Ejercicio A4 · Química PAU País Vasco Extraordinaria 2021

Tema: Reacciones redox: ajuste por ion-electrón y estequiometría · Del examen Extraordinaria (2021)

Enunciado

DATOS GENERALES

Constantes universales y equivalencias de unidades:

R=0,082 atm⋅L⋅K−1⋅mol−1R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}

1 atm=760 mm-Hg1\text{ atm} = 760\text{ mm-Hg}

Masas atómicas (uma):

O=16\text{O} = 16; F=19\text{F} = 19; S=32\text{S} = 32; Na=23\text{Na} = 23; Cl=35,5\text{Cl} = 35{,}5; Ba=137,3\text{Ba} = 137{,}3

Números atómicos:

H (Z=1)\text{H}\ (Z=1); Li (Z=3)\text{Li}\ (Z=3); C (Z=6)\text{C}\ (Z=6); N (Z=7)\text{N}\ (Z=7); O (Z=8)\text{O}\ (Z=8); F (Z=9)\text{F}\ (Z=9); Ne (Z=10)\text{Ne}\ (Z=10)

Abreviaturas:

C.N.: Condiciones Normales de presión y temperatura

(aq): disolución acuosa

A4. Dada la reacción química:

NaClO3(aq)+Mn(s)+H2SO4(aq)⟶Cl2(g)+MnSO4(aq)+Na2SO4(aq)+H2O(l)\text{NaClO}_3(aq) + \text{Mn}(s) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \longrightarrow \text{Cl}_2(g) + \text{MnSO}_4(aq) + \text{Na}_2\text{SO}_4(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)

a)

Ajustar la reacción empleando el método del ión-electrón. [1,50]

b)

Indicar razonadamente qué especie se oxida y qué especie se reduce. [0,50]

c)

Si la reacción es completa, ¿cuántos mL\text{mL} de cloro gaseoso, medidos a 15 ∘C15\text{ }^\circ\text{C} y 1,5 atm1{,}5\text{ atm}, se formarán a partir de 42,5 g42{,}5\text{ g} de clorato de sodio? [0,50]

Enunciado: Ejercicio A4 · Química PAU País Vasco Extraordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Semirreacción de reducción (iónica):

Solución: 2 ClO3−+12 H++10 e−⟶Cl2+6 H2O2\text{ ClO}_3^- + 12\text{ H}^+ + 10\text{ e}^- \longrightarrow \text{Cl}_2 + 6\text{ H}_2\text{O}

a) Semirreacción de oxidación (iónica):

Solución: Mn−2 e−⟶Mn2+\text{Mn} - 2\text{ e}^- \longrightarrow \text{Mn}^{2+} / Mn⟶Mn2++2 e−\text{Mn} \longrightarrow \text{Mn}^{2+} + 2\text{ e}^-

a) Ecuación molecular ajustada:

Solución: 2 NaClO3+5 Mn+6 H2SO4⟶Cl2+5 MnSO4+Na2SO4+6 H2O2\text{ NaClO}_3 + 5\text{ Mn} + 6\text{ H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{Cl}_2 + 5\text{ MnSO}_4 + \text{Na}_2\text{SO}_4 + 6\text{ H}_2\text{O}

b) Indicar razonadamente qué especie se reduce.

Solución: ClO3−\text{ClO}_3^- / NaClO3\text{NaClO}_3

b) Indicar razonadamente qué especie se oxida.

Solución: Mn\text{Mn}

b) Razonamiento de qué especie se oxida y qué especie se reduce.

Solución: El ión ClO3- se reduce porque gana electrones (el cloro pasa de +5 a 0), y el Mn se oxida porque pierde electrones pasando de 0 a +2.

c) Si la reacción es completa, ¿cuántos mL de cloro gaseoso, medidos a 15 °C y 1,5 atm, se formarán a partir de 42,5 g de clorato de sodio?

Solución: 31503150 mL / 3,153{,}15 L

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