Problema 4 examen Química EBAU Cantàbria 2024 juliol

Una reacció freqüent en la valoració de l’excés de dicromat de potassi (K₂Cr₂O₇) present en una dissolució és la següent: a) Ajustar l’equació anterior aplicant el mètode de l’ió-electró, indicant quines són les semireaccions d’oxidació i de reducció. b) Un volum de $10 \text{ mL}$ d’aquesta dissolució de dicromat reacciona amb $20 \text{ mL}$ d’una dissolució de sulfat de ferro (II) (FeSO₄) que conté $5 \text{ g}$ de sal per litre de dissolució.

Calcular la concentració molar de la dissolució de dicromat de potassi. $$K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 + FeSO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Fe_2(SO_4)_3 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O$$

DADES: Masses atòmiques: Cr = 52; K = 39,1; O = 16; H = 1; S = 32; Fe = 55,8

a) Ajustar l’equació anterior aplicant el mètode de l’ió-electró, indicant quines són les semireaccions d’oxidació i de reducció.

Semireacció d’oxidació:
\begin{equation}
\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 1e^-
\end{equation}

Multiplicada per 6:
\begin{equation}
6\text{Fe}^{2+} \rightarrow 6\text{Fe}^{3+} + 6e^-
\end{equation}

Semireacció de reducció:
\begin{equation}
\text{Cr}_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O
\end{equation}

Ajustament iònic:
\begin{equation}
6\text{Fe}^{2+} + \text{Cr}_2O_7^{2-} + 14H^+ \rightleftharpoons 6\text{Fe}^{3+} + 2Cr^{3+} + 7H_2O
\end{equation}

Ajustament molecular:
\begin{equation}
6FeSO_4 + K_2Cr_2O_7 + 7H_2SO_4 \rightleftharpoons 3Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 7H_2O \end{equation}

b) Un volum de 10 mL d’aquesta dissolució de dicromat reacciona amb 20 mL d’una dissolució de sulfat de ferro (II) (FeSO$_4$) que conté 5 g de sal per litre de dissolució. Calcular la concentració molar de la dissolució de dicromat de potassi.

Calculam els mols de dicromat que han reaccionat amb els 20 mL de la dissolució de sulfat de ferro (II):

\begin{equation}
n_{K_2Cr_2O_7} = (0,02 \text{ L dis. FeSO}_4) \cdot \left( \frac{5 \text{ g FeSO}_4}{1 \text{ L dis.}} \right) \cdot \left( \frac{1 \text{ mol FeSO}_4}{151,8 \text{ g FeSO}_4} \right) \cdot \left( \frac{1 \text{ mol } K_2Cr_2O_7}{6 \text{ mol FeSO}_4} \right)
\end{equation}

\begin{equation}
\approx 1,1 \times 10^{-4} \text{ mol } K_2Cr_2O_7
\end{equation}

Aquests mols de dicromat estan continguts en 10 mL de dissolució, per tant, la concentració molar d’aquesta dissolució és:

\begin{equation}
[K_2Cr_2O_7] = \frac{1,1 \times 10^{-4} \text{ mol } K_2Cr_2O_7}{0,01 \text{ L}} \approx 0,011 \text{ mol/L}
\end{equation}