Esercizi della scorsa volta

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1 Esercizi della scorsa volta Ho tre campioni di Fe. Il primo pesa 6.70 g, il secondo è formato da moli, il terzo contiene atomi. Quale è il campione formato da più atomi? R = campione 3 Quante molecole ci sono in un campione nel quale moli di triossido di zolfo vengono aggiunte a g dello stesso composto? R = molecole Quale sostanza tra bornite (Cu 5 FeS 4 ) e solfuro rameoso contiene la maggiore percentuale in peso di rame? R = Cu 2 S

2 Esercizi: dalla formula al nome Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE HBO 2 Acido diossoborico / Acido metaborico NaN 3 Azoturo di sodio Azoturo di sodio Azoturo di sodio AuOH Idrossido di oro Idrossido di oro(i) Idrossido auroso Li 2 SO 3 Triossosolfato(IV) di dilitio / Solfito di litio Li 3 N Nitruro di trilitio Nitruro di litio Nitruro di litio H 2 Te Telleruro di diidrogeno Telleruro di idrogeno Acido telluridrico KH Idruro di potassio Idruro di potassio Idruro di potassio Cl 2 O 7 Eptaossido di dicloro Ossido di cloro(vii) Ossido perclorico PbO 2 Biossido di piombo Ossido di piombo(iv) Ossido piombico HClO Acido monossoclorico / Acido ipocloroso H 2 MnO 4 Acido tetrossomanganico(vi) / Acido manganico FeCl 3 Tricloruro di ferro Cloruro di ferro(iii) Cloruro ferrico Ti(OH) 4 Tetraidrossido di titanio Idrossido di titanio(iv) Idrossido titanico Ru(NO 3 ) 3 Tri-triossonitrato di rutenio / Nitrato rutenico

3 Esercizi: dal nome alla formula Composto IUPAC STOCK TRADIZIONALE CaCO 3 Triossocarbonato di calcio / Carbonato di calcio Au 2 O Ossido di bioro Ossido di oro(i) Ossido auroso PH 3 Fosfano / Fosfina NaOH Idrossido di sodio Idrossido di sodio Idrossido di sodio (soda caustica) CaH 2 Diidruro di calcio Idruro di calcio Idruro di calcio NaPO 3 Triossofosfato (V) di sodio / Metafosfato di sodio FeSO 4 7H 2 O Tetraossosolfato (VI) di ferro eptaidrato / Solfato ferroso eptaidrato H 3 BO 3 Acido triossoborico (III) / Acido borico Na 2 S Solfuro di disodio Solfuro di sodio Solfuro di sodio NaBrO 3 Triossobromato (V) di sodio / Bromato di sodio HF Fluoruro di idrogeno Fluoruro di idrogeno Acido fluoridrico Mn 2 O 7 Eptaossido di dimanganese Ossido di manganese (VII) Ossido permanganico Ca(NO 3 ) 2 Di-triossonitrato di calcio / Nitrato di calcio

4 Reazioni chimiche Due o più sostanze (pure o composte) si combinano per trasformarsi in nuove sostanze. In una reazione chimica la massa e la carica vengono conservate. Quindi la somma delle masse dei prodotti formati sarà pari alla somma delle masse dei reagenti consumati. La somma algebrica delle cariche dei prodotti sarà pari alla somma algebrica delle cariche dei reagenti (nelle reazioni redox contano anche gli elettroni scambiati!).

5 Bilanciamento Per le reazioni che non prevedono scambio di elettroni (e quindi nelle quali non cambia il numero di ossidazione) bilancio in ordine: Metalli Non metalli Idrogeno Ossigeno L equazione chimica bilanciata permette (attraverso i rapporti ponderali) di prevedere le quantità di sostanza che reagiscono e che si formano in un dato processo. I rapporti ponderali (o stechiometrici) indicano le relazioni molari tra le varie sostanze di una reazione attraverso i coefficienti del bilanciamento.

6 Esercizi Bilanciare le seguenti reazioni: Na 2 CO 3 + HCl NaCl + CO 2 + H 2 O SnCl 2 + Na 2 CO 3 + H 2 O Sn(OH) 2 + NaCl + CO 2 Fe 3+ + NH 3 + H 2 O NH 4+ + Fe(OH) 3 In una reazione 2 atomi di ferro consumano 3 atomi di ossigeno. Se ho 1.50g di Fe, quanti grammi di prodotti si formano? Una miscela di carbonato e ossido di magnesio perde per arroventamento il 12% del suo peso iniziale. Calcolare la composizione iniziale della miscela.

7 Pausa

8 Resa Se la reazione avviene completamente (cioè tutti i reagenti si trasformano stechiometricamente nei prodotti) la resa della reazione è pari a quella teorica, quindi al 100%. Spesso si hanno perdite (impurezze, perdite meccaniche, reazioni collaterali, reazioni reversibili) e la quantità di prodotto che si forma è inferiore a quella attesa. Il rapporto tra la quantità effettivamente formata e la quantità attesa è detto resa di reazione. La quantità di prodotti che si ottiene con una resa inferiore al 100% sarà sempre più bassa rispetto alla quantità attesa. Una resa inferiore al 100% implica che per ottenere una determinata quantità di prodotti è necessaria una quantità di reagenti maggiore rispetto alla quantità attesa!!!!!!

9 Reagente limitante Le relazioni ponderali (quindi i rapporti stechiometrici) sono imprescindibili. Se il rapporto molare tra due reagenti è diverso da quello stechiometrico la reazione andrà avanti sino ad esaurimento del reagente in difetto. Il numero di moli del reagente in difetto determinerà la quantità massima di prodotti che potranno formarsi. Il reagente in eccesso, reagirà fino alla quantità stechiometrica e rimarrà non trasformato nella miscela finale per la quantità eccedente.

10 Esercizi Per la reazione (da bilanciare): Ca(OH) 2 + HCl CaCl 2 + H2O, quanti chilogrammi di idrossido di calcio, puro al 98%, sono richiesti per reagire completamente con 324L di una soluzione di acido cloridrico che ha il 24.28% in massa di acido e densità 1.12 g/ml? E quanto cloruro di calcio si forma a fine reazione? Si può generare ammoniaca riscaldando assieme i solidi cloruro di ammonio e idrossido di calcio. Si formano anche cloruro di calcio e acqua. (a) Se si riscalda una miscela contenente 33.0 g ciascuno dei due reagenti, quanti grammi di ammoniaca si formeranno? (b) Quale reagente rimane in eccesso, e con quale massa?

11 Esercizi Quanti grammi di biossido di carbonio si sviluppano dalla reazione di g di carbonato di calcio con 6.0 g di acido cloridrico supponendo una resa di reazione del 86.7%? Quanti grammi di acido acetico commerciale (97% in massa di CH 3 COOH) bisogna far reagire con un eccesso di tricloruro di fosforo per preparare 75 g di cloruro di acetile (CH 3 COCl), se la reazione ha una resa del 78.2%? La reazione, da bilanciare, è: CH 3 COOH + PCl 3 CH 3 COCl + H 3 PO 3

12 Reazioni di ossido-riduzione Sono reazioni in cui il numero di ossidazione di alcuni elementi cambia. Avviene uno scambio di elettroni tra l elemento che perde elettroni (e quindi si ossida) e l elemento che acquista elettroni (e quindi si riduce) Le regole fondamentali sono: Bilanciamento elettronico: il numero di elettroni ceduto deve essere pari al numero di elettroni acquistati Conservazione della massa Conservazione della carica Esistono diversi metodi per il bilanciamento delle reazioni red-ox

13 Metodo dei numeri di ossidazione In ordine: 1. Individuare quali sono gli atomi che si ossidano e quali si riducono, e calcolare il numero di elettroni coinvolti. 2. Trovare i coefficienti per bilanciare gli elettroni, quindi applicarli ai reagenti 3. Completare il bilancio di massa degli elementi che partecipano alla ossido-riduzione. 4. Bilanciare le cariche senza variare il bilancio redox (tramite aggiunta di H + o OH - ) 5. Bilanciare le masse rimanenti senza più variare gli altri coefficienti (aggiungere H 2 O se necessario)

14 Metodo delle semi-reazioni In ordine: 1. Individuare quali sono gli atomi che si ossidano e quali si riducono. 2. Scrivere e bilanciare le due semi-reazioni indipendentemente (quella che coinvolge l elemento che si ossida e quella che coinvolge l elemento che si riduce) esplicitando gli elettroni come reagenti (riduzione) o prodotti (ossidazione). 3. Individuare i coefficienti per cui moltiplicare le due semireazioni in modo da avere lo stesso numero di elettroni coinvolti per entrambe. 4. Moltiplicare tutti i coefficienti delle due semi-reazioni bilanciate, quindi sommarle ed elidere quanto compare in entrambe.

15 Reazioni di ossido riduzione Trucchetti utili: Se gli elementi che si ossidano e si riducono sono nello stesso composto conviene scrivere la reazione al contrario per bilanciarla correttamente (in modo da avere le due specie separate nei reagenti). Se è un elemento che si ossida e si riduce (dismutazione) conviene scrivere la reazione al contrario per bilanciarla correttamente (in modo da avere le due specie separate nei reagenti). Se ci sono più elementi che si ossidano o riducono bisogna ricordarsi di considerare TUTTI gli elettroni in gioco.

16 Esempi Bilanciare le seguenti reazioni di ossidoriduzione esplicitando il procedimento fatto per trovare i coefficienti. Aggiungere se necessario quanto manca al bilancio di carica e/o massa. KMnO 4 + HCOOK K 2 CO 3 + KHCO 3 + MnO 2 + H 2 O 2KMnO 4 + 3HCOOK 2K 2 CO 3 + KHCO 3 + 2MnO 2 + H 2 O Mn: Red, +3e - 2 C : Ox, -2e - 3 Bilancio gli atomi redox e le masse

17 Esempi Bilanciare le seguenti reazioni di ossidoriduzione esplicitando il procedimento fatto per trovare i coefficienti. Aggiungere se necessario quanto manca al bilancio di carica e/o massa. MnO 2 + H 2 O 2 O 2 + Mn 2+ (ambiente acido) 2H 3 O + + MnO 2 + H 2 O 2 O 2 + Mn H 2 O (ambiente acido) Mn: Red, +2e- 1 O: -1 0 Ox, -1e- x 2 atomi 2 1 Bilancio gli atomi redox Bilancio le cariche Bilancio le masse

18 Esercizi 1. Bilanciare le seguenti reazioni di ossidoriduzione esplicitando il procedimento fatto per trovare i coefficienti. Aggiungere se necessario quanto manca al bilancio di carica e/o massa. As 2 O 3 + Zn + H 2 SO 4 AsH 3 + ZnSO 4 + H 2 O FeCr 2 O 4 + Na 2 CO 3 + O 2 + CaO Na 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + CaCO 3 [PtCl 6 ] 2- + NH 3 + N 2 H 4 Cl - + NH 4+ + N 2 + Pt Co 3+ + H 2 O Co 2+ + O 2 (ambiente acido) [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Mn 2+ H 2 MnO 3 + Ag + NH 3 (ambiente basico) 2. L acqua regia, una miscela di acido cloridrico (9.00M) e acido nitrico (3.50M), scioglie facilmente il solfuro di mercurio (II) secondo l equazione: HgS + HCl + HNO 3 HgCl 2 + S + NO + H 2 O Bilanciare l equazione e calcolare quanti grammi di cloruro di mercurio è possibile ottenere da 123g del minerale cinabro, contenente il 92.1% di solfuro di mercurio (II) e 100.0mL di acqua regia. 3. Determinare la quantità di clorato di potassio che deve essere riscaldata per ottenere 5.42 g di perclorato di potassio con cloruro di potassio, se la resa della reazione è del 85.1%.