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^–.

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

• Cr₂O₇^2- + 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¯ + 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