15 esercizi su ossidanti e riducenti

Si propongono 15 esercizi su ossidanti e riducenti svolti e commentati in cui viene spiegato come individuare queste specie in una reazione di ossidoriduzione. In una reazione di ossidoriduzione vi è una specie che si ossida ovvero perde elettroni e aumenta il suo numero di ossidazione. Pertanto nella semireazione 2 Cl → Cl2 + 2 e lo ione cloruro passando da numero di ossidazione -1 a numero di ossidazione 0 si è ossidato.

Poiché nelle reazioni di ossidoriduzione vi è uno scambio di elettroni deve essere presente una specie che si riduce ovvero una specie che acquista elettroni e diminuisce il suo numero di ossidazione. Pertanto nella semireazione F2 + 2 e → 2 F il fluoro passando la numero di ossidazione 0 a numero di ossidazione – 1 si è ridotto.

In questo caso poiché il numero di elettroni scambiati nelle due semireazioni è uguale la reazione complessiva è 2 Cl + F2 → Cl2 + 2 F.

elettrodo standard a idrogeno
elettrodo standard a idrogeno

Vi sono specie che tendono a ridursi e altre che tendono a ossidarsi e questa tendenza viene valutata dai potenziali normali di riduzione determinati rispetto all’elettrodo standard a idrogeno.

Dalla tabella si ricavano anche i potenziali di ossidazione relativi alle semireazioni di ossidazione: poiché il potenziale di riduzione per la semireazione Cl2 + 2 e → 2 Cl vale + 1.358 V il potenziale di ossidazione per la semireazione 2 Cl → Cl2 + 2 e  vale – 1.358 V.  I potenziali normali di riduzione si riferiscono alle condizioni standard mentre per condizioni non standard il calcolo della f.e.m. di una cella si calcola con l’equazione di Nernst dovuta al chimico tedesco Walther Hermann Nernst.

Una reazione di ossidoriduzione può avvenire spontaneamente e fornire energia elettrica dando luogo ad una pila se la somma dei potenziali di ossidazione e di riduzione è positiva; tale somma corrisponde anche al voltaggio massimo ottenibile dalla pila, quando le concentrazioni delle specie disciolte sono unitarie.

15 esercizi su ossidanti e riducenti

In molti casi è necessario conoscere quale specie funge da ossidante e quale da riducente pertanto si propongono 15 esercizi su ossidanti e riducenti.

Individuare la specie ossidante e quella riducente nelle seguenti reazioni:

  • ZnO + C → Zn + CO

Nella reazione lo zinco passa da numero di ossidazione + 2 a 0 quindi si riduce e agisce da ossidante; il carbonio passa da numero di ossidazione 0 a +2 quindi si ossida e agisce da riducente

  • H2S + Cl2 → S + 2 HCl

Nella reazione S passa da numero di ossidazione -2 a 0 quindi si ossida e agisce da riducente; il cloro passa da numero di ossidazione 0 a -1 quindi riduce e agisce da ossidante

  • 3 MnO2 + 4 Al → 3 Mn + 2 Al2O3

Nella reazione il manganese passa da numero di ossidazione + 4 a 0 quindi si riduce e agisce da ossidante; l’alluminio passa da numero di ossidazione 0 a +3 quindi si ossida e agisce da riducente

  • Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O

Nella reazione l’argento passa da numero di ossidazione 0 a +1 quindi di ossida e agisce da riducente; l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +3 e si riduce agendo da ossidante

  • 3 As + 5 HNO3 + 2 H2O → 2 H3AsO4 +5 NO

Nella reazione l’arsenico passa da numero di ossidazione 0 a +5 quindi di ossida e agisce da riducente; l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +2 e si riduce agendo da ossidante

  • 2 I + ClO + H2O → I2 + Cl+ 2 OH

Nella reazione lo iodio passa da numero di ossidazione -1 a zero quindi di ossida e agisce da riducente; il cloro passa da numero di ossidazione +1 a -1 quindi si riduce e agisce da ossidante

  • 3 P4 + 20 HNO3 + 8 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO

Nella reazione il fosforo passa da numero di ossidazione 0 a +5 quindi di ossida e agisce da riducente; l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +2 e si riduce agendo da ossidante

  • Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2

Nella reazione il ferro passa da numero di ossidazione +3 a 0 quindi si riduce e agisce da ossidante; il carbonio passa da numero di ossidazione +2 a +4 quindi si ossida e agisce da riducente

  • 2 NH3 + 3 Br2 → 6 HBr + N2

Nella reazione l’azoto passa da numero di ossidazione -3 a 0 quindi si ossida e agisce da riducente; il bromo passa da numero di ossidazione 0  a -1  quindi si riduce e agisce da ossidante

  • MnO4 + 5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

Nella reazione il manganese passa da numero di ossidazione + 7 a +2 quindi si riduce e agisce da ossidante; il ferro passa da numero di ossidazione +2 a +3 quindi si ossida e agisce da riducente

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

Nella reazione il cromo passa da numero di ossidazione + 6 a +2 quindi si riduce e agisce da ossidante; il ferro passa da numero di ossidazione +2 a +3 quindi si ossida e agisce da riducente

  • 2 HBr + SO4 + 2 H+ → SO2 + Br2 + 2 H2O

Nella reazione il bromo passa da numero di ossidazione -1 a 0 quindi si ossida e agisce da riducente; lo zolfo passa da numero di ossidazione + 6 a +4 quindi si riduce e agisce da ossidante

  • 2 HNO3 + 3 H2O2 → 2 NO + 4 H2O + 3 O2

Nella reazione l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +2 quindi si riduce e agisce da ossidante; l’ossigeno passa da numero di ossidazione -1 (in H2O2) a  0 (in O2) quindi si ossida e agisce da riducente

  • 24 S 2- + 16 NO3¯ + 64 H+→ 16 NO + 3 S8 + 32 H2O

Nella reazione lo zolfo passa da numero di ossidazione -2 a 0 quindi si ossida e agisce da riducente; l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +2 quindi si riduce e agisce da ossidante

  • 14 HNO3 + 3 Cu2O →  6 Cu(NO3)2 + 2 NO + 7 H2O

Nella reazione l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +2 quindi si riduce e agisce da ossidante; il rame passa da numero di ossidazione +1 a +2 0 quindi si ossida e agisce da riducente

 

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