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Química 05

2025 IDOYAGA

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QUÍMICA 05 CBC
CÁTEDRA IDOYAGA

Unidad 12: Redox y su estequiometría

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6. En una práctica de laboratorio se desea obtener yodo gaseoso. Para ello se hacen reaccionar yodato de potasio y yoduro de potasio en medio acuoso, con ácido sulfúrico. Como productos de la reacción se obtienen yodo gaseoso, agua y sulfato de potasio.
a) Plantear la ecuación química y balancearla por el método ion-electrón

Respuesta

La reacción que nos dicen es:
Yodato de potasio + Yoduro de potasio + Ácido sulfúrico $\rightarrow$ Yodo gaseoso + Agua + Sulfato de potasio
Y sí, acá vas a tener que recordar lo aprendido en nomenclatura🫠

La reacción química sin balancear sería: 

$\mathrm{KIO}_{3(aq)} + \mathrm{KI}_{(aq)} + \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_{4(aq)} \rightarrow I_{2(g)} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}_{(l)} + \mathrm{K}_2\mathrm{SO}_{4(aq)}$


Para balancearla vamos a seguir los pasos que vimos en los videos del método ión electrón. Particularmente en medio ácido, ya que hay presencia de ácido sulfúrico.


1. Anotar la ecuación química sin balancear y los números de oxidación sobre cada elemento. 

 
$\overset{+1}{\mathrm{K}}\overset{+5}{\mathrm{I}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_{3(aq)} + \overset{+1}{\mathrm{K}}\overset{-1}{\mathrm{I}}_{(aq)} + \overset{+1}{\mathrm{H}}_{2}\overset{+6}{\mathrm{S}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_{4(aq)} \rightarrow \overset{0}{\mathrm{I}}_{2(g)} + \overset{+1}{\mathrm{H}}_{2}\overset{-2}{\mathrm{O}}_{(l)} + \overset{+1}{\mathrm{K}}_{2}\overset{+6}{\mathrm{S}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_{4(aq)}$
· En $\mathrm{KIO}_3$: El Potasio (K) es +1, el Oxígeno (O) es -2. Para que la suma de los números de oxidación sea cero, el Yodo (I) debe ser +5 ($+1 + \text{I} + 3(-2) = 0 \Rightarrow \text{I} = +5$).
· En $\mathrm{KI}$: El Potasio (K) es +1, por lo tanto, el Yodo (I) es -1.
· En $\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$: El Hidrógeno (H) es +1, el Oxígeno (O) es -2. Para que la suma de los números de oxidación sea cero, el Azufre (S) debe ser +6 ($2(+1) + \text{S} + 4(-2) = 0 \Rightarrow \text{S} = +6$).
· En $I_2$: El Yodo (I) está en su forma elemental, por lo que su número de oxidación es 0.
· En $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$: El Hidrógeno (H) es +1, el Oxígeno (O) es -2.
· En $\mathrm{K}_2\mathrm{SO}_4$: El Potasio (K) es +1, el Oxígeno (O) es -2. Para que la suma de los números de oxidación sea cero, el Azufre (S) debe ser +6 ($2(+1) + \text{S} + 4(-2) = 0 \Rightarrow \text{S} = +6$).


2. Identificar las especies que se oxidan y las que se reducen. El Yodo (I) en $\mathrm{KIO}_3$ cambia su número de oxidación de +5 a 0 (en $I_2$). Como el número de oxidación disminuye, el Yodo en el yodato se reduce. El Yodo (I) en $\mathrm{KI}$ cambia su número de oxidación de -1 a 0 (en $I_2$). Como el número de oxidación aumenta, el Yodo en el yoduro se oxida. (Los iones $\mathrm{K}^{+}$ y $\mathrm{SO}_4^{2-}$ no cambian sus números de oxidación).


3. Escribir y balancear las semirreacciones de oxidación y reducción.
Como dije más arriba, la reacción ocurre en medio ácido debido a la presencia de ácido sulfúrico ($\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$).
Semirreacción de Oxidación: $\mathrm{I}^{-} \rightarrow I_2$ 1. Balancear átomos diferentes de O y H: Hay 1 átomo de I a la izquierda y 2 átomos de I a la derecha. Para balancear los átomos, colocamos un coeficiente de 2 delante del $\mathrm{I}^{-}$ a la izquierda:
$2\mathrm{I}^{-} \rightarrow I_2$
2. Balancear átomos de H y O: No aplica en esta semirreacción.
3. Balancear carga: La carga total a la izquierda es $2 \cdot (-1) = -2$. La carga total a la derecha es 0. Para balancear la carga, añadimos electrones (e⁻) al lado más positivo (el lado derecho). Añadimos 2e⁻ a la derecha:
$2\mathrm{I}^{-} \rightarrow I_2 + 2\mathrm{e}^{-}$ (Esta es la semirreacción de oxidación balanceada)
Semirreacción de Reducción: $\mathrm{IO}_3^{-} \rightarrow I_2$ 1. Balancear átomos diferentes de O y H: Hay 1 átomo de I a la izquierda y 2 átomos de I a la derecha. Para balancear los átomos, colocamos un coeficiente de 2 delante del $\mathrm{IO}_3^{-}$ a la izquierda:
$2\mathrm{IO}_3^{-} \rightarrow I_2$
2. Balancear átomos de O: Hay $2 \cdot 3 = 6$ átomos de O a la izquierda y 0 a la derecha. Para balancear los átomos de O en medio ácido, añadimos moléculas de agua ($\mathrm{H}_2\mathrm{O}$) al lado deficiente en O. Añadimos 6 $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ a la derecha:
$2\mathrm{IO}_3^{-} \rightarrow I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
3. Balancear átomos de H: Hay $6 \cdot 2 = 12$ átomos de H a la derecha y 0 a la izquierda. Para balancear los átomos de H en medio ácido, añadimos iones $\mathrm{H}^{+}$ al lado deficiente en H. Añadimos 12 $\mathrm{H}^{+}$ a la izquierda:
$2\mathrm{IO}_3^{-} + 12\mathrm{H}^{+} \rightarrow I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
4. Balancear carga: La carga total a la izquierda es $2 \cdot (-1) + 12 \cdot (+1) = -2 + 12 = +10$. La carga total a la derecha es 0. Para balancear la carga, añadimos electrones (e⁻) al lado más positivo (el lado izquierdo). Añadimos 10e⁻ a la izquierda:
$2\mathrm{IO}_3^{-} + 12\mathrm{H}^{+} + 10\mathrm{e}^{-} \rightarrow I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ (Esta es la semirreacción de reducción balanceada)

5. Igualar el número de electrones transferidos en ambas semirreacciones.
$2\mathrm{I}^{-} \rightarrow I_2 + 2\mathrm{e}^{-}$ (libera 2 electrones)
$2\mathrm{IO}_3^{-} + 12\mathrm{H}^{+} + 10\mathrm{e}^{-} \rightarrow I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ (consume 10 electrones) Para igualar el número de electrones, multiplicamos la semirreacción de oxidación por 5:
$5 \cdot (2\mathrm{I}^{-} \rightarrow I_2 + 2\mathrm{e}^{-})$ $10\mathrm{I}^{-} \rightarrow 5I_2 + 10\mathrm{e}^{-}$

 De esta forma la semirreacción de reducción y y la de oxidación quedan con el mismo número de electrones. 


6. Sumar las semirreacciones balanceadas y simplificar. Sumamos las dos semirreacciones que hemos balanceado y multiplicado: $10\mathrm{I}^{-} \rightarrow 5I_2 + 10\mathrm{e}^{-}$ $2\mathrm{IO}_3^{-} + 12\mathrm{H}^{+} + 10\mathrm{e}^{-} \rightarrow I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ __________________________________________________________________ $10\mathrm{I}^{-} + 2\mathrm{IO}_3^{-} + 12\mathrm{H}^{+} + 10\mathrm{e}^{-} \rightarrow 5I_2 + I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 10\mathrm{e}^{-}$
Ahora, cancelamos los electrones (10e⁻) que aparecen en ambos lados de la ecuación combinada y combinamos los términos de $I_2$:
$10\mathrm{I}^{-} + 2\mathrm{IO}_3^{-} + 12\mathrm{H}^{+} \rightarrow 6I_2 + 6\mathrm{H}_2\mathrm{O}$
Podemos simplificar esta ecuación iónica dividiendo todos los coeficientes por el máximo común divisor, que es 2: $5\mathrm{I}^{-} + \mathrm{IO}_3^{-} + 6\mathrm{H}^{+} \rightarrow 3I_2 + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$


7. Recombinar los iones para formar los compuestos originales. Los $5\mathrm{I}^{-}$ provienen de $5\mathrm{KI}$.
El $\mathrm{IO}_3^{-}$ proviene de $1\mathrm{KIO}_3$.
Los $6\mathrm{H}^{+}$ provienen de $\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$. Como cada molécula de $\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$ aporta $2\mathrm{H}^{+}$, necesitamos $\frac{6}{2} = 3$ moléculas de $\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$.
Los productos son $3I_2$ y $3\mathrm{H}_2\mathrm{O}$.
Ahora, debemos considerar los iones espectadores. En los reactivos, tenemos $5\mathrm{K}^{+}$ (de $5\mathrm{KI}$) y $1\mathrm{K}^{+}$ (de $1\mathrm{KIO}_3$), lo que suma $6\mathrm{K}^{+}$. También tenemos $3\mathrm{SO}_4^{2-}$ (de $3\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$). Estos iones se combinan en los productos para formar sulfato de potasio ($\mathrm{K}_2\mathrm{SO}_4$). Como cada molécula de $\mathrm{K}_2\mathrm{SO}_4$ requiere $2\mathrm{K}^{+}$, $6\mathrm{K}^{+}$ y $3\mathrm{SO}_4^{2-}$ formarán $3\mathrm{K}_2\mathrm{SO}_4$.



✅ Reacción Balanceada Final: $5\mathrm{KI}_{(aq)} + \mathrm{KIO}_{3(aq)} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_{4(aq)} \rightarrow 3I_{2(g)} + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}_{(l)} + 3\mathrm{K}_2\mathrm{SO}_{4(aq)}$




Verificación del Balanceo: * Átomos de Potasio (K): * En los reactivos: $5 \cdot 1 + 1 \cdot 1 = 6$ átomos * En los productos: $3 \cdot 2 = 6$ átomos * (Balanceado) * Átomos de Yodo (I): * En los reactivos: $5 \cdot 1 + 1 \cdot 1 = 6$ átomos * En los productos: $3 \cdot 2 = 6$ átomos * (Balanceado) * Átomos de Hidrógeno (H): * En los reactivos: $3 \cdot 2 = 6$ átomos * En los productos: $3 \cdot 2 = 6$ átomos * (Balanceado) * Átomos de Azufre (S): * En los reactivos: $3 \cdot 1 = 3$ átomos * En los productos: $3 \cdot 1 = 3$ átomos * (Balanceado) * Átomos de Oxígeno (O): * En los reactivos: $1 \cdot 3 + 3 \cdot 4 = 3 + 12 = 15$ átomos * En los productos: $3 \cdot 1 + 3 \cdot 4 = 3 + 12 = 15$ átomos * (Balanceado) * Carga neta: * En los reactivos: $0 + 0 + 0 = 0$ * En los productos: $0 + 0 + 0 = 0$ * (Balanceado) La ecuación está correctamente balanceada
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