esercitazioni_5

Reazioni di ossidoriduzione Gli elementi possono esistere in diversi stati di ossidazione…

Es: Na: n.oss. = 0 (Na), +1 (NaOH) Cl: n.oss. = -1 (NaCl), 0 (Cl2), +1 (Cl2O), +3 (Cl2O3), +5 (Cl2O5), +7 (Cl2O7)

…e possono cambiare il proprio numero di ossidazione mediante reazioni che coinvolgono acquisto o perdita di elettroni, reazioni che sono chiamate di ossidoriduzione oppure REDOX. 0

Es:

Fe

+2

Fe2+ + 2e-

• il Fe metallico è neutro: num. protoni = num. elettroni ---> n.o. =0 • dopo aver perso 2 elettroni, nel nucleo restano due protoni non compensati, Fe rimane carico 2+

Quando il numero di ossidazione aumenta, si dice che l’elemento si è OSSIDATO (l’elemento durante la reazione perde elettroni) 0

Fe

+2

FeCl2 + 2e-

-2

0

H2S

S

+ 2e-

n.oss. sale da 0 a +2

n.oss. sale da -2 a 0

Quando il numero di ossidazione diminuisce, si dice che l’elemento si è RIDOTTO (l’elemento durante la reazione acquista eletroni) +7

HMnO4 + 5e+1

HClO + 2e-

+2

MnO

n.oss. scende da +7 a +2

-1

HCl

n.oss. scende da +1 a -1

0

Fe +1

+2

2e- +

FeCl2

(1)

-1

HClO +1

+ 2e0

HClO

+ Fe

HCl

(2)

-1

HCl

+2

+ FeCl2

L’ossidazione (del ferro) e la riduzione (del cloro) sono contemporanee: È una reazione di OSSIDORIDUZIONE (REDOX) In una redox si potranno sempre distinguere • Una semireazione di ossidazione (1) • Una semireazione riduzione (2)

Bilanciamento reazioni di ossidoriduzione 1. Si calcolano i numeri di ossidazione degli elementi per individuare quale si ossida e quale si riduce 2. Bilanciamento elettronico: il numero di elettroni ceduti dev’essere uguale al numero di elettroni acquistati 3. Bilanciamento di massa, come per le equazioni non redox

Bilanciamento reazioni di ossidoriduzione +1

+1 -2

NaClO

+

Ipoclorito di sodio

-3

+1 -1

NH3

NaCl + N2 + H2O

ammoniaca

0

+1

-2

Cloruro di sodio

1) Si calcolano i numeri di ossidazione degli elementi per individuare quale si ossida e quale si riduce: Cl ---> N --->

da +1 a -1 da -3 a 0

acquista 2 ecede 3 e-

si RIDUCE si OSSIDA

2) Scrivere le semireazioni, bilanciarle nel caso uno dei composti fosse in forma molecolare e poi bilanciare il numero di elettroni (n° e- ceduti = n° e- acq) 3

Cl+ + 2e-

→

Cl-

∆e- = 2

2

N3-

→

N2 + 6e-

∆e- = 6

Moltiplico le semireazioni in modo da avere in entrambe lo stesso numero di ecoinvolti. Quando i coefficienti sono stabiliti li metto nella reazione complessiva.

3 NaClO

+ 2 NH3

3 NaCl +

N2 + H2O

3) Bilancio gli elementi non coinvolti nella reazione di ossidoriduzione

3 NaClO

+ 2 NH3

3 NaCl +

N2 + 3 H2O

Nel caso lo stesso elemento si ossidi e si riduca contemporaneamente si parla di reazioni

DI DISPROPORZIONE: +1

-1

+5

NaClO → NaCl + NaClO3 2 Cl+ + 2eCl+

→

Cl-

∆e- = 2

→

Cl+5 + 4e-

∆e- = 4

NaClO → 2 NaCl + NaClO3 3 NaClO → 2 NaCl + NaClO3

riduzione ossidazione Bilanciamento elettroni Bilanciamento massa

BILANCIAMENTI di REDOX: 1) KMnO4 + K2S + HClO4 → Mn(ClO4)2 + SO2 + KClO4 + H2O 2) NaMnO4 + N2O4 + Na2SO4 → MnSO4 + NaNO3 + H2SO4 3) FeS2 + Na2Cr2O7 + HClO4 → Fe(ClO4)3 + SO2 + Cr(ClO4)3 + NaClO4 + H2O 4) Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O 5) H2O2 + KI → H2O + K2O + I2 6) C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O 7) PbS + O2 → PbO + SO2 8) TiO2 + C + Cl2 → TiCl4 + CO 9) Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O 10) O3 + KI → K2O + I2 + O2 11) Fe(OH)3 + O2 + H2O → Fe(OH)3

ESERCIZI: 1) L’acqua regia (miscela di HCl e HNO3) scioglie il solfuro di Hg(II) secondo l’equazione: HgS + HCl + HNO3 → HgCl2 + S + NO + H2O Bilanciare la reazione e calcolare quanti g di HgCl2 si ottengono da 123g di minerale cinabro, contenente il 92.1 % di HgS, in presenza di un eccesso di acqua regia.

2) Calcolare la quantità in grammi che può essere ottenuta da 30.64 g di dicromato di potassio, dopo la reazione con un eccesso di cloruro di potassio e acido cloridrico.

3) Calcolare la massima quantità di monossido di azoto che si può formare da 6.03 g di N2 e 0.191 mol di O2 (fatti reagire in condizioni particolari).

4) Calcolare la massima quantità di ossido di calcio che può essere ottenuta per riscaldamento di 27.8 kg di calcare contenente 93.5 % di carbonato di calcio.

Durante la reazione si sviluppa anche anidride carbonica.

5) Facendo gorgogliare cloro in una soluzione contente KI si libera I2. Calcolare la quantità, espressa in moli e in grammi, di KCl necessaria per ottenere 0.441 mol di I2, con eccesso di Cl2.

6) Calcolare la quantità in grammi di cloro necessaria per produrre, con eccesso di NaOH, 30.8 g di clorato di sodio, sapendo che la resa percentuale della reazione è 83.4 %. (Durante la reazione si forma anche del cloruro di sodio e acqua).

7) Facendo gorgogliare un eccesso di Cl2 in una soluzione contenente 176.6 g di MgBr2 si ottengono 135 g di Br2. Qual è la resa percentuale di Br2?

(Durante la reazione si forma cloruro di magnesio).

8) Determinare la resa percentuale di una reazione in cui si ha lo sviluppo di 27.34 g di O2 da 78.2 g di clorato di potassio al 98.1%. Oltre all’O2 durante la reazione si sviluppa anche KCl.