Argomenti importanti della prima A) La Migros vende sciroppo al lampone in bottiglie da 1.0 L (ρ = 1.20 g/ml). Sull etichetta si consiglia di

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1 Argomenti importanti della prima A) La Migros vende sciroppo al lampone in bottiglie da 1.0 L (ρ = 1.20 g/ml). Sull etichetta si consiglia di preparare la bevanda diluendo con acqua 100 ml di soluzione concentrata fino ad arrivare a 500 ml. La soluzione così ottenuta contiene 17 g di zucchero ed ha densità pari a ρ = 1.06 g/ml. a) Calcola la concentrazione % m/m dello sciroppo m soluzione concentrata = V soluzione ρ soluzione = 100 ml 1.20 g/ml = 120 g m soluto nella soluzione diluita = m soluto che proviene dai 100 ml di soluzione concentrata = 17 g c % = (m soluto/m soluzione) 100 = 14.2 % b) Calcola la concentrazione % m/m della soluzione diluita m soluzione diluita = ρ soluzione diluita V soluzione diluita = 1.06 g/ml 500 ml = 530 g c % = 17 g / 530 g 100 = 3.2 % c) Quanti kg di zucchero sono contenuti nella bottiglia venduta alla Migros? 17 g sono contenuti in 100 ml di sciroppo concentrato. Risolvo con una proporzione [posso fare così SOLO perché nella soluzione concentrata la concentrazione dei 100 ml è la stessa di quella di 1 L, si ricordi che la concentrazione è una proprietà intensiva, cioè non dipende dalla quantità di campione considerato. Se le concentrazioni dei due liquidi fossero diverse NON potrei usare la proporzione. Deduzione fondamentale: nelle diluizioni, cioè nel passaggio tra soluzione concentrata e diluita, che hanno concentrazioni diverse, NON posso applicare la proporzione, tra massa di soluto (che è la stessa nella soluzione concentrata e in quella diluita) e massa di soluzione (che dipende invece dalla concentrazione delle due soluzioni, ed trattandosi di due soluzioni diverse, è diversa)]. 17 g : 100 ml = x : 1000 ml x = (1000 ml 17 g) / 100 ml = 170 g Metodo b) Oppure dalla relazione per la concentrazione: c = massa soluto/massa soluzione massa soluzione = V ρ = 1000 ml 1.20 g/ml = 1200 g massa soluto = (c % / 100) massa soluzione = 14.2/ g = 170 g d) Quanti ml di sciroppo concentrato devo utilizzare per preparare 232 ml di una soluzione avente concentrazione 0.8 % m/v? La concentrazione % m/v indica che 100 ml di soluzione contengono una certa massa di soluto. E una grandezza DIMENSIONALE ed è espressa in % g/ml (non si possono semplificare le unità di misura). Esempio: 0.8 % m/v indica che ci sono 0.8 g soluto in 100 ml di soluzione

2 m soluto nella soluzione diluita = (c %/100) V = (0.8 g / 100 ml) 232 ml = 1.86 g (soluto) E una diluizione quindi la massa del soluto è la stessa nella soluzione concentrata e in quella diluita m soluto (nella soluzione diluita) = m soluto (nella soluzione concentrata) m soluzione concentrata = m soluto (nella soluzione concentrata) / (c % /100) = 1.86 g / (14.2 /100) = 13.1 g V soluzione = m soluzione / ρ soluzione concentrata = 13.1 g / 1.20 g/ml = 11 ml B) Calcolare la concentrazione % m/m di una soluzione ottenuta diluendo con acqua fino a 100 ml 12 g di una soluzione di acido solforico al 98 % m/m. La densità della soluzione così ottenuta è 1.08 g/ml. La concentrazione è da intendersi espressa in m/m %, dato che non vengono date altre informazioni. In 100 g di soluzione ci sono 98 g di acido solforico puro. Il problema è un problema di diluizione. La relazione per la concentrazione è c = quantità soluto / quantità soluzione, valida sia per la soluzione iniziale che finale. L altra relazione che si applica è quantità soluto contenuta in 12 g = quantità soluto contenuta nella soluzione finale q soluto in 12 g = c quantità soluzione = (98/100) 12 g = 11.8 g Per trovare la concentrazione richiesta occorre conoscere la massa della soluzione finale, e lo si può fare conoscendone la densità. m = ρ V = 1.08 g ml ml (volume finale ottenuto) = 108 g c = (q st / q sz) 100 = 11.8 g / 108 g = 0.11 cioè l 11 %. C) A 240 ml di una soluzione acquosa vengono aggiunti 0.25 dm 3 di acqua. Si ottengono così 490 ml di una soluzione allo 0.4 g L -1. Determinare la concentrazione espressa in g / L della soluzione iniziale. L'aggiunta di acqua diluisce la soluzione, quindi non modifica la quantità di soluto presente in essa. La quantità di soluto nella soluzione finale ammonta a: c = quantità soluto / quantità soluzione = x / quantità soluzione x = c quantità soluzione = 0.4 g L ml = 0.4 g L L = g Per calcolare la concentrazione della soluzione inziale: c = x = quantità soluto / quantità soluzione = g / (240 ml) = g / L = g/l

3 D) Calcolare la concentrazione % m/m di una soluzione ottenuta miscelando 24 g di una soluzione di cloruro di potassio al 25 % m/m con 96 g di una soluzione di cloruro di potassio al 15 % m/m. c = q soluto / q soluzione qst1 = c q sz1 = g = 6 g qst2 = c q sz2 = g = 14.4 g c finale = (qst1 + qst2)/ (qsz1 + qsz2) = [(6 g g) / (24 g + 96 g)] 100 = 17 % E) Con quanti grammi di acqua si devono diluire 40 g di acido cloridrico al 30 % per avere una soluzione al 9 %? q st = c q sz = (30/100) 40 g = 12 g q sz finale = q st iniziale / c = 12 g / 0.09 = 133 g (massa finale soluzione) massa acqua = massa soluzione massa soluzione iniziale che è stata diluita = 133 g 40 g = 93 g F) A quale volume devono essere diluiti 1.0 ml di soluzione di nitrato d'argento al 16% V/V per ottenere una soluzione al 4%V/V? Quantità di soluto contenuta in 1.0 ml di soluzione al 16%V/V: c = quantità soluto / quantità soluzione = V soluto /V soluzione = x / V soluzione = 16 % /100 = 0.16 x = V soluto = c V soluzione = ml = 0.16 ml Nella procedura di diluizione cambia la quantità di solvente, ma la quantità di soluto rimane costante (si aggiunge solo acqua) Quindi: c = quantità soluto / quantità soluzione = V soluto /V soluzione = V soluto / x = 4 % / 100 = 0.04 x = V soluto / 0.04 = 0.16 ml / 0.04 = 4 ml G) Un farmacista riceve dal suo fornitore una soluzione al g/l di un medicamento. Sapendo che tale medicamento può essere venduto al pubblico solo in concentrazioni inferiori a g/ L, come deve procedere per preparare ampolle da 25 ml da esporre nella sua farmacia? La soluzione iniziale deve essere diluita. i) Quantità di soluto presente nelle ampolle da 25 ml: c = quantità soluto / quantità soluzione = massa soluto / V soluzione = x / V soluzione x = c V soluzione = g/l 25 ml = 160 g/l L = g (massa di soluto in ogni ampolla)

4 Adesso devo calcolare il volume di soluzione concentrata che contiene la stessa quantità di soluto (la diluizione non ha effetto sulla quantità di soluto) c = quantità soluto / quantità soluzione = massa soluto / V soluzione = massa soluto / x x = massa soluto / c = g / 160 g L -1 = L = 0.02 ml = 20 µl Operativamente il farmacista preleverà 20 µl di soluzione concentrata (160 g/l), la metterà nell ampolla e aggiungerà tanta acqua da arrivare a 25 ml. H) In laboratorio vengono mescolati 21.5 ml di un soluto che ha densità g/ml con dm 3 di un solvente che ha densità 952 kg/m 3. Si ottiene così una soluzione limpida e trasparente il cui volume finale è di 63.6 ml. a) Esprimere la massa del soluto in grammi. ρ = m/v da cui ricavo la massa del soluto: m = ρ V = g/ml 21.5 ml = 17.2 g b) Esprimere la massa del solvente in grammi. ρ = m/v da cui ricavo la massa del solvente: m = ρ V = 952 kg/m dm 3 = 952 kg/10 3 dm dm 3 = kg = 42.8 g c) Il miscuglio ottenuto è omogeneo o eterogeneo? c) Il miscuglio è omogeneo (soluzione limpida e trasparente). d) Quale sarà la concentrazione della soluzione espressa in %V/V? c = quantità soluto / quantità soluzione = V soluto / V soluzione = 21.5 ml / 63.6 ml = c % = = 33.8 % V/V e) Quanto vale la densità della soluzione? ρ = m/v = massa soluzione / V soluzione = (massa soluto + massa solvente) / V soluzione ρ = (17.2 g g ) / 63.6 ml = 0.94 g/ml f) Quale sarà la concentrazione della soluzione espressa in % m/m? c % = quantità soluto / quantità soluzione = (massa soluto / massa soluzione) 100 c % = [17.2 / ( ) ] 100 = 28.7 % m/m g) Aggiungendo L di solvente alla soluzione, quale sarà la concentrazione finale della nuova soluzione espressa in % m/m? Devo ricavare la massa di solvente aggiunta: ρ = m/v da cui ricavo la massa del solvente: m = ρ V = 952 kg/m L = (952 kg / 10 3 dm 3 ) L = kg = 14.8 g (massa solvente aggiunto) massa soluzione = = 74.8 g

5 c % = quantità soluto / quantità soluzione = (massa soluto / massa soluzione) 100 c %= 17.2 / = 23.0 % m/m I) Il fosforo viene comunemente estratto a partire da Ca 3 (PO 4 ) 2. Quanti grammi di fosforo si possono ricavare da 1.34 kg di composto? In ogni mole di composto sono presenti 2 moli di fosforo. M r Ca3(PO4)2 = 3 40 g /mol g/mol g/mol = 310 g/mol n Ca3(PO4)2 = g / 310 g/mol = 4.32 mol 1/ 2 = n Ca3(PO4)2 / n P n P = n Ca3(PO4)2 2 = 4.32 mol 2 = 8.64 mol m P = n P M r P = 8.64 mol 31 g/mol = 268 g L) L alluminio reagisce con il dibromo formando il bromuro di alluminio (reazione da bilanciare): 2 Al + 3 Br 2 2 AlBr 3 Se per reazione di 25.0 g di Al con 100 g di Br 2 si ottengono 64.2 g di AlBr 3, qual è la resa percentuale della reazione? n Al = m Al / M r Al = 25 g / 27 g/mol = 0.93 mol n Br2 = m Br2 / M r Br2 = 100 g / (2 80) g/mol = mol Dal rapporto stechiometrico occorre verificare se c è e chi è il reagente limitante 2 / 3 = 0.93 mol di Al / x mol di Br 2 n di Br 2 necessarie per reagire con 0.93 mol di Al = x = 0.93 mol 3/2 = 1.39 mol Il numero ottenuto è superiore alla quantità chimica effettivamente disponibile, pertanto il Br 2 è il reagente limitante e l Al avanza. Ripetiamo il calcolo basandoci quindi sul reagente limitante: 2 / 3 = x mol di Al / mol di Br 2 n di Al necessarie per reagire con mol di Br 2 = x = mol 2/3 = mol (VERIFICA: abbiamo più moli di allumino del necessario, quindi la reazione avverrà finché tutto il Br 2 è stato consumato e l alluminio in eccesso avanzerà) Usiamo adesso il rapporto stechiometrico tra reagente limitante e prodotto, in modo da calcolare la quantità massima di prodotto ottenibile: 2 / 3 = x mol di AlBr 3 / mol di Br 2 x mol di AlBr 3 = mol di Br 2 2 /3 = mol M r AlBr3 = 27 g/mol g/mol = 267 g/mol m AlBr3 = mol 267 g/mol = 111 g (massa teoricamente ottenibile)

6 La resa percentuale è data dal rapporto (in percentuale) tra quantità teoricamente ottenibile (dato calcolato dallo schema di reazione) e quantità realmente ottenuta (dato sperimentale): R = massa reale/ massa teorica = 64.2 g / 111 g = 57.8 % M) L'etanolo (C 2 H 5 OH), detto anche alcol di grano, può derivare dalla fermentazione dello zucchero: C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Considera il caso in cui si ottiene una resa di etanolo dell'84.6 %. a) Quanto etanolo, in massa, si ottiene da 750 g di glucosio? M r C6H12O6 = 6 12 g/mol g/mol g/mol = 180 g/mol n C6H12O6 = m C6H12O6 / M r C6H12O6 = 750 g / 180 g/mol = 4.17 mol Dai rapporti stechiometrici: 1 / 2 = n C6H12O6 / n C2H5OH = 4.17 mol : x n C2H5OH = x = 2 / mol = 8.33 mol M r C2H5OH = 2 12 g/mol g/mol + 16 g/mol g/mol = g/mol m C2H5OH = 8.33 mol g/mol = 384 g La resa ci dice che in realtà se ne forma di meno, cioè l 84.6 %: massa di etanolo realmente formata: m etanolo 84.6 % = 384 g = 325 g b) Quanto glucosio, in massa, è necessario per produrre 475 g di C 2 H 5 OH? n C2H5OH = m C2H5OH / M r C2H5OH = 475 g / g/mol = 10.3 mol considerando che la resa è dell 84.6 %, nel calcolo si deve tenere conto di una quantità chimica corretta per il valore di moli perse : n C2H5OH = 10.3 mol = mol Dai rapporti stechiometrici: 1/ 2 = n C6H12O6 / n C2H5OH = x mol / mol n C6H12O6 = x = 1 / mol = 6.10 mol m C6H12O6 = 6.10 mol 180 g/mol = 1.09 kg N) L'idrogenocarbonato di sodio (bicarbonato di sodio), per riscaldamento ad alte temperature (T = 1000 C), forma carbonato di sodio, anidride carbonica e acqua, secondo l'equazione: 2 NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O(g) Idrogencarbonato Carbonato Anidride carbonica Vapore acqueo Per valutare la purezza di una partita di bicarbonato di sodio si è proceduto come segue. In un crogiolo di massa g sono stati posti g di bicarbonato di sodio prelevati dalla partita da

7 analizzare. Dopo il riscaldamento, la massa del crogiolo e dei resti della reazione in esso contenuti risultava essere di g. Se la reazione sopra indicata è l'unica possibile, a quanto ammontava la percentuale in massa di bicarbonato di sodio presente nella partita? Massa rimasta dopo reazione = massa di carbonato = g g = g M r Na2CO3 = 2 23 g/mol + 12 g/mol g/mol = 106 g/mol n Na2CO3 = g/ 106 g/mol = mol Dai rapporti stechiometrici: 2 n NaHCO3 : n Na2CO3 = x : mol Quantità chimica di NaHCO 3 = x = mol 2 = mol M r NaHCO3 = 23 g/mol g/mol + 12 g/mol g/mol = g/mol m NaHCO3 = mol g/mol = g % NaHCO3 = g / g = cioè il 99.8 % O) Il vino è costituito per il 14 % della sua massa da alcol etilico (CH 3 CH 2 OH). La densità del vino è di g/ml. Calcolare: a) La concentrazione molare del vino n CH3CH2OH = 14 g / 46 g/mol = 0.30 mol V = m/ρ = 100 g / g/ml = 102 ml c = 0.30 mol / L = 2.94 M b) Un vecchio test dell etilometro si basa sulla seguente reazione: 3 CH 3 CH 2 OH + K 2 Cr 2 O H 2 SO 4 3 CH 3 CHO + Cr 2 (SO 4 ) H 2 O + K 2 SO 4 Il valore massimo di alcol ammesso dalla legge è di 0.5 g/l. Supponendo che un automobilista venga sottoposto al test, che venga analizzata una quantità di espirato (fiato emesso nel palloncino) pari a 15 ml, e che essa reagisca con g di K 2 Cr 2 O 7, determinare la concentrazione di alcol nell automobilista. M r K2Cr2O7 = 2 39 g/mol g/mol g/mol = 294 g/mol n K2Cr2O7 = 0.04 g / 294 g/mol = mol Il rapporto stechiometrico tra K 2 Cr 2 O 7 ed CH 3 CH 2 OH è 1/3: 1/3 = n K2Cr2O7 / n CH3CH2OH = mol/x n CH3CH2OH = x = mol moli di etanolo che reagiscono

8 M r CH3CH2OH = 2 12 g/mol g/mol + 16 g/mol = 46 g/mol m CH3CH2OH = mol 46 g/mol = g c = g / L = 1.25 g/l P) Il carbonato di potassio reagisce con il tricloruro di alluminio secondo la reazione K 2 CO 3 + AlCl 3 KCl + Al 2 (CO 3 ) 3 3 K 2 CO AlCl 3 6 KCl + Al 2 (CO 3 ) 3 Trovare la massa di cloruro di potassio che si ottiene per reazione di 14 g di carbonato di potassio con 16 g di cloruro di alluminio. M r (K 2 CO 3 ) = 2 39 g/mol + 12 g/mol g/mol = 138 g/mol M r (AlCl 3 ) = 2 27 g/mol g/mol = g/mol n (K 2 CO 3 ) = m (K 2 CO 3 ) / M r (K 2 CO 3 ) = 14 g / 138 g/mol = mol n (AlCl 3 ) = m (AlCl 3 ) / M r (AlCl 3 ) = 16 g / g/mol = mol Calcoliamo il reagente limitante: dal rapporto stechiometrico tra i due reagenti: 3/2 = x / 0.12 mol x = 3/ mol = mol (quantità chimica di K 2 CO 3 necessaria per reagire con tutto l AlCl 3 ) La quantità chimica di K 2 CO 3 è maggiore di quella disponibile, pertanto il K 2 CO 3 è il reagente limitante. Calcoliamo la quantità di prodotto formata, basandoci su di esso. Dal rapporto stechiometrico: 6 / 3 = x / mol x = mol 6/3 = mol (quantità chimica di KCl formata) M r (KCl) = 39 g/mol g/mol = g/mol m (KCl) = n (KCl) M r (KCl) = mol g/mol = 15.0 g Q) Il metanolo CH 3 OH viene preparato per reazione di CO con H 2 a 250 C e a 50 atm di pressione in presenza di un catalizzatore. Quanto ossido di carbonio e idrogeno devono reagire per ottenere 10 kg di metanolo? La reazione è rappresentabile nel modo seguente: CO + 2 H 2 CH 3 OH M r (CH 3 OH) = 12 g/mol g/mol + 16 g/mol = g/mol n (CH 3 OH) = g / g/mol = 312 mol Dai rapporti stechiometrici: per formare una molecola di metanolo ne serve una di CO e due di idrogeno gassoso (in totale 4 atomi). Gli stessi rapporti vengono mantenuti tra le quantità chimiche.

9 n (CO) = n (CH 3 OH) = 312 mol La proporzione : 1 : 2 = n (CH 3 OH) : n (H 2 ) Permette di ottenere la quantità chimica di H 2: n (H 2 ) = 2 n (CH 3 OH) = mol = 624 mol La relazione generale : m = n / M r permette di ricavare la massa delle sostanze coinvolte. M r (CO) = 12 g/mol + 16 g/mol = 28 g/mol m (CO) = 312 mol 28 g/mol = 8.73 kg M r (H 2 ) = g/mol = g/mol m (H 2 ) = 624 mol g/mol = 1.26 kg R) Per ossidazione del 2-propanolo si può ottenere acetone. Trovare: a) Quanti kg di acetone vengono prodotti per reazione di 2.00 kg di 2-propanolo 2 (CH 3 ) 2 CHOH + O 2 2 (CH 3 ) 2 CO + 2 H 2 O b) Quanto ossigeno viene consumato M r ((CH 3 ) 2 CHOH) = 3 12 g/mol g/mol + 16 g/mol = g/mol n ((CH 3 ) 2 CHOH) = 2000 g / g/mol = 33.2 mol M r ((CH 3 ) 2 CO) = 3 12 g/mol g/mol + 16 g/mol = g/mol n ((CH 3 ) 2 CO) = n ((CH 3 ) 2 CHOH) = 33.2 mol m ((CH 3 ) 2 CO) = n ((CH 3 ) 2 CO) M r ((CH 3 ) 2 CO) = 33.2 mol g/mol = 1.93 kg b) Dai rapporti stechiometrici: 1 : 2 = n (O 2 ) : n ((CH 3 ) 2 CO) n (O 2 ) = n ((CH 3 ) 2 CO) / 2 = 33.2 mol /2 = 16.6 mol M r (O 2 ) = 2 16 g/mol = 32 g/mol m (O 2 ) = n (O 2 ) M r (O 2 ) = 16.6 mol 32 g/mol = 0.53 kg S) Il cloro viene preparato in laboratorio per trattamento di MnO 2 (diossido di manganese) con acido cloridrico (HCl). Quanto MnO 2 all 85 % occorre per preparare 20.0 g di cloro (Cl 2 )? La reazione è la seguente (da bilanciare): MnO HCl MnCl 2 + Cl H 2 O M r (Cl 2 ) = g/mol = g/mol n (Cl 2 ) = m (Cl 2 ) / M r (Cl 2 ) = 20 g / g/mol = 0.28 mol Dai rapporti stechiometrici: n (MnO 2 ) = n (Cl 2 ) = 0.28 mol

10 M r (MnO 2 ) = g/mol g/mol = g/mol m (MnO 2 ) = n (MnO 2 ) M r (MnO 2 ) = 0.28 mol g/mol = g Questa è la massa necessaria. Tuttavia poiché il manganese usato non è puro, ma è un miscuglio, il conteggio deve essere maggiorato per la parte di impurezza che non reagisce (che quindi è inutile): tale impurezza è il 15 %. Quindi la massa necessaria andrà maggiorata per il 15 %: massa di impurezza = /100 = 3.65 g Quindi la nostra pesata dovrà contenere 3.65 g in più della quantità calcolata: massa totale di MnO 2 = g g = 28 g 14) Per pirolisi (decomposizione termica) di 15.6 g di H 3 PO 3 (acido fosforoso) sono stati ottenuti acido fosforico (H 3 PO 4 ) e 1.48 g di fosfina (PH 3 ). Calcolare la resa della reazione. La reazione è (da bilanciare): 4 H 3 PO 3 3 H 3 PO 4 + PH 3 La resa è il rapporto tra la quantità realmente ottenuta in una reazione e la quantità teoricamente ottenibile dai rapporti stechiometrici. Si calcola pertanto la quantità di fosfina ottenibile a partire dalla quantità di H 3 PO 3 considerata. M r (H 3 PO 3 ) = g/mol + 31 g/mol g/mol = g/mol n (H 3 PO 3 ) = 15.6 g / g/mol = 0.19 mol Dai rapporti stechiometrici: 4 : 1 = n (H 3 PO 3 ) : n (PH 3 ) n (PH 3 ) = n (H 3 PO 3 ) / 4 = 0.19 / 4 = mol M r (PH 3 ) = g/mol = g/mol m (PH 3 ) = mol g/mol = 1.61 g Resa % = massa ottenuta / massa ottenibile = 1.48 g / 1.61 g = 0.92 cioè il 92 % T) L anilina reagisce con cloroformio e idrossido di potassio KOH per produrre fenilisonitrile. a) Trovare quanta anilina è necessario usare per ottenere 2.5 g di fenilisonitrile. 3 KOH + C 6 H 5 NH 2 + CHCl 3 C 6 H 5 NC + 3 H 2 O + 3 KCl Idrossido di potassio anilina cloroformio fenilisonitrile b) Trovare quanto idrossido di potassio sarebbe necessario usare, per ottenere 2.5 g di fenilisonitrile, assumendo che la reazione dia una resa in fenilisonitrile pari al 74 %. a) M r (C 6 H 5 NC) = 7 12 g/mol g/mol + 14 g/mol = g/mol n (C 6 H 5 NC) = m (C 6 H 5 NC)/M r (C 6 H 5 NC) = 2.5 g / g/mol = mol Il rapporto stechiometrico tra anilina e fenilisonitrile è 1:1, quindi per ottenere la quantità di fenilisonitrile richiesta occorrono mol di anilina.

11 M r (C 6 H 5 NH 2 ) = 6 12 g/mol g/mol + 14 g/mol = g/mol m (C 6 H 5 NH 2 ) = n (C 6 H 5 NH 2 ) M r (C 6 H 5 NH 2 ) = mol g/mol = 2.26 g b) Resa % = m ottenuta/ m teorica Se la resa è del 74 %, e ottengo 2.5 g, l incognita, in questo caso, è la massa teorica. m teorica = m ottenuta/resa % = 2.5 g / 0.74 = 3.38 g Questa è la massa che dovrei ottenere tenendo conto della resa. n (C 6 H 5 NC) = m (C 6 H 5 NC)/MM (C 6 H 5 NC) = 3.38 g / g/mol = mol Il rapporto stechiometrico tra idrossido di potassio e fenilisonitrile è 3:1, quindi: 3/1 = x/ mol x = mol = mol (quantità chimica di KOH necessaria) M r (KOH) = 39 g/mol + 16 g/mol g/mol = g/mol m (KOH) = n (KOH) M r (KOH) = mol g/mol = 5.5 g U) Calcolare quanto metanolo si può produrre a partire da 40 kg di CO e 15 kg di H 2 sapendo che la reazione è la seguente: CO + 2 H 2 CH 3 OH b) Quale dei due reagenti è il reagente limitante? M r (CO) = 12 g/mol + 16 g/mol = 28 g/mol M r (H 2 ) = g/mol = g/mol n (CO) = m (CO)/ M r (CO) = g / 28 g/mol = 1428 mol n (H 2 ) = m (H 2 )/ M r (H 2 ) = g / g/mol = 7440 mol Calcoliamo il reagente limitante. Dal rapporto stechiometrico: 2/1 = 7440 mol (H 2 ) / x x = 7440 mol (H 2 ) /2 = 3720 mol (quantità chimica di CO necessaria per reagire con tutto il H 2 ) Dal momento che la quantità chimica di H 2 disponibile è minore del valore necessario (1428 mol < 3720 mol), il reagente limitante è il CO. Tutti i calcoli della stechiometria vanno quindi basati su quest ultimo. Il rapporto stechiometrico tra CO e metanolo è 1:1, pertanto si potranno formare 1428 mol di metanolo M r (CH 3 OH) = 12 g/mol g/mol + 16 g/mol = g/mol m (CH 3 OH) = n (CH 3 OH) M r (CH 3 OH) = 1428 mol g/mol = 45.7 kg b) Il reagente limitante è il CO

12 V) Calcolare la massa di fosfato di calcio che si può ottenere facendo reagire 22 g di fosfato di potassio con 12 g di cloruro di calcio secondo la reazione K 3 PO 4 + CaCl 2 KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2 2 K 3 PO CaCl 2 6 KCl + Ca 3 (PO 4 ) 2 M r (K 3 PO 4 ) = 3 39 g/mol + 31 g/mol g/mol = 212 g/mol M r (CaCl 2 ) = 40 g/mol g/mol = g/mol n (K 3 PO 4 ) = m (K 3 PO 4 ) / M r (K 3 PO 4 ) = 22 g / 212 g/mol = mol n (CaCl 2 ) = m (CaCl 2 ) / M r (CaCl 2 ) = 12 g / g/mol = mol Calcoliamo il reagente limitante: dal rapporto stechiometrico tra i due reagenti: 2/3 = x / mol x = 2/ mol = mol (quantità chimica di K 3 PO 4 necessaria per reagire con tutto il CaCl 2 ) La quantità chimica di K 3 PO 4 è minore di quella disponibile, pertanto il CaCl 2 è il reagente limitante. Calcoliamo la quantità di prodotto formata, basandoci su di esso. Dal rapporto stechiometrico: 1/3 = x / mol x = mol 1/3 = mol (quantità chimica di Ca 3 (PO 4 ) 2 formata) M r (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) = 3 40 g/mol g/mol g/mol = 310 g/mol m (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) = n (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) M r (Ca 3 (PO 4 ) 2 )= mol 310 g/mol = 11 g b) Sperimentalmente si ottengono 1.4 g di Ca 3 (PO 4 ) 2. Calcola la resa della reazione Resa % = m ottenuta / m teorica = 1.4 g / 11 g = 0.13 cioè il 13 % W) Per determinare il contenuto di calcio nell acqua minerale si adopera la seguente procedura: si fa precipitare il calcio facendolo reagire con l acido ossalico. Il precipitato così ottenuto viene quindi calcinato ad alta temperatura producendo ossido di calcio. Le reazioni coinvolte sono: a) Ca C 2 O 4 CaC 2 O 4 catione calcio anione ossalato sale ossalato di calcio b) 2... CaC 2 O 4 + O 2 2 CaO + 4 CO 2 ossalato di calcio ossido di calcio Seguendo tale procedura vengono trattati 200 ml di acqua minerale. L ossalato di calcio ottenuto per precipitazione viene calcinato in un crogiuolo di massa g. La massa del crogiuolo contenente il CaO è di g. Calcolare la concentrazione molare del Ca 2+ nell acqua analizzata

13 e la massa di Ca contenuta nel campione analizzato. [ai fini del calcolo stechiometrico trattare Ca 2+ come se fosse Ca]. m (CaO) = m pieno m vuoto = g g = g M r (CaO) = 40 g/mol + 16 g/mol = 56 g/mol n (CaO) = m (CaO) / M r (CaO) = g / 56 g/mol = mol Il rapporto stechiometrico tra CaC 2 O 4 e CaO è 1 / 1. Quindi sono state trattate mol di ossalato. Anche il rapporto stechiometrico tra CaC 2 O 4 e Ca 2+ è 1 / 1, quindi le moli di calcio contenute nel campione da 200 ml sono mol. La molarità è pertanto : c = n soluto / Vsoluzione = mol / L = 0.01 mol/l m (Ca 2+ ) = n (Ca 2+ ) / M r (Ca 2+ ) = mol 40 g/mol = g = 80 mg