LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E INORGANICA

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI MILANO Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea Triennale in Chimica CORSO DI: LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E INORGANICA Docente: Dr. Alessandro Caselli Anno Accademico

2 CAPITOLO 2 ESERCIZI Esercizi più complessi sulle percentuali in peso degli elementi, delle miscele e sul calcolo della formula minima. 1

3 Esercizi più complessi sulle % in peso degli elementi, delle miscele e calcolo delle formule minime Esercizio Un ossido di Pb, scaldato con carbone (in eccesso), dà piombo metallico. 15,50 g di ossido danno 13,42 g di piombo. Calcolare la formula minima del composto. (PA Pb = 207,2; PA O = 16,0) Tutto il piombo originariamente contenuto nell ossido viene ritrovato come piombo metallico. Questo vuol dire che la quantità di piombo contenuta in 15,50 g di ossido è uguale a 13,42 g. Calcolo la % di Pb contenuta in 15,50 g: Supponiamo di avere 100 g di composto: Da cui: La formula minima del composto è PbO 2. 2

4 Lo stesso conto avrei potuto farlo anche passando attraverso le moli fin dal primo passaggio: Da cui la formula minima: Esercizio Un minerale è costituito dal 35,0% in peso di FeS 2, dal 20,0% di FeAsS e da sostanze che non contengono né ferro né zolfo. Calcolare quanto ferro e quanto zolfo si possono ottenere da 1 Kg di minerale. (PA Fe = 55,8; PA S = 32,1; PA As = 74,9) 1000 g di minerale contengono 350 g di FeS 2 e 200 g di FeAsS. Calcolo le % in peso di ferro e di zolfo nei due composti. PM FeS2 = 120,0. Quindi % in FeS 2 : 3

5 350 g di FeS 2 contengono: PM FeAsS = 162,8. Quindi % in FeAsS: 200 g di FeAsS contengono: Quindi: Esercizio (Es. 15 Pag. 73, Clerici Morocchi) Un campione di 11,34 g di una lega leggera costituita da Al, Mg e Cu viene polverizzato e trattato con una soluzione acquosa di NaOH per sciogliere l alluminio; in seguito il residuo solido (2,73 g) viene trattato con una soluzione acquosa di HCl per sciogliere il magnesio; dopo questo trattamento il residuo solido pesa 0.90 g. Calcolare la % in peso della lega. 4

6 Calcolo i grammi di ciascun elemento: I rimanenti 0,90 g sono di Cu. Calcolo le %: Esercizio (Es. 13 Pag. 67, Sacco Freni) Gli elementi A e B reagiscono con ossigeno, in certe condizioni, a dare ABO 3 ; in altre condizioni reagiscono a dare AB 2 O 5. Il primo di questi composti contiene il 17,36% in peso di ossigeno, il secondo il 20,01% di ossigeno. Calcolare i pesi atomici di A e B. (PA O = 16,0) 100 g di composto ABO 3 contengono 17,36 g di ossigeno. Posso quindi calcolare il peso molecolare del composto ABO 3, che è dato da: 5

7 Faccio lo stesso conto anche per AB 2 O 5 : Da questi dati ricavo che: Se guardo sulla tavola periodica trovo che il PA di A corrisponde, a meno dell errore sperimentale, a quello del Ba (PA = 137,3) e quello di B corrisponde a quello dello Zr (PA = 91,2) Le formule BaZrO 3 e BaZr 2 O 5 sono coerenti con gli stati di ossidazione degli elementi. 6

8 Esercizio (Es. 14 Pag. 68, Sacco Freni) Una miscela di due sostanze A e B contiene il 39,0% in peso di ossigeno. Le sostanze allo stato puro A e B hanno formula minimia, rispettivamente, CH 4 O e C 2 H 6 O. Calcolare in quale rapporto in peso sono presenti A e B nella miscela. (PA O = 16,0; PA C = 12,0; PA H = 1,0) Calcoliamo i PM: Supponiamo di avere 100 g: 7

9 Da cui: Il rapporto in peso B/A = 72,0/28,0 = 2,57 Esercizio (Es. 27 Pag. 72, Sacco Freni) Stabilire qual è il prodotto più conveniente tra KNO 3 al 65% in peso (purezza) e NaNO 3 al 60% in peso (purezza), quando si sfrutta l effetto ossidante dello ione nitrato, che si riduce a nitrito. (PA O = 16,0; PA N = 14,0; PA K = 39,1; PA Na = 23,0) Supponiamo di avere 100 g di KNO 3 al 65% 65 g di KNO g di NaNO 3 al 60% 60 g di NaNO 3 Posso calcolare i g di nitrato presenti nei due casi: Nonostante sia meno puro, conviene usare il nitrato di sodio! 8

10 Esercizio Un cartello in un negozio segnala il prezzo scontato di un articolo: 100 (sconto del 20%) a) Quanto costava l articolo non scontato? b) Quanto è stato lo sconto in? 100 sono il 80% del prezzo pieno. a) Costo non scontato b) Sconto Esercizio Un camion trasporta un carico di 200 cassette di banane e 100 cassette di kiwi. Le cassette di banane contengono 30 banane, quelle di kiwi 40 kiwi. 1 cassetta vuota pesa 300 g. il camion viene saccheggiato da un branco di 50 scimmie. Ogni scimmia ruba 10 kiwi e 10 banane. Dopo il furto il peso del carico del camion è calato dello 8,993% in peso. Inizialmente il carico del camion era 1, g. Quanto pesa 1 banana? Quanto pesa 1 kiwi? Inizialmente ho 6000 banane e 4000 kiwi; 300 cassette. Quindi: 9

11 Il furto è di 500 banane e 500 kiwi. Quindi: Posso impostare un sistema: Esercizio (Es. 33 Pag. 118, Sacco Freni) Si miscelano 2 parti in peso di rame metallico con 1 parte di zolfo. Si riscalda la miscela evitando il contatto dell aria. Dopo la reazione la miscela contiene il 75% di Cu 2 S. Calcolare: a) La rimanente composizione %. b) La resa della reazione (PA Cu = 63,5; PA S = 32,1) 10

12 Supponiamo di partire da: 200 g di Cu 3,15 mol Cu 100 g di S 3,12 mol S La reazione è: 2Cu + S Cu 2 S Rapporti molari: 3,15 + 1,575 1,575 L agente limitante infatti è il rame! Ma in realtà si ottengono: a) La rimanente composizione % è data da: b) La resa è data da: Oppure: 11

13 Esercizio (Es. 32 Pag. 118, Sacco Freni) Il carburo di calcio si ottiene facendo reagire in un forno elettrico ossido di calcio e carbonio. In una preparazione la miscela contiene il 85% in peso di CaC 2 ed il 15% di CaO non reagito. Calcolare quanto CaO occorre per avere: a) 5,00 t di CaC 2 puro. b) 5,00 t di miscela di reazione al 85% di CaC 2. (PA C = 12; PA Ca = 40; PA O =16) La reazione è. CaO + 3 C CaC 2 + CO 5 t di CaC 2 corrispondono a kg, ossia: Se 5 t sono il 85%, la massa totale è data da: E quindi la massa di CaO non reagito: Oppure: 12

14 Da cui: Le moli iniziali da ossido di calcio necessarie per preparare 5 t di carburo di calcio sono date dalla somma delle moli finali: a) Per ottenere 5 t di CaC 2 devo partire da: b) 5 t di miscela contengono: Facendo la proporzione: Esercizio L analisi elementare di un composto organico mostra la presenza di C, H, O e N come costituenti. a) Un campione di 1,278 g viene bruciato completamente ottenendo 1,60 g di CO 2 e 0,77 g di H 2 O; b) Un campione di 1,627 g dello stesso composto contiene 0,215 g di N2. Determinare la formula minima del composto. 13

15 Le reazioni sono: a) b) C x H y O z N t C x H y O z N t x CO 2 + y/2 H 2 O t N a) Che corrispondono a: Che corrispondono a: b) Corrispondono a: Da cui: 14

16 g PA mol Rapporto C 0, ,036 3 H 0, ,086 7 O 0, ,012 1 N 0, ,036 3 La formula minima è: C 3 H 7 NO 3 Esercizio Una moneta, contenente Ag, del peso di 5,82 g viene sciolta in HNO 3. Quando viene aggiunto NaCl alla soluzione, tutto l argento forma il sale insolubile AgCl. Tale composto pesa 7,20 g. Determinare la % in peso di Ag nella moneta. 15

17 Esercizio Un analisi di un campione di K 2 PtCl 6, impuro di Pt metallico, ha dato la seguente composizione % in peso degli elementi: K = 15,04%, Pt = 43,89% Cl = 41,07% Determinare la composizione: a) % in peso e b) la % in moli dei 2 componenti della miscela. a) Suppongo di avere 100 g, quindi 15,04 g di K: b) In moli. 16

18 Lo stesso problema si potrebbe risolvere anche impostando un sistema: Esercizio Per aggiunta di H 2 SO 4 al 90% e di HNO 3 al 80% (in peso) a 100 kg di una miscela di acidi aventi la seguente composizione: H 2 SO 4 40%; HNO 3 20%; H 2 O 40% si ottiene una miscela di composizione: H 2 SO 4 45,6%; HNO 3 34,4%; H 2 O 20% Calcolare quanto H 2 SO 4 al 90% e quanto HNO 3 al 80% è stato necessario aggiungere. Il bilancio di massa impone che: Per risolvere questo tipo di problemi posso impostare un sistema: 17

19 Risolvendo: Alternativamente posso impostare il sistema anche tenendo conto del bilancio di massa dell acqua: Esercizio Per passare da una soluzione al 30% in peso in Na 2 SO 4 ad una al 50% in peso in Na 2 SO 4 si sono evaporati 1000 kg di acqua. Calcolare il peso della soluzione iniziale. Chiamo x i kg di soluzione iniziale ed y i kg di quella finale. Da cui: x = 2500 kg y = 1500 kg 18

20 Esercizio (Es 15 pag. 117 Sacco Freni) I carbonati di magnesio e di calcio si decompongono al riscaldamento nell ossido corrispondente e nel diossido di carbonio. Un campione di una miscela di MgCO 3 e CaCO 3 subisce per riscaldamento una diminuzione del 50% del suo peso. Calcolare la % in peso dei componenti nella miscela iniziale. Le reazioni sono: MgCO 3 MgO + CO 2 CaCO 3 CaO + CO 2 Supponiamo di avere 100 g di miscela. Chiamo x i g di MgCO 3 e y i g di CaCO 3. Da cui ricavo: Cioè le percentuali di MgCO 3 e di CaCO 3 sono rispettivamente del 75% e 25% 19

21 Esercizio (Es 18 pag. 117 Sacco Freni) 1 g di una miscela di CaCO 3 e di MgCO 3 per riscaldamento danno 240 ml di CO 2 a c.n (0 C, 1 atm). Calcolare la % in peso dei due componenti nella miscela iniziale. Le reazioni sono: CaCO 3 CaO + CO 2 MgCO 3 MgO + CO 2 Calcoliamo le moli di CO 2 : In 1 g = 1000 mg iniziali sono contenuti x g di CaCO 3 e y g di MgCO 3 Posso dividere la seconda equazione per : Cioè le percentuali di CaCO 3 e di MgCO 3 sono rispettivamente del 62,3% e 37,7% 20

22 Esercizio (Es 16 pag. 117 Sacco Freni) Una miscela di Na 2 CO 3 10H 2 O e di NaHCO 3 per decomposizione termica perde il 50% del suo peso iniziale. Le reazioni sono: Na 2 CO 3 10H 2 O Na 2 CO H 2 O 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 Calcolare la composizione % in peso dei due componenti nella miscela iniziale. In 100 g di miscela iniziale sono contenuti x g di Na 2 CO 3 10H 2 O e y g di NaHCO 3 Cioè le percentuali di Na 2 CO 3 10H 2 O e di NaHCO 3 sono rispettivamente del 62,3% e 37,7%. 21