Reazioni in soluzione

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1 Concentrazione di una soluzione In chimica è spesso conveniente esprimere la concentrazione di una soluzione in molarità M La concentrazione molare (M) o molarità indica il numero di moli di soluto presenti in 1 litro di soluzione- Da questa formula si ricava M = n soluto (moli) V soluzione (L) n soluto = M soluzione V soluzione V soluxione = n soluto M soluzione

2 Concentrazione di una soluzione Preparazione di una soluzione a concentrazione molare nota Si fissa la concentrazione molare e il volume Si calcola il numero di moli di soluto si calcola la massa di soluto n soluto = M V boluzione m soluto = n soluto mm soluto Esempio: calcolare la massa di soluto necessaria per preparare 150 ml di una soluzione di idrossido di sodio NaOH avente concentrazione 0,50 molare M Dati : V soluzione = 150 ml M NaOH = 0,50 moli/l m soluto =? n soluto = M x V (l) = 0,50 moli/l x 0,150 l = 0,075 moli m soluto = n x mm = 0,075 moli x 40 g/mole = 3,0 g

3 Concentrazione di una soluzione Esercizi risolti Prima di cominciare è bene sapere che:

4 1) Quanti grammi di cloruro di sodio (NaCl) occorrono per preparare 50 ml di una soluzione 0,4 M? Abbiamo il volume di una soluzione (50mL) e la molarità, possiamo quindi calcolare agevolmente il numero di moli di soluto grazie all'equazione (3) [vedi schema iniziale]. Una vola determinato il numero di moli che dovranno essere presenti nella soluzione sarà facile convertire questo dato in grammi. Moli di soluto = Molarità x Volume, quindi => Moli di soluto = 0,4 moli/l x 0,05L = 0,02 moli 50 ml (cioè 0,05 litri) di soluzione 0,4 molare contengono 0,02 moli di soluto ( in questo caso NaCl). Ora non ci resta che calcolare a quanti grammi corrsipondono 0,02 moli di NaCl. Una mole di NaCl ha massa m = 58g, quindi 0,02 moli hanno massa m = 0,02 moli x 58 g/mole = 1,16g 2) Calcolare la molarità di una soluzione contenente 40g ci cloruro di potassio (KCl) in 3500 ml di soluzione. Poiché abbiamo il volume della soluzione, ci occorre sapere il numero di moli. Dobbiamo quindi calcolare a quante moli corrispondono 40 g di KCl e poi applicare l'equazione (1) Una mole di KCl ha massa m = 74g, quindi numero di moli n = 40g/74g/mole = 0,54 moli. M = Numero di moli soluto / Volume soluzione in litri quindi => M = 0,54moli/3,5L = 0,15 moli/l La molarità della soluzione è 0,15 mol/l 3) In quanti ml di soluzione dovranno essere disciolti 40g di solfato di rame (CuSO 4 ) per ottenere una soluzione 0,2 M? Questa volta abbiamo la quantità di soluto (che dovremo convertire in moli) e la molarità, dovremo quindi applicare l'equazione (2), cioè il volume della soluzione è uguale al numero di moli fratto la molarità. Una mole di solfato di rame (soluto) ha massa m = 160g, quindi n (numero di moli soluto) = 40g/160g/mole = 0,25 moli Volume V = Moli di soluto/m quindi=> Volume V = 0,25moli/0,2moli/L = 1,25 L Il volume della soluzione sarà 1250 ml. 4) A 300 ml di una soluzione 0,8 M vengono aggiunti 500 ml di acqua. Calcolare la nuova molarità della soluzione. Il problema sembra più complesso, in realtà ci basterà calcolare il numero di moli di soluto. Poiché alla soluzione viene aggiunta solo acqua, il numero di moli di soluto rimarrà invariato e potremo calcolare la nuova molarità conoscendo il volume finale (300 ml+ 500 ml) e il numero di moli. Moli di soluto = Volume x Molarità, quindi => Moli di soluto = 0,3L x 0,8moli/L = 0,24 moli Non sappiamo quale sostanza sia stata disciolta nell'acqua, ma sappiamo che ce ne sono 0,24 moli. Dopo aver aggiunto acqua il volume diventa 800 ml, cioè 0,8 L. Molarità M = Moli di soluto/volume soluzione, quindi => M = 0,24moli/0,8L = 0,3moli/L Dopo aver diluito la soluzione la molarità M sarà 0,3 moli/l.

5 dal volume e concentrazione di un reagente in soluzione alla massa di un altra sostanza presente nella reazione Quasi tutte le reazioni avvengono in soluzione acquosa, normalmente si conosce la concentrazione delle soluzioni reagenti e il volume di una soluzione reagente e viene chiesto di determinare la massa di un prodotto come nel seguente esempio: Data la seguente reazione: 2 KI (aq) + Pb(NO 3 ) 2(aq) PbI 2(s) + 2 KNO 3(aq) calcolare la massa m in grammi di PbI 2 che si forma quando una soluzione di KI reagisce con 125 ml di una soluzione 0.65 M di Pb(NO 3 ) 2. Calcolare inoltre la massa m in grammi di PbI 2 che si forma Con il volume e la concentrazione molare di Pb(NO 3 ) 2 si calcola il numero di moli di Pb(NO 3 ) 2 n = M V = 0, 65 moli L 0, 125 L = 0, 081 moli Usando il rapporto tra i coefficienti stechiometrici si calcola il numero di moli di PbI 2 n PbI 2 npb(no 3 ) 2 = 1 1 x 0,081 moli = 1 1 x = 0, 081 moli Con il numero di moli di PbI 2 si calcola la massa m = n mm = 0, 081 moli 461, 01 g mole = 37, 34 g

6 dal volume e concentrazione di un reagente in soluzione al volume di un altro reagente di cui è nota la concentrazione: Il cloruro di magnesio MgCl 2 reagisce con il nitrato d argento AgNO 3 secondo la seguente reazione da bilanciare: MgCl 2 + 2AgNO 3 Mg(NO 3 ) 2 + 2AgCl. In un esperimento 25,8ml di una soluzione di nitrato d argento AgNO 3, avente concentrazione 0,125 moli/l, reagiscono completamente con 19,5ml di una soluzione di cloruro di magnesio MgCl 2. Qual è la concentrazione molare M della soluzione di cloruro di magnesio? Con il volume e la concentrazione della soluzione di nitrato d argento si calcola il numero di moli n del nitrato d argento nagno 3 = M V = 0, 125 moli 0, 0258L = 0, moli L Usando il rapporto tra i coefficienti stechiometrici si calcola il numero di moli di MgCl 2 nmgcl 2 nagno 3 = 1 2 x 0,00323 moli = 1 2 x = 0,00323 moli 2 = 0, moli Con il numero di moli e il volume di PbCl 2 si calcola la concentrazione molare M della soluzione MMgCl 2 = n 0, moli = V (L) 0, 0195 l = 0, 0831 L = 83, 1 ml