ossidazione/riduzione, ossidante/riducente
Esercizio tipo: bilanciamento redox
+5
0
Cu(s) + HNO3(aq)
+4
+2
Cu(NO3)2 + NO2(g) + H2O(l)
Cu(s) + 2HNO3(aq)
Cu(NO3)2 + 2NO2(g) + H2O(l)
Bilanciamento degli elettroni in base
ai numeri di ossidazione
Cu(s) + 4HNO3(aq)
Cu(NO3)2 + 2NO2(g) + 2H2O(l)
Bilanciamento delle altre specie e
verifica finale
Cu(s) + 4H+ +2NO3-(aq)
Cu2+ + 2NO2(g) + 2H2O(l)
Determinazione dei numeri
di ossidazione
Identificazione degli ioni spettatori e
reazione ionica netta
Esercizio tipo: bilanciamento redox
+6
-1
K2Cr2O7(aq) + HI(aq)
K2Cr2O7(aq) + 6HI(aq)
K2Cr2O7(aq) + 6HI(aq)
K2Cr2O7(aq) + 14HI(aq)
Cr2O7(aq)= + 14H+(aq) + 6I-
-1
+3 -1
0
KI(aq) + CrI3(aq) + I2(s) + H2O(l)
KI(aq) + 2CrI3(aq) + 3I2(s) + H2O(l)
2KI(aq) + 2CrI3(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)
2KI(aq) + 2CrI3(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)
2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l)
Esercizio tipo: titolazione redox
Per misurare la concentrazione di Ca+2 nel sangue, 1,00 ml di sangue sono trattati con una
soluzione di ossalato di sodio (Na2C2O4). Il precipitato formato di ossalato di calcio (CaC2O4 )
è disciolto in una soluzione acquosa acida per acido solforico diluita. La soluzione ottenuta è
stata titolata con una soluzione acquosa 4.88 10-4 M di KMnO4.
Si raggiunge il punto di equivalenza per aggiunta di 2.05 ml di soluzione di KMnO4.
La equazione chimica (da bilanciare ) è:
KMnO4(aq) + CaC2O4 (s) + H2SO4(aq)
MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + CaSO4(s) + CO2(g) + H2O(l)
(a) calcolare le moli di Ca2+
(b) concentrazione ione Ca2+ espressa in mg Ca+2 per 100 ml di sangue.
Soluzione-parte 1
+7
+3
KMnO4(aq) + CaC2O4 (s) + H2SO4(aq)
+2
+4
MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + CaSO4(s) + CO2(g) + H2O(l)
KMnO4(aq) + 5/2CaC2O4 (s) + H2SO4(aq)
2KMnO4(aq) + 5CaC2O4 (s) + H2SO4(aq)
2KMnO4(aq) + 5CaC2O4 (s) + 8H2SO4(aq)
MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + CaSO4(s) + 5CO2(g) + H20(l)
2MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + CaSO4(s) + 10CO2(g) + H20(l)
2MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 5CaSO4(s) + 10CO2(g) + 8H20(l)
2K+(aq) + 2MnO4-(aq) + 5Ca2+ (aq) + 5C2O4= (aq) + 16H+(aq) + 8SO4=(aq)
2Mn2+ (aq) + 8SO4= (aq) + 2K+ (aq) + 5Ca2+ + 10CO2(g) + 8H20(l)
2MnO4-(aq) + 5C2O4 =(aq) + 16H+(aq)
2Mn2+ (aq)+ 10CO2(g) + 8H20(l)
Titolazione redox
Soluzione-parte 2
le moli di agente ossidante (i.e. MnO4-) (punto equivalenza)
n=1.0 10-6 moli
• calcolare
• ricavare moli di ione ossalato (C2O4=) (equivalenza stechiometrica)
n=2.5 10-6 moli
• ricavare moli Ca2+
n=2.5 10-6 moli
• ricavare massa (mg) di Ca2+ (40.08 g/mole) in 1.00 ml di sangue
100.2 10-3 mg
• ricavare massa (mg) di Ca2+ in 100 ml di sangue
10.0 mg
Esercizio tipo: titolazione redox
Un campione di 2.50 ml di latte a basso tenore di grassi è stato trattato con ossalato di sodio
ed il precipitato di ossalato di calcio filtrato e disciolto in H2SO4.
Il punto di equivalenza ha richiesto 6.53 ml di soluzione 4.56 10-3M di KMnO4.
(a) Calcolare la molarità di Ca2+ nel latte.
(b) concentrazione di Ca2+ in g/l. Il valore ottenuto è compatibile con il valore tipico pari
a 1.2 g Ca2+ per litro ?
2MnO4-(aq) + 5C2O4 = + 16H+(aq)
2Mn2+ + 10CO2(g) + 8H20(l)
Soluzione-parte 2
le moli di agente ossidante (i.e. MnO4-) (punto equivalenza)
n=30 10-6 moli
• calcolare
• ricavare moli di ione ossalato (C2O4=) (equivalenza stechiometrica)
n=7.44 10-5 moli
• ricavare moli Ca2+
n=7.44 10-5 moli
• ricavare molarità di Ca2+
2.98 10-2 M
• ricavare concentrazione di Ca2+ (40.0g g/mol) in g/litro
1.19 g/l
Reazioni di ossido-riduzione di sostanze elementari
• Reazioni di combinazione
Due o più reagenti formano un solo prodotto:
X+Y→Z
• Reazioni di decomposizione
Un solo reagente forma due o più prodotti:
Z→X+Y
• Reazioni di scambio (o spostamento)
Doppio scambio: AB + CD → AC + BD
Scambio semplice: X + YZ → XZ + Y
• Combustione
reazione di combinazione con O2
Reazioni di combinazione di elementi
Reazioni di combinazione di elementi
metallo + non metallo
composto ionico
• Esempio: ossidazione di metalli per formare ossidi
4Al(s) + 3O2 (g)
non metallo + non metallo
2Al2O3(s)
composto covalente
• Esempio: ammoniaca da idrogeno e azoto (scala industriale)
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
• Esempio: tricloruro di fosforo da fosforo e cloro (reagente produzione di pesticidi)
P4(s) + 6Cl2(g)
4PCl3(l)
• Esempio: monossido di azoto da azoto ed ossigeno
N2(g) + O2(g)
2NO(g)
Reazioni di decomposizione di composti
Reazioni di decomposizione di composti
Esempio: produzione di metalli attivi da alogenuri fusi (elettrolisi)
MgCl2(l)
Mg(s) + Cl2
Esempio: decomposizione termica del clorato di potassio
+5 -2
-1
0
2KClO3 (s)
2KCl (s) + 3O2 (g)
Esempio: decomposizione termica del carbonato di calcio ??????
+4 -2
CaCO3(s)
-2
+4 -2
CaO(s) + CO2
Reazione di spostamento (metallo in acqua)
Reazione di spostamento (metallo in acido)
Agente riducente
0
Agente ossidante
+1
+2
0
Me (s) + 2H+ (aq) → Me2+ (aq) + H2 (g)
Reattività dei metalli in soluzione acquosa acida
Ferro (Fe)
Zinco (Zn)
Me(s) + 2HCl(aq)
Magnesio (Mg)
H2 (g) + MeCl2(aq)
Reattività dei metalli: “capacità di spostare H2
Reazioni di spostamento tra metalli
Reazione di spostamento: rame e nitrato di argento
Reazione di combustione
La combustione è il processo di combinazione con l’ossigeno,
spesso avviene con rilascio di calore e luce.
Tutte le reazione di combustione sono reazioni redox, in cui ossigeno elementare
è l’agente ossidante.
La combustione dei combustibili (benzina, gas naturale, carbone…) in genere porta
alla formazione di diossido di carbonio e acqua.
Esempio:combustione del butano
2C4H10(g) + 13O2(g)
10H2O(g) + 8CO2(g)
Esercizi di riepilogo
4.1 Quante moli totali di ioni vengono rilasciate quando ciascuno dei seguenti campioni si
discioglie completamente in acqua?
(a) 0,83 mol di K3PO4 (R: 3.3 moli)
(b) 8,11 · 10-3 g di NiBr2·3H2O (R: 8.93 10-5 moli)
(c) 1,23 · 1021 unità formula di FeCl3 (R: 8.17 10-3 moli)
4.2 Quante moli e quanti ioni di ciascuna specie sono presenti nelle seguenti soluzioni
acquose?
(a) 100 mL di cloruro di alluminio 2,45 M (R:Al+3 0.245 moli, Cl- 0.735 moli)
(b) 1,80 L di una soluzione contenente 2,59 g di solfato di litio al litro
(R:Li+ 0.0848 moli, SO4-2 0.0424moli)
4.3 Quante moli di ioni H+ sono presenti nelle seguenti soluzioni acquose?
(a) 1,40 L di acido perclorico 0,25 M (R: 0.35 mol)
(b) 1,8 mL di acido nitrico 0,72 M (R: 1.3 10-3 mol)
(c) 7,6 L di acido cloridrico 0,056 M (R: 0.43 mol)
4.5 Se 25,98 mL di una soluzione standard di KOH 0,1180 M reagisce con 52,50 mL di
soluzione di CH3COOH, qual è la molarità della soluzione di acido?
(R: 0.0583 M)
4.6 Identificate l’agente ossidante e l’agente riducente nelle seguenti reazioni:
R:
(a) Ione permangato (MnO4-) agente ossidante, acido ossalico (H2C2O4) agente riducente
(b) Rame metallico (Cu) agente riducente, ione nitrato (NO3-) agente ossidante
4.7 Il bicromato di potassio (K2Cr2O7) ossida l'acido solfidrico (H2S) a zolfo elementare
(S) in ambiente acido secondo la seguente reazione:
K2Cr2O7 + H2S + HCl
CrCl3 + KCl + S + H2O
Dopo aver bilanciato, calcolare (a) quanti grammi di bicromato sono necessari ad
ossidare 15 g di acido solfidrico e (b) quanto cloruro cromico (CrCl3) si forma.
(R: (a) 43.2 g, (b) 46.5 g) )
Soluzione esercizio 4.7
+6
-2
K2Cr2O7 + H2S + HCl
0
+3
CrCl3 + KCl + S + H2O
K2Cr2O7 + 3H2S + HCl
2CrCl3 + KCl + 3S + H2O
K2Cr2O7 + 3H2S + 8HCl
Cr2O7= + 3H2S + 8H+
2CrCl3 + 2KCl + 3S + 7H2O
2Cr3+ + 3S + 7H2O
nH2S = 15/34.08 = 0.44 moli
nK2Cr2O7 = 0.44/3 = 0.15 moli,
nCrCl3 = 0.44 x 2/3 = 0.29 moli,
gK2Cr2O7 = 0.15 x 294.18 = 43.2 g
gCrCl3 = 0.29 X 158.35 = 46.5 g
4.13 Usate il metodo dei numeri di ossidazione per bilanciare le seguenti equazioni
introducendo i coefficienti negli spazi bianchi. Identificate l’agente riducente e l’agente
ossidante in ciascuna reazione:
4.12 L’acido nitrico, un acido importante nell’industria e in laboratorio, viene prodotto
industrialmente mediante il processo Ostwald in più stadi, che comincia con
l’ossidazione dell’ammoniaca:
(a) Quali sono l’agente ossidante e l’agente riducente in ciascuna tappa?
(R: 1° O2 agente ossidante, NH3 agente riducente; 2° O2 agente ossidante, NO agente
riducente; 3° NO2 agente riducente ed agente ossidante, “disproporzione”)
(b) Se si suppone che ciascuna tappa abbia una resa del 100%, quanto vale la massa (in
kilogrammi) di ammoniaca che si deve impiegare per produrre 3,0 · 104 kg di HNO3?
(R:1.2 10-4 kg)
nHNO3 = 3.0 104/63.01 = 476.11 kmoli
nNO2 = 3/2 nHNO3, nNO = nNO2, nNH3 = nNO
gNH3 = 714.16 x 17.03 = 1.2 104 kg
nNH3 = 3/2 nHNO3 = 3/2 476.11 = 714.16 kmoli
4.15 Si determina la quantità di acido ascorbico (vitamina C; C6H8O6) nelle compresse
mediante la reazione con bromo, seguita dalla titolazione dell’acido bromidrico con
base standard:
Una compressa è stata disciolta in acqua ed è stata fatta reagire con Br2.
Poi la soluzione è stata titolata con 43,20 mL di NaOH 0,1350 M.
Quanta vitamina C contiene la compressa ?
(R: 513.6 mg)
*40,5 g di alluminio vengono introdotti in una soluzione che contiene 146 g di HCl.
Calcolare quante moli di idrogeno si formano. Calcolare inoltre quale dei due reagenti è
presente in eccesso e quante moli rimangono senza aver reagito alla fine della reazione.
(R: Al 0.17 moli, H2 2 moli)
0
