Una redox da bilanciare

Cristina ha scritto:

Gent.ma professoressa, durante un’esercitazione in classe abbiamo provato a bilanciare una reazione redox con il metodo della variazione del numero di ossidazione, ma non ci siamo riusciti. L’esercizio è il n°40 a pagina 438 (lettera F), sarei curiosa di sapere quale sia lo svolgimento corretto dell’esercizio. Riporto qui di seguito il testo:

KNO₃ + Al + KOH + H₂O → NH₃ + KAlO₂

In attesa di un Suo cortese riscontro, colgo l’occasione per porgerLe cordiali saluti.

Lo svolgimento è questo:

Assegnando i numeri di ossidazione a un atomo di ciascun elemento si ha:

K⁽⁺¹⁾N⁽⁺⁵⁾O₃^(-2) + Al⁽⁰⁾ + K⁽⁺¹⁾O^(-2)H⁽⁺¹⁾ + H₂⁽⁺¹⁾O^(-2) → N^(-3)H₃⁽⁺¹⁾ + K⁽⁺¹⁾Al⁽⁺³⁾O₂⁽⁺¹⁾

Gli elementi che cambiano il numero di ossidazione sono N e Al; le corrispondenti semireazioni sono:

N⁽⁺⁵⁾ + 8 e^- → N^(-3)

Al⁽⁰⁾ → Al⁽⁺³⁾ + 3 e^-

Per bilanciare il numero di elettroni scambiati è necessario moltiplicare per 3 la semireazione di riduzione e per 8 quella di ossidazione; quindi:

3×(N⁽⁺⁵⁾ + 8 e^- → N^(-3))

8×(Al⁽⁰⁾ → Al⁽⁺³⁾ + 3 e^-)

Ora si introducono i coefficienti appena individuati nello schema di reazione:

3 KNO₃ + 8 Al + KOH + H₂O → 3 NH₃ + 8 KAlO₂

Per effettuare il bilancio di massa, si bilancia prima il potassio e, per ultimi, l’idrogeno e l’ossigeno; se si pone il coefficiente 5 davanti a KOH si hanno 8 atomi di K sia a destra sia a sinistra della freccia:

3 KNO₃ + 8 Al + 5 KOH + H₂O → 3 NH₃ + 8 KAlO₂

Introducendo il coefficiente 2 davanti alla formula dell’acqua si bilanciano sia gli atomi di idrogeno [(5 + 2×2) = 9 a sinistra della feccia e 3×3 = 9 a destra] sia quelli di ossigeno [(3×3 + 5 + 2) = 16 a sinistra e 8×2 = 16 a destra della freccia]:

3 KNO₃ + 8 Al + 5 KOH + 2 H₂O → 3 NH₃ + 8 KAlO₂

Ecco fatto! Cari saluti anche a te!