a) 5 H2O2 + 2 MnO4 - IES Dolmen de Soto

Ejercicio 1 - (2000-01). El KMnO4, en medio ácido sulfúrico, reacciona con el H2O2 para dar MnSO4,
O2, H2O y K2SO4.
a) Ajuste la reacción molecular por el método del ion-electrón.
b) ¿Qué volumen de O2 medido a 1520 mm de mercurio y 125 ºC se obtiene a partir de 100 g
de KMnO4?
R= 0’082 atm·L·K-1·mol-1. Masas atómicas: C = 12; O = 16; K = 39; Mn = 55.
a)
•
Se escribe la ecuación sin ajustar:
KMnO4 + H2O2 + H 2SO4 → MnSO4 + O2 + H2O + K2SO4
•
Se escribe la ecuación en forma iónica y se identifican las especies que se oxidan y las que se reducen:
se reduce
+7
+2
–1
0
K+ + MnO4– + H2O2 + H+ + SO42– → Mn2+ + SO42– + O2 + H2O + K+ + SO42–
se oxida
•
Se ajustan las dos semirreacciones:
H2O2 – 2 e-
Semirreacción de oxidación:
Semirreacción de reducción:
•
→
O2 + 2 H+
Mn2+ + 4 H2O
Se obtiene la reacción iónica global sumando las dos semirreacciones, tras equilibrar el número de
electrones (se multiplica la semirreacción de oxidación por 5 y la reducción por 2):
Semirreacción de oxidación:
Semirreacción de reducción:
Reacción iónica ajustada:
Se simplifican los H+
Reacción iónica ajustada:
•
MnO4– + 8 H+ + 5 e-
→
–
2 MnO4
5 H2O2 – 10 e+ 16 H+ + 10 e-
→ 5 O2 + 10 H+
→ 2 Mn2+ + 8 H2O
5 H2O2 + 2 MnO4– + 16 H+ → 5 O2 + 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 H+
5 H2O2 + 2 MnO4– + 6 H+ → 5 O2 + 2 Mn2+ + 8 H2O
Se obtiene la ecuación molecular, añadiendo las especies químicas que no intervienen directamente en el
proceso de intercambio electrónico, pero que aparecen en la ecuación global:
5 H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 5 O2 + 2 MnSO4 + 8 H2O + K2SO4
El MnO4– va con K+:
Como hay 2 MnO4–, se
añaden 2 K+
Los H+ van con SO42– :
Como hay 6 H+ se pueden
formar 3 H2SO4, añadiendo
3 SO42–
Balance de iones:
1er miembro 2º miembro
2 SO42–
2 K+
2–
3 SO4
2 K+
1 SO42–
El Mn2+ va con SO42–:
Como hay 2 Mn2+, se
añaden 2 SO42–
Aunque el K2SO4 no aparece en la ecuación
iónica, aparece en la global del enunciado; de
todas formas, se comprueba que en el 2º
miembro faltan 1 SO42– y 2 K+, para que se
igualen los iones añadidos en el 1er miembro.
Con ellos se formaría 1 K2SO4
b)
5 H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 5 O2 + 2 MnSO4 + 8 H2O + K2SO4
Como Mm( KMnO4) = 158 g/mol
100 g KMnO4 ⋅
1 mol KMnO4
5 mol O2
⋅
= 1'58 mol O2
158 g KMnO4 2 mol KMnO4
0’633 g de KMnO4
VO2 =
nO2 ⋅ R ⋅ T
P
atm⋅L
1'58 mol ⋅ 0'082 mol
⋅K ⋅ 398 K
=
= 25'8 L O2
atm
1520 mmHg ⋅ 7601 mmHg