Bilanciamento di una reazione difficile

Il bilanciamento di una reazione non è sempre così immediato e spesso bisogna considerare diversi aspetti per raggiungere l’obiettivo.

Una reazione che presenta qualche difficoltà è l’ossidazione del solfuro di rame (I) ad opera dell’acido nitrico.
La reazione proposta è:
Cu2S + HNO3 → Cu(NO3)2 + CuSO3 +  NO2 +  H2O

Strategia

Individuazione delle specie che si ossidano e si riducono

Il rame passa da numero di ossidazione +1 in Cu2S  a numero di ossidazione +2 sia in Cu(NO3)2 che in CuSO3
Lo zolfo passa da numero di ossidazione -2 in Cu2S a numero di ossidazione +4 in CuSO3
L’azoto passa da numero di ossidazione +5 in HNO3 a numero di ossidazione +4 in NO2

Vi sono pertanto due specie che si ossidano e una specie che si riduce

 

Scrittura delle semireazioni in forma ionica

A questo punto si devono scrivere le tre semireazioni in forma ionica:

2 Cu+ → 2 Cu2+
S2- → SO32-
HNO3 → NO2

 

Bilanciamento di una reazione secondo il metodo delle semireazioni

Si bilanciano le tre semireazioni con il metodo delle semireazioni:

2 Cu+ → 2 Cu2+ + 2 e
3 H2O + S2- → SO32-+ 6 H+ + 6 e
HNO3 + H+ + 1 e → NO2 + H2O

La somma degli elettroni persi nelle prime due semireazioni è pari a 2 + 6 = 8; nella terza semireazione vi è un acquisto di un solo elettrone. Affinché il numero di elettroni persi sia pari al numero di elettroni acquistati si moltiplica la terza semireazione per 8:
8 HNO3 + 8 H+ + 8 e → 8 NO2 +8 H2O

Si somma questa semireazione alle prime due:

2 Cu+ +3 H2O + S2- +8 HNO3 + 8 H+ + 8 e → 2 Cu2+ + 2 e + SO32-+ 6 H+ + 6 e + 8 NO2 +8 H2O

Si semplificano le specie che compaiono da parti opposte come in una equazione:
2 Cu+ + S2- + 8 HNO3 + 2 H+ → 2 Cu2+ + SO32- + 8 NO2 +5 H2O

 

Scrittura in forma molecolare

Tenendo conto delle specie che compaiono nella reazione iniziale si scrive la reazione in forma molecolare:
Cu2S +8 HNO3 + 2 H+ → Cu2+ + CuSO3 + 8 NO2 + 5 H2O

Come si può notare a sinistra vi sono 2 H+ mentre a destra manca l’anione nitrato presente nel nitrato di rame (II)

Si può quindi scrivere:
Cu2S + 10 HNO3 → Cu(NO3)2 + CuSO3 + 8 NO2 + 5 H2O

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