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esercizi svolti sul bilanciamento di reazioni chimiche

di Vittorio Sossi
inserita 11-12-2020

Esercizi risolti

Livello medio

Riduzione del Ferro dalla Magnetite

Formazione di Ferro metallico per opera del Monossido di Carbonio

Reazione non bilanciata

la fotosintesi clorofilliana

Tipo di reazione: Ossidoriduzione

1-La prima reazione da bilanciare è una ossidoriduzione. Il Monossido di Carbonio viene ossidato dalla Magnetite ad Anidride Carbonica mentre il Ferro si riduce a Ferro metallico.

è bilanciata?

No. L'equazione non è bilanciata. A sinistra abbiamo 3 Fe a destra 1, a sinistra 5 O a destra 2.
Anche se le ossidoriduzioni prevedono procedure più complete e complesse per il bilanciamento queste relativamente semplici possiamo bilanciarle con le poche regole che abbiamo usato finora. Concentriamoci solo sul monossido di carbonio e sull'anidride carbonica

1- Ossigeno. A sinistra è dispari a destra e pari.

Intanto raddoppiamo le molecole di Monossido e di anidride carbonica, in modo da avere un numero pari di atomi di Ossigeno a destra e a sinistra.

bilancio l'Ossigeno

2- Non abbiamo risolto molto. A sinistra abbiamo 6 atomi di Ossigeno a destra 4.
Però è facile vedere che se raddoppiamo ancora le due molecole otteniamo 8 atomi di Ossigeno sia a destra che a sinistra

bilancio l'Ossigeno

Il Ferro l'abbiamo lasciato per ultimo tanto a destra si trova isolato e basta aggiungere 3.

bilancio il Ferro

QUINDI: Quindi occorrono 4 molecole di Monossido per ridurre i 3 atomi di Ferro della magnetite, con formazione di 4 molecole di anidride carbonica e Ferro metallico.

Appendice:

Dato che è una reazione redox verifichiamo che il numero di elettroni ceduti dal carbonio (il cui numero di ossidazione passa da +2 a +4) nella reazione bilanciata sia uguale a quello di elettroni ricevuti dal Ferro (nella magnetite 2 atomi di Ferro hanno numero di ossidazione +3 e uno ha numero di ossidazione +2, il Ferro metallico ha ovviamente numero di ossidazione 0)

reazione bilanciata con numeri di ossidazione

semireazione di ossidazione del Carbonio 4 C+2 --> 4 C+4 + 8 e-

semireazione di riduzione del Ferro 2 Fe3+ + 1 Fe2+ + 8e- --> 3 Fe0

Il numero di elettroni è lo stesso per cui abbiamo verificato che la redox è correttamente bilanciata anche nel numero di elettroni scambiati


Video-esempio con le simulazioni PHET

Link di riferimento:

CANALE YOUTUBE - scienzità

PHET - Bilanciamento reazioni

PHET - Reagenti, prodotti e residui


Esercizi risolti

Livello medio

Formazione di Ossido di Nichel

Ossidazione del Cloro ad opera di Ossigeno molecolare

Reazione non bilanciata

Ossidazione del Cloro ad opera di Ossigeno molecolare

Tipo di reazione: Ossidoriduzione

Anche in questa reazione sono coinvolte delle ossidoriduzioni, però anche questa è facilmente risolvibile a colpo d'occhio.

è bilanciata?

No. L'unico problema in questo caso è l'Ossigeno. Ce ne sono due a sinistra e 6 a destra.
In questo caso è molto semplice. Dato che è solo l'Ossigeno da aggiustare. In più a sinistra è da solo come molecola biatomica e non abbiamo problemi di pari e dispari.

1-Ossigeno (O). Basta aggiungere un 3 davanti all'Ossigeno molecolare

bilancio l'Ossigeno

Controlliamo che l'Ossigeno sia corretto. A sinistra ce ne sono 12 + 6; a destra ce ne sono 12 + 6. L'equazione è bilanciata.

QUINDI: Quindi il dicloruro di Nichel reagisce con 3 molecole di Ossigeno per dare Ossido di Nichel e anidride Clorica. (per inciso il Cloro si ossida e l'Ossigeno si riduce, controlliamo i numeri di elettroni scambiati)

Appendice:

Dato che è una reazione redox verifichiamo che il numero di elettroni ceduti dal Cloro (il cui numero di ossidazione passa da -1 a +5) nella reazione bilanciata sia uguale a quello di elettroni ricevuti dall'Ossigeno (il cui numero di ossidazione passa da 0 a -2)

reazione bilanciata con numeri di ossidazione

semireazione di ossidazione del Cloro 2 Cl-1 --> 2 Cl+5 + 12 e-

semireazione di riduzione dell'Ossigeno 6 O0 + 12 e- --> 6 O -2

Il numero di elettroni è lo stesso per cui abbiamo verificato che la redox è correttamente bilanciata anche nel numero di elettroni scambiati


Esercizi risolti

Livello medio

Decomposizione dell'acqua ossigenata

L'acqua ossigenata si decompone in Acqua e Ossigeno

Reazione non bilanciata

Decomposizione dell'acqua ossigenata

Tipo di reazione: Decomposizione

La terza reazione la conosciamo tutti se abbiamo comprato e conservato male l'acqua ossigenata.
Sia per effetto della luce che del calore l'Acqua Ossigenata si decompone rapidamente in acqua sviluppando Ossigeno.

è bilanciata?

No. A sinistra abbiamo 2 O e a destra 3
è un caso abbastanza semplice. Basta risolvere il problema del pari e dispari degli atomi di Ossigeno.

1 - Ossigeno (O). Raddoppiamo le molecole di Acqua così abbiamo l'Ossigeno pari sia a destra che a sinistra.

bilancio l'ossigeno

2 Idrogeno (H) Raddoppiamo anche le molecole di Acqua Ossigenata in modo da bilanciare contemporaneamente sia Idrogeno che Ossigeno

bilancio l'idrogeno

QUINDI: Del resto è abbastanza evidente che per ottenere i due atomi di Ossigeno che servono per formare una molecola di O2 occorrono due molecole di Acqua Ossigenata che ne danno uno a testa

Appendice:

Dato che nelle precendenti abbiamo evidenziato il carattere REDOX delle reazioni è opportuno sottolineare che anche questa è una reazione redox, di un tipo particolare:
Una DISPROPORZIONE Una reazione in cui uno stesso elemento in parte si ossida e in parte si riduce.
L'ossigeno molecolare ha ovviamente numero di ossidazione 0,
l'Ossigeno dell'acqua ha come di consueto numero di Ossidazione -2,
mentre l'Ossigeno nell'acqua ossigenata ha numero di Ossidazione -1.
Come mai?
Perché l'acqua ossigenata è un PEROSSIDO: un composto in cui DUE atomi di Ossigeno sono legati tra loro. Dato che un legame è formato dagli atomi di Ossigeno, solo un altro legame è disponibile verso un altro elemento. Per cui il numero di Ossidazione è -1.

numero ossidazione dell'ossigeno nell'acqua e nell'acqua ossigenata




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Scienzità è stato realizzato da Silvia Sorvillo e Vittorio Sossi