Esercizi bilanciamento redox

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1 Esercizi bilanciamento redox Bilanciare la reazione e calcolare la massima quantità (in grammi) di zinco nitrato che si ottiene facendo reagire g di acido nitrico puro al 85.0 % p/p con un eccesso di zinco. Zn + HNO 3 Zn(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O 3Zn + 8HNO 3 3Zn(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Grammi HNO 3 = g x = 1.79 x 10 3 g Moli HNO 3 = 1.79 x 10 3 g / gmol -1 = 28.4 mol Rapporto molare HNO 3 : Zn(NO 3 ) 2 8 : 3 Moli Zn(NO 3 ) 2 = moli HNO 3 x 3/8 = 10.7 mol Grammi Zn(NO 3 ) 2 = 10.7 mol x g/mol = 2.01 x 10 3 g

2 Bilanciamento redox/ resa % L idrossido di sodio reagisce con g di alluminio, secondo la reazione: 2NaOH + 2Al + 2H 2 O 2NaAlO 2 + 3H 2 Calcolare la resa percentuale di H 2 sapendo che dalla reazione si producono g di H 2. 2NaOH + 2Al + 2H 2 O 2NaAlO 2 + 3H 2 Mol Al = g / gmol -1 = mol Rapporto molare H 2 : Al 3 : 2 Moli di H 2 teoricamente ottenibili = x 3/2 = mol Moli di H 2 ottenute = g / gmol -1 = mol Resa (%) H2 = (1.002 mol / mol) x 100 = %

3 Esercizi resa percentuale Il marmo (carbonato di calcio) reagisce con una soluzione di acido cloridrico (HCl) per formare una soluzione di cloruro di calcio, acqua e diossido di carbonio. Calcolare la resa percentuale di CO 2 se si raccolgono 3.65 g di gas quando reagiscono 10.0 g di marmo. CaCO 3 + HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 1. Bilanciamento della reazione 1CaCO 3 + 2HCl 1CaCl 2 + 1H 2 O + 1CO 2 CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 2. Calcolo della resa percentuale -> 3.65 g = resa effettiva η = resa effettiva x 100 = massa g ottenuta x 100 = moli ottenute x 100 resa teorica massa g teoricamente ottenibile moli teoricamente ottenibili -> calcolo della massa teoricamente ottenibile di CO 2 moli di CaCO 3 = massa (g) MM (g/mol) = 10.0 g g/mol = mol Rapporto molare CaCO 3 : CO 2 1 : mol di CO 2 massa (g) = n (mol) x MM (g/mol) = x 44,0095 g/mol = 4.40 g CO 2 -> η = 3.65 g 4.40 g x 100 = 83.0 % 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 3

4 Quando i reagenti vengono messi a reagire in rapporto stechiometrico, dalla conoscenza della quantità di un reagente è possibile ricavare le quantità delle altre specie chimiche che reagiscono o che si formano, e se la percentuale di trasformazione è del 100 %, si ha la trasformazione completa dei reagenti nei prodotti. Tuttavia, può succedere di condurre reazioni in cui i reagenti sono mescolati in rapporti diversi da quello stechiometrico. In questi casi un reagente risulterà in difetto stechiometrico e l altro in eccesso. Il reagente in difetto stechiometrico prende il nome di reagente limitante e si trasforma completamente nei prodotti. Al contrario, la trasformazione del reagente in eccesso è incompleta, in quanto la parte eccedente la quantità stechiometrica resterà non reagita. Il reagente limitante é il reagente che limita la quantità di prodotto che può effettivamente formarsi da una certa reazione perché è presente in quantità inferiore a quella richiesta dalla stechiometria della reazione 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 4

5 H 2 + F 2 2HF reazione bilanciata 1 mole di idrogeno reagisce con 1 mol di fluoro per dare 2 moli di fluoruro di idrogeno Nel caso in cui, si mettano a reagire 1 mol di idrogeno con 2 mol di fluoro, non c è idrogeno sufficiente per trasformare in fluoruro di idrogeno tutto il fluoro presente 2 mol di fluoro richiederebbero 2 moli di idrogeno l idrogeno è quindi il reagente in difetto: essendo in quantità inferiore al necessario, la reazione termina quando nel recipiente c è ancora fluoro, che risulta pertanto il reagente in eccesso. L idrogeno in difetto limita la quantità di fluoruro di idrogeno che si ottiene dalla reazione e funge per questo da reagente limitante. La reazione si arresta quanto tutto l idrogeno si è esaurito, indipendentemente da quanto fluoro sia presente. 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 5

6 Reagente limitante Nei problemi in cui compare un reagente limitante, sono date le quantità di due (o più reagenti) e si deve determinare quale di essi sia il limitante. Possiamo: determinare le moli di ciascun reagente che sarebbero necessarie per reagire con l altro reagente (esempio HF) oppure sciegliere il reagente che dà la quantità minore di prodotto Reagente limitante Reagente in eccesso & & Reagente in eccesso: idrogeno 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 6

7 Due sostanze A e B reagiscono secondo la stechiometria della seguente reazione: 2 A + 5B 3C Si mettono a reagire 1.54 moli di A e 5.07 moli di B. Individuare il reagente limitante e calcolare le moli non reagite del reagente in eccesso e le moli del prodotto C che si ottengono dalla reazione. 1.Scrivere la reazione 2A + 5B 3C ? 2. Trovare il reagente limitante 1.54 moli di A reagiranno con (1.54 x 5)/2 = 3.85 moli di B abbiamo 5.07 moli B B reagente in eccesso, A limitante. 3. Calcolare moli B non reagite Moli B non reagite = moli totali moli reagite = = 1.22 mol 4. Calcolare moli C prodotte Moli C prodotte: (1.54 x 3)/2 = 2.31 mol 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 7

8 220,0 g di nitrato di argento vengono aggiunti ad una soluzione contenente 98,0 g di cloruro di calcio. Si forma cloruro di argento e nitrato di calcio. 2 AgNO3 + CaCl2 2 AgCl + Ca(NO3)2 Individuare il reagente limitante, calcolare la quantità di reagente in eccesso che rimane non reagita e le quantità dei due prodotti che si formano nella reazione. 1.Scrivere la reazione e bilanciarla 2 AgNO3 + CaCl2 2 AgCl + Ca(NO3)2 2. Calcolare numero di moli presenti nelle quantità di reagenti dati dal problema. moli AgNO3 = g AgNO3 / MM AgNO3 = 220 g/ g/mol = mol moli CaCl2 = g CaCl2 / MM CaCl2 = 98,0 g/ g/mol = mol 3. Considerare i rapporti stechiometrici: 2 AgNO 3 + CaCl 2 2 AgCl + Ca(NO 3 ) 2 Il AgNO 3 reagisce con CaCl 2 in rapporto 2:1. Quindi mol di AgNO 3 dovrebbero reagire con mol di CaCl 2. Nella reazione però sono presenti mol di CaCl > moli richieste per consumare tutto il AgNO 3 a disposizione. Il CaCl 2 è il reagente in eccesso mentre il AgNO 3 è il reagente limitante. 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 8

9 4. Calcolare la quantità di reagente in eccesso non reagita: Moli in eccesso di CaCl 2 = (moli iniziali) (moli reagite) = = mol g in eccesso di CaCl 2 = n moli MM = mol g/mol = 26.2 g 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 9

10 Azoto e ossigeno danno in particolari condizioni ossido di azoto NO. Calcolare la massima quantità di NO che si ottiene da g N 2 e moli O 2, e il numero di molecole del reagente in eccesso al termine della reazione. N 2 + O 2 NO N 2 + O 2 2NO mol O 2 reagiscono con mol N 2 per dare mol NO = moli NO moli N 2 = g/ gmol -1 = mol Reagente in eccesso. g NO = moli NO MM NO= mol g/mol= 11.5 g moli N 2 eccesso = = mol n molecole N 2 residue = moli eccesso n Av = = molecole 30/10/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 10