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Esempio di come bilanciare una reazione redox

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1         Testo

Sia data la seguente reazione redox:

\small{K Mn^{(+7)} O_4+ Fe^{(+2)} SO_{4} + H_{2} SO_{4} \rightarrow K_{2} SO_{4}+ Mn^{(+2)} SO_{4} + Fe_{2}^{(+3)} ( SO_{4} )_{3} + H_{2} O}

  1. Quale elemento di ossida e quale elemento si riduce?
  2. Bilancia la reazione redox.

2         Soluzione

2.1         Punto 1

Il problema non chiede di ricavare i numeri di ossidazione degli elementi che si riducono e/o di quelli che si ossidano, poiché tale informazione è un dato del problema.

Il manganese passa da un numero di ossidazione di +7 a un numero di ossidazione pari a +2, il numero di ossidazione si è abbassato. Il manganese ha acquistato 5 elettroni. Il manganese si riduce.

Il ferro passa da un numero di ossidazione di +2 a un numero di ossidazione pari a +3. Il numero di ossidazione del ferro è aumentato. Il ferro ha ceduto un elettrone. Il ferro si ossida.

2.2         Punto 2

2.2.1        Fase 1: bilanciamento degli atomi che partecipano alla redox

Ci sono due atomi di ferro a destra e uno a sinistra, quindi è necessario bilanciare il ferro.

\small{K Mn^{(+7)} O_4+ 2Fe^{(+2)} SO_{4} + H_{2} SO_{4} \rightarrow K_{2} SO_{4}+ Mn^{(+2)} SO_{4} + Fe_{2}^{(+3)} ( SO_{4} )_{3} + H_{2} O}

2.2.2        Fase 2: calcolo del numero di elettroni trasferiti

Ogni atomo di ferro cede un elettrone. Il numero totale di elettroni ceduti da parte del ferro è 2.

Ogni atomo di manganese acquista 5 elettroni. Il numero totale di elettroni acquistati da parte del manganese è 5.

Quindi è presente uno sbilanciamento di cariche, non ci sono abbastanza atomi di ferro per soddisfare il fabbisogno di elettroni del manganese. Bisogna incrementare il quantitativo di ferro.

Il minimo comune multiplo tra 2 e 5 è 10. Per bilanciare si procede come evidenziato di seguito:

\small{2K Mn^{(+7)} O_4+ 10Fe^{(+2)} SO_{4} + H_{2} SO_{4} \rightarrow K_{2} SO_{4}+ 2Mn^{(+2)} SO_{4} + 5Fe_{2}^{(+3)} ( SO_{4} )_{3} + H_{2} O}

In questo modo il ferro cede complessivamente 10 elettroni mentre il manganese ne acquista 10. Le cariche sono ora bilanciate.

2.2.3        Fase 3: Bilanciamento secondo Lavoisier

manganese, ferro, idrogeno e potassio risultano bilanciati, mentre ossigeno e zolfo no.

Per bilanciare lo zolfo si corregge come segue:

\small{2K Mn^{(+7)} O_4+ 10Fe^{(+2)} SO_{4} + 8H_{2} SO_{4} \rightarrow K_{2} SO_{4}+ 2Mn^{(+2)} SO_{4} + 5Fe_{2}^{(+3)} ( SO_{4} )_{3} + 8H_{2} O}

Dunque la reazione bilanciata è:

\small{2K Mn^{(+7)} O_4+ 10Fe^{(+2)} SO_{4} + 8H_{2} SO_{4} \rightarrow K_{2} SO_{4}+ 2Mn^{(+2)} SO_{4} + 5Fe_{2}^{(+3)} ( SO_{4} )_{3} + 8H_{2} O}

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