Question

PROBLEMA 1.- 100 g de bromuro de sodio, NaBr, se tratan con ácido nítrico concentrado, HNO3, de
densidad 1,39 g · ml–1 y riqueza del 70 % en masa, hasta la reacción completa. En esta reacción se obtiene
Br2, NO2 y NaNO3 y agua como productos de la reacción.
a) Ajusta las semirreacciones de oxidación y reducción por el método del ión-electrón y ajusta
tanto la reacción iónica como la molecular.
b) Calcula el volumen de ácido nítrico necesario para completar la reacción.
DATOS: Ar
(Br) = 80 u; Ar
(Na) = 23 u.


Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015, QUIMICA

Answer 1

Solución del problema 1 de la prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015, QUIMICA

a) Para realizar el ajuste de la reacción redox usando el método del ion electrón primero se debe determinar cuáles son los estados de oxidación de cada uno de los elementos que intervienen en la reacción e identificar al oxidante y al reductor:

NaBr   +  HNO₃    →   Br₂ +  NO₂ +  NaNO₃ +  H₂O

+1 -1      +1+5-2             0      +4-2   +1+5-2     +1-2

Las correspondientes semirreacciones se deben ajustar teniendo en cuenta que en medio ácido hay que escribir cada elemento que se oxida o se reduce con los O que lleva unidos directamente; equilibrar los O sumando H2O donde haya menos oxígenos; equilibrar los H sumando H+ donde haya menos, y por último equilibrar la carga sumando e– donde haya más carga positiva. De acá podemos analizar que:

Semirreación de reducción: 

NO₃⁻ + 2H⁺ + 1e⁻  → NO₂ + H₂O 

Semirreación de oxidación: 

2Br⁻ - 2e⁻ → Br₂ 

Aplicamos una multiplicación por dos en la semirreacción de reducción para obtener una igualación de los electrones que se están intercambiando, para obtener una reacción ajustada:

2NO₃⁻  +   4H⁺ + 2e⁻   →  2NO₂  +  2H₂O
2Br⁻     -   2e⁻             →    Br₂ 
___________________________________
2NO₃⁻ + 2Br⁻  +  4H⁺ →  Br₂  + 2NO₂  +  2H₂O

La reacción molecular quedaría de la siguiente forma:

2 NaBr +  4 HNO₃ → Br₂ +  2 NO₂ + 2 H₂O + 2 NaNO₃

b) Para el calculo del volumen del ácido nítrico necesario para completar la reacción realizamos un calculo estequiométrico:  

n(NaBr) = $\frac{100g}{103g.mol^{-1} } =$ 0,97 moles

Ahora para saber cual es la molaridad de 1 litro de disolución de ácido nítrico: 

1,39.$\frac{g}{mL} \frac{1000mL}{1L} \frac{70g}{100g} \frac{1mol}{63g} =$ = 15,44 M

En estos cálculos hemos usado el peso Molar para pasar de gramos a moles de NaBr, la estequiometría de la reacción ajustada para pasar a moles de ácido, el peso molar del ácido para pasar a gramos de ácido, la riqueza de la disolución para pasar a masa total de disolución, y la densidad para hallar el volumen correspondiente.