Respuestas
Paso 1. Se escribe una ecuación desequilibrada ('ecuación esqueleto') que contiene todos los reactantes y productos de la reacción química. Para obtener mejores resultados se escribe la reacción en la forma iónica.
Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Paso 2. Se dividir la reacción redox a las semi-reacciones. La reacción redox no es otra cosa que una reacción en la cual se realizan simultáneamente las reacciones de la oxidación y de la reducción.
a) Se determinan los números de la oxidación de cada átomo que aparece en la reacción. El número de la oxidación (o el grado de la oxidación) es una medida del grado de la oxidación en una molécula (ver: Reglamentos para determinar los números de la oxidación).
Fe+32O-23 + C+2O-2 → Fe0 + C+4O-22
b) Se identifican los pares redox de todos los átomos que han sido oxidados (a los cuales se ha aumentado el número de la oxidación) y todos los átomos que han sido reducidos (a los cuales se ha reducido el número de oxidación).
O:C+2O-2 → C+4O-22 (C)
R:Fe+32O-23 → Fe0 (Fe)
c) Se combinan los pares redox en dos reacciones parciales: una para la oxidación, y la otra para la reducción (ver: Dividir la reacción redox en dos semirreacciones).
O:C+2O-2 → C+4O-22
R:Fe+32O-23 → Fe0
Paso 3. Se equilibran los átomos en las semi-reacciones. La ecuación química debe por ambos lados de la ecuación tener el mismo número de átomos de cada elemento. Los átomos se equilibran añadiendo el coeficiente adecuado delante de la fórmula. La fórmula nunca cambia. Cada semi-reaccione se equilibra separadamente.
a) Se equilibran todos los átomos excepto del oxígeno y del hidrógeno. Para esto se puede utilizar cualquier tipo que aparece en la dada ecuación. Pero ojo, los reactantes se pueden añadir solamente al lado izquierdo de la ecuación, y los productos solamente al lado derecho.
O: CO → CO2
R: Fe2O3 → 2Fe
b) Se equilibran los átomos del oxígeno. Se verifica si el número de los átomos es adecuado en el lado izquierdo de la ecuación a su número en el lado derecho de la misma. Si esto no es el caso, lo tenemos que equilibrar añadiendo moléculas de agua al lado con menos átomos de oxígeno.
O: CO + H2O → CO2
R: Fe2O3 → 2Fe + 3H2O
c) Se equilibran los átomos del hidrógeno. Hay que averiguar si el número de los átomos del hidrógeno en el lado izquierdo es igual a su número en el lado derecho. Si esto no es el caso, hay que equilibrarlo añadiendo el protón (H+) a aquel lado donde faltan los átomos del hidrógeno.
O: CO + H2O → CO2 + 2H+
R: Fe2O3 + 6H+ → 2Fe + 3H2O
Paso 4. Se equilibran las cargas. La suma de todas las cargas en el lado de los productos debe equivaler a la suma de todas las cargas en el lado de los reactantes (la suma de las cargas no debe necesariamente igualar a cero). Las cargas se equilibran añadiendo los electrones (e-) en el lado donde faltan cargas negativas.
O: CO + H2O → CO2 + 2H+ + 2e-
R: Fe2O3 + 6H+ + 6e- → 2Fe + 3H2O
Paso 5. Se iguala el número de los electrones perdidos y recibidos. Dado que el número de los electrones librados en la reacción de la oxidación tiene que ser idéntico al número de electrones recibidos en la reacción de la reducción, multiplicaremos las dos ecuaciones por el factor que dará el multiplicador mínimo común.
O: CO + H2O → CO2 + 2H+ + 2e-| *3
R: Fe2O3 + 6H+ + 6e- → 2Fe + 3H2O| *1
O: 3CO + 3H2O → 3CO2 + 6H+ + 6e-
R: Fe2O3 + 6H+ + 6e- → 2Fe + 3H2O
Paso 6. Se suman las semi-reacciones. Dos semi-reacciones se suman como ecuaciones algebraicas ordinarias donde la flecha funciona como una señal de igualdad. Las semi-reacciones se suman de manera que en un lado estén todos los productos, y en el otro todos los reactantes.
3CO + Fe2O3 + 3H2O + 6H+ + 6e- → 3CO2 + 2Fe + 6H+ + 3H2O + 6e-
Paso 7. Se acorta la ecuación. Las especies que aparecen en ambas ecuaciones sumadas se acortan. Si sea necesario, la entera ecuación se divide por el divisor máximo común para que los coeficientes sean los mínimos posibles.
3CO + Fe2O3 → 3CO2 + 2Fe
Paso final: Y al final, siempre se verifica el equilibrio de las cargas y de los elementos. Primero se verifica si la suma de distintos tipos de átomos en un lado de la ecuación es adecuada a su suma en el otro lado.
ELEMENTO IZQUIERDA DERECHO DIFERENCIA
C 3*1 3*1 0
O 3*1 + 1*3 3*2 0
Fe 1*2 2*1 0
A continuación, se verifica si la suma de las cargas eléctricas en el lado izquierdo de la ecuación equivale a la suma en el lado derecho. No importa cuál sea la suma, siempre y cuando es idéntica en ambos lados.
3*0 + 1*0 = 3*0 + 2*0
0 = 0
Puesto que la suma de distintos átomos en el lado izquierdo de la ecuación equivale a la suma de los átomos en el lado derecho, y dado que la suma de las cargas es igual en ambos lados de la ecuación, podemos escribir una ecuación equilibrada.
Se balancea la ecuación química dada, usando el método Redox:
Fe₂O₃ + 3 CO → 3 CO₂ + 2 Fe (Ecuación balanceada)
Balanceo de la ecuación
Ecuación Química
Fe₂O₃ + CO → CO₂ + Fe
Números de Oxidación
Fe₂⁺³O₃⁻² + C⁺²O⁻² → C⁺⁴O₂⁻² + Fe⁰
Semi-reacciones
C⁺² - 2e⁻ → C⁺⁴ (oxidación) agente reductor
Fe₂⁺³ +6e⁻ → 2 Fe⁰ (reducción) agente oxidante
3C⁺² - 6e⁻ → 3 C⁺⁴ / x 3
Fe₂⁺³ +6e⁻ → 2 Fe⁰
_________________________________
Sumando semi-reacciones
3C⁺² - 6e⁻ + Fe₂⁺³ +6e⁻ → 3 C⁺⁴ + 2 Fe⁰
Ajustando la ecuación:
Fe₂O₃ + 3 CO → 3 CO₂ + 2 Fe (Ecuación balanceada)
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