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1 ESERCITAZIONE di CHIMICA 26 ottobre 2012 REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE STRUTTURE DI LEWIS.

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1 1 ESERCITAZIONE di CHIMICA 26 ottobre 2012 REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE STRUTTURE DI LEWIS

2 2 OSSIDAZIONE e RIDUZIONE

3 3 STATO DI OSSIDAZIONE Carica elettrica che assumono gli atomi di una molecola considerando tutti legami ionici! Positivo: latomo ha perso elettroni! Negativo: latomo ha acquistato elettroni! Zero: latomo non ha scambiato elettroni!

4 4 STATO DI OSSIDAZIONE Ossigeno (nei composti!): di norma -2 (tranne nei perossidi dove è -1!) Idrogeno (nei composti!): di norma +1 (tranne negli idruri dove è -1!) Na Cl H 2 O H 2 S O 4 O 2 Na Na HH 2 O 2

5 Elettronegatività degli elementi 1 1H2He 2,1- 2 3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne 1,01,52,02,53,03,54, Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar 0,91,21,51,82,12,53, K20Ca31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr 0,81,01,61,82,02,42, Rb38Sr49In50Sn51Sb52Te53I54Xe 0,81,01,71,81,92,12, Cs56Ba81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn 0,70,91,8 1,92,02,2-

6 6 Cu 2+ 2 e - Cu 0 + FORMA RIDOTTA elettroni FORMA OSSIDATA + reazione di ossidazione FORMA OSSIDATA elettroni FORMA RIDOTTA + reazione di riduzione Cu 2+ 2 e - Cu 0 +

7 7... concludendo... Ossidazione: perdita di elettroni Riduzione: acquisto di elettroni Ossidante: acquista elettroni Riducente: perde elettroni

8 8 REAZIONI di OSSIDO-RIDUZIONE

9 9 Cu + H 2 SO 4 + HCl CuCl 2 + SO 2 + H 2 O 1 Cu 1 CuCl e - 1 H 2 SO e - 1 SO 2 1 Cu + 1 H 2 SO 4 + HCl 1 CuCl SO 2 + H 2 O 1 Cu + 1 H 2 SO HCl 1 CuCl SO H 2 O

10 10 I 2 + HNO 3 HIO 3 + NO 2 + H 2 O 1 I 2 2 HIO e - 1 HNO e - 1 NO 2 10 HNO e - 10 NO 2 1 I HNO 3 2 HIO NO 2 + H 2 O 1 I HNO 3 2 HIO NO H 2 O

11 11 FeSO 4 + KIO 3 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O 2 FeSO 4 1 Fe 2 (SO 4 ) e - 10 FeSO 4 5 Fe 2 (SO 4 ) e - 2 KIO e - 1 I 2 10 FeSO KIO 3 + H 2 SO 4 5 Fe 2 (SO 4 ) I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O 10 FeSO KIO 3 + H 2 SO 4 5 Fe 2 (SO 4 ) I K 2 SO 4 + H 2 O 10 FeSO KIO H 2 SO 4 5 Fe 2 (SO 4 ) I K 2 SO H 2 O

12 12 FeCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + HCl FeCl 3 + CrCl 3 + KCl + H 2 O 1 FeCl 2 1 FeCl e - 6 FeCl 2 6 FeCl e - 1 K 2 Cr 2 O e - 2 CrCl 3 6 FeCl K 2 Cr 2 O 7 + HCl 6 FeCl CrCl 3 + KCl + H 2 O 6 FeCl K 2 Cr 2 O 7 + HCl 6 FeCl CrCl KCl + H 2 O 6 FeCl K 2 Cr 2 O HCl 6 FeCl CrCl KCl + 7 H 2 O

13 Bilanciare la reazione e calcolare i grammi di acqua che si ottengono da 4,95 g di acido ossalico in presenza di un eccesso di permanganato di potassio e acido solforico H 2 C 2 O 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 CO 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O masse atomiche (uma): H = 1 C = 12 O = 16 K = 39 Mn = 55 S = 32

14 14 2 H 2 C 2 O 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 CO 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O 1 H 2 C 2 O 4 2 CO e - 5 H 2 C 2 O 4 10 CO e - 1 KMnO e - 1 MnSO 4 2 KMnO e - 2 MnSO 4 5 H 2 C 2 O KMnO 4 + H 2 SO 4 10 CO MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O 5 H 2 C 2 O KMnO 4 + H 2 SO 4 10 CO MnSO K 2 SO 4 + H 2 O 5 H 2 C 2 O KMnO H 2 SO 4 10 CO MnSO K 2 SO H 2 O

15 ,95 g di acido ossalico... 5 H 2 C 2 O KMnO H 2 SO 4 10 CO MnSO K 2 SO H 2 O massa H 2 C 2 O 4 = 4,95 g massa molare H 2 C 2 O 4 = 90 g / mol moli H 2 C 2 O 4 = 4,95 / 90 = 0,055 mol moli H 2 O = moli H 2 C 2 O 4 x (8 / 5) = 0,088 mol massa molare H 2 O = 18 g / mol massa H 2 O = 18 x 0,088 = 1,58 g

16 e gli altri reagenti e prodotti... reagentiprodotti H 2 C 2 O 4 = 4,95 gCO 2 = 4,84 g KMnO 4 = 3,47 gMnSO 4 = 3,32 g H 2 SO 4 = 3,23 gK 2 SO 4 = 1,91 g H 2 O = 1,58 g totale = 11,65 g

17 Bilanciare la reazione e calcolare i grammi di acido nitrico che si ottengono da 23,70 g di permanganato di potassio in presenza di un eccesso di acidi solforico e nitroso HNO 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 HNO 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O masse atomiche (uma): H = 1 N = 14 O = 16 K = 39 Mn = 55 S = 32

18 18 2 HNO 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 HNO 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O 1 HNO 2 1 HNO e - 5 HNO 2 5 HNO e - 1 KMnO e - 1 MnSO 4 2 KMnO e - 2 MnSO 4 5 HNO KMnO 4 + H 2 SO 4 5 HNO MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O 5 HNO KMnO 4 + H 2 SO 4 5 HNO MnSO K 2 SO 4 + H 2 O 5 HNO KMnO H 2 SO 4 5 HNO MnSO K 2 SO H 2 O

19 ,7 g di permanganato di potassio... 5 HNO KMnO H 2 SO 4 5 HNO MnSO K 2 SO H 2 O massa KMnO 4 = 23,70 g massa molare KMnO 4 = 158 g / mol moli KMnO 4 = 23,70 / 158 = 0,15 mol moli HNO 3 = moli KMnO 4 x (5 / 2) = 0,375 mol massa molare HNO 3 = 63 g / mol massa HNO 3 = 63 x 0,375 = 23,63 g

20 e gli altri reagenti e prodotti... reagentiprodotti HNO 2 = 17,63 gHNO 3 = 23,63 g KMnO 4 = 23,70 gMnSO 4 = 22,65 g H 2 SO 4 = 22,05 gK 2 SO 4 = 13,05 g H 2 O = 4,05 g totale = 63,38 g

21 Bilanciare la reazione e calcolare i grammi di ossido di azoto NO che si ottengono da 9,30 g di solfuro di mercurio HgS con un eccesso di acidi nitrico e cloridrico HgS + HNO 3 + HCl S + NO + HgCl 2 + H 2 O masse atomiche (uma): Hg = 200,5 S = 32 H = 1 N = 14 O = 16 Cl = 35,5

22 22 2 HgS + HNO 3 + HCl S + NO + HgCl 2 + H 2 O 1 HgS 1 S + 2 e - 3 HgS 3 S + 6 e - 1 HNO e - 1 NO2 HNO e - 2 NO 3 HgS + 2 HNO 3 + HCl 3 S + 2 NO + HgCl 2 + H 2 O 3 HgS + 2 HNO HCl 3 S + 2 NO + 3 HgCl H 2 O

23 ,30 g di solfuro di mercurio 3 HgS + 2 HNO HCl 3 S + 2 NO + 3 HgCl H 2 O massa HgS = 9,30 g massa molare HgS = 232,5 g / mol moli HgS = 9,30 / 232,6 = 0,04 mol moli NO = moli HgS x (2 / 3) = 0,027 mol massa molare NO = 30 g / mol massa NO = 30 x 0,027 = 0,80 g

24 e gli altri reagenti e prodotti... reagentiprodotti HgS = 9,30 gS = 1,28 g HNO 3 = 1,68 gNO = 0,80 g HCl = 2,92 gHgCl 2 = 10,86 g H 2 O = 0,96 g totale = 13,90 g

25 25 REAZIONI di OSSIDO-RIDUZIONE in forma ionica

26 26 Fe 2+ + MnO H + Fe 3+ + Mn 2+ + H 2 O 1 Fe 2+ 1 Fe e - 5 Fe 2+ 5 Fe e - 1 MnO e - 1 Mn 2+ 1 MnO Fe 2+ + H + 1 Mn Fe 3+ + H 2 O 1 MnO Fe H + 1 Mn Fe H 2 O

27 27 Cr 3+ + ClO - + OH - CrO Cl - + H 2 O 1 Cr 3+ 1 CrO e - 2 Cr 3+ 2 CrO e - 1 ClO e - 1 Cl - 3 ClO e - 3 Cl - 2 Cr ClO - + OH - 2 CrO Cl - + H 2 O 2 Cr ClO OH - 2 CrO Cl H 2 O

28 28 Cr(OH) Cl 2 + OH - CrO Cl - + H 2 O 1 Cr(OH) CrO e - 2 Cr(OH) CrO e - 1 Cl e - 2 Cl - 3 Cl e - 6 Cl - 2 Cr(OH) Cl 2 + OH - 2 CrO Cl - + H 2 O 2 Cr(OH) Cl OH - 2 CrO Cl H 2 O

29 29 REAZIONI di OSSIDO-RIDUZIONE casi particolari!

30 30 Cu + H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 1 Cu 1 CuSO e - 1 H 2 SO e - 1 SO 2 1 Cu + 1 H 2 SO 4 1 CuSO SO 2 + H 2 O 1 Cu + 2 H 2 SO 4 1 CuSO SO H 2 O

31 31 HCl + KMnO 4 Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O 2 HCl 1 Cl e - 10 HCl 5 Cl e - 1 KMnO e - 1 MnCl 2 2 KMnO e - 2 MnCl 2 10 HCl + 2 KMnO 4 5 Cl MnCl 2 + KCl + H 2 O 10 HCl + 2 KMnO 4 5 Cl MnCl KCl + H 2 O 16 HCl + 2 KMnO 4 5 Cl MnCl KCl + 8 H 2 O

32 32 DISMUTAZIONE o DISPROPORZIONE Cl 2 + OH - ClO - + Cl - + H 2 O 1 Cl 2 2 ClO e - 1 Cl e - 2 Cl - 2 Cl 2 + OH - 2 ClO Cl - + H 2 O 2 Cl OH - 2 ClO Cl H 2 O 1 Cl OH - 1 ClO Cl H 2 O

33 33 DISMUTAZIONE o DISPROPORZIONE MnO H + MnO MnO 2 + H 2 O 1 MnO MnO e - 2 MnO MnO e - 1 MnO e - 1 MnO 2 3 MnO H + 2 MnO MnO 2 + H 2 O 3 MnO H + 2 MnO MnO H 2 O

34 34 DISMUTAZIONE o DISPROPORZIONE Cl 2 + OH - ClO Cl - + H 2 O 1 Cl 2 2 ClO e - 1 Cl e - 2 Cl - 5 Cl e - 10 Cl - 6 Cl 2 + OH - 2 ClO Cl - + H 2 O 6 Cl OH - 2 ClO Cl H 2 O 3 Cl OH - 1 ClO Cl H 2 O

35 35 CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI moli soluto (mol) Molarità (mol / L) = volume soluzione (L) massa soluto (g) % massa / massa = x 100 massa soluzione (g) massa soluto (g) % massa / volume = x 100 volume soluzione (mL)

36 Bilanciare la reazione e calcolare i grammi di ossigeno che si ottengono da 1 litro di acqua ossigenata 0,8 mol / L con un eccesso di cloruro ferrico FeCl 3 + H 2 O 2 FeCl 2 + O 2 + HCl masse atomiche (uma): Fe = 56 Cl = 35,5 H = 1 O = 16

37 37 2 FeCl 3 + H 2 O 2 FeCl 2 + O 2 + HCl 1 H 2 O 2 1 O e - 1 FeCl e - 1 FeCl 2 2 FeCl e - 2 FeCl 2 2 FeCl H 2 O 2 2 FeCl O 2 + HCl 2 FeCl H 2 O 2 2 FeCl O HCl

38 L acqua ossigenata 0,8 mol / L... 2 FeCl H 2 O 2 2 FeCl O HCl moli H 2 O 2 = 0,8 mol moli O 2 = moli H 2 O 2 = 0,8 mol massa molare O 2 = 32 g / mol massa O 2 = 32 x 0,8 = 25,6 g

39 e gli altri reagenti e prodotti... reagentiprodotti FeCl 3 = 260,0 gFeCl 2 = 203,2 g H 2 O 2 = 27,2 gO 2 = 25,6 g HCl = 58,4 g totale = 287,2 g

40 mL di una soluzione di acido ipocloroso 15 mM sono ridotti da 18,7 mL di una soluzione di iodio 2 mM secondo la reazione I 2 + HClO HIO 3 + HCl Determinare: natura e quantità in grammi del reagente in eccesso (dopo la reazione!) quantità in grammi di HIO 3 ottenuta

41 41 2 I 2 + HClO HIO 3 + HCl 1 I 2 2 HIO e - 1 HClO + 2 e - 1 HCl5 HClO + 10 e - 5 HCl 1 I HClO 2 HIO HCl 1 H 2 O + 1 I HClO 4 2 HIO HCl

42 mL HClO 15 mM... 18,7 mL iodio 2 mM 1 H 2 O + 1 I HClO 2 HIO HCl moli HClO = M x V = 15 x x 15 x = 225 x mol moli I 2 = M x V = 2 x x 18,7 x = 37,4 x mol moli HClO teoriche = mol I 2 x 5 = 37,4 x x 5 = 187 x I 2 è in difetto!HClO è in eccesso!

43 H 2 O + 1 I HClO 2 HIO HCl I 2 è in difetto!HClO è in eccesso! moli I 2 = 37,4 x mol moli HClO che reagiscono = moli I 2 x 5 = 187 x mol moli HClO iniziali = 225 x moli HClO in eccesso = ( ) x = 38 x mol massa molare HClO = 52,5 g / mol massa HClO in eccesso = 38 x x 52,5 = 2,0 x g

44 H 2 O + 1 I HClO 2 HIO HCl I 2 è in difetto!HClO è in eccesso! moli I 2 = 37,4 x mol moli HIO 3 che si formano = moli I 2 x 2 = 74,8 x mol massa molare HIO 3 = 176 g / mol massa HIO 3 = 74,8 x x 176 = 13,2 x g

45 45 STRUTTURE di LEWIS

46 1 1H2He idrogenoelio 2 3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne litioberillioborocarbonioazotoossigenofluoroneo 3 11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar sodiomagne-sioallumi-niosiliciofosforozolfocloroargo 4 19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25 MnMn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr potassiocalcioscandiotitaniovanadiocromo manga- nese ferrocobaltonichelramezincogallio germa- nio arsenicoseleniobromocripto 5 37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42 Mo 43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe rubidiostronzioittriozirconioniobio molib- deno tecnezioruteniorodiopalladioargentocadmioindiostagno antimo- nio tellurioiodioxeno 6 55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn cesiobariolantanioafniotantalio wolfra- mio renioosmioiridioplatinooromercuriotalliopiombobismutopolonioastatorado 7 87Fr88Ra89Ac 104 Rf105 Db106 Sg107 Bh108 Hs109 Mt francioradioattinio ruther- fordio dubnio seabor- gio bohriohassio meitne- rio 6 58 Ce59 Pr60 Nd61 Pm62 Sm63 Eu64 Gd65 Tb66 Dy67 Ho68 Er69 Tm70 Yb71 Lu cerio praseo- dimio neodi- mio prome- zio samarioeuropiogadoli-nioterbiodispro-sioolmioerbiotulioitterbiolutezio 7 90 Th91 Pa92 U93 Np94 Pu95 Am96 Cm97 Bk98 Cf99 Es torio protoat- tinio uranionettunioplutonioamericiocurioberche-lio califor- nio einste-niofermio mende- levio nobeliolauren-zio Tavola periodica degli elementi

47 47 Regole di Lewis nregolaesempi 1 duetto 2 ottetto incompleto 2 ottetto 3 ottetto espanso

48 48 Regole di Lewis nregolaesempi 1 duetto 2 ottetto incompleto 2 ottetto 3 ottetto espanso

49 49 Regole di Lewis Contare gli elettroni (valenza + carica): dividere per 2 per ottenere le coppie di elettroni Posizionare gli atomi e unirli con legami semplici (coppia di elettroni) Assegnare le coppie di elettroni restanti partendo dagli atomi più elettronegativi fino a raggiungere lottetto Spostare le coppie per raggiungere lottetto

50 50

51 51

52 52

53 53

54 54

55 55

56 56

57 57

58 58

59 59

60 60 Regole di Lewis nregolaesempi 1 duetto 2 ottetto incompleto 2 ottetto 3 ottetto espanso

61 61 Regole di Lewis Contare gli elettroni (valenza + carica): dividere per 2 per ottenere le coppie di elettroni Posizionare gli atomi e unirli con legami semplici e spostare le coppie di elettroni per raggiungere lottetto Calcolare la carica formale Spostare le coppie fino ridurre le cariche formali

62 62

63 63

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65 65

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69 69

70 70

71 71 FINE !


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