Números de oxidación y método del ion-electrón

El concepto de número de oxidación presenta situaciones singulares en ciertos compuestos binarios como los peróxidos y los hidruros metálicos. A partir de las reglas generales de asignación:

1. a) Determine el número de oxidación del oxígeno en el peróxido de bario, $\mathrm{BaO_2}$, y en el difluoruro de oxígeno, $\mathrm{OF_2}$.
2. b) Determine el número de oxidación del hidrógeno en el hidruro de calcio, $\mathrm{CaH_2}$, y en el agua, $\mathrm{H_2O}$. Justifique brevemente cada valor en función de las electronegatividades relativas de los elementos combinados.

Al introducir una lámina de cinc metálico en una disolución acuosa de ácido clorhídrico, se produce un vivo burbujeo de hidrógeno gaseoso según el siguiente proceso:

$$\mathrm{Zn(s) + 2\,HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)}$$

1. a) Calcule el número de oxidación de todos los átomos en reactivos y productos.
2. b) Identifique la especie que se oxida, la que se reduce, el agente oxidante y el agente reductor, razonando la respuesta en términos de transferencia de electrones.

En medio acuoso ácido, el ion nitrato puede transformarse en monóxido de nitrógeno, mientras que el ion estaño(II) puede pasar a estaño(IV).

1. a) Escriba y ajuste la semirreacción de reducción del ion nitrato, $\mathrm{NO_3^-(aq)}$, a monóxido de nitrógeno, $\mathrm{NO(g)}$, en medio ácido, indicando el número de electrones transferidos.
2. b) Escriba la semirreacción de oxidación del catión $\mathrm{Sn^{2+}(aq)}$ a $\mathrm{Sn^{4+}(aq)}$ y compruebe para ambas semirreacciones el balance simultáneo de masa y de carga eléctrica.

El gas cloro, $\mathrm{Cl_2(g)}$, burbujeado en una disolución acuosa diluida y fría de hidróxido de sodio, experimenta un proceso de dismutación o desproporción que conduce a la formación de aniones cloruro, $\mathrm{Cl^-}$, y aniones hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$.

1. a) Formule y ajuste por el método del ion-electrón en medio básico las semirreacciones de oxidación y reducción independientes, indicando los reactivos y productos auxiliares ($\mathrm{H_2O}$ y $\mathrm{OH^-}$) y los electrones intercambiados.
2. b) Deduzca la ecuación iónica global neta balanceada y justifique cuantitativamente el concepto de dismutación a partir de los estados de oxidación del cloro.

En disolución básica, el anión permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, es capaz de oxidar al anión sulfito, $\mathrm{SO_3^{2-}}$, produciendo dióxido de manganeso sólido, $\mathrm{MnO_2(s)}$, y anión sulfato, $\mathrm{SO_4^{2-}}$.

1. a) Escriba y ajuste mediante el método del ion-electrón en medio básico las semirreacciones de oxidación y reducción, detallando el balance de átomos mediante $\mathrm{H_2O}$ y $\mathrm{OH^-}$, así como el de cargas con electrones.
2. b) Obtenga la ecuación iónica global neta y compruebe explícitamente que la carga total de los reactivos coincide con la de los productos.

En disolución ácida con ácido sulfúrico, $\mathrm{H_2SO_4}$, el permanganato de potasio, $\mathrm{KMnO_4}$, oxida cuantitativamente al ácido oxálico (etanodioico), $\mathrm{H_2C_2O_4}$, produciendo dióxido de carbono gaseoso, $\mathrm{CO_2(g)}$, y sulfato de manganeso(II), $\mathrm{MnSO_4(aq)}$.

1. a) Escriba y ajuste por el método del ion-electrón las semirreacciones correspondientes y obtenga la ecuación iónica y molecular completa balanceada.
2. b) Se toman $25{,}0\,\text{mL}$ de una disolución acuosa de ácido oxálico acidulada con $\mathrm{H_2SO_4}$. Para alcanzar el punto final rosa tenue persistente del propio permanganato en la valoración redox, se consumen con precisión $18{,}4\,\text{mL}$ de una disolución patrón de $\mathrm{KMnO_4}$ de concentración $0{,}0250\,\text{M}$. Calcule la concentración molar del ácido oxálico analizado.