Bilanciare la seguente reazione redox: C4H8S2 + KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + Mn3(PO4)2 + K2SO4 + CO2 + H2O.
Fonte: http://www.webalice.it/fiorema/Notizie/5A_Liceo_S_T_/REAZIONI_REDOX_IMPEGNATIVE.pdf
| Punto 1 - Determinare il numero di ossidazione degli atomi presenti
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-1 +1 -2 +1 +7 -2 +1+1 +5-2 +1 +5-2 +2 +5-2 +1 +6-2 +4-2 +1 -2
C4H8S2 + KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + Mn3(PO4)2 + K2SO4 + CO2 + H2O
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| Punto 2 - Collegare gli atomi con variazione di n.o. con delle frecce
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-1 +1 -2 +1 +7 -2 +1+1 +5-2 +1 +5-2 +2 +5-2 +1 +6-2 +4-2 +1 -2
C4H8S2 + KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + Mn3(PO4)2 + K2SO4 + CO2 + H2O
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| Punto 3 - Bilanciare gli atomi collegati dalle frecce
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-1 +1 -2 +1 +7 -2 +1+1 +5-2 +1 +5-2 +2 +5-2 +1 +6-2 +4-2 +1 -2
C4H8S2 + 3KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + Mn3(PO4)2 + 2K2SO4 + 4CO2 + H2O
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|_________________________________________________________________________________________________________________|
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| Punto 4 - Esprimere con e- sulle frecce le 2 variazioni complessive di n.o.
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-1 +1 -2 +1 +7 -2 +1+1 +5-2 +1 +5-2 +2 +5-2 +1 +6-2 +4-2 +1 -2
C4H8S2 + 3KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + Mn3(PO4)2 + 2K2SO4 + 4CO2 + H2O
| | |______________15e_______________________________| | |
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| |______________________________16e__________________________________________________________| tot=36e |
|_____________________________________20e_________________________________________________________________________|
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| Punto 5 - Bilanciare gli elettroni ed eseguire i prodotti
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-1 +1 -2 +1 +7 -2 +1+1 +5-2 +1 +5-2 +2 +5-2 +1 +6-2 +4-2 +1 -2
C4H8S2 + 3KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + Mn3(PO4)2 + 2K2SO4 + 4CO2 + H2O
| | |______________15ex12=180e_______________________| | |
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| |______________________________16ex5=80e____________________________________________________| tot=180e |
|_____________________________________20ex5=100e__________________________________________________________________|
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-1 +1 -2 +1 +7 -2 +1+1 +5-2 +1 +5-2 +2 +5-2 +1 +6-2 +4-2 +1 -2
5C4H8S2 + 36KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + 12Mn3(PO4)2 + 10K2SO4 + 20CO2 + H2O
| | |______________15ex12=180e_______________________| | |
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| |______________________________16ex5=80e____________________________________________________| tot=180e |
|_____________________________________20ex5=100e__________________________________________________________________|
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Si noti come in 5C4H8S2 + 36KMnO4 + KH2PO4 => K3PO4 + 12Mn3(PO4)2 + 10K2SO4 + 20CO2 + H2O, ormai bilanciata dal punto di vista degli elettroni scambiati, al reagente KH2PO4 e al prodotto K3PO4 spetta il compito di bilanciare la massa del K e del gruppo PO43-. Rispetto alle altre reazioni, il bilanciamento qui è più complicato, poiché i due composti si influenzano a vicenda relativamente alle specie K e PO43-.
Piuttosto che procedere per tentativi (a cosa può anche andare per le lunghe), meglio richiamare i principi del bilanciamento algebrico di una reazione riadattandoli al caso qui in esame al fine di trovare l'unica coppia di coefficienti stechiometrici a e b che risolve il problema in base ai coefficienti già presenti nella reazione parzialmente bilanciata.
Considerando solamente K e il gruppo PO43- (H e O vengono bilanciati poi dall'acqua), si ricavano le seguenti relazioni algebriche nei coefficienti stechiometrici a e b incogniti per la reazione
5C4H8S2 + 36KMnO4 + aKH2PO4 => bK3PO4 + 12Mn3(PO4)2 + 10K2SO4 + 20CO2 + H2O
(K) 36 + a = 3b + 20
(PO43-) a = b + 24
sistema lineare che risolto dà a=44 e b=20. Quindi...
| Punto 6 - Bilanciare la massa
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5C4H8S2 + 36KMnO4 + 44KH2PO4 => 20K3PO4 + 12Mn3(PO4)2 + 10K2SO4 + 20CO2 + H2O
Bilanciamento K e PO43- |
5C4H8S2 + 36KMnO4 + 44KH2PO4 => 20K3PO4 + 12Mn3(PO4)2 + 10K2SO4 + 20CO2 + 64H2O
Bilanciamento H e O |
| 5C4H8S2 + 36KMnO4 + 44KH2PO4 => 20K3PO4 + 12Mn3(PO4)2 + 10K2SO4 + 20CO2 + 64H2O |
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