Ejercicio de Estequiometría — UNMSM

Las reacciones redox están ampliamente distribuidas en los seres vivos y en la naturaleza, y algunas son fáciles de comprobar. En el laboratorio de química, un estudiante añade 15 mL de ácido clorhídrico concentrado (%m/m = 36 % y densidad = 1,18 g/mL) a 2 g de permanganato de potasio y obtiene cloro gaseoso, cloruro de manganeso y agua. Respecto de lo indicado, establezca el valor de verdad (V o F) de las siguientes proposiciones:

Datos: $_{25}Mn = 55{,}0$ ; $_{19}K = 39{,}0$ ; $_{17}Cl = 35{,}5$ ; $_8O = 16{,}0$ ; $_1H = 1{,}0$

I. El reactivo limitante es el ácido clorhídrico.

II. El volumen de cloro obtenido a condiciones normales es 0,71 L.

III. El agente oxidante es el permanganato de potasio.

IV. Del reactivo en exceso, quedan sin reaccionar 2,68 gramos.

Ver solución paso a paso

(Pista: conviene balancear primero la ecuación redox por el método del ion-electrón, calcular la masa real de HCl disponible a partir del porcentaje y la densidad, y luego comparar cuál de los dos reactivos alcanza para menos moles de producto.)

1. (Se balancea la ecuación: $2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 5Cl_2 + 2MnCl_2 + 8H_2O + 2KCl$ , donde el manganeso se reduce de +7 a +2 y el cloro se oxida de −1 a 0.)

2. (Se calcula la masa real de HCl disponible: $15\text{ mL} \times 1{,}18\text{ g/mL} \times 0{,}36 = 6{,}372$ g de HCl puro.)

3. (Se compara, según la estequiometría (2 mol de $KMnO_4$ por cada 16 mol de HCl, es decir, 316 g de $KMnO_4$ por cada 584 g de HCl), cuál reactivo alcanza para menos producto: con 2 g de $KMnO_4$ se necesitarían aproximadamente 3,696 g de HCl, cantidad menor a los 6,372 g disponibles; por lo tanto, el reactivo limitante es el $KMnO_4$ , no el HCl, y la proposición I es falsa.)

4. (Usando el $KMnO_4$ como reactivo limitante, se calcula el volumen de $Cl_2$ producido en condiciones normales: $2(158)$ g de $KMnO_4$ producen $5(22{,}4)$ L de $Cl_2$ ; con 2 g de $KMnO_4$ , se obtiene $x = 0{,}71$ L; la proposición II es verdadera.)

5. (En la reacción, el manganeso se reduce (gana electrones), por lo que el $KMnO_4$ actúa como agente oxidante, y el HCl actúa como agente reductor; la proposición III es verdadera.)

6. (Se calcula la masa de HCl que efectivamente reacciona con los 2 g de $KMnO_4$ : aproximadamente 3,696 g; la masa de HCl en exceso es $6{,}372 - 3{,}696 = 2{,}68$ g; la proposición IV es verdadera.)

Por lo tanto, el valor de verdad de las cuatro proposiciones es FVVV, alternativa C.

Ejercicio de Química — UNMSM