ELECTROQUIMICA

Balanceo de Ecuaciones de Reacciones Redox1. Balancee por el método del ion electrón en medio ácido, la siguiente

ecuación y exprese el coeficiente del agente oxidante

Fe2+ + Cr2O72- → Fe3+ + Cr3+

A) 1 B) 2 C) 4 D) 6 E) 12

SOLUCIONLas semireacciones serán:

Fe2+ → Fe3+

Cr2O72- → Cr3+

Realizando el balance de masa de elementos diferentes al H y O

Fe2+ → Fe3+

Cr2O72- → 2Cr3+

Balance de masa del oxígeno

Fe2+ → Fe3+

Cr2O72- → 2Cr3+ + 7 H2O

Balance de masa del hidrógeno

Fe2+ → Fe3+

Cr2O72- + 14 H+ → 2Cr3+ + 7 H2O

Balance de cargas

(Fe2+ → Fe3+ + e-) x 6 Oxidación

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- → 2Cr3+ + 7 H2O Reducción

----------------------------------------------------------------------------

6 Fe2+ + Cr2O72- + 14 H+ → 6 Fe3+ + 2Cr3+ + 7 H2O

El agente reductor es la especie: Fe2+

El agente oxidante es la especie: Cr2O72- , y en la ecuación balanceada tiene

el coeficiente 1

2. La siguiente reacción se utiliza para determinar el contenido de alcohol en la sangre de los conductores

Clave: ( A )

K2Cr2O7(c) + CH3CH2OH (l) + H2SO4(ac) → Cr2(SO4)3(ac) + K2SO4(ac)

+ CH3COOH (l) + H2O (l)

El ion dicromato es de color naranja en solución acuosa mientras que el ion Cr3+ da una coloración verde.Después de balancear la ecuación exprese el coeficiente del agua A) 7 B) 9 C) 11 D) 13 E) 18 SOLUCION

Identificando las semireaccionesCr2O7

2- → Cr3+

CH3CH2OH → CH3COOH

Balance de masa Cr2O7

2- + 14 H+ → 2Cr3+ + 7 H2O

CH3CH2OH + H2O → CH3COOH + 4 H+

Balance de cargas

(Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- → 2Cr3+ + 7 H2O) x 2 Reducción

(CH3CH2OH + H2O → CH3COOH + 4 H+ + 4 e-) x 3- Oxidación2 Cr2O7

2- + 28 H+ + 3 CH3CH2OH + 3 H2O → 4Cr3+ + 14 H2O + 3 CH3COOH + 12 H+

2Cr2O72- + 3CH3CH2OH +16 H+ → 4Cr3+ + 11 H2O + 3

CH3COOH Trasladando los coeficientes a la forma molecular

2K2Cr2O7(c) +3 CH3CH2OH(l) +8H2SO4(ac) → 2Cr2(SO4)3(ac) +

2K2SO4(ac)+3 CH3COOH (l)+ 11H2O(l)

El coeficiente del agua en la ecuación balanceada es 11

3. Identifique la sustancia que se oxida y reduce simultáneamente en la

siguiente ecuación y luego balancee la misma, determinando la relación A.O./ F.O.

Clave: ( C )

Cl2(g) + Ca(OH)2 → Ca(OCl)2 + CaCl2 + H2O

A) 1/2 B) 2/1 C) 2/3 D) 2/5 E) 3/7

SOLUCIONLas semireacciones son:

Cl2(g) → OCl-

Cl2(g) → Cl-

Balance de masa y cargas

Cl2(g) + 2 H2O → 2OCl- + 4H+ + 2 e- Oxidación

Cl2(g) + 2 e- → 2 Cl- Reducción

2Cl2(g) + 2 H2O → 2OCl- +2 Cl- + 4H+

La presencia del Ca(OH)2 indica que la reacción se produce en medio básico.Por lo tanto cambiamos a medio básico, sumando el ion hidroxido a ambos lados de la ecuación

2Cl2(g) + 2 H2O + 4 OH- → 2OCl- +2 Cl- + 4H+ + 4 OH-

2Cl2(g) + 2 H2O + 4 OH- → 2OCl- +2 Cl- + 4H2O

2Cl2(g) + 4 OH- → 2OCl- +2 Cl- + 2H2O

Pasando los coeficientes a la forma molecular

2Cl2(g) + 2 Ca(OH)2 → Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2 H2O

El Cl2 actua como agente oxidante y como agentye reductor

La forma oxidada es el ion OCl- por lo tanto la relación A.O./ F.O. = 2/1

Balancee las siguientes ecuaciones en medio básico y luego exprese en cada caso, la suma de los coeficientes mínimos de reactantes y productos.

4. MnO2 (s)+ O2 → MnO4-

A) 17 B) 42 C) 46 D) 53 E) 75SOLUCION

Las semireacciones son: MnO2 (s) → MnO4

-

O2 → H2O

Balance de masa y cargas en medio acido

( MnO2 (s) + 2 H2O → MnO4- + 4 H+ + 3e-) x4 Oxidación

Clave: (B)

( O2 + 4 H+ + 4e- → 2 H2O) x 3 Reducción

4 MnO2 (s) + 8 H2O + 3O2

+ 12 H+ → 4 MnO4- +16 H+ + 6 H2O

4 MnO2 (s) + 2 H2O + 3O2

+ → 4 MnO4- +4 H+

Pasando a medio básico por medio de sumar 4OH- a ambos lados de la ecuación

4 MnO2 (s) + 2 H2O + 3O2 +4OH- → 4 MnO4

- +4 H+ + 4OH-

4 MnO2 (s) + 2 H2O + 3O2 +4OH- → 4 MnO4

- + 4 H2O

4 MnO2 (s) + 3O2(g) +4OH-(ac) → 4 MnO4

-(ac) + 2 H2O(l)

∑ Coeficientes : 4 + 3 + 4 + 4 +2 = 17

5. MnO2 (s)+ Cr3+ → Mn2+ + CrO42-

A) 12 B) 16 C) 21 D) 25 E) 34SOLUCION Las semireacciones son :

MnO2 → Mn2+

Cr3+ → + CrO42-

Balance de masa y de cargas (MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn2+ + 2 H2O) x 3

(Cr3+ + 4 H2O → CrO42- + 8 H+ + 3 e-) x 2

3MnO2 + 12H+ + 2Cr3+ + 8 H2O → 3 Mn2+ + 6 H2O + 2CrO42- + 16 H+

3MnO2 + 2Cr3+ + 2 H2O → 3 Mn2+ + 2CrO42- + 4 H+

Pasando a medio básico,por medio de sumar 4OH- a ambos lados de la ecuación

3MnO2 + 2Cr3+ + 4OH- → 3 Mn2+ + 2CrO42- + 2 H2O

∑ de Coeficientes : 3 + 2+ 4+ 3+ 2+ 2 = 16

Clave : ( A )

Clave: (B)

6. [Cu(NH3)4]2+ + S2O42- → Cu(s) + SO3

2- + NH3(ac)

A) 15 B) 17 C) 19 D) 21 E) 25SOLUCION

7. Después de balancear en medio básico, calcule la masa equivalente del BrO3-

en la siguiente ecuación MnO2 + BrO3

- → Mn04- + Br -

A) 21,33 B) 29,75 C) 34,72 D) 42,36 E) 52,87SOLUCION

Las semireacciones son:

MnO2 → Mn04-

BrO3- → Br -

Balance de masa y de cargas

(MnO2 + 2H2O→ Mn04- + 4H+ + 3e-) x 2 Oxidación

BrO3- + 6H+ + 6e- → Br- + 3H2O Reducción

2 MnO2 +4 H2O + BrO- + 6 H+ → 2MnO4- + 8H+ + Br- + 3H2O

2 MnO2 +H2O + BrO3- → 2MnO4

- + 2H+ + Br-

Pasando a medio básico sumando 2OH- a ambos lados

2 MnO2 +H2O + BrO3- + 2OH- → 2MnO4

- + Br- + 2H+ +2OH-

2 MnO2 + BrO3- + 2OH- → 2MnO4

- + Br- + H2O

Eq = M(BrO3-)/ # e = (80 + 48)/ 6 = 21,33 g/eq

Eq = 21,33 g/ eq

Clave: (A)

Clave: (A)

Nota: Observe que el número de electrones tranferidos se toma de la semirreaccion que involucra a la especie en cuestion,es decir en nuestro caso el BrO3

-, en cuya semirreacción se transfieren 6 electrones.Esto muestra que solo necesita la semirreaccion balanceada para calcular la masa equivalente de la especie requerida

8. Balancee en medio ácido la ecuación siguiente

FeSO4(ac) + KMnO4(ac) +H2SO4(ac) → Fe2(SO4)3(ac) + MnSO4(ac) + H2O(l)

y luego exprese la relación, agente oxidante/agente reductor.

A) 1/3 B) 3/1 C) 1/5 D) 5/1 E) 2/5SOLUCION

Una de las principales dificultades que halla el estudiante principiante es la determinación de las especies que forman las semireacciones.En especial cuando se presenta la ecuación original en forma molecular, mas precisamente en forma no disociada.En principio el estudiante debe estar familiarizado con los principales aniones y cationes, asi como con las sales que los generan. Si en la ecuación original aparecen gases, sólidos o liquidos que tienen elementos que cambian su estado de oxidación, estos deben aparecer en la semirreaccion sin sufrir modificación de su fórmula.Apliquemos ahora las recomendaciones anteriores,a la ecuación problema.

El sulfato ferroso en solucion esta disociado como: FeSO4(ac) → Fe2+(ac) + SO4

2-(ac)El sulfato ferrico en solución esta disociado como Fe2(SO4)3(ac) → 2Fe3+(ac) +3 SO4

2-(ac)

Note que el hierro esta pasando de estado de oxidación de +2 a +3,por lo tanto la primera semirreacción será: Fe2+ → Fe3+

El permanganato de potasio en solución acuosa está disociado según KMnO4 (ac)→ K+(ac) + MnO4

-(ac)El sulfato de manganeso (II) en solucion esta discociado segun

MnSO4(ac) → Mn2+(ac)+ SO42-(ac)

El manganeso en el MnO4- tiene estado de oxidación +7 y luego pasa a +2,

siendo las semireacciones por lo tanto: MnO4

- → Mn2+

Fe2+ → Fe3+

Los pasos siguientes son relativamente sencillos

Balance de masa y de cargas en medio ácido ( MnO4

- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4 H2O) x 2 Reducción (2 Fe2+ → 2 Fe3+ + 2e-) x 5 Oxidación _____________________________________________________________ 2 MnO4

- + 16H+ + 10Fe2+ → 2 Mn2+ + 8H2O + 10 Fe3+ Pasando los coeficientes a la ecuación original.

6FeSO4(ac) + 2 KMnO4(ac) + 8H2SO4(ac) → 3Fe2(SO4)3(ac) + 2MnSO4(ac) + 8H2O(l)

Puesto que los iones K+ y SO42- no participan en la reacción deben aparecer

como K2SO4(ac) en la parte derecha de la ecuación,terminandose el balanceo por inspección.10FeSO4(ac)+ 2KMnO4(ac) + 8H2SO4(ac) → 5Fe2(SO4)3(ac) + 2MnSO4(ac) + K2SO4(ac) +8H2O(l) El A.O. es el KMnO4 con coeficiente 2 y el A.R. el FeSO4 con coeficiente 10 por lo tanto A.O./ A.R.= 2/10= 1/5

9. Balancee la siguiente ecuación en medio acido y exprese el coeficiente del agente reductor

Cr2O72-

(ac) +14H+ + 6 I- → 2Cr3+(ac) + 3I2(s) + 7H2O(l)

A) 1 B) 2 C) 3 D) 5 E) 6

10. Balancee en medio basico la reacción siguiente y de la suma de los coeficientes de los productos

2Cr(OH)3(s) +6ClO- → 2CrO42-

(ac) + 3Cl2(g) +2OH- + 2H2O

A) 2 B) 3 C) 5 D) 7 E) 11

Clave: (C)