ossidazione/riduzione, ossidante/riducente

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1 ossidazione/riduzione, ossidante/riducente

2 Esercizio tipo: bilanciamento redox K 2 Cr 2 O 7 (aq) + HI(aq) KI(aq) + CrI 3 (aq) + I 2 (s) + H 2 O(l) 0 K 2 Cr 2 O 7 (aq) + 6HI(aq) KI(aq) + 2CrI 3 (aq) + 3I 2 (s) + H 2 O(l) K 2 Cr 2 O 7 (aq) + 6HI(aq) 2KI(aq) + 2CrI 3 (aq) + 3I 2 (s) + 7H 2 O(l) K 2 Cr 2 O 7 (aq) + 14HI(aq) 2KI(aq) + 2CrI 3 (aq) + 3I 2 (s) + 7H 2 O(l) Cr 2 O 7 (aq) = + 14H + (aq) 2Cr 3+( aq) + 3I 2 (s) + 7H 2 O(l)

3 Esercizio tipo: titolazione redox PermisurarelaconcentrazionediCa +2 nelsangue,1,00mldisanguesonotrattaticonuna soluzionediossalatodisodio(na 2 C 2 O 4 ).Ilprecipitatoformatodiossalatodicalcio(CaC 2 O 4 ) è disciolto in una soluzione acquosa acida per acido solforico diluita. La soluzione ottenuta è statatitolataconunasoluzioneacquosa MdiKMnO 4. Siraggiungeilpuntodiequivalenzaperaggiuntadi2.05mldisoluzionediKMnO 4. La equazione chimica (da bilanciare ) è: KMnO 4 (aq) + CaC 2 O 4 (s) + H 2 SO 4 (aq) MnSO 4 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + CaSO 4 (s) + CO 2 (g) + H 2 O(l) (a) calcolare le moli di Ca 2+ (b) concentrazione ione Ca 2+ espressa in mg Ca +2 per 100 ml di sangue.

4 Soluzione-parte KMnO 4 (aq) + CaC 2 O 4 (s) + H 2 SO 4 (aq) MnSO 4 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + CaSO 4 (s) + CO 2 (g) + H 2 O(l) KMnO 4 (aq) + 5/2CaC 2 O 4 (s) + H 2 SO 4 (aq) MnSO 4 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + CaSO 4 (s) + 5CO 2 (g) + H 2 0(l) 2KMnO 4 (aq) + 5CaC 2 O 4 (s) + H 2 SO 4 (aq) 2MnSO 4 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + CaSO 4 (s) + 10CO 2 (g) + H 2 0(l) 2KMnO 4 (aq) + 5CaC 2 O 4 (s) + 8H 2 SO 4 (aq) 2MnSO 4 (aq) + K 2 SO 4 (aq) + 5CaSO 4 (s) + 10CO 2 (g) + 8H 2 0(l) 2K + (aq) + 2MnO 4- (aq) + 5Ca 2+ (aq) + 5C 2 O 4 = (aq) + 16H + (aq) + 8SO 4= (aq) 2Mn 2+ (aq)+ 8SO 4= (aq)+ 2K + (aq)+ 5Ca CO 2 (g) + 8H 2 0(l) 2MnO 4- (aq) + 5C 2 O 4 = (aq) + 16H + (aq) 2Mn 2+ (aq)+ 10CO 2 (g) + 8H 2 0(l)

5 Titolazione redox

6 Soluzione-parte2 calcolare le moli di agente ossidante (i.e. MnO 4- ) (punto equivalenza) n= moli ricavare moli di ione ossalato (C 2 O 4= ) (equivalenza stechiometrica) n= moli ricavare moli Ca 2+ n= moli ricavare massa (mg) di Ca 2+ (40.08 g/mole) in 1.00 ml di sangue mg ricavare massa (mg) di Ca 2+ in 100 ml di sangue 10.0 mg

7 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 H 2 SO 4. Il punto di equivalenza ha richiesto 6.53 ml di soluzione M di KMnO 4. (a) Calcolare la molarità di Ca 2+ nel latte. (b) concentrazione di Ca 2+ in g/l. Il valore ottenuto è compatibile con il valore tipico pari a 1.2 g Ca 2+ per litro? 2MnO 4- (aq) + 5C 2 O 4 = + 16H + (aq) 2Mn CO 2 (g) + 8H 2 0(l)

8 Soluzione-parte2 calcolare le moli di agente ossidante (i.e. MnO 4- ) (punto equivalenza) n= moli ricavare moli di ione ossalato (C 2 O 4= ) (equivalenza stechiometrica) n= moli ricavare moli Ca 2+ n= moli ricavare molarità di Ca M ricavare concentrazione di Ca 2+ (40.0g g/mol) in g/litro 1.19 g/l

9 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 reagenteforma due o piùprodotti: Z X + Y Reazioni di scambio (o spostamento) Doppioscambio: AB + CD AC + BD Scambiosemplice: X + YZ XZ + Y Combustione reazionedicombinazionecon O 2

10 Reazioni di combinazione di elementi

11 Reazioni di combinazione di elementi metallo + non metallo composto ionico Esempio: ossidazione di metalli per formare ossidi 2Al(s) + 3O 2 (g) Al 2 O 3 (s) non metallo + non metallo composto covalente Esempio: ammoniaca da idrogeno e azoto (scala industriale) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Esempio: tricloruro di fosforo da fosforo e cloro (reagente produzione di pesticidi) P 4 (s) + 6Cl 2 (g) 4PCl 3 (l) Esempio: monossido di azoto da azoto ed ossigeno N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g)

12 Reazioni di decomposizione di composti

13 Reazioni di decomposizione di composti Esempio: produzione di metalli attivi da alogenuri fusi (elettrolisi) MgCl 2 (l) Mg(s) + Cl 2 Esempio: decomposizione termica del clorato di potassio KClO 3 (s) 2KCl (s) + 3O 2 (g) Esempio: decomposizione termica del carbonato di calcio?????? CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2

14 Reazione di spostamento (metallo in acqua)

15 Reazione di spostamento (metallo in acido) Agente riducente Agente ossidante Me (s) + 2H + (aq) Me 2+ (aq) + H 2 (g)

16 Reattività dei metalli in soluzione acquosa acida Ferro (Fe) Zinco (Zn) Magnesio (Mg) Me(s) + HCl(aq) H 2 (g) + MeCl 2 (aq)

17 Reattività dei metalli: capacità di spostare H2

18 Reazioni di spostamento tra metalli

19 Reazione di spostamento: rame e nitrato di argento

20 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 2C 4 H 10 (g) + 13O 2 (g) 10H 2 O(g) + 8CO 2 (g)

21 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 K 3 PO 4 (R: 3.3 moli) (b) 8, g di NiBr 2 3H 2 O (R: moli) (c) 1, unità formula di FeCl 3 (R: moli) 4.2 Quante moli e quanti ioni di ciascuna specie sono presenti nelle seguenti soluzioni acquose? (a) 100 mldi cloruro di alluminio 2,45 M (R:Al moli, Cl moli) (b) 1,80 L di una soluzione contenente 2,59 g di solfato di litio al litro (R:Li moli, SO moli) 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 mldi acido nitrico 0,72 M (R: 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 CH 3 COOH, qual è la molarità della soluzione di acido? (R: M)

22 4.6 Identificate l agente ossidante e l agente riducente nelle seguenti reazioni: R: (a) Ione permangato (MnO 4- ) agente ossidante, acido ossalico (H 2 C 2 O 4 ) agente riducente (b) Rame metallico (Cu) agente riducente, ione nitrato (NO 3- ) agente ossidante **Il bicromato di potassio (K 2 Cr 2 O7) ossida l'acido solfidrico (H 2 S) a zolfo elementare (S) in ambiente acido secondo la seguente reazione: K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S + HCl CrCl 3 + KCl + S + H 2 O Dopo aver bilanciato, calcolare (a) quanti grammi di bicromato sono necessari ad ossidare 15 g di acido solfidrico e (b) quanto cloruro cromico (CrCl 3 ) si forma. (R: (a) 43.2 g, (b) 46.5 g) )

23 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:

24 4.12L acido nitrico, un acido importante nell industria e in laboratorio, viene prodotto industrialmente mediante il processo Ostwaldin più stadi, che comincia con l ossidazione dell ammoniaca: (a) Quali sono l agente ossidante e l agente riducente in ciascuna tappa? (R: 1 O 2 agente ossidante, NH 3 agente riducente; 2 O 2 agente ossidante, NO agente riducente; 3 NO 2 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, kg di HNO 3? (R: kg)

25 4.15 Si determina la quantità di acido ascorbico (vitamina C; C 6 H 8 O 6 ) 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 Br 2. Poi la soluzione è stata titolata con 43,20 mldi NaOH0,1350 M. Quanta vitamina C contiene la compressa? (R: 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, H 2 2 moli)