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Calcoli stechiometrici con reazione redox

Esercizio sui calcoli stechiometrici con reazione redox

Quanti grammi di bicromato di potassio sono necessari per ossidare in ambiente acido il ferro presente in 21 g di FeSO4 a ferro trivalente secondo la reazione da bilanciare:

Cr2O72- + Fe2+ + H+ → Fe3+ + Cr3+ + H2O

Svolgimento dell'esercizio

Si bilancia innanzitutto la reazione:

Cr2O72- + Fe2+ + H+ → Fe3+ + Cr3+ + H2O

Bilanciamo il cromo che partecipa alla reazione di ossido-riduzione:

Cr2O72- + Fe2+ + H+ → Fe3+ + 2 Cr3+ + H2O

Ogni atomo di cromo passa da numero di ossidazione + 6 (in Cr2O72-) a numero di ossidazione +3.

Ogni atomo di cromo acquista 3 elettroni, ma sono due gli atomi di cromo coinvolti nella semireazione, pertanto, in totale, sono 6 gli elettroni acquistati.

Il ferro passa da numero di ossidazione +2 a numero di ossidazione +3 cedendo 1 elettrone. Per bilanciare gli elettroni scambiati è quindi necessario moltiplicare per 6 sia Fe2+ che Fe3+.

Cr2O72- + 6 Fe2+ + H+ → 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + H2O

Si procede con il normale bilancio di massa mettendo un coefficiente stechiometrico 7 di fronte a H2O e un coefficiente 14 davanti ad H+.

La reazione bilanciata è la seguente:

Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ → 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O

Determiniamo le moli di FeSO4:

n (FeSO4) = g / Mm = 21 / 151,903 = 0,138 mol

in cui 151,903 g/ mol è la massa molare di FeSO4

0,138 sono le moli di FeSO4 ma anche le moli di Fe2+.

Cr2O72- e Fe2+ reagiscono nel raporto di 1 : 6, quindi, volendo calcolare le moli di Cr2O72- che reagiscono con 0,138 moli di Fe2+ è sufficiente impostare una proporzione:

1 : 6 = X : 0,138

da cui:

X = (0,138 · 1) / 6 = 0,023 mol di Cr2O72-

Determiniamo infine i grammi di K2Cr2O7 moltiplicando il numero di moli (0,023 mol) per la massa molare (294,189 g/mol):

m(K2Cr2O7) = n · Mm = 0,023 mol · 294,189 g/mol = 6,8 g

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