Elisa mi propone tre esercizi…ma io ne risolvo uno solo!
Salve, avrei bisogno di aiuto nella risoluzione di alcuni esercizi di chimica analitica, grazie mille!
Lo ione bromato reagisce, in ambiente acido, con lo ione ioduro a dare bromo e iodio rispettivamente.
a) Determinare le mmol di I2 che si formano mescolando 20,0 mL di una soluzione 0,30 M di NaBrO3 con 30,0 mL di una soluzione 1,25 M di KI, supponendo una resa del 100%.
b) Calcolare il potenziale dell’elettrodo indicatore immerso nella soluzione alla fine della reazione. (E° I2/I– = 0,622 V, E° BrO3–/Br2 = 1,513 V)
Ecco la risoluzione:
Prima di tutto si scrive e si bilancia l’equazione di reazione redox (per il bilanciamento segui le indicazioni che ho già dato in articoli precedenti):
2 BrO3– + 10 I– + 12 H+ = Br2 + 5 I2 + 6 H2O
a) Si calcolano le quantità in mmol dei due reagenti a partire dalle concentrazioni delle rispettive soluzioni e, tenendo conto dei rapporti molari di reazione, si determina quale dei due reagenti è eventualmente in difetto e quanto prodotto, di conseguenza, può formarsi. Quindi:
n KI = M×V = 1,25 mol/L×0,0300 L = 0,0375 mol KI = 0,0375 mol I–
n NaBrO3 = M×V = 0,30 mol/L×0,0200 L = 0,0060 mol NaBrO3 = 0,0060 mol BrO3–
Il reagente in difetto è il bromato di sodio perché esso richiede per la sua completa trasformazione una quantità in moli di ioni ioduro 5 volte più grande (10I- : 2BrO3- = 5 :1), pari a (0,0060×5) = 0,0300 mol I–, mentre in soluzione ne è contenuta una quantità maggiore (0,0375 mol). La quantità di iodio che può formarsi è quindi limitata dalla quantità di ioni bromato presenti in soluzione; più precisamente, essendo il rapporto molare di reazione I2 : BrO3– = 5 : 2, si può stabilire che la quantità in moli di iodio che si forma è 2,5 volte più grande di quella degli ioni bromato, cioè pari a:
n I2 = 2,5×n BrO3– = 2,5×0,0060 mol = 0,015 mol = 15,0 mmol
b) L’elettrodo indicatore immerso in soluzione deve essere di terza specie, cioè un filo di platino che è a contatto con una coppia coniugata redox in cui sia la forma ridotta sia quella ossidata sono specie ioniche. Il potenziale di un tale elettrodo dipende dal rapporto tra le concentrazioni molari della forma ossidata e ridotta della coppia coniugata redox e si calcola a partire dall’equazione di Nernst considerando indifferentemente l’una o l’altra delle due coppie coniugate redox coinvolte nella reazione. In altre parole, per calcolare il potenziale si possono utilizzare sia le concentrazioni molari della coppia coniugata redox I2/I– sia quelle della coppia BrO3–/Br2; in considerazione del fatto che a fine reazione, in questo caso, sono ben definite le concentrazioni di iodio e ioni ioduro, utilizzeremo proprio queste nel calcolo del potenziale. Quindi:
[I2] = 0,0150 mol/(20,0 + 30,0)×10-3 L = 0,300 mol/L
[I–]rimasto = (0,0375 – 0,0300) mol/(20,0 + 30,0)×10-3 L = 0,150 mol/L
E = E° I2/I– – (RT/nF) ln [I–]/[I2] = 0,622 – (0,0591/2) log 0,150/0,300 = 0,631 V
In conclusione, dalla reazione si sviluppano 15,0 mmol di iodio e il potenziale dell’elettrodo indicatore ammonta a 0,631 V.