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Una reazione da bilanciare

Alberto mi chiede di bilanciare la reazione in forma neutra e in forma ionica, e di scrivere la costante di equilibrio, per la reazione che avviene tra il biossido di piombo, il perossido di idrogeno e l'acido solforico da cui si forma solfato piomboso e ossigeno elementare. •(trascurando ioni spettatori) •.
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Alberto ha scritto: Buonasera, qui sotto il problema con la reazione. La ringrazio. Il biossido di piombo reagisce con perossido di idrogeno e acido solforico per dare solfato piomboso e ossigeno elementare.
  • Bilanciare la reazione in forma neutra e in forma ionica (trascurando ioni spettatori)
  • Scrivere la corrispondente costante di equilibrio.
Ecco la risposta: Si tratta di una reazione redox in cui c’è variazione del numero di ossidazione di alcune specie. Si scrivono allora le formule dei composti, si assegnano i numeri di ossidazione agli atomi di tutti gli elementi che compaiono nelle formule, si individuano le specie che si ossidano e si riducono, si scrivono le semireazioni di ossidazione e riduzione considerando la variazione dei numeri di ossidazione, si bilanciano gli elettroni e si procede poi al bilancio di massa. PbO2(s)    +    H2O2(aq)    +    H2SO4(aq)     =     PbSO4(aq)    +    O2(g) Pb(+4) O(-2)       H(+1) O(-1)            H(+1) S(+6) O(-1)    Pb(+2) S(+6) O(-2)     O(0) Pb(+4) + 2 e- → Pb(+2) 2 O(-1)        O2  + 2 e- Poiché non è richiesto alcun intervento per bilanciare il numero di elettroni scambiati, si poteva bilanciare la reazione sin dall’inizio tramite il bilancio delle masse aggiungendo l’acqua tra i prodotti di reazione; in una rezaione redox, infatti, il bilancio degli atomi di idrogeno e ossigeno si effettua spesso aggiungendo H2O.

PbO2(s) + H2O2(aq) + H2SO4(aq)  =  PbSO4(aq) + O2(g) + 2 H2O(l)

Per quanto riguarda l’equazione ionica netta, tieni presente che le formule che possiamo scrivere in forma ionica sono soltanto quelle dei composti che in acqua sono molto dissociati/ionizzati e anche molto solubili; in questo caso possiamo scrivere in forma ionica soltanto H2SO4 e PbSO4.  Gli ioni che restano inalterati durante la reazione sono detti ioni spettatori e possono essere eliminati dall'equazione di reazione; pertanto:

PbO2(s) + H2O2(aq) + 2 H+(aq)  SO42-(aq)  =  Pb2+(aq)SO42-(aq) + O2(g) + 2 H2O(l)

PbO2(s) + H2O2(aq) + 2 H+(aq)  =  Pb2+(aq) + O2(g) + 2 H2O(l)    equazione ionica netta

Per la costante di equilibrio devi invece ricordare che, per le reazioni che avvengono in soluzione acquosa, essa si esprime come rapporto tra il prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti di reazione e il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti, riportando come esponente di ciascuna concentrazione il coefficiente stechiometrico della specie considerata. Nel caso siano presenti specie gassose, si riporta al posto della concentrazione molare la loro pressione parziale. Inoltre, nell’espressione della costante di equilibrio delle reazioni che avvengono in soluzione acquosa, si trascurano
  • l’acqua che compare tra i reagenti o tra i prodotti di reazione
  • tutte le specie che sono solidi o liquidi puri.
Quindi:

Ke = [Pb2+] · pO2 / [H2O2] · [H+]2

Ecco fatto…ti è chiaro? Me lo auguro…

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