Pensaci bene prima di proseguire Sei sicuro di avere fatto tutti gli sforzi necessari per risolvere i problemi.

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1 Facoltà di Agraria roblemi ed Esercizi di Chimica geerale e Iorgaica Volume /7

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3 Allcuii riisullttattii degllii eserciizii proposttii esaci bee prima di proseguire Sei sicuro di avere fatto tutti gli sforzi ecessari per risolvere i problemi.

4 4 (a) SiO ; Esercizio (b) Fe (CO ) (c) CaSO 4 (d) Cu S (e) bo (f) Co(CH COO) (g) BaO (h) Al S (i) KMO 4 (j) NaHCO (k) HCl (l) NaNO (m) Cr (SO ) () KClO (o) Na Cr O 7 (p) Cu(ClO) (q) HNO (r) Ni(IO ) (s) Co(NO ) (t) HF (u) Cl 5 (v) CO (w) K O 4 (x) CaF (y) Mg(CH COO) Esercizio a) Tricloruro di iodio, b) etossido di diazoto c) Triossido di zolfo o aidride solforica, d) Nitrito di cobalto(ii), e) Cloruro d ammoio, f) Ciauro di ichel 4

5 5 g) Cloruro di rame(ii) esaidrato, h) Idrogeo carboato di calcio, i) Ossido di bario, j) Cloruro di cobalto(ii), k) Nitrato ferrico o itrato di ferro(iii), l) Clorato di rame(ii) o clorato rameico, m) Ioe ciauro, ) Nitrato di sodio, o) Acido clorico, p) Fluoruro di magesio, q) Carboato ferrico o carboato di ferro(iii), r) erclorato di zico, s) Idrossido di allumiio, t) Bromuro di cesio Esercizio Cosideriamo 00 grammi di Mg. I questi 00 grammi sarao coteuti: 78,99 g dell isotopo 4 Mg co A =,9850 0,0 g dell isotopo 5 Mg co A = 4,9858,0 g dell isotopo 6 Mg co A = 5,986. Il A della miscela isotopica aturale sarà la media poderale dei pesi atomici dei tre isotopi. A (Mg) = A (Mg) = 4 5 Ax(% di Mg) Ax(% di Mg) A 00 x(% di 6 Mg),9850x78,99 4,9858x0,0 5,986x,0 = 4,05 00 Esercizio 4 Domada (a) Cosiderado ua mole di atomi d oro questi peserao 96,967 grammi. I questa mole di atomi d oro sarao coteuti u umero di atomi pari al umero di Avogadro. Quidi la massa atomica di u atomo d oro sarà: 5

6 6 96,967 g mole Massa atomo d oro: 6,0x0 atomi mole =,707x0 - g Domada (b) Il umero di atomi d oro coteuti i 96,967 che corrispode al peso i grammi di ua mole di atomi d oro sarà pari al umero di Avogadro: N A = 6,0x0 Esercizio 5 Facciamo alcue premesse: i) I puti ( ) che compaioo ella formula d) hao il sigificato covezioale di uire tra loro formule chimiche familiari che el loro isieme dao la composizioe atomica della formula chimica attribuita al composto. Nell esempio specifico la composizioe atomica della sostaza (solfato di allumiio e potassio idrato) potrebbe essere scritta el seguete modo: K Al S 4 H 48 O 40. ii) I cosiderazioe della defiizioe estesiva di peso molecolare, si può parlare di peso molecolare sia di catioi o aioi, sia di sostaze o molecolari; iii) La carica che compare elle specie ioiche o ha effetti sui pesi molecolari perché è la cosegueza della perdita o dell acquisto di uo o pochi elettroi, la cui massa è trascurabile rispetto a quella dei ucleoi. a) Cl : M = xa Cl = x5,45 = 70,906 b) Fe: M = A = 55,845 c) C H 5 OH: M = A C + 6 A H + A O =,0 + 6, ,999 = 46,069 d) K SO 4 Al (SO 4 ) 4H O: M = A K + 4 A S + 40 A O + A Al + 48 A H = 9, , , , ,008 = 948,77 e) SO - 4 : M = A S + 4 A O =, ,999 = 96,06 Domada (a) Esercizio 6 M C 6 H 6 = 6 A C + 6 A H = 6,0 + 6,008 = 78,4 Domada (b) mm C 6 H 6 = M (u) = 78,4x, kg =,97x0-5 C6 H 6 kg Domada (c) La massa di bezee coteuta i 00 cm è: 6

7 7 d = mc 6 H 6 V ; m = dxv = 0,8765 (g cm - ) 00 (cm C6 H 6 ) = 87,65 g Il umero di molecole di bezee coteute i questa quatità è: N C 6 H 6 = m mm C6H6 C6H6 = 87,65,970-5 g 0 g = 6,757 0 Esercizio 7 M MCl = A M + A Cl ; A M = M MCl A Cl = 0,97 5,45 =,06. Il solo elemeto avete peso atomico di,06 o molto vicio a questo valore è lo zolfo. Esercizio 8 KBrO (M (KBrO ) = 67,00); Br (M (Br ) = 59,8). KBrO + 6 HBr > KBr + Br + H O La stechiometria della reazioe implica che ua mole di KBrO coduce alla formazioe di moli di Br. ertato le moli di bromo teoricamete otteibili soo il triplo delle moli di KBrO usate. ; Br KBrO m Br MM Br m x M - MMBr 59,8g mol mbr mkbro x 0,0 (g) - MM 67,00 g mol KBrO KBrO M KBrO 5,74 g Esercizio 9 La composizioe percetuale poderale del Co(NO ).6H O si ricava dal rapporto percetuale del peso atomico dei sigoli elemeti (moltiplicato per il relativo pedice) e il peso molecolare della sostaza. 58,9 x4,007 % di Co x 00 0,50 % di N x 00 9,66 9,0 9,0 x5,999 x,008 % di O x 00 65,968 % di H x 00 4,6 9,0 9,0 Esercizio 0 Domada (a) Le moli di carboio, idrogeo e azoto coteute i 00 g di sostaza si ottegoo dividedo la percetuale poderale di ciascu elemeto per il rispettivo peso atomico: 7

8 8 80,0 g 4,45 g 5,55 g C 6,66 ; 4,4 H ; N,,0g mole,008 g mole 4,007 g mole I valori otteuti o soo é iteri é vicii a umeri iteri. Se li dividiamo per il più piccolo di essi ( N ) otteiamo i umeri di atomi di carboio e di idrogeo combiati co u atomo di azoto: C = 6,00; H = 4,0 4; N =,00 ertato la formula empirica della featrolia è: C 6 H 4 N. Domada (b) Il peso-molecolare della formula empirica è 90,, cotro 80, del peso molecolare della sostaza. ertato i ua molecola di featrolia deve essere coteuto u umero doppio di atomi rispetto a quello della formula empirica (80, x90,). Di cosegueza la formula molecolare bruta della featrolia è (C 6 H 4 N) = C H 8 N. Esercizio ossiamo procedere ricavado prelimiarmete la percetuale poderale di rame ella malachite: M malachite =,4 g mol - ; A Cu = 6,546 g mol - ). 6,546 % di Cu 57,48 % di Cu x 00 57,48 ; m Cu m (malachite) x,00 (kg)x 0,575 kg, Alterativamete possiamo procedere teedo coto che la massa di ua mole di malachite cotiee la massa di due moli di atomi di rame. m Cu m (malachite) A Cu 6,546 x,00 (kg)x 0,575 kg M,4 (malachite) Esercizio Domada (a) Le moli di atomi dei vari elemeti coteute i 00 g di sostaza soo (omettiamo le uità di misura): Fe,7 0,4 54,,7 0,44 ; S 0,66 ; O,9 ; H,69 55,845,06 5,999,008 Dividiamo tutti i valori otteuti per il più piccolo di essi ( Fe ) i modo da otteere i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di ferro. Fe =,00; S =,50; O = 8,00; H =,99 4 8

9 9 Trasformiamo questa sequeza di umeri i ua equivalete, ma costituita solo da umeri iteri. er fare ciò è sufficiete moltiplicare per i umeri precedeti. La formula empirica è pertato: Fe S O 6 H 8. Domada (b) La formula empirica cotiee tre atomi di zolfo, che devoo essere combiati co x4 atomi = atomi di ossigeo, a dare tre gruppi "SO 4 " che, teuto coto della carica, costituiscoo tre aioi SO - 4. ertato ella formula bruta soo coteuti tre gruppi SO - 4. Questi redoo coto di dei 6 atomi di ossigeo che compaioo ella formula empirica. Rimagoo acora quattro atomi di ossigeo, i quali devoo essere combiati co gli otto atomi di idrogeo, visto che questo è presete solo come compoete dell acqua di cristallizzazioe. ertato ella formula bruta compaioo ache 4 molecole di acqua. La formula bruta più semplice è pertato: Fe (SO 4 ) 4H O. Domada (a) Esercizio 4 Ag + + Cr O H O > Ag CrO 4(s) + H + Il itrato d argeto è u composto ioico che i soluzioe è presete come Ag + e NO -. Si osservi che 4 moli di Ag + producoo moli di Ag CrO 4. ertato il umero di moli di AgNO coteute ella soluzioe è doppio di quello delle moli di Ag CrO 4 precipitate. Ag AgNO mag CrO,8 g 4 - Ag CrO x x 8, 0 mol i 4 M - AgCrO4,7 g mol m Domada (b) - - x M 8,x0 (mol)x69,87 (g mol ),4 g AgNO AgNO AgNO Osserviamo che la reazioe di ua mole di K Cr O 7 produce due moli di Ag CrO 4. ertato: K CrO = 7 Ag CrO4 ; m M K CrO7 K CrO7 = x m M AgCrO4 AgCrO4 m = K CrO7 MK CrO7 magcro x = - 94,8 g mol x,8 (g)x = 0,6 g 4 - M,7 g mol AgCrO4 4 H O > H O 4 + H Esercizio 4 La quatità teorica di fosfia otteibile è di ua mole ogi 4 moli di H O sottoposte a 9

10 0 pirolisi: HO H 4 ; mh m HO MH 4 M HO mh O M 4 M 0,00 (g) 4,00 (g mol - 4 8,00 g mol - H mh HO ),07 g oiché soo stati prodotti solo 0,974 g di fosfia, la resa percetuale è: 0,974 g resa % x 00 9,4,07 g Esercizio 5 NaIO + 5 NaI + H SO 4 > I + Na SO 4 + H O Ua mole di iodato di sodio reagisce co 5 moli di ioduro di sodio. oiché soo poste a reagire quatità defiite dei due sali, è ecessario verificare se uo dei due sia il reagete limitate. Le moli a disposizioe soo: mnaio 00 (g) m NaI 00 (g) NaIO 0,505 mol,4 mol MM - NaI - 97,89 (g mol ) MM 49,89 (g mol ) NaIO er fare reagire tutto lo iodato di sodio occorroo 5x0,505 moli =,55 moli di ioduro di sodio, a frote di solo,4 moli a disposizioe. Duque o c è sufficiete ioduro di sodio per fare reagire tutto lo iodato di sodio, per cui NaI è il reagete limitate. Dalla stechiometria della reazioe si ricava che si formao moli di I ogi 5 moli di NaI che reagiscoo. ertato: I 5 NaI I I I 5,4 mol 0,800 mol m xmm = 0,800 (moli)x5,8 (g mol - ) = 0 g NaI Esercizio 6 KMO CaC O H SO 4 > MSO 4 + K SO CaSO CO + 8 H O La stechiometria della reazioe idica che 5 moli di CaC O 4 riducoo moli di permagaato, per cui il umero di moli di CaC O 4 coteute ella miscela è uguale a 5/ quello delle moli di KMO 4 che soo state ridotte. D altra parte, dalle moli di permagaato possiamo ricavare le moli di ossalato di calcio che hao reagito O x KMO x5,6x0 moli 4 CaC 4,4x0 - moli 0

11 m x MM CaCO4 CaCO4 CaCO4,4x0 - (moli)x8,0 (g moli - ),79 g m tot =,87 g = m CaCO m ; CaC O m 4 CaCO,87 (g) m CaC O = (,87,79) g =,08 g 4 Esercizio 7 CO + H > CH OH La quatità teorica di metaolo otteibile può essere ricavata teedo coto che se e ottiee ua mole per mole di moossido di carboio che ha reagito: ; m CH OH CH OH CO m CO M m M xm CHOH CO CHOH CHOH m M CO CO - 0,0 (kg)x,04 (g mol - 8,0(g mol ) ),4 Ma la resa è del 70%, per cui la massa di metaolo che effettivamete si ottiee è: m CH mch 70,4 (kg) 70 OH (teor.) OH 8,0 kg kg Esercizio 8 Utilizziamo la relazioe m = xm g mol - e i pesi atomici alla terza cifra decimale. a) A Ag = 07,868; m Ag = Ag xa Ag g mol - =, (moli)x07,868 (g mol - ) =,697 g b) MFeSO (NH ) SO 6H O = A Fe + A S + 4 A O + A N + 0 A H M m m FeSO4 (NH4 ) SO4 6HO = 55,847 +, , , ,008 = 9,9 = X g mol - (NH ) SO 6H O M (NH ) SO 6H O = FeSO4 (NH4 ) SO4 6HO FeSO4 (NH4 ) SO4 6HO FeSO4 4 4 FeSO4 4 4 =,50x0 - (moli)x9,9 (g moli - ) = 9,80 g Esercizio 9 Utilizziamo le relazioi M M = M g mol - m e e i pesi atomici alla terza cifra - M g mol decimale. a) M CO = A C + A O =,0 + x5,999 = 44,009 M CO = M g mol - = 44,009 g mol - CO m 0,00 g = 0,7 moli - 44,009 g mol CO CO - MCO g mol

12 - b) M g mol = (xa Na + A S +4xA O + 0xA H ) NaSO4 0HO M - Na SO 0H O g mol 4 = (,990 +, , ,008) =,9 MM = M - =,9 g mol i- g mol NaSO4 0HO NaSO4 0HO m 0,00 g =,04x0 - moli -,9 g mol NaSO4 0HO Na SO 0H O 4 - MNa SO 0H O g mol 4 Esercizio 0 a) Na CO + HCl > NaCl + CO + H O b) C 6 H O 6 + O > CO + H O Idichiamo co lettere i coefficieti stechiometrici icogiti e applichiamo la regola della coservazioe delle specie atomiche per costruire le equazioi algebriche che mettao i relazioe tra loro i coefficieti stechiometrici. er trovare i valori di questi occorroo tate equazioi algebriche idipedeti quati soo i coefficieti stechiometrici icogiti (evetualmete e basta ua di meo perché possiamo attribuire u valore arbitrario a uo di essi). a) a Na CO + b HCl > c NaCl + d CO + e H O Bilacio delle sigole specie atomiche: (Na) a = c; (C) a = d; (O) a = d + e; (H) b = e; (Cl) b = c Attribuiamo ad a il valore. Dalle precedeti ricaviamo: a = ; b = ; c = ; d = ; e = Se sottitediamo i valori uitari, l equazioe chimica bilaciata è: Na CO + HCl > NaCl + CO + H O b) a C 6 H O 6 + b O > c CO + d H O Bilacio delle sigole specie atomiche e attribuzioe del valore ad a: (C) 6a = c; (H) a = d; (O) 6a + b = c + d a = ; b = 6; c = 6; d = 6 L equazioe chimica bilaciata è: C 6 H O 6 + 6O > 6 CO + 6 H O c) a Ca + + b O - 4 > c Ca (O 4 ) Coservazioe delle specie atomiche: (Ca) a = c; () b = c; (O) 4b = 8c Si oti che l ultima equazioe è equivalete alla precedete, per cui ua sola delle due è utilizzabile. Tuttavia soo sufficieti due equazioi per ricavare i valori dei tre coefficieti

13 grazie al fatto che ad uo di essi possiamo assegare direttamete u valore arbitrario. Attribuiamo a c il valore. Otteiamo: a = ; b = ; c = L equazioe chimica bilaciata è: Ca + + O - 4 > Ca (O 4 ) d) a Ag + b NO - + c H + > d Ag + + e NO + f H O Bilacio delle specie atomiche: (Ag) a = d, (N) b = e; (O) b = e + f; (H) c = f Le equazioi algebriche otteute soo quattro, ma le icogite soo sei per cui e occorre acora almeo ua per rispodere al quesito. Questa può essere costruita ricorredo al bilacio delle cariche: (cariche) b + c = d Assegiamo a b il valore. Segue: a = ; b = ; c = 4; d = ; e = ; f = L equazioe chimica bilaciata è: Ag + NO H + > Ag + + NO + H O Esercizio a) NO - a NO - i soluzioe basica. Si tratta di ua riduzioe {N 5+ di NO - a N + di NO - }. Bilacio di massa del passaggio specie ossidata ridotta: NO - - > NO Bilacio dell ossigeo (-) usado H O e OH - : NO - + H O > NO - + OH - Il bilacio delle cariche (aggiuta di elettroi ella parte siistra dell equazioe) dà la semireazioe bilaciata: NO - + H O + e - > NO - + OH - b) O a H O i acqua pura. Si tratta della riduzioe di O a ossigeo - dell acqua. Bilacio di massa da specie ossidata a ridotta: O > H O Bilacio dell idrogeo usado H + e H O: O + 4 H + > H O

14 4 Il bilacio delle cariche (aggiuta di 4 elettroi ella parte siistra dell equazioe) porta alla semireazioe bilaciata: O + 4 H e - > H O c) SO - a SO - 4 i soluzioe basica. Si tratta di ua ossidazioe (S 4+ di SO - a S 6+ di SO - 4 ). Bilacio di massa del passaggio da specie ossidata a specie ridotta: SO - - > SO 4 Bilacio dell ossigeo formalmete co umero di ossidazioe - usado H O e OH - : SO - + OH - > SO H O Il bilacio delle cariche (aggiuta di elettroi ella parte destra dell equazioe) dà la semireazioe bilaciata: SO - + OH - > SO H O + e - d) As a H AsO - 4 i soluzioe acida. Si tratta dell ossidazioe dell arseico (0) a arseico(v) di H AsO - 4. Bilaciameto della trasformazioe forma ridotta a specie ossidata: - As > H AsO 4 Bilacio dell ossigeo bivalete egativo usado H O e H + : As + 4 H O > H AsO H + La semireazioe si completa bilaciado le cariche co l aggiuta di 5 elettroi ella parte destra dell equazioe: As + 4 H O > H AsO H e - Dopo aver bilaciato le semireazioi a-d illustrado ogi passaggio le tre semireazioi che seguoo sarao risolte applicado i pricipi sopra esposti seza commetarli. e) ClO - + SO - > Cl SO 4 Riduzioe: ClO - > Cl - ClO H + > Cl - + H O ClO H e - > Cl - + H O Ossidazioe: SO - - > SO 4 SO - + H O > SO H + SO - + H O > SO H + + e - L equazioe chimica bilaciata si ottiee moltiplicado per i coefficieti del processo di ossidazioe e "sommado algebricamete" le due equazioi risultati: ClO H e - > Cl - + H O 4

15 5 SO - + H O > SO H e - ClO - + SO - > Cl - + SO 4 - f) Cl + OH - > ClO - + Cl - + H O Riduzioe: Cl > Cl - Cl > Cl - Cl + e - > Cl - Ossidazioe: Cl > ClO - Cl + 6 H O > ClO - + H + Cl + 6 H O > ClO - + H e - L equazioe chimica bilaciata si ottiee moltiplicado per 5 i coefficieti del processo di riduzioe e "sommado algebricamete" le due equazioi risultati: 5 Cl + 0 e - > 0 Cl - Cl + 6 H O > ClO - + H e - 6 Cl + 6 H O > 0 Cl - + ClO - + H + L equazioe otteuta può essere ulteriormete semplificata dividedo tutti i coefficieti per due: Cl + H O > 5 Cl - + ClO H + g) CrO SO + H + > Cr + + SO H O Dall esame degli stati di ossidazioe dei sigoli atomi si trova che il cromo dimiuisce da +6 a + lo stato di ossidazioe, metre lo zolfo lo aumeta da +4 a +6. Trattasi, pertato, di ua reazioe redox. L aioe cromato è l ossidate i quato cotiee il cromo che ella trasformazioe chimica riduce lo stato di ossidazioe (da +6 a +; acquisto di elettroi). Ivece, il diossido di zolfo è il riducete i quato cotiee lo zolfo che i seguito alla reazioe aumeta il suo stato di ossidazioe (da +4 a +6; cessioe di elettroi). Riduzioe: CrO 4 - > Cr + CrO H + > Cr H O CrO H + + e - > Cr H O Ossidazioe: SO > SO 4 - SO + H O > SO H + SO + H O > SO H + + e - L equazioe chimica bilaciata si ottiee moltiplicado per i coefficieti del processo di riduzioe e per i coefficieti del processo di ossidazioe e "sommado algebricamete" 5

16 6 le due equazioi risultati: CrO H e - > Cr H O SO + 6 H O > SO H + + 6e - CrO SO + 4 H + > Cr + + SO H O L equazioe sopra riportata è stata otteuta semplificado i termii uguali che compaioo sia fra i reageti che fra i prodotti. a) Cu + HNO > Cu(NO ) + NO + H O Esercizio I questo caso il rame aumeta lo stato di ossidazioe da 0 a +, metre l azoto di almeo ua parte di acido itrico lo riduce da +5 e + (ella formazioe di NO). Ache questa è pertato ua reazioe redox. Il rame è il riducete perché cede elettroi e aumeta il suo stato di ossidazioe (da 0 a +). D altra parte l acido itrico (l aliquota che partecipa alla reazioe variado lo stato di ossidazioe) è l ossidate i quato acquista elettroi e l azoto i esso coteuto dimiuisce lo stato di ossidazioe (da +5 a +). Questa reazioe redox ha la particolarità che ua parte di acido itrico o reagisce come ossidate visto che dà ache u prodotto i cui l azoto coserva lo stato di ossidazioe +5 {l aliquota resposabile della formazioe di Cu(NO ) }. Riduzioe: HNO > NO HNO + H + > NO + H O HNO + H + + e - > NO + H O Ossidazioe: Cu + HNO > Cu(NO ) Cu + HNO > Cu(NO ) + H + Cu + HNO > Cu(NO ) + H + + e - L equazioe chimica bilaciata si ottiee moltiplicado per i coefficieti del processo di riduzioe e per i coefficieti del processo di ossidazioe e "sommado algebricamete" le due equazioi risultati: HNO + H + + e - > NO + H O Cu + HNO > Cu(NO ) + H + + e - Cu + 8 HNO > Cu(NO ) + NO + 4 H O b) MO H O > MO + MO OH - I questo caso il magaese aumeta il umero di ossidazioe da +6 a +7 ella formazioe di MO 4, ma ache lo riduce da +6 e +4 ella formazioe di MO. ertato lo 6

17 7 ioe magaato agisce sia da ossidate sia da riducete. La reazioe, di tipo redox, è ua reazioe di dismutazioe. Riduzioe: MO - 4 > MO MO H O > MO + 4 OH - MO H O e - > MO + 4 OH - Ossidazioe: MO 4 - > MO 4 - MO 4 - > MO e - L equazioe chimica bilaciata si ottiee moltiplicado per i coefficieti del processo di ossidazioe e "sommado algebricamete" le due equazioi risultati: MO H O e - > MO + 4 OH - MO 4 - > MO e - MO H O > MO MO + 4 OH - c) S O - + MO H + > M + + SO H O -4 e (per atomo di S) S O + MO 4 + H + M + + SO 4 + H O +5 e Riduzioe: MO 4 - > M + MO H + > M H O MO H e - > M H O Ossidazioe: S O - > SO 4 - S O H O > SO H + S O H O > SO H + 8 e - L equazioe chimica bilaciata si ottiee moltiplicado per 8 i coefficieti del processo di riduzioe e per 5 i coefficieti del processo di ossidazioe e "sommado algebricamete" le due equazioi risultati: 8 MO H e - > 8 M + + H O 5 S O H O > 0 SO H + 40 e - 8 MO S O H + > 8 M SO H O 7

18 8 Esercizio Se idichiamo co Z A, Z B e Z C gli stati di ossidazioe di A, B e C i ua specie chimica descritta dalla formula (A a B b C c ) Z {Z = carica della specie chimica ( 0 solo se si tratta di uo ioe)}, deduciamo la relazioe: a Z A + b Z B + c Z C = Z. ) CO. Valore oto: Z O = -. Stato di ossidazioe di C: Z C = +4. ) NH. Valore oto: Z H = +. Stato di ossidazioe di N: Z N = -. ) HNO. Valori oti: Z H = +; Z O = -. Stato di ossidazioe di N: Z N = +5. 4) KMO 4. Valori oti: Z K = +; Z O = -. Stato di ossidazioe di M: Z M = +7. 5) Na S O. Valori oti: Z Na = +; Z O = -. Stato di ossidazioe di S: Z S = +. 6) b O 4. Valore oto: Z O = -. Stato di ossidazioe di b: Z b = +8/. 7) Cr O - 7. Valore oto: Z O = -; carica dell aioe: -. Stato di ossidazioe di Cr: Z Cr = +6. 8) NH + 4. Valore oto: Z H = +; carica del catioe: +. Stato di ossidazioe di N: Z N = -. Si oti lo stato di ossidazioe frazioario del piombo i b O 4, oostate la carica elettrica (dei protoi e degli elettroi) abbia u valore itero. Ciò è dovuto al fatto che i ua sostaza che cotega più atomi di uo stesso elemeto il valore dello stato di ossidazioe è la media pesata degli stati di ossidazioe dei sigoli atomi di quell elemeto. Nell esempio i questioe ella formula empirica vi soo due atomi di piombo co stato di ossidazioe + e uo co stato di ossidazioe +4. Esercizio 4 Domada (a) Nota la formula di u composto la percetuali di u elemeto presete i questa sostaza si calcola facedo il rapporto tra la massa dell elemeto e il M del composto moltiplicata per ceto. I questo caso possiamo idicare il M del composto i questo modo: (xa M (g mole - + 5xA O g mole - ) = (xa M g mole - + 5x6,0 g mole - ) = (xa M g mole ,0 g). 0,84 = 5x6g mole. Risolvedo si ottiee: A M = 74,9 g mole -. xa 80,0 M Domada (b) Osservado i valori riportati ella Tavola eriodica questo valore corrispode all arseico. Domada (a) Esercizio 5 8

19 9 La massa molare la si calcola sommado i pesi atomici degli elemeti che formao il composto moltiplicati evetualmete per il umero di volte che questo elemeto è presete ella sostaza i esame. M (CS ) = (A C g mole - + xa S g mole - ) = (,0 g mole - + x,066 g mole - ) M (CS ) = 76,4 g mole - Domada (b) er calcolare le moli di CS, preseti el campioe, si adopera la relazioe: g 0,0 g moli () = CS = = 0, moli M g mole 76,4 g moli Domada (c) U dm di CS pesa,66 kg pari a 66 g.,5 moli di CS hao massa: massa (CS ) = (,5 moli x76,4 g mole - ) = 90,6 g I dm di CS si ottegoo: dm gr 90,6 g (CS ) = = 0,5 dm g dm 66 g dm Esercizio 6 Domada (a) er calcolare la masse molari si segue il procedimeto riportato ell Esercizio 5. M (NaOH) = (A Na g mole - + A O g mole - + A H g mole - ) M (NaOH) = (,99 g mole - + 5,99 g mole - +,008 g mole - ) = 9,99 g mole - M (CH COOH) = (xa C g mole - + xa O g mole - + 4xA H g mole - ) M (CH COOH) = (x,0 g mole - + x5,99 g mole - + 4x,008 g mole - ) M (CH COOH) = 60,0 g mole - Domada (b) Ache se il testo suggerisce il modo co cui le due sostaze reagiscoo è sempre coveiete scrivere e bilaciare il processo chimico che avviee: reazioe di salificazioe. CH COOH + NaOH > CH COONa + H O Si calcolao il umero di moli di CH COOH e questo umero corrispode ache a quello di NaOH. g 0,0 g Moli (CH COOH) = = 0,7 moli g mole 60,0 g mole Massa (NaOH) = (0,7 moli x9,99 g mole - ) = 6,8 g 9

20 0 Esercizio 7 er risolvere questo esercizio è possibile seguire le tracce riportate ei problemi precedeti per casi aaloghi. Domada (a) M (SO ) = (A S g mole - + xa O g mole - ) = (,064 g mole - + x5,999 g mole - ) M (SO ) = 80,64 g mole - Massa (SO ) = (5,0x0 - molix80,64 g mole - ) = 4,0 g Domada (b) M (C H 8 N ) = (xm C g mole - + 8xA H g mole - + xm N g mole - ) M (C H 8 N ) = (x,0 g mole - + 8x,008 g mole - + x4,008 g mole - ) M (C H 8 N ) = 80, g mole - Massa (C H 8 N ) = (5,0x0 - molix80, g mole - ) = 9,0 g Domada (c) M (Na CO ) = (xa Na g mole - + A C g mole - + xa O g mole - ) M (Na CO ) = (x,989 g mole - +,0 g mole - + x5,999 g mole - ) M (Na CO ) = 05,986 g mole - Massa (Na CO ) = (5,0x0 - molix05,986 g mole - ) = 5,99 g Domada (d) M (K [tcl 6 ]) = (xa K g mole - + A t g mole - + 6xA Cl g mole - ) M (K [tcl 6 ]) = (x9,0 g mole ,09 g mole - + 6x5,45 g mole - ) M (K [tcl 6 ]) = 486,0 g mole - Massa (K [tcl 6 ]) = (5,0x0 - molix486,0 g moli - ) = 4,0 g Domada (e) M (Na HO 4.7H O) = (xa Na g mole - + 5xA H g mole - + xa O g mole - + A g mole - ) M (Na HO 4.7H O) = (x,989 g mole - + 5x,008 g mole - + x5,999 g mole - + 0,97 g mole - ) M (Na HO 4.7H O) = 68,06 g mole - Massa (Na HO 4.7H O) = (5,0x0 - x68,06 g mole - ) =,40 g Esercizio 8 Voledo scrivere la reazioe redox coivolta, ache se è difficile idicare i questo caso i veri processi chimici che avvegoo, è ragioevole scrivere: HNO + HCl > NOCl + Cl + H O 0

21 t + Cl + HCl > [tcl 6 ] - + H + Dalle reazioi sopra riportate e dalla formula dell esacloroplatiato(iv) si deduce che ogi molecola di [tcl 6 ] - cotiee u atomo di t. Quidi, dalle moli di K [tcl 6 ] si cooscoo immediatamete le moli di atomi di t e da queste si possoo calcolare i grammi di t. M (K [tcl 6 ]) = (xa K g mole - + A t g mole - + 6xA Cl g mole - ) M (K [tcl 6 ]) = (x9,0 g mole ,09 g mole - + 6x5,45 g mole - ) M (K [tcl 6 ]) = 486,0 g mole - Moli (K [tcl 6 ]) = g K M K tcl6 0,0 g tcl 486,0 g mole 6 = 0,0 moli Massa (t) = (0,0 molix95,09 g mole - ) =,90 g Domada (b) er rispodere questa domada è possibile procedere come riportato el puto (a) avedo come puto di parteza la quatità di t. g t,75g Moli di atomi di t = A g mole 95,09 g mole t Massa K [tcl 6 ] = (0,9molix486,0 g mole - ) = 9, g = 0,9 moli Esercizio 9 Ache se il esercizio o lo richiede i modo esplicito è sempre coveiete scrivere l equazioe chimica bilaciata dei processi che avvegoo: CaCO (s) > CaO (s) + CO (g) Domada (a) Dalla stechiometria della reazioe bilaciata è evidete che ua mole di CaCO produce ua mole di CO. Quidi si riesce a mettere immediatamete i relazioe le moli di CaCO co le moli di CO. M (CaCO ) = (A Ca g mole - + A C g mole - + xa O g mole - ) M (CaCO ) = (40,08 g mole - +,0 g mole - + x5,999 g mole - ) M (CaCO ) = 00,09 g mole - gcaco 0,0 kgx000 g kg (CaCO ) = M 00,09 g mole CaCO = 99,9 I grammi di CO otteuti si ottegoo moltiplicado le moli di CO per il M (CO ). M (CO ) = (A C g mole - + xa O g mole - ) M (CO ) = (,0 g mole - + xx5,999 g mole - ) M (CO ) = 44,009

22 M (CO ) = (molixm CO g mole - ) = (99,9x44,009 g mole - ) = 496 g Domada (b) Ache per questo caso è evidete che le moli di CO corrispodoo le moli di CaCO e i ultima aalisi al peso di CaCO. gco,5 g N (CO ) = = 0,057 M 44,009 g mole CO g mole M (CaCO ) = (molixm CaCO g mole - ) = (0,057 molex00,009 g mole - ) = 5,7 g La massa di CasO 4.H O sarà la differeza fra la massa iiziale della miscela e la massa di CaCO. M (CaSO 4.H O) = (,0 g 5,7 g) = 6, g 5,70 g % CaCO = x00 = 47,5 %,0 g 6, g % CaSO 4.H O = x00,0 g = 5,5 % Esercizio 0 La risoluzioe di questo esercizio è semplice se si predoo i cosiderazioe le osservazioi fatte ell esercizio precedete. I questo caso ua mole di dolomite produce ua mole di magesio. M (MgCO.CaCO ) = (A Mg g mole - + xa C g mole - + 6xA O g mole - + A Ca g mole - ) M (MgCO.CaCO ) = (4, g mole - + x,0 g mole - + 6x5,999 g mole ,08 g mole - ) = 84,4 g mole - gdolomite 0,0 kg x 000 g kg N dolomite = = 54, moli M g mole 84,4g mole dolomite I grammi di magesio si ottegoo moltiplicado le moli di dolomite per il peso atomico del Mg. M (Mg) = (54, moli - x4, g mole - ) = 8,4 g Esercizio E utile acora ua volta ricordare che i rapporti tra i reageti e i prodotti soo ei termii di moli. Quidi, prelimiarmete si calcola il M delle sostaze coivolte e le moli associate alla massa delle sostaze. M (C H 5 (OH) ) = (xa C g mole - + 8xA H g mole - + xa O g mole - ) M (C H 5 (OH) ) = (x,0 g mole - + 8x,008 g mole - + x5,999 g mole - ) = 9,094 g

23 mole - M (C H 5 (ONO ) ) = (xa C g mole - + 5xA H g mole - + 9xA O g mole - + xa N g mole - ) M (C H 5 (ONO ) ) = (x,0 g mole - + 5x,008 g mole - + 9x5,999 g mole - + x4,0 g mole - ) = 7,064 g mole - 0,0 g (C H 5 (OH) ) = = 0,09 9,94 g mole massa (C H 5 (ONO ) ) = (molixm g mole - ) = (0,09x7,064 g mole - ) = 4,75 g Esercizio Alcue cosiderazioi prelimiari quali: bilaciare le trasformazioi chimiche che avvegoo, calcolare le moli dei reageti e dei prodotti soo di validità geerale e quidi dovrao sempre essere applicate. Cu + H SO 4 + H O > CuSO 4.5H O + SO M (CuSO 4.5H O) = (A Cu g mole - + A S g mole - + 9xA O g mole - + 0xA H g mole - ) M (CuSO 4.5H O) = (6,54 g mole - +,064 g mole - + 9x5,999 g mole - + 0x,008 g mole - ) M (CuSO 4.5H O) = 49,68 g mole - g Cu 0,0 g (Cu) = A 6,54 g mole Cu = 0,57 moli m (CuSO 4.5H O) = (molixm CuSO4.5HO g mole - ) = (0,57x49,68 g mole - ) = 9,0 g Esercizio Osservado la formula del fosfato di magesio e ammoio si ota che ogi mole di magesio porta alla formazioe di ua mole di questo sale. Quidi, è possibile mettere immediatamete i relazioe le moli di magesio co le moli di sale doppio. M (Mg(NH 4 )O 4.6H O) = (A Mg g mole - + A N g mole - + 6xA H g mole - + A g mole - + 0xA O g mole - ) M (Mg(NH 4 )O 4.6H O) = (4, g mole - + 4,000 g mole - + 6x,008 g mole - + 0,974 g mole - + 0x5,999 g mole - ) M (Mg(NH 4 )O 4.6H O) = 45,404 g mole - g Mg 7,4 mg x0 g mg (Mg) = A 45,404 g mole Mg =,x0 - moli M (MgCl ) = (A Mg g mole - + xa Cl g mole - ) = (4, g mole - + x5,45 g mole - )

24 4 M (MgCl ) = 95,8 g mole - (MgCl ) = (molixmmgcl ) = (,x0 - x95,8 g mole - ) = 0,7 g Esercizio 4 Osservado la formula del solfuro di rame(i) si ota che ogi mole di Cu S cotiee due moli di atomi di Cu. Questo è il rapporto che si deve cosiderare quado si mettoo i relazioe le moli di Cu S co le moli di Cu. M (Cu S) = (xa Cu g mole - + A S g mole - ) = (x6,54 g mole - +,064 g mole - ) M (Cu S) = 59,44 g mole - La quatità di Cu S coteuta i 00 kg di mierale è: massa (Cu S) = 5 00 kgx = 5 kg 00 5 kg x 000 g kg (Cu S) = 59,44 g mole = 94 moli (Cu) = (xmoli CuS ) = (x94) = 88 moli m (Cu) = (molixa Cu g mole - ) = (88x6,54 g mole - ) = 945 g Domada (a) Esercizio 5 Le moli di carboio e di zolfo azoto coteute i 00 g di sostaza si ottegoo dividedo la percetuale poderale di ciascu elemeto per il rispettivo peso atomico: 5,78 g (C) =,0g mole 84, g =, (S) = -, 064 g mole =,66 Dividedo i valori otteuti per il più piccolo di essi ( C ) i modo da otteere i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di carboio.,,66 (C) = = (S) = =,, Formula empirica: CS Domada(b) er rispodere a questa domada si seguoo i suggerimeti riportati ella Domada (a) 40,0 g (C) =,0g mole 46,6 g (N) = 4,007 g mole,4 g =, (H) = -,008 g mole =, =,9 4

25 5 (C) =,, = (H) =,9, = 4 (N) =,, Domada (c) = Formula empirica: CH 4 N er rispodere alla prima parte di questa domada si seguoo i suggerimeti riportati ella Domada (a) 6,6 g 5, g (K) = = 0,68 (Cr) = = 0,68-9,0 g mole 5,906 g mole 8, g (O) = =,8 5,999 g mole (K) = (O) = 0,68 0,68,8 0,68 = (Cr) = =,5 0,68 0,68 Trasformiamo questa sequeza di umeri i u equivalete, ma costituita solo da umeri iteri. er fare ciò è sufficiete moltiplicare per due i umeri precedeti. La formula empirica è pertato: K Cr O 7. = Domada (a) Esercizio 6 Dai dati foriti maca la percetuale dell ossigeo del composto. Questa la si calcola facedo la differeza a ceto co le percetuali date. % (O) = (00 - % C - % H - % N) = (00 5, 4,4 0,) =, A questo puto si seguoo i suggerimeti riportati ella Domada (a) dell Esercizio 5. 5, g (C) =,0g mole 4,4 g = 4,46 (H) = -,008 g mole = 4,65 0, g, g (N) = =,449 (O) = =,44 4,007 g mole 5,999 g mole (C) = 4,46,44 = (H) = 4,65,44 = (N) =,449,44 = (O) = Formula empirica: C H NO,449,44 = 5

26 6 E ecessario ora calcolare quate volte la formula empirica è coteuta el peso molecolare della sostaza i esame. M (C H NO) = (xm C g mole - + xm H g mole - + A N g mole - + A O g mole - ) M (C H NO) = (x,0 g mole - + x,008 g mole - + 4,007 mole - + 5,99 g mole - ) M (C H NO) = 69,06 g mole - 8, g mole Numero uità (C H NO) = 69,00 g mole Formula bruta: C 6 H 6 N O Domada (b) Le moli di carboio, idrogeo e azoto coteute i 00 g di sostaza si ottegoo dividedo la percetuale poderale di ciascu elemeto per il rispettivo peso atomico: 55,8 g (C) =,0g mole,5 g (N) = =, - 4,007 g mole,7 g = 4,645 (H) = -,008 g mole =,60 Si devoo dividere i valori otteuti per il più piccolo di essi ( N ) i modo da otteere i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di azoto. (C) = (N) = 4,645,,, Domada (c) = (H) = = Formula empirica: C H 5 N,60, E ecessario calcolare quate volte la formula empirica è coteuta el peso molecolare della sostaza i esame. M (C H 5 N) = (xm C g mole - + 5xM H g mole - + A N g mole - ) M (C H 5 N) = (x,0 g mole - + 5x,008 g mole - + 4,007 mole - ) M (C H 5 N) = 4,069 g mole - 9, g mole Numero uità (C H 5 N) = 4,069 g mole Formula bruta: C 6 H 5 N = 5 Esercizio 7 Come al solito ache se o richiesto dall Esercizio è coveiete scrivere e bilaciare la reazioe di decomposizioe: 6

27 7 K S O 7(s) > K SO 4(s) + SO (g) Domada (a) La dimiuzioe i peso è ovviamete legata a SO che essedo ua sostaza gassosa si disperde ell ambiete. La reazioe di decomposizioe mette i relazioe le moli di SO co le moli di K S O 7. M (SO ) = (M S g mole - + xm O g mole - ) M (SO ) = (,064 g mole - + x5,999 g mole - ) = 80,6 g mole - M (K S O 7 ) = (xm K g mole - + xm S g mole - + 7xA O g mole - ) M (K S O 7 ) = (x9,0 g mole - + x,064 g mole - + 7x5,999 g mole - ) M (K S O 7 ) = 55,477 g mole -,45 g (SO ) = = 0,05 80,6g mole m (K S O 7 ) = (molixm KSO7 g mole - ) = (0,05x55,477 g mole - ) =,8 g Domada (b) Dalla stechiometria di reazioe le moli di K SO 4 otteute coicidoo co le moli di SO che si soo formate. (K SO 4 ) = 0,05 moli Domada (a) Esercizio 8 La differeza i peso fra la massa dell ossido di fosforo e il fosforo da la quatità di ossigeo legata al fosforo. massa (O) = (6,87 g,00 g ) =,87 g Le moli di fosforo e ossigeo coteute ei 6,87 g di sostaza si ottegoo dividedo la massa di ogi sigola specie per il rispettivo peso atomico:,0 g,87 g () = = 0,0968 (O) = = 0,4-0,974 g mole 5,999 g mole Dividedo i valori otteuti per il più piccolo di essi ( ) i modo da otteere i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di rame. () = 0,0968 0,0968 = (O) = 0,4 0,0968 =,5 Trasformiamo questa sequeza di umeri i ua equivalete, ma costituita solo da umeri iteri. er fare ciò è sufficiete moltiplicare per due i umeri precedeti. La formula empirica è pertato: O 5. 7

28 8 Domada (b) I questo caso è idispesabile scrivere e bilaciare la reazioe che avviee tra fosforo e ossigeo: O > O 5 Dalla reazioe bilaciata risulta che ua mole di 4 reagisce co 5 moli di ossigeo per formare moli di O 5. Come cosegueza se si vuole produrre ua mole di O 5 è ecessario adoperare,5 moli di O. Esercizio 9 Domada (a) Dai grammi di AgCl è possibile otteere le moli di AgCl e queste corrispodoo ache alle moli del cloruro MCl. Sapedo il peso di MCl è possibile calcolare il peso molecolare MCl e da questo sottraedo il peso atomico del cloro otteere il peso atomico di M. M (AgCl) = (M Ag g mole - + M Cl g mole - ) M (AgCl) = (07,87 g mole - + 5,45 g mole - ) = 4, g mole - g AgCl,40 g (AgCl) = M g mole 4, g mole AgCl m (MCl) = (xm MCl g mole - ) M MCl = Domada (b) = 8,65x0 - g MCl 0,645 g = 74,56 g mole - 8,65x0 moli Al M MCl cotribuiscoo sia il A M che il A Cl quidi è possibile calcolare il A del metallo alcalio e calcolare la composizioe percetuale degli elemeti che formao il composto MCl. M (MCl) = (A M g mole - + A Cl g mole - ) A M g mole - = (M MCl g mole - - A Cl g mole - ) = (75,56 g mole - 5,45 g mole - ) A M g mole - = 9, g mole - Nota la formula di u composto le percetuali di u elemeto presete i questa sostaza si calcola facedo il rapporto tra la massa dell elemeto e il M del composto moltiplicata per ceto. 9, g mole 5,45 g mole % M = x00 = 5,4 % % Cl = x00 = 47,6 % 74,56 g mole 74,56 g mole Esamiado la Tavola eriodica degli Elemeti il metallo alcalio co peso atomico vicio a 9 è il potassio. 8

29 9 Domada (a) Esercizio 40 I questo caso o si coosce la percetuale d azoto del campioe ma sfruttado i dati della CO e H O è possibile sapere quato carboio e idrogeo soo coteuti ei 4,75 g di composto e quidi per differeza cooscere quato azoto è presete. er fare questo bisoga ricordare che ogi atomo di carboio coteuto el composto di parteza da origie a ua mole di CO metre ua mole di H O è formata da due atomi di idrogeo preseti el composto. M (CO ) = (A C g mole - + xa O g mole - ) = (,0 g mole - + x5,999 g mole - ) M (CO ) = 44,009 g mole - M (H O) = (xa H g mole - + A O g mole - ) = (x,008 g mole - + 5,999 g mole - ) M (H O) = 8,05 g mole - gco 0, g (CO ) = M g mole 44,09 g mole CO = 0, moli m (C) = (molixa C g mole - ) = (0,x,0 g mole - ) =,76 gh 4,8 O g (H O) = M g mole 8,05 g mole HO = 0,68 m (H) = (xmolixa H g mole - ) = (x0,68x,008 g mole - ) = 0,540 g mole - m (N) = (4,75 g,76 g 0,540 g) =,07 g gn,07 g (N) = = = 0,076 A g mole 4,007 g mole N Dividedo i valori otteuti per il più piccolo di essi ( N ) i modo da otteere i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di rame si ottiee la formula empirica del composto. (C) = (N) = 0, 0,076 0,076 0,076 = (H) = = x0,68 0,076 formula empirica: C H 7 N Domada (b) La composizioe percetuale poderale del C H 7 N si ricava dal rapporto percetuale del peso atomico dei sigoli elemeti (moltiplicato per il relativo pedice) e il peso molecolare della sostaza. M (C H 7 N) = (xa C g mole - + 7xA H g mole - + A N g mole - ) = 7 9

30 0 M (C H 7 N) = (x,0 g mole - + 7x,008 g mole - + 4,007 g mole - ) M (C H 7 N) = 57,096 g mole - x,0 7x,008 % di C x 00 6,% % di H x 00,6% 57,096 57,096 4,007 % di O x 00 4,5% 57,096 Esercizio 4 Domada (a) La perdita i peso è legata alla preseza di acqua. Come cosegueza è possibile calcolare le moli di H O e di CaSO 4 preseti el campioe i esame e alla fie il rapporto CaSO 4 /H O. M (H O) = (xa H g mole - + A O g mole - ) M (H O) = (x,008 g mole - + 5,999 g mole - ) = 8,05 g mole - M (CaSO 4 ) = (A Ca g mole - + A S g mole - + 4xA O g mole - ) M (CaSO 4 ) = (40,08 g mole - +,064 g mole - + 4x5,999 g mole - ) M (CaSO 4 ) = 6,4 g mole - gh 0,456 O g (H O) = M g mole 8,05 g mole HO = 0,06 m (CaSO 4 ) = (,8 g 0,456 g) =,74 g gcaso,74 g 4 (CaSO 4 ) = A g mole 6,4 g mole CaSO4 = 0,07 Dividedo i valori otteuti per il più piccolo di essi ( CaSO4 ) si calcola i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di rame. 0,7 (CaSO 4 ) = = (H O) = 0,7 Domada (b) Formula molecolare: CaSO 4.H O 0,6 0,07 er calcolare la composizioe percetuale degli elemeti che formao il sale è coveiete cosiderare ua mole di CaSO 4.H O i quato è oto il M, il umero e il tipo di atomi che formao il sale. M (CaSO 4.H O) = (A CaSO4 g mole - + xa HO g mole - ) M (CaSO 4.H O) = (6,4 g mole - + x8,05 g mole - ) = 7,7 g mole - = 0

31 40,08,064 % di Ca x 00,8% % di S x 00 8,6% 7,7 7,7 6x5,999 4x,008 % di O x 00 55,7% % di H x 00,4% 7,7 7,7 Domada (a) Esercizio 4 Dai dati dell esercizio è possibile calcolare i grammi di azoto e di ossigeo coteuti el campioe e come cosegueza ache i grammi d idrogeo. Cooscedo questi tre valori è possibile calcolare la composizioe percetuale degli elemeti che formao il composto. Come è stato più volte messo i evideza tutte le relazioi che itercorroo fra le varie sostaze soo ei termii di moli è quidi ecessario calcolare prelimiarmete il M delle sostaze i gioco. M (N O) = (xa N g mole - + A O g mole - ) = (x4,007 g mole - + 5,999 g mole - ) M (N O) = 44,0 g mole - M (H O) = (xa H g mole - + A O g mole - ) = (x,008 g mole - + 5,999 g mole - ) M (H O) = 8,05 g mole - L esercizio è risolvibile ell ipotesi che la composizioe del composto sia tale da trasformare tutto l azoto i N O e tutto l idrogeo i acqua, i altre parole che cotega la giusta quatità di idrogeo, ossigeo e azoto. La differeza i peso tra il peso del composto e l ossido d azoto che si è formato sarà il peso dell ossigeo e dell idrogeo che formao l acqua. M (massa di O + massa di H) = (,9 g, g) = 0,99 g. Questa quatità deve essere divisa i modo che formi esattamete acqua. I questo caso abbiamo due icogite i grammi di ossigeo coteuti i 0,99 g e i grammi di idrogeo. Abbiamo bisogo di due icogite e di due equazioi. Idichiamo co x i grammi d idrogeo e co y i grammi di ossigeo. Ua prima relazioe è x + y = 0,99. La secoda relazioe può essere può essere quella che il rapporto fra gli atomi di idrogeo e quelli di ossigeo deve essere uguale a i quato questo è il rapporto fra i due elemeti presete ell acqua. Alla fie si tratta di risolvere il seguete sistema. x y 0,99 x y 5,999

32 x = 0, g di H; y = 0,88 g di O. Oppure è possibile otteere i grammi di ossigeo coteuti ell acqua el seguete modo. g HO 0,99 g N (H O) = M 8,05 g mole Ho = 0,055 Le moli di atomi d idrogeo cotete soo x0,055 = 0, metre quelle di ossigeo soo 0,055. Le masse soo g (H) = (molixa H g mole - ) =,008 g mole - ; g (O) = (molixa O g mole - ) = (0,055x5,999 g mole - ) = 0,88 g er calcolare le percetuali dei vari elemeti è ecessario calcolare quato di ciascu elemeto è presete el composto. g NO, g N (N O) = M g mole 44,0 g mole NO = 0,07 moli m (N) = (molixa N g mole - ) = (0,07xx4,007 g mole - ) = 0,765 g m (O) = (molixa O g mole - ) = (0,07x5,999 g mole - ) = 0,47 g m totale (O) = (0,47 g + 0,88 g) =,7 g 0,765 g,7 g % (N) = x00 = 4,9 % % (O) =,9 g,9 g x00 = 60,4 % % (H) = 0,g x00 = 5,0 %,9 g Domada (b) er calcolare la formula empirica del composto bisoga cooscere il umero totale dei diversi atomi che formato il composto. (N) = (x0,7) = 0,0546 (O) = (0, ,07) = 0,08 (H) = 0, Dividiamo tutti i valori otteuti per il più piccolo di essi ( N ) i modo da otteere i umeri di atomi dei vari elemeti combiati co u atomo di azoto. Il rapporto fra i vari elemeti è: 0,08 (N) = (O) = =,5 0,0546 (H) = 0, 0,0546 = Trasformiamo questa sequeza di umeri i ua equivalete, ma costituita solo da umeri iteri. er fare ciò è sufficiete moltiplicare per i umeri precedeti: Formula empirica N O H 4

33 Esercizio 4 Le reazioi sotto riportate soo bilaciate perché è rispettato il bilacio delle moli dei reageti e dei prodotti. a) ZS + H SO 4 > ZSO 4 + H S b) NaOH + H SO 4 > Na SO 4 + H O c) b(no ) + H SO 4 > bso 4 + HNO d) H S + O > SO + H O e) C 5 H + 8 O > 5 CO + 6 H O f) HNO > HNO + NO + H O g) Cu(NO ) > CuO + 4 NO + O h) Cu + H SO 4 > CuSO 4 + SO + H O Alcue di queste reazioi soo di tipo redox e quidi il loro bilaciameto deve seguire uo dei procedimeti suggeriti per bilaciare questo tipo di reazioe. a) I - + Cl > Cl - + I b) SO ) 6 ] - + OH - + H O > [S(OH c) Fe OH - > Fe O + H O d) 4 Fe + + O + H O > 4 FeOH e) Z + H + > Z + + H f) Z + H O + > Z + + H + H O i) Mg + + NH + O > Mg(NH 4 )O 4 + H O HO H l) I - + IO - H + + > I + H O 5( I - > I + e IO - + H + 0 e > I + 6 H O 0 I - + IO - + H + > 6 I + 6 HO 5 I - + IO H + > I + H O Esercizio 44 g) Ca + + HO 4 - > Ca (O 4 ) + H + h) Mg + + NH HO 4 - > Mg(NH 4 )O 4 + H + Reazioe redox m) I - + IO - + H O + > I + H O + Reazioe redox aaloga alla l) l uica cosa che la differezia è che i questa equazioe o esiste lo ioe H + ma lo ioe H O + e quidi le due equazioi differirao solamete per

34 4 il umero delle molecole di acqua. 5( I - > I + e IO - + H O + 0 e > I + 8 H O 0 I - + IO - + H O + > 6 I + 8 H O 5 I - + IO H O + > I + 9 H O ) Cu + H + H + > Cu + O + H O Reazioe redox Cu > Cu + + e - HO + H + + e - > H O Cu + H O + H + > Cu + + H O o) Cu + H O + H O + > Cu + + H O Reazioe redox aaloga alla ) l uica cosa che la differezia è che i questa equazioe o esiste lo ioe H + ma lo ioe H O + e quidi le due equazioi differirao solamete per il umero delle molecole di acqua. Cu > Cu + + e - + H O + H O + e - > 4 H O Cu + H O + H + > Cu H O p) M + + bo b + + H O + > MO H O (M H O > MO H e 5(bO + 4 H + > b + + e - + H O M bo + 4 H + > MO b + + H O - Soo tutte reazioi redox ) Na + H O > NaOH + H ) Cr O + Al > Cr + Al O Esercizio 45 ) bo + 4 HCl > bcl + Cl + HO 4) Ag + HNO > AgNO + NO + H O (Ag + HNO > AgNO + e - + H + HNO + H + + e - > NO + H O Ag + 4 HNO > AgNO + NO + H O 4

35 5 5) bo + [Cr(OH) 4 ] - + OH - > CrO [b(oh) ] - + H O (bo + H O + e - > [b(oh) ] - + OH ([Cr(OH) 4 ] + 4 OH > CrO 4 + e + 4 H O bo b(oh) ] - + CrO - + [Cr(OH) 4 ] OH - > [ 4 + H O 6) Cl > Cl - + ClO - + OH - + H O Cl + e - > Cl Cl + 4 OH > ClO + H O + Cl + OH - > Cl - + ClO - + H O 7) Al + OH - + H 4] - O > [Al(OH) + H (Al + 4 OH - > [Al(OH) 4 ] ( H O + e > OH + H > Al + OH H O > [Al(OH) 4 ] ) MO H O > MO + O + OH - 4(MO - O + 4 OH H O + e - > M - - (4OH > H O + O + 4 e 4 MO H O > 4 MO + 4 OH - + 9) NO - + I - + H + > NO + I - + H O (NO - + H + + e - > NO + H O I > I + e > NO H + + I - > NO + I - + H O 0) Fe + + Cr H O + > Fe + + Cr + O H O 6(Fe + > Fe + + e Cr O H + 6 e > Cr + 7 H O > 6 Fe + + Cr + > 6 Fe + + Cr + O H + 7 H O - ) Al > H AlO Al + 4 OH - - > H + H O + e - AlO ) SO > SO SO - O - + OH H O + e - > S ) HCrO - 4 > Cr + HCrO H + + e - > Cr + 4 H O e - e - O H 5

36 6 4) HAsO > H AsO 4 HAsO + H O > H AsO 4 + H + + e - 5) H O > H O H O + H + + e - > H O 6) MO > M + MO > M H + + e - + H O 7) NO - > NO NO H + + e - > NO + H O 8) NO - > NO NO H O + + e - > NO + 6 H O - 9) MO > MO 4 MO H O + e OH - > MO 0) Z > ZO Z + 4 OH - > ZO - + H O + e - ) AgCl > Ag AgCl + e - > Ag + Cl ) Hg Cl > Hg Hg + Cl - Cl + e - > Hg ) b > bso 4 b + SO - 4 > bso 4 + e - 4) Cu + + I - > CuI + I (Cu + + I - + e - > CuI - - I > I + e Cu I - > CuI + I 5) IO - > IO - + I - IO - + H O > IO H (IO + H + e > I - + HO IO - > IO - + I - 6) HNO > NO - + NO + H O + HNO + H O > NO - + H + + (HNO + H + + e - > NO + H O - - e - e - 6

37 7 HNO > NO - + NO + H O + H + 7) MO Fe + + H + > M + + Fe + + H O MO - > M H e H O (Fe > Fe + e MO Fe H + > M Fe HO 8) MO + Cl - + H + > M + + Cl + HO MO > M H + + e - + H O - - Cl > Cl + e MO + Cl H + > M + + Cl + H O 9) MO + Cl - + H O + > M + + Cl + HO MO - > M H O + + e + 6 H O - - Cl > Cl + e MO + Cl H O + > M + + Cl + 6 H O 0) Cr O Cl - + H + > Cr + + Cl + HO Cr > Cr + O H e H O l - - ( C > Cl + e Cr 7 O Cl H + > Cr + + Cl + 7 H O ) Al + H ] - O + OH - > [Al(OH) 4 + H (Al + 4 OH - > [Al(OH) 4 ] ( H O + e > H + OH Al + OH H O > [Al(OH) 4 ] - + H ) Cl > Cl - + IO - + H + + I + H O 5(Cl + e - > Cl - I + 6 H O > IO + H + 0 e 5 Cl + I + 6 H O > 0 Cl - + IO - + H + ) M + + ClO - l - + H + + H O > MO + C (M + + H + e - O > MO + 4 H e ClO + 6 H + 6 e > Cl + H O M + + ClO - + H O > MO + 6 H + + C 4) HAsO + I + H O > H AsO I - + H + l - 7

38 8 HAsO + H O > H AsO H + + e I + e > I HAsO + I + H O > H AsO I - + H + Esercizio 46 er idicare u particolare isotopo si scrive il simbolo dell elemeto a cui appartiee e lo si fa precedere, i alto a siistra, dal suo umero di massa A. I basso, sempre a siistra, è A alcue volte utile porre ache il suo umero atomico, Z: M M. er esempio el caso i esame si ha: 5 9 U. I u atomo il umero di protoi, Z, deve essere uguale al umero di elettroi metre il umero di eutroi è la differeza fra il umero di massa (A) e il umero di protoi (Z). Vale la relazioe: A = Z + N. Nel caso i esame questo isotopo cotiee 9 e -, e N = A Z = 5 9 = 4 eutroi. A Z Esercizio 47 Dopo le cosiderazioi fatte ell esercizio precedete è immediato rispodere a queste domade. Il magesio è quell elemeto che ha umero atomico pari a Z =. 4 Mg Z = N = e - = 5 Mg Z = N = e - = 6 Mg Z = N = 4 e - = Esercizio 48 Domada (a) L aggiuta di u elettroe a ua specie eutra porta alla formazioe di u aioe. Br + e - > Br - Domada (b) L aggiuta di uo o più elettroi a ua specie catioica porta alla dimiuzioe della carica sul composto e i relazioe alla carica iiziale sullo ioe e sul umero di elettroi aggiuti è possibile otteere: ua specie ca tioica, eutra oppure ua specie aioica. Au + + e - > Au + Si forma u catioe. L aggiuta di uo o più elettroi a ua specie eutra porta sempre a ua specie aioica. S + e - > S - 8

39 9 Si forma u aioe b + + e - > b Specie eutra Domada (c) Ache per questa operazioe si potrao avere i casi cotemplati ella Domada (b) ricordado però che la carica sulla specie i esame assume valori sempre più positivi. Cu > Cu + + e - Specie catioica. O - > O + e Atomo eutro Tl + > Tl + + e - Specie catioica. Domada (d) Questo caso è diverso da quelli precedeti perché i ogi caso si forma ua molecola e la carica sulla molecola dipederà dal valore della carica sul catioe. Cl - + Fe + + > FeCl catioe Cl - + b + > bcl + catioe Cl - + H + > HCl eutra Esercizio 49 Domada (a) Cosideriamo 00 grammi di Cu. I questi 00 grammi sarao coteuti: 69,7 g dell isotopo 6 Cu co A = 6,996 0,8 g dell isotopo 65 Cug co A = 64,978 Il A della miscela isotopica aturale sarà la media poderale dei pesi atomici dei isotopi. A (Cu) = A x(% di 6 Cu) Ax(% di Cu) 6,996x69,7 64,978x0,8 A (Cu) = = 6,55 g mole - 00 Domada (b) Cosiderado ua mole di atomi d oro questi pesao 6,55 grammi. I questa mole di atomi d oro sarao coteuti u umero di atomi pari al umero di Avogadro. Quidi la massa atomica di u atomo d oro sarà: 9

40 40 6,55 g mole Massa atomo d oro: 6,0x0 atomi mole - =,055x0 g Domada (c) er rispodere a questa domada è ecessario calcolare il peso di rame coteuto i,0 g cm. La relazioe che lega g, volume e desità è la seguete: d = che applicata al V ostro caso diveta: g = d (g cm - )xv(cm ) = 8,9 (g cm - )x cm = 8,9 g Applicado i cocetti esposti elle Domada (a) e (b) è possibile calcolare il umero di atomi di Cu. 8,9 gx6,0x0 atomi mole Atomi di (Cu) = 6, 55 g mole = 8,45x0 atomi Esercizio 50 Domada (a) M (Cl A g mole - + 5xA Cl- g mole - ) = (0,974 g mole - + 5x5,45 g mole - 5 ) = ( ) M (Cl 5 ) = 08,9 g mole - Domada (b) M (KOH) = (A A O g mole - + A H g mole - K g mole - + ) M(KOH) = (9,0 g mole - + 5,999 g mole - +,008 g mole - ) M (KOH) = 56,09 mole - Domada (c) M (C 5NO ) = (6xA c g mole - + 5xA H g mole - + A N g mole - + xa O g mole - 6 H ) M (C - + 5x,008 g mole - + 4,007 g mole - 6 H 5 NO ) = (6x,0 g mole + x5,999 g mole - ) M (C 6 H 5 NO ) =, g mole - Domada (d) M (H xa C g mole - + 4xA O g mole - C O 4 ) = (xa H g mole - + ) M (H (x,008 g mole - + x,0 g mole - + 4x5,999 g mole - C O 4 ) = M (H C O 4 ) = 90,04 g mole - Domada (e) M (Na SO 4.0H O) = (xa Na g mole - + xa S g mole - + 4xA O g mole - + oxa H g mole - ) M (Na +,064 g mole - + 4x5,999 g mole - SO 4.0H O) = (x,99 g mole - + 0x,008 g mole - ) 40

41 4 M (Na SO 4.0H O) =,9 g mole - Domada (f) M (K A Fe g mole - + 6xA C g mole - + 6xA N g mole - [Fe(CN) 6 ]) = (xa K g mole - + ) M (K 6]) = (x9,0 g mole ,847 g mole - + 6x,0 g mole - [Fe(CN) + 6x4,006 g mole - ) M (K g mole - [Fe(CN) 6 ]) = 90,5 Domada (g) M (KCl.MgCl Mg g mole - + xa Cl g mole -.6H O) = (A K g mole - + A + xa H g mole - + 6xA O g mole - ) M (KCl.MgCl.6H O) = (9,0 g mole - + 4, g mole - + x5,45 g mole - + x,008 g mole - + 6x5,999 g mole - ) M (KCl.MgCl.6H O) = 77,86 g mole - Domada (a) Esercizio 5 M (C 5xA C g mole - + 5xA H g mole - + A N g mole - 5 H 5 N) = ( ) M (C 5 H 5 N) = (5x,0 g mole - + 5x,008 g mole - + 4,007 g mole - ) M (C 5 H 5 N) = 79,0 g mole - Domada (b) er rispodere alla Domada (b) è ecessario cosiderare la goccia come ua sfera perfetta e quidi calcolare il volume e alla quato pesa. Ricordado che il volume di ua sfera si calcola co la relazioe: 4 V r 4 0,4 cm = 0,04 cm Applicado le usuali relazioi è possibile calcolare il peso di questa goccia. d g V cm ; g = d g cm - xv cm g = 0,989 g cm - x 0,04 cm = 0,0 g (C5H 5 N) = 0,0 79,0 g g mole = 4,7x0-4 moli molecole = 4,7x0-4 moli x 6,0x0 molecole mole - =,5x0 0 Domada (a) Esercizio 5 4