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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