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Supuesto 46

Murcia 2025 ·

Enunciado

(1,6 puntos) Una muestra de 0,2400 g de una mezcla sólida que contiene solo permanganato de potasio y cromato de potasio se trata en medio ácido con yoduro de potasio, liberando suficiente yodo para reaccionar con 60,00 mL de tiosulfato 0,1000 M. Se piden los porcentajes de Cr y de Mn en la muestra.

Masas molares: S 32,1; K 39,1; Cr 52; Mn 54,94; I 126,9 g/mol.

Solución

Planteamiento por equivalentes de electrones

Las tres etapas del proceso son:

MnOX4X−+8 HX++5 eX−→MnX2++4 HX2O(5 e− por Mn)\ce{MnO4- + 8 H+ + 5 e- -> Mn^2+ + 4 H2O} \qquad (5\ e^-\ \text{por Mn}) CrX2OX7X2−+14 HX++6 eX−→2 CrX3++7 HX2O(3 e− por Cr)\ce{Cr2O7^2- + 14 H+ + 6 e- -> 2 Cr^3+ + 7 H2O} \qquad (3\ e^-\ \text{por Cr}) 2 IX−→IX2+2 eX−;IX2+2 SX2OX3X2−→2 IX−+SX4OX6X2−\ce{2 I- -> I2 + 2 e-}; \qquad \ce{I2 + 2 S2O3^2- -> 2 I- + S4O6^2-}

La clave es que cada mol de tiosulfato equivale a un mol de electrones: los electrones que capturan los oxidantes liberan la mitad de moles de IX2\ce{I2}, y cada IX2\ce{I2} consume dos tiosulfatos. Por tanto, llamando xx a los moles de KMnOX4\ce{KMnO4} e yy a los de KX2CrOX4\ce{K2CrO4} (en medio ácido el cromato pasa a dicromato, pero el estado de oxidación del Cr sigue siendo +6):

5x+3y=n(SX2OX3X2−)=0,06000⋅0,1000=6,000⋅10−3 mol5x + 3y = n(\ce{S2O3^2-}) = 0{,}06000\cdot 0{,}1000 = 6{,}000\cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol}

y la segunda ecuación es la masa, con M(KMnOX4)=158,04M(\ce{KMnO4}) = 158{,}04 y M(KX2CrOX4)=194,20 g mol−1M(\ce{K2CrO4}) = 194{,}20\ \mathrm{g\,mol^{-1}} (tomando O = 16,00, dato que el enunciado omite):

158,04 x+194,20 y=0,2400 g158{,}04\,x + 194{,}20\,y = 0{,}2400\ \mathrm{g}

Resolución

x=8,960⋅10−4 mol de KMnOX4;y=5,067⋅10−4 mol de KX2CrOX4x = 8{,}960\cdot 10^{-4}\ \mathrm{mol\ de\ }\ce{KMnO4};\qquad y = 5{,}067\cdot 10^{-4}\ \mathrm{mol\ de\ }\ce{K2CrO4}

Comprobación de la masa: 0,1416+0,0984=0,2400 g0{,}1416 + 0{,}0984 = 0{,}2400\ \mathrm{g} ✔

% Mn=8,960⋅10−4⋅54,940,2400⋅100=20,5 %\%\,\mathrm{Mn} = \frac{8{,}960\cdot 10^{-4}\cdot 54{,}94}{0{,}2400}\cdot 100 = \boxed{20{,}5\ \%} % Cr=5,067⋅10−4⋅52,00,2400⋅100=11,0 %\%\,\mathrm{Cr} = \frac{5{,}067\cdot 10^{-4}\cdot 52{,}0}{0{,}2400}\cdot 100 = \boxed{11{,}0\ \%}

Merece la pena destacar el ahorro que supone razonar por equivalentes: no hace falta escribir las reacciones moleculares completas ni calcular el yodo intermedio, basta con contabilizar electrones.

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