20 nov. 2009

Método ión-electrón en un medio ácido como en un medio básico

Los siguientes ejercicios nos lo envía uno de nuestros lectores desde EEUU. Este ejercicio nos servirá para aprender a utilizar el método ión-electrón para el ajuste de reacciones REDOX, tanto en un medio ácido como en un medio básico.

 1- Balance the following oxidation-reduction reaction in acidic solution. Lable the oxidation and reduction half reactions. Identify the reducing and oxidizing agents (SHOW WORK PLS)
___ NO3- (aq) + ___ Cu(s)-- ==>  __ NO(g) +___ Cu2+(aq)

2- Balance the following oxidation-reduction reaction in basic solution. Lable the oxidation and reduction half reactions. Identify the reducing and oxidizing agents (SHOW WORK PLS)
__NO3-(aq) +__Zn(s)-- ==> ___Zn2+ (aq) +___NO(g)

La traducción es la siguiente:

1 - Balancee la siguiente reacción de oxidación - reducción en solución ácida. Escriba las semireacciones de oxidación y reducción. Identifique los agentes oxidantes y reductores (muestre su trabajo por favor)
___ NO3- (aq) + ___ Cu(s)-- ==>  __ NO(g) +___ Cu2+(aq)

Paso 1.- Se identifican y se escriben las ecuaciones de las semirreacciones.
NO3-(aq) ==>  NO(g)
Cu2-(s) ==>  Cu2+(aq)

Los estados de oxidación en la semirreacción en que participa el anión nitrato indican que el nitrógeno se reduce.

Como el estado de oxidación del nitrógeno varia de +5 a +2, se reduce. Por tanto ésta es la semirreacción de reducción. Tiene electrones como reactivos aunque todavía no se escriben.

La otra semirreacción es la oxidación del cobre y es la semirreacción de oxidación.
Cu2-(s) ==>  Cu2+(aq)

Paso 2.- Se balancea cada semirreacción

Para la reacción de reducción se tiene que:
NO3-(aq) ==>  NO(g)

El nitrógeno ya esta balanceado

Se balancea el oxígeno añadiendo 2H2O al lado derecho de la ecuación.
NO3-(aq) ==>  NO(g) + 2H2O

A continuación se balancea el hidrógeno añadiendo 4H+ al lado izquierdo.
NO3-(aq) + 4H+ ==>  NO(g) + 2H2O

Todos los elementos están balanceados pero es necesario balancear las cargas usando electrones. 

De momento se tienen las siguientes cargas para reactivos y productos en la semirreacción de reducción.

Ahora tanto los elementos como las cargas se encuentran balanceados por lo que ésta es una semirreacción de reducción balanceada. El hecho de que aparezcan tres electrones del lado de los reactivos de la ecuación es lógico porque se requieren tres electrones para reducir de NO3- (en donde N tiene estado de oxidación de +5) a NO (en donde N tiene estado de oxidación de +2).

Para la reacción de oxidación
Cu2-(s) ==>  Cu2+(aq)

Hay que balancear el cobre:
2Cu2-(s) ==>  Cu2+(aq)

Los elementos se encuentran balanceados, por lo que sólo hay que balancear la carga.

PASO 3.- Se iguala el número de electrones que se transfieren en las dos semirreacciones.
Como en la semirreacción de oxidación hay transferencia de cinco electrones y en la semirreacción de reducción sólo se transfiere tres electrones, hay que multiplicar la semirreacción de oxidación por 3 y la semirreacción de reducción por 5.


Semirreacción de reducción
15e- + 5NO3-(aq) + 20H+ ==>  5NO(g) + 10H2O
Semirreacción de oxidación
6Cu2-(s) ==>  3Cu2+(aq) + 15e-



PASO 5.- Verificar que los elementos y las cargas estén balanceados

Elementos: 5 N, 15 O, 20 H, 6Cu ==>  5N, 15 O, 20 H, 6Cu
Cargas:                              3+ ==> 3+

La ecuación se encuentra balanceada.

2 - Balancee la siguiente reacción de oxidación - reducción en solución básica. Escriba las semireacciones de oxidación y reducción. Identifique los agentes oxidantes y reductores (muestre su trabajo por favor)
__NO3-(aq) +__Zn(s)-- ==> ___Zn2+ (aq) +___NO(g)

PASO 1.- Primero se identifican las dos semirreacciones.
NO3-(aq) ==> NO(g)
Zn(s)2- ==> Zn2+ (aq)

En la primera reacción el N5+ del NO3-, se reduce a N2+ del NO

En la segunda reacción el Zn2- se oxida a Zn2+

PASO 2.- A continuación se balancea cada semirreacción por separado

La semirreacción de reducción
NO3-(aq) ==> NO(g)

El nitrógeno ya esta balanceado

Se balancea el oxígeno añadiendo 2H2O al lado derecho de la ecuación.
NO3-(aq) ==>  NO(g) + 2H2O

A continuación se balancea el hidrógeno añadiendo 4H+ al lado izquierdo.
NO3-(aq) + 4H+ ==>  NO(g) + 2H2O

Anular los iones hidrógeno H+ con la misma cantidad de iones hidroxilo OH-
NO3-(aq) + 4H+ + 4 OH- ==>  NO(g) + 2H2O + 4 OH-

Neutralizar los H+ con los OH- formando moléculas de agua H2O
NO3-(aq) + 4H2O ==>  NO(g) + 2H2O + 4 OH-

Reajustar las moléculas de agua H2O
NO3-(aq) + 2H2O ==>  NO(g) + 4 OH-

Todos los elementos están balanceados pero es necesario balancear las cargas usando electrones. 

De momento se tienen las siguientes cargas para reactivos y productos en la semirreacción de reducción.

Ahora tanto los elementos como las cargas se encuentran balanceados por lo que ésta es una semirreacción de reducción balanceada. El hecho de que aparezcan tres electrones del lado de los reactivos de la ecuación es lógico porque se requieren tres electrones para reducir de NO3- (en donde N tiene estado de oxidación de +5) a NO (en donde N tiene estado de oxidación de +2).

Para la reacción de oxidación
Zn(s)2- ==> Zn2+ (aq)

Hay que balancear el Zinc:
2Zn(s)2- ==> Zn2+ (aq)

Los elementos se encuentran balanceados y no hay oxigeno, por lo que sólo hay que balancear la carga.

PASO 3.- Se iguala el número de electrones que se transfieren en las dos semirreacciones.

Como en la semirreacción de oxidación hay transferencia de cinco electrones y en la semirreacción de reducción sólo se transfiere tres electrones, hay que multiplicar la semirreacción de oxidación por 3 y la semirreacción de reducción por 5.
3e- + NO3-(aq) + 2H2O ==>  NO(g) + 4 OH-  <==> por 5
                    2Zn(s)2- ==>  Zn2+ (aq) + 5e-  <==> por 3


Semirreacción de reducción
15e- + 5NO3-(aq) + 10 H2O ==>  5NO(g) + 20 OH-
Semirreacción de oxidación
6Zn(s)2- ==>  3Zn2+ (aq) + 15e-




Como siempre si tuvieran alguna consulta adicional u otro ejercicio en el que necesiten ayuda, mi e-mail es jwzq2005@gmail.com con gusto los atenderé.

La causa de la libertad se convierte en una burla si el precio a pagar es la destrucción de quienes deberían disfrutar la libertad.
GANDHI, Mohandas

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