Elisabetta ha scritto:
Buongiorno professoressa, non so come risolvere il problema. Grazie.
Si fanno reagire 0,80 g di solfato di ferro(II) eptaidrato con 20,0 mL di una soluzione 2,0×10-3 M di K2Cr2O7. Quanti grammi di solfato di cromo(III) e di solfato di ferro(III) verranno formati?
La soluzione è questa:
Per prima cosa si scrive e si bilancia la reazione, che è una ossidoriduzione; per semplicità, conviene considerare soltanto le specie direttamente coinvolte nella redox, tralasciando le altre di cui il problema non richiede informazioni. Si determinano poi le quantità in moli dei due reagenti, si controlla qual è, eventualmente, il reagente limitante e infine, sulla base dei rapporti molari di reazione, si stabiliscono le quantità in moli e le masse dei prodotti. Quindi:
FeSO4·7H2O + K2Cr2O7 → Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 schema di reazione
Fe2+(aq) + Cr2O72-(aq) → Cr3+(aq) + Fe3+(aq) schema in forma ionica
Bilanciando con il metodo ionico-elettronico si ha:
Fe2+ → Fe3+ Cr2O72- → Cr3+
Cr2O72- → 2 Cr3+
Cr2O72- → 2 Cr3+ + 7 H2O
Cr2O72- + 14 H+ → 2 Cr3+ + 7 H2O
Fe2+ → Fe3+ + e- Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- → 2 Cr3+ + 7 H2O
6×(Fe2+ → Fe3+ + e-) Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- → 2 Cr3+ + 7 H2O
6 Fe2+ + Cr2O72- + 14 H+ → 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O equazione in forma ionica
I coefficienti stechiometrici da introdurre nello schema di reazione iniziale pertanto sono:
6 FeSO4·7H2O + K2Cr2O7 → Cr2(SO4)3 + 3 Fe2(SO4)3
n FeSO4·7H2O = m/mmolare = 0,80 g/278,05 g/mol = 2,877×10-3 mol
n K2Cr2O7 = M×V = 2,0×10-3 mol/L×20,0×10-3 L = 4,0×10-5 mol
Il reagente limitante è la soluzione di K2Cr2O7 perché può ossidare una quantità in moli di solfato di ferro(II) 6 volte più grande, cioè 6×4,0×10-5 = 2,4×10-4 mol; dalla reazione si formeranno allora 2,4×10-4/2 = 1,2×10-4 mol di Fe2(SO4)3 e 4,0×10-5 mol di Cr2(SO4)3. Le masse sono:
m Fe2(SO4)3 = n×mmolare = 1,2×10-4 mol×399,88 g/mol = 0,048 g
m Cr2(SO4)3 = n×mmolare = 4,0×10-5 mol×392,182 g/mol = 0,016 g
In conclusione, facendo reagire 0,80 g di solfato di ferro(II) eptaidrato con 20,0 mL di una soluzione 2,0×10-3 M di K2Cr2O7 si ottengono 0,048 mol di Fe2(SO4)3 e 0,016 g di Cr2(SO4)3.