esercizi svolti sul bilanciamento di reazioni chimiche

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

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.

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

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

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)

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

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

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)

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

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Esercizi risolti

Livello medio

Decomposizione dell'acqua ossigenata

“ L'acqua ossigenata si decompone in Acqua e Ossigeno „

Reazione non bilanciata

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.

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

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.

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