)2
d) C
en el Na2CO3
e) N
en el
NO2
2) Señale las hemirreacciones de oxidación y reducción en las siguientes reacciones:
a)
Cl2 + 2 FeCl2
b)
H2 + CuO
c)
2 Na + 2 H2O
d)
2 Na + Cl2
e)
Fe + CuSO4
2 FeCl3
H2O + Cu
2 NaOH + H2
2 NaCl
FeSO4 + Cu
3) Escriba las siguientes ecuaciones e iguale:
Hidrácido + Oxidante
HCl
MnO2
HBr
K2Cr2O7
HI
KMnO4
Sal del metal + Agua + Halógeno del ácido
 Acido clorhídrico + dióxido de manganeso
Cloruro de manganeso + Agua +
Cloro
 Acido clorhídrico + Dicromato de potasio
Cloruro de potasio + Cloruro crómico
+ Agua + Cloro
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
7
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
 Acido clorhídrico + Permanganato de potasio
Cloruro de potasio + Cloruro
manganoso + 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
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 + Oxido nítrico + Agua
14) Acido nítrico + Plata
Nitrato de plata + Dióxido de nitrógeno + Agua
15) Nitrato de potasio + Monóxido de carbono
Anhídrido carbónico + Dióxido de
nitrógeno + Oxido de potasio
17) Acido clorhídrico + Bióxido de manganeso
18) Acido sulfúrico + Plata
Cloruro de manganeso + Agua + Cloro
Sulfato de plata + Anhídrido sulfuroso + Agua
19) Acido nítrico + Fósforo naciente + Agua
20) Acido nítrico + Acido fluorhídrico
Acido fosfórico + Oxido de nitrógeno
Oxido de nitrógeno + Flúor + Agua
22) Acido clorhídrico + Permanganato de potasio
Cloruro de potasio + Cloruro
manganoso + Agua + Cloro
23) Acido bromhídrico + Permanganato de potasio
Bromuro de potasio + Bromuro
manganoso + Agua + Bromo
24) Acido clorhídrico + Dicromato de potasio
crómico
Cloruro de potasio + Cloruro
+ Agua + Cloro
25) Carbonato de magnesio + Sodio
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
Carbonato de sodio + Magnesio
8
Cátedras Química y Química I – Ing. Electrónica-Bioingeniería – Depto. de Electrónica y Automática
Fac. de Ingeniería – UNSJ
26) Ioduro cúprico + Bario
27) Acido iodhídrico
Ioduro de bário + Cobre
+ Dicromato de potasio
Ioduro de potasio + Ioduro
crómico + Agua + Iodo
28) Acido bromhídrico + Dióxido de manganeso
Bromuro manganoso + Agua
+ Bromo
29) Carbonato de zinc + Potasio
Carbonato de potasio + Zinc
30) Acido bromhídrico + Hierro
Bromuro ferroso + Hidrógeno
31) Acido nítrico + Potasio
Nitrato de potasio + Hidrógeno
32) Acido iodhídrico + Dióxido de manganeso
Ioduro manganoso + Agua + Iodo
33) Nitrato de potasio + Al + hidróxido de potasio
34) KNO3 + Al + KOH
35) KMnO4 + NaNO2 + H2O
36) Cr2(SO4)3 + KClO3 + KOH
NH3 + KAlO2
MnO2 + NaNO3 + KOH
K2CrO4 + KCl + K2SO4 + H2O
37) KClO + KAsO2 + KOH
K3AsO4 + KCl + H2O
38) NaOH + NaAsO2 + Br2
NaBr + Na3AsO4 + H2O
39) Ag2O + Na2HPO3 + NaOH
40) Si + NaOH + H2O
Mg. Lic. GOMEZ Daniel José
amoníaco +
Ag + Na3PO4 + H2O
Na2SiO3 + H2
9