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Reacciones ácido-base y redox: agentes oxidantes y reductores

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Página 291 de Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico.   Libro de Educación Telesecundaria Grado 3°  Ciclo Escolar 2025 - 2026
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  1. Ácido: HCl, base: NaOH, productos: H₂O + Na⁺ + Cl⁻. 2) Oxígeno va de −2 a 0 (se oxida, agente reductor); hidrógeno va de +1 a 0 (se reduce, agente oxidante). 3) Fe es agente reductor (0 → +3), Cl₂ agente oxidante (0 → −1).
📚 theory quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 5 min lectura

Solución — Página 291

Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Telesecundaria Grado 3° Ciclo Escolar 2025 - 2026

1
Ejercicio 1

Identifica en la reacción ácido-base \mathrm{HCl}_{(ac)} + \mathrm{NaOH}_{(l)} \rightarrow \mathrm{H_2O}_{(l)} + \mathrm{Na}^{+}_{(ac)} + \mathrm{Cl}^{-}_{(ac)} qué especie es el ácido y cuál la base, y qué productos se forman.

  1. En esta reacción, \mathrm{HCl} (ácido clorhidrico) es el ácido porque cede iones \mathrm{H}^{+}.
  2. \mathrm{NaOH} (hidróxido de sodio) es la base porque aporta iones \mathrm{OH}^{-}.
  3. El \mathrm{H}^{+} del ácido y el \mathrm{OH}^{-} de la base se combinan: \mathrm{H}^{+} + \mathrm{OH}^{-} \rightarrow \mathrm{H_2O}.
  4. Los iones restantes, \mathrm{Na}^{+} y \mathrm{Cl}^{-}, quedan disueltos (son iones espectadores).
Respuesta

Ácido: \mathrm{HCl}; Base: \mathrm{NaOH}; Productos: agua \mathrm{H_2O} más iones \mathrm{Na}^{+} y \mathrm{Cl}^{-} (una sal, \mathrm{NaCl}).

2
Ejercicio 2

En la electrólisis del agua 2\mathrm{H_2O}_{(l)} \rightarrow 2\mathrm{H}_{2(g)} + \mathrm{O}_{2(g)}, determina los números de oxidación inicial y final de cada elemento, qué elemento se oxida, cuál se reduce, y qué especie es agente reductor y cuál agente oxidante.

a
Parte 2.a

Oxígeno

  1. En el agua, el número de oxidación del oxígeno es -2.
  2. En el gas \mathrm{O_2} (estado estándar), su número de氧化ación es 0.
  3. Cambio: -2 \rightarrow 0. El número de oxidación aumenta en 2 unidades.
  4. Un aumento en el número de oxidación significa que el oxígeno perdió electrones (se oxidó).
Respuesta

El oxígeno pasa de -2 a 0; se oxida y actúa como agente reductor.

b
Parte 2.b

Hidrógeno

  1. En el agua, el número de oxidación del hidrógeno es +1.
  2. En el gas \mathrm{H_2}, su número de oxidación es 0.
  3. Cambio: +1 \rightarrow 0. El número de oxidación disminuye en 1 unidad.
  4. Una disminución en el número de oxidación significa que el hidrógeno ganó electrones (se redujo).
Respuesta

El hidrógeno pasa de +1 a 0; se reduce y actúa como agente oxidante.

c
Parte 2.c

Balance de la reacción

  1. Cada átomos de \mathrm{H}: de +1 a 0 (ganancia de 1 e⁻ por átomo), 4 átomos de H ganan 4 electrones.
  2. Cada átomo de \mathrm{O}: de -2 a 0 (pérdida de 2 e⁻ por átomo), 2 átomos de O pierden 4 electrones.
  3. Electrones perdidos (4) = electrones ganados (4), la reacción está balanceada en electrones.
Respuesta

2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} es una reacción redox balanceada donde el agua se descompone por acción de la corriente eléctrica.

3
Ejercicio 3

En la reacción 2\mathrm{Fe}_{(s)} + 3\mathrm{Cl}_{2(g)} \rightarrow 2\mathrm{Fe}^{3+} + 2\mathrm{Cl}^{-}_{3(s)}, identifica el agente reductor y el agente oxidante, y justifica con los números de oxidación.

  1. En estado estándar, el número de氧化ación del hierro metálico \mathrm{Fe} es 0.
  2. En el producto, el hierro está como \mathrm{Fe}^{3+}, número de oxidación +3.
  3. Cambio del Fe: 0 \rightarrow +3. Aumento de 3 unidades por átomo; el hierro cede electrones (se oxida), por lo tanto es agente reductor.
  4. En el estado estándar, el cloro en \mathrm{Cl_2} es 0.
  5. En el producto, el cloro es \mathrm{Cl}^{-}, número de oxidación -1.
  6. Cambio del Cl: 0 \rightarrow -1. Disminución de 1 unidad por átomo; el cloro gana electrones (se reduce), por lo tanto es agente oxidante.
  7. Verificación de electrones: 2 átomos de Fe ceden 2 \times 3 = 6 electrones; 6 átomos de Cl (3 moléculas de \mathrm{Cl_2}) ganan 6 \times 1 = 6 electrones. Electrones cedidos = electrones aceptados.
Respuesta

Agente reductor: \mathrm{Fe} (se oxida de 0 a +3); Agente oxidante: \mathrm{Cl_2} (se reduce de 0 a -1).

Contenido de la página

Reacción ácido-base

Para la siguiente reacción ácido-base:

\mathrm{HCl}_{(ac)} + \mathrm{NaOH}_{(l)} \rightarrow \mathrm{H_2O}_{(l)} + \mathrm{Na}^{+}_{(ac)} + \mathrm{Cl}^{-}_{(ac)}

El ácido clorhídrico (HCl) es un ácido; mientras que el hidróxido de sodio (NaOH) es una base, y los productos son agua y los iones de sodio y cloro.

Reacciones redox

Para las reacciones redox se puede identificar lo siguiente:

2\mathrm{H_2O}_{(l)} \rightarrow 2\mathrm{H}_{2(g)} + \mathrm{O}_{2(g)}

Esta reacción representa la electrólisis del agua, y los números de oxidación de cada elemento cambian como sigue:

  • Para el oxígeno en el agua es de 2^{-}, mientras que en la molécula de oxígeno gas es 0 (cero).
  • Para el hidrógeno en el agua es de 1^{+}, mientras que en la molécula de hidrógeno gas es 0 (cero).

Como se puede observar, el cambio para el oxígeno en disolución acuosa fue aumentar su número de oxidación al ceder electrones, y se dice que se oxidó, lo cual se conoce como un agente reductor.

Por otro lado, el cambio para el hidrógeno en disolución acuosa fue disminuir su número de oxidación al aceptar electrones, y se dice que se redujo, siendo así un agente oxidante.

Diferentes átomos de la molécula de agua fueron reducidos y oxidados debido a la acción de la corriente de electrones que se forma en el momento de la separación iónica.

El oxígeno gas (\mathrm{O_2}) es un agente oxidante que si se combina con un agente reductor, como el hidrógeno gas (\mathrm{H_2}), se obtiene la reacción inversa de la hidrólisis del agua, con un desprendimiento de energía abrupto. Esta reacción se utiliza para impulsar pequeños cohetes, mezclando en proporción 2:1 hidrógeno gas y oxígeno gas en un tubo de ensayo, y luego provocando una chispa dentro del tubo para iniciar la reacción. La liberación de energía es tan violenta que se produce una pequeña explosión que empuja lejos el tubo, como si se tratara de un cohete.

Otro ejemplo de reacciones redox es cuando reaccionan dos átomos de hierro y tres moléculas de cloro gas, el agente reductor es el hierro porque cede electrones al cloro gas y éste es el agente oxidante al aceptar los electrones:

2\mathrm{Fe}_{(l)} + 3\mathrm{Cl}_{2(g)} \rightarrow 2\mathrm{Fe}^{3+}\mathrm{Cl}^{-}_{3(l)}

(Agente reductor: Fe — Agente oxidante: \mathrm{Cl_2})

Ejemplos resueltos

Determinar el agente reductor y el agente oxidante en 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2}.

Oxígeno: -2 \rightarrow 0 (aumenta, se oxida, agente reductor). Hidrógeno: +1 \rightarrow 0 (disminuye, se reduce, agente oxidante).

Determinar el agente reductor y el agente oxidante en 2\mathrm{Fe} + 3\mathrm{Cl_2} \rightarrow 2\mathrm{FeCl_3}.

Fe: 0 \rightarrow +3 (se oxida, agente reductor). Cl: 0 \rightarrow -1 (se reduce, agente oxidante).

Tabla

Especie Nº oxidación inicial Nº oxidación final Cambio Proceso Papel
O en H₂O → O₂ -2 0 +2 Oxidación (pierde e⁻) Agente reductor
H en H₂O → H₂ +1 0 -1 Reducción (gana e⁻) Agente oxidante
Fe → Fe³⁺ 0 +3 +3 Oxidación Agente reductor
Cl₂ → Cl⁻ 0 -1 -1 Reducción Agente oxidante

Fórmulas y ecuaciones

Regla: aumento del número de oxidación = oxidación (pérdida de electrones)

Regla: disminución del número de oxidación = reducción (ganancia de electrones)

Electrones perdidos = electrones ganados en una reacción redox balanceada

\mathrm{HCl}@@MATH_0@@_{(l)} \rightarrow \mathrm{H_2O}@@MATH_1@@^{+}_{(ac)} + \mathrm{Cl}^{-}_{(ac)}

2\mathrm{H_2O}@@MATH_0@@_{2(g)} + \mathrm{O}_{2(g)}

2\mathrm{Fe} + 3\mathrm{Cl_2} \rightarrow 2\mathrm{Fe}@@MATH_0@@^{-}

2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{H_2O}

Glosario (7)

Ácido
Sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno (H⁺).
Base
Sustancia que en disolución acuosa aporta iones hidróxido (OH⁻).
Reacción redox
Reacción en la que ocurre transferencia de electrones entre especies químicas.
Número de oxidación
Carga ficticia que se asigna a un átomo considerando ciertas reglas, permite seguir la transferencia de electrones.
Agente reductor
Especie que cede electrones, se oxida y provoca la reducción de otra.
Agente oxidante
Especie que acepta electrones, se reduce y provoca la oxidación de otra.
Electrólisis
Descomposición de una sustancia por medio de la corriente eléctrica.

Preguntas para practicar

¿Por qué el oxígeno en la electrólisis del agua se considera agente reductor?

Porque su número de oxidación aumenta de -2 a 0, es decir, cede electrones y se oxida; al provocar la reducción de otra especie (el hidrógeno), actúa como agente reductor.

¿Qué le sucede a la energía cuando el hidrógeno y el oxígeno se combinan en proporción 2:1 con una chispa?

Se libera energía abrupta y violenta, produciendo una pequeña explosión que puede impulsar el tubo como un cohete; es la reacción inversa a la electrólisis (formación de agua).

Temas y conceptos clave

Reacciones ácido-baseReacciones redoxNúmeros de oxidaciónAgentes oxidantes y reductoresElectrólisis del aguaácidobaseredoxoxidaciónreducciónagente reductoragente oxidantenúmero de oxidación
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Figuras de la página (1)

Esquema de la reacción 2Fe + 3Cl₂ → 2Fe³⁺Cl₃⁻, con flechas que señalan al Fe como 'Agente reductor' y al Cl₂ como 'Agente oxidante', indicando números de oxidación (0) sobre cada reactivo.
Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué es una reacción ácido-base y cómo identificar el ácido y la base?
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¿Cómo se determina el número de氧化ación de un elemento en una reacción redox?
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¿Qué diferencia hay entre agente oxidante y agente reductor?
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📌 Antes de leer esto
  • • Números de oxidación de elementos comunes
  • • Ecuación química balanceada
  • • Concepto de transferencia de electrones
Siguiente tema sugerido
Balance de ecuaciones redox por el método de números de oxidación
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2177 caracteres

Para la siguiente reacción ácido-base:

\mathrm{HCl}^{-}_{(ac)}+\mathrm{NaOH}_{(i)}\rightarrow\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(i)}+\mathrm{Na}^{+}_{(ac)}+\mathrm{Cl}^{-}_{(ac)}

El ácido clorhidrico (HCl) es un ácido; mientras que el hidróxido de sodio (NaOH) es una base, y los productos son agua y los iones de sodio y cloro.

Para las reacciones redox se puede identificar lo siguiente:

2H_{2}O_{(l)}\rightarrow2H_{2(e)}+O_{2(e)}

Esta reacción representa la electrólisis del agua, y los números de oxidación de cada elemento cambian como sigue:

( Para el oxígeno en el agua es de 2^{-} , mientras que en la molecula de oxígeno gas es 0 (cero).

Para el hidrógeno en el agua es de 1, mientras que en la molécula de hidrógeno gas es 0(cero).

Como se puede observar, el cambio para el oxígeno en disolución acuosa fue aumentar su número de oxidación al ceder electrones, y se dice que se oxidó, lo cual se conoce como un agente reductor.

Por otro lado, el cambio para el hidrógeno en disolución acuosa fue disminuir su número de oxidación al aceptar electrones, y se dice que se redujo, siendo asíun agente oxidante.

Diferentes átomos de la molécula de agua fueron reducidos y oxidados debido a la acción de la corriente de electrones que se forma en el momento de la separación iónica.

El oxígeno gas (O_{2}) es un agente oxidante que si se combina con un agente reductor, como el hidrógeno gas (H2), se obtiene la reacción inversa de la hidrólisis del agua, con un desprendimiento de energía abrupto. Esta reacción se utiliza para impulsar pequenos cohetes, mezclando en proporción 2:1 hidrógeno gas y oxígeno gas en un tubo de ensayo, y luego provocando una chispa dentro del tubo para iniciar la reacción. La liberación de energia es tan violenta que se produce una pequena explosión que empuja lejos el tubo, como si se tratara de un cohete.

Otro ejemplo de reacciones redox es cuando reaccionan dos átomos de hierro y tres moleculas de cloro gas, el agente reductor es el hierro porque cede electrones al cloro gas y éste es el agente oxidante al aceptar los electrones, como se observa en la reacción:

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