BALANCEO DE REACCIONES REDOX

Presentación del tema: "BALANCEO DE REACCIONES REDOX"— Transcripción de la presentación:

1 BALANCEO DE REACCIONES REDOX

2 Las reacciones redox son generalmente difíciles de balancear sobre todo cuando se aplican métodos simples como el de inspección. ¿ahora que hago?

3   Método del estado de oxidación
Método del ion-electrón (media celda) Método algebraico

4 MÉTODO DEL ESTADO DE OXIDACIÓN
Se basa en el cambio del estado de oxidación de los elementos que intervienen en el proceso redox.

5 REQUISITO PARA SU APLICACIÓN
Solo puede usarse este método si se tiene la reacción completa o global (no se puede aplicar a reacciones iónicas). Las semi-reacciones pueden estar escritas con especies no reales.

6 Pasos a seguir

7 Identificar los elementos que sufren cambio de estado de oxidación
Identificar los elementos que sufren cambio de estado de oxidación. NaI + H2SO4  H2S + l2 + Na2SO4 + H2O − 6+ 2−

8 NaI + H2SO4 H2S + l2 + Na2SO4 + H2O
Escribir las dos semi-reacciones (oxidación y reducción). Utilizar solo el símbolo del elemento y el estado de oxidación con los electrones ganados o perdidos. S e −  S2− I−  I e − Multiplicar la semi-reacción de acuerdo con el número de veces que tenemos al elemento en el proceso redox. NaI + H2SO4 H2S + l2 + Na2SO4 + H2O S e −  S2− I−  I e − 2 S e −  S2− 2I−  2I e −

9 Igualar el número de electrones ganados con el número de electrones perdidos. (mínimo común múltiplo (m.c.m.) o por multiplicación cruzada) S e −  S2− 2I−  2I e − 4 S e −  S2− 8I−  8I e −

10 NaI + H2SO4  H2S + l2 + Na2SO4 + H2O
Sumar las dos semi-reacciones para obtener la ecuación neta. S e −  S2− 8I−  8I e − S I−  S2− + 8I0 Utilizar los coeficientes de la ecuación obtenida para balancear la reacción completa, continuar con las sustancias que no cambian su estado de oxidación y finalizar con el oxígeno. 8 NaI + H2SO4  H2S + l Na2SO H2O 5 4 4 4

11 NaI + H2SO4  H2S + l2 + Na2SO4 + H2O
8 NaI + H2SO4  H2S + l Na2SO H2O 5 4 4 4 Verificar que se cumpla la ley de la conservación de la masa. Una ecuación bien balanceada es la mínima expresión con números enteros.

12 Casos especiales

13 Dos elementos que cambian en una especie
3+ 2− 5+ 5+ 4+ 6+ Sb2S3 + KNO3 + HCl  Sb2O5 + NO2 + K2SO4 + KCl + H2O Simplificar los cambios que genera esa especie 2 Sb3+  Sb e− S2−  S6+ + 8e− 3 2Sb3+  2Sb e− 3S2−  3S e− 2Sb S2−  2Sb5+ + 3S e−

14 N5+ + e−  N4+ 2Sb3+ + 3S2−  2Sb5+ + 3S6+ + 28e− N5+ + e−  N4+ 28
2Sb S2− + 28N5+  2Sb5+ + 3S N4+ Sb2S KNO HCl  Sb2O NO K2SO KCl H2O 28 22 28 3 22 11

15 Pb4+ + 2e− Pb2+ Pb0  Pb2+ + 2e− Pb4+ + Pb0  2Pb2+
Cambio de dos especies a una especie 4+ 2+ PbO Pb H2SO4  PbSO H2O Pb e− Pb2+ Pb0  Pb2+ + 2e− Pb4+ + Pb0  2Pb2+ PbO Pb H2SO4  PbSO H2O 2 2 2

16 1. MnO HI  MnI I2 +H2O 2. Fe3(PO4)2 + Ca(MnO4)2 + H3PO4 Ca3(PO4)2 + FePO4 + Mn3(PO4)2 + H2O 3. Al2S3 + HNO3  Al(NO3)3 + S6 + NO + Al2(SO4)3 + H2O

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18 MÉTODO DEL ION ELECTRÓN O MEDIAS CELDAS

19 Sólo se pueden utilizar especies químicas reales (reconocer compuestos iónicos y compuestos moleculares) La reacción deberá ocurrir en disolución ácida o básica. Se puede partir de reacciones completas o de reacciones iónicas

20 Pasos a seguir

21 K2Cr2O 7 + HBr + H2SO4  CrO2 + Br2 + K2SO4 + H2O
1. Identificar el agente oxidante, agente reductor, producto reducido y producto oxidado (medio ácido). K2Cr2O 7 + HBr + H2SO4  CrO2 + Br2 + K2SO4 + H2O A. O A. R P. R P. O

22 K2Cr2O 7 + HBr + H2SO4  CrO2 + Br2 + K2SO4 + H2O
2. Quitar las especies espectadoras y escribir las dos semi-reacciones. [Cr2O 7]2 − Br− K2Cr2O 7 + HBr + H2SO4  CrO2 + Br2 + K2SO4 + H2O Cr2O 72−  CrO2 Br−  Br2

23 2. Balancear aquellos elementos distintos al oxígeno e hidrógeno
Cr2O 72−  CrO2 Br−  Br2 2 2 3. Balancear el oxígeno agregando moléculas de agua y el hidrógeno con iones H+ 6H+ + Cr2O 72−  2CrO2 2Br−  Br2 + 3H2O

24 4. Balancear cada semir-reacción agregando electrones para igualar cargas en ambos lados
6H+ + Cr2O 72−  2CrO2 + 3H2O 2Br−  Br2 + 2e− 5. Igualar el número de electrones ganados y perdidos (multiplicando por un mcm o de manera cruzada). 6H+ + Cr2O 72−  2CrO2 + 3H2O 2Br−  Br2 4e− + + 2e− 2 4e− + 6H+ + Cr2O 72−  2CrO2 + 3H2O Br−  2Br2 + 4e−

25 6. Sumar las dos semi-reacciones para obtener la ecuación iónica neta.
4e− + 6H+ + Cr2O 72−  2CrO2 + 3H2O Br−  2Br2 + 4e− 6H+ + Cr2O 72− + 4Br−  2CrO2 + 2Br2 + 3H2O 7. Verificar que la ecuación neta tenga la misma carga en ambos lados. 6H+ + Cr2O 72− + 4Br−  2CrO2 + 2Br2 + 3H2O − − = 0 =

26 8. Trasladar los coeficientes obtenidos a la reacción y terminar el balance de las especies espectadoras por inspección. K2Cr2O HBr +H2SO4  CrO2 + Br2 +K2SO4+ H2O 4 2 2 3 9. Verificar que se cumpla la ley de la conservación de la masa.

27 NO3−  NO semi-reacción de reducción
Ajustar la siguiente reacción por medio del método de ión electrón (medio ácido) HNO3 + H2S  NO + S + H2O A. O. A. R. P. R. P. O. NO3−  NO semi-reacción de reducción H2S  S semi-reacción de oxidación

28 NO3−  NO 3e− + 4H+ + + 2H2O + 2e− H2S  S + 2H+ NO3−  NO [ H2S  S + 2H2O] 2 4H+ + + 2H+ [3e− + + 2e−] 3 8H+ + 2NO3− + 6e−  2NO + 4H2O 3H2S  3S + 6H+ + 6e− 2H+ +2NO3− +3H2S 2NO + 4H2O+ 3S

29 2HNO3 + 3H2S  2NO + 3S + 4H2O 2H+ +2NO3− + 3H2S 2NO + 4H2O+ 3S
+2 − 2 = 0 2HNO H2S  2NO + 3S + 4H2O

30 CoCl2 + Na2O2 + NaOH + H2O  Co(OH)3 + NaCl
Ajustar la siguiente reacción por medio del método de ión electrón (medio básico) A. R. A. O. P. O. P. R. CoCl2 + Na2O2 + NaOH + H2O  Co(OH)3 + NaCl Co2+  Co3+ Na2O2  (OH)− + Na+ 2 H+ + 2 2

31 2Co2+ + Na2O2 + 2H2O  2Co3+ + 4(OH)− + 2Na+
Co2+  Co3+ Na2O2  (OH)− + Na+ 2 2 H+ + 2 (OH)− + + 2 (OH)− 2H2O Reescribir las dos semi-reacciones Co2+  Co3+ Na2O2  (OH)− + Na+ 4 2 2H2O + 2[ ] + e− 2e− + 2Co2+  2Co3+ Na2O2  (OH)− + Na+ 4 2 2H2O + + 2e− 2e− + 2Co Na2O H2O  2Co (OH)− + 2Na+

32 2 CoCl2 + Na2O2+ NaOH + H2O  Co(OH)3 + NaCl 2 2 2 4

33 Balanceo a partir de una reacción iónica en medio ácido
+   

34 6e− 7 2 e− 6e− 2 7 6 ( e− ) 2 7 6e− 6e−  + + +  + + +  +  +  + 

35 Balanceo a partir de una reacción iónica en medio básico
+   

36 2 2( 3e− ) ) 3( 2e− 6e− 6e−  + + + +  + + + +  + +  + +  +  + +

37 Resolver los siguientes ejercicios

38 KI + Ca(ClO)2 HCl  I2 CaCl2 KCl H2O KBrO3 Na2HAsO3 KBr H3AsO4 NaCl Cu2S HNO3 Cu(NO3)2 S NO NO2 Pb3O4 H2SO4 Cl2 PbCl2 K2SO4 [Cr(OH)4]− + H2O2  (CrO4)2− H2O (medio básico) P4S3 CNO− (PO4)3− (SO4)2− CN− ácido) (HPO3)2− (BrO) − Br−

39 EJERCICIOS ADICIONALES

40 Balancear y obtener las reacciones iónicas netas correspondientes
a) CrO42−(ac)+ S2O42−(ac) Cr(OH)3(s)+ SO32−(ac) medio básico b) Fe2+ (ac) + MnO4− (ac)  Fe3+ (ac) + Mn2+(ac) medio ácido c) As2O MnO4─  H3AsO Mn2+ medio ácido

41 RESOLVER EL EJERCIO 51, 58, 59 y 61 DE LA PÁGINA 396 y 397 DEL LIBRO “QUÍMICA” DE WHITTEN

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43 MÉTODO ALGEBRAICO

44 A B C D E F Na: A=D Br: A=D K: B=F Mn: B=E O: 4B + C = 3D + 2E + F H:
Asignar a cada sustancia una variable (A, B, C, D, E, F, etc.). A B C D E F NaBr + KMnO4 + H2O  NaBrO3 + MnO2 + KOH Obtener las ecuaciones de acuerdo a los elementos participantes Na: A=D Br: A=D K: B=F Mn: B=E O: 4B + C = 3D + 2E + F H: 2C = F

45 A D C E F B Na: Br: A=D B=F B=E 2C = F 4B + C = 3D + 2E + F K: Mn: O:
Calcular el número de grados de libertad, nG.L.: nG.L. = nv – ne NaBr + KMnO4 + H2O  NaBrO3 + MnO2 + KOH A D C E F B Na: Br: A=D B=F B=E 2C = F 4B + C = 3D + 2E + F K: Mn: O: H:

46 Na: A=D A=D Br: A=D 4B + B/2 = 3D + 2B + B B=F K: B=E=F B = 3D 3/2 B=E
5. Reducir todas las ecuaciones en función de dos variables (las letras que más se repitan generalmente A y B). Na: A=D A=D Br: A=D 4B + B/2 = 3D + 2B + B B=F K: B=E=F B = 3D 3/2 B=E Mn: 4B + C = 3D + 2E + F O: 2C = F H: A=D=1 C = B/2 B = 2 B=E=F= 2 C = 1

47 NaBr + KMnO4 + H2O  NaBrO3 + MnO2 + KOH

48 Cr + Al(MnO4)3 + H3PO4  Mn3(PO4)2 + CrPO4 + AlPO4 + H2O
b) FeHPO3 + NaClO + NaOH  Na3PO4 + NaCl + Fe(OH)3 + H2O c) SbI3 + Sb(IO3) H4SiO4  I2 + Sb4(SiO4)3 + H2O