1) Partendo da 100.0 g di H 2 SO 4 e 300.0 g di Ca 3 (PO 4 ) 2, calcolare quanti grammi di prodotti si formano e quanti grammi di reagente in eccesso rimangono non reagiti. 3H 2 SO 4 + Ca 3 (PO 4 ) 2 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4 Calcolo le moli disponibili per ogni reagente: H 2 SO 4 : 100.0 g 1 mol/98.079 g = 1.020 mol Ca 3 (PO 4 ) 2 : 300.0 g 1 mol/310.18 g = 0.9672 mol Divido le moli calcolate per i rispettivi coefficienti stechiometrici: H 2 SO 4 : 1.020 mol : 3 = 0.3400 mol REAGENTE LIMITANTE Ca 3 (PO 4 ) 2 : 0.9672 mol : 1 = 0.9672 mol Calcolo le moli ottenute per ciascun prodotto: CaSO 4 : 1.020 mol 3/3 = 1.020 mol H 3 PO 4 : 1.020 mol 2/3 = 0.6800 mol Calcolo le masse ottenute per ciascun prodotto: CaSO 4 : 1.020 mol 136.14 g/mol = 138.9 g H 3 PO 4 : 0.6800 mol 97.99 g/mol = 66.63 g Calcolo le moli consumate e residue di Ca 3 (PO 4 ) 2 : CONSUMATE: 1.020 mol 1/3 = 0.3400 mol NON REAGITE: 0.9672 mol 0.3400 mol = 0.6272 mol Calcolo la massa di reagente in eccesso non consumato: NON REAGITI: 0.6272 mol 310.18 g/mol = 194.5 g
2) Bilanciare l equazione chimica sotto riportata e calcolare quanti grammi di MnSO 4 si ottengono dalla reazione tra 290.0 g di KMnO 4, 200.0 g di HNO 2 e 225.0 g di H 2 SO 4. +7 +3 +2 +5 2KMnO 4 + 5HNO 2 + 3H 2 SO 4 K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5HNO 3 + 3H 2 O Δn(N) = 2 Δn(HNO 2 ) = 2 1 = 2 5 Δn(Mn) = 5 Δn(KMnO 4 ) = 5 1 = 5 2 Calcolo le moli disponibili per ogni reagente: Divido le moli calcolate per i rispettivi coefficienti stechiometrici: KMnO 4 : 290.0 g 1 mol/158.034 g = 1.835 mol HNO 2 : 200.0 g 1 mol/47.013 g = 4.254 mol H 2 SO 4 : 225.0 g 1 mol/98.079 g = 2.294 mol KMnO 4 : 1.835 mol : 2 = 0.9175 mol HNO 2 : 4.254 mol : 5 = 0.8508 mol H 2 SO 4 : 2.294 mol : 3 = 0.7647 mol REAGENTE LIMITANTE Calcolo le moli ottenute per MnSO 4 : 2.294 mol 2/3 = 1.529 mol Calcolo la massa ottenuta per MnSO 4 : 1.529 mol 151.001 g/mol = 230.9 g
3) Un campione di 8.25 g di H 3 PO 3 dà origine a 7.09 g di H 3 PO 4 e a PH 3. Determinare la resa della reazione. +3 +5-3 4H 3 PO 3 3H 3 PO 4 + PH 3 +5-3 Considero la reazione inversa: 3H 3 PO 4 + PH 3 4H 3 PO 3 +3 Δn(P, PH 3 ) = 6 Δn(PH 3 ) = 6 1 = 6 = 3 1 Δn(P, H 3 PO 4 ) = 2 Δn(H 3 PO 4 ) = 2 1 = 2 = 1 3 Calcolo le moli disponibili per H 3 PO 3 e quelle realmente ottenute di H 3 PO 4 : H 3 PO 3 : 8.25 g 1 mol/81.99 g = 0.101 mol H 3 PO 4 : 7.09 g 1 mol/97.99 g = 0.0724 mol Calcolo le moli teoriche di H 3 PO 4 : 0.101 mol 3/4 = 0.0758 mol Calcolo la resa percentuale: (0.0724 mol 0.0758 mol) 100 = 95.5%
4) Il permanganato di potassio ossida l acido ossalico, in ambiente acido, a biossido di carbonio secondo l equazione: Da tenere a mente: +7 +3 2MnO 4- + 5(COOH) 2 + 6H + +2 2Mn 2+ +4 + 10CO 2 + 8H 2 O KMnO 4 K + + MnO - 4 Dopo aver bilanciato l equazione, determinare la massima quantità di CO 2 che si forma da 1.739 g di KMnO 4 e da 2.635 g di (COOH) 2 in presenza di un eccesso di acido solforico. Δn(C) = 1 Δn((COOH) 2 ) = 1 2 = 2 5 Δn(Mn) = 5 Δn(MnO 4- ) = 5 1 = 5 2 Calcolo le moli disponibili per ogni reagente: KMnO 4 = MnO 4- : 1.739 g 1 mol/158.034 g = 1.100 10-2 mol (COOH) 2 : 2.635 g 1 mol/90.03 g = 2.927 10-2 mol Divido le moli calcolate per i rispettivi coefficienti stechiometrici: MnO 4- : 1.100 10-2 mol : 2 = 5.500 10-3 mol REAGENTE LIMITANTE (COOH) 2 : 2.927 10-2 mol : 5 = 5.854 10-3 mol Calcolo le moli ottenute per CO 2 : 1.100 10-2 mol 10/2 = 5.500 10-2 mol Calcolo la massa ottenuta per CO 2 : 5.500 10-2 mol 44.01 g/mol = 2.421 g
5) Oggi a Torino il barometro segna 985 hpa e il termometro 18 C. Bilanciare l equazione chimica sotto riportata e calcolare il volume di HCl gassoso che si sviluppa dalla reazione tra 245 g di FeCl 3, 47.0 g di SO 2 e 34.4 g di H 2 O. +3 +4 +2 +6 2FeCl 3 + SO 2 + 2H 2 O 2FeCl 2 + H 2 SO 4 + 2HCl Δn(S) = 2 Δn(SO 2 ) = 2 1 = 2 1 Δn(Fe) = 1 Δn(FeCl 3 ) = 1 1 = 1 2 T = 18 C + 273.15 = 291 K P = 985 hpa 1 kpa/10 hpa = 98.5 kpa Calcolo le moli disponibili per ogni reagente: Divido le moli calcolate per i rispettivi coefficienti stechiometrici: FeCl 3 : 245 g 1 mol/162.204 g = 1.51 mol SO 2 : 47.0 g 1 mol/64.066 g = 0.734 mol H 2 O: 34.4 g 1 mol/18.016 g = 1.91 mol FeCl 3 : 1.51 mol : 2 = 0.755 mol SO 2 : 0.734 mol : 1 = 0.734 mol H 2 O: 1.91 mol : 2 = 0.955 mol REAGENTE LIMITANTE Calcolo le moli ottenute per HCl: Calcolo il volume sviluppato di HCl: 0.734 mol 2/1 = 1.47 mol V = nrt P kpa L 1,47 mol 8.314 291 K mol K = = 36.1 L 98.5 kpa
6) In un recipiente avente un volume di 652 ml è introdotto azoto alla pressione di 0.970 atm e alla temperatura di 195 C. Calcolare la temperatura a cui la pressione della stessa quantità di azoto raggiunge 1.20 atm. Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt, in condizioni di V e n costanti: P/T = nr/v = costante T = 195 C + 273.15 = 468 K P 1 /T 1 = P 2 /T 2, per cui T 2 = P 2 T 1 P 1 1.20 atm 468 K = 0.970 atm = 579 K = 306 C 7) Calcolare la pressione in atmosfere che è esercitata da 1.80 10 3 ml di O 2 alla temperatura di -15.5 C, se alla temperatura di 10.5 C la stessa quantità di O 2 occupa un volume di 1.500 L alla pressione di 9.45 10 4 Pa. Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt, in condizioni di n costanti: PV/T = nr = costante T 1 = -15.5 C + 273.15 = 257.6 K T 2 = 10.5 C + 273.15 = 283.6 K V 1 = 1.80 10 3 ml 1 L/1000 ml = 1.80 L P 2 = 9.45 10 4 Pa 1 atm/101325 Pa = 0.933 atm P 1 V 1 /T 1 = P 2 V 2 /T 2, per cui P 1 = P 2 V 2 T 1 V 1 T 2 0.933 atm 1.500 L 257.6 K = 1.80 L 283.6 K = 0.706 atm
8) Calcolare la massa molecolare approssimata di un gas Z sapendo che la sua densità è 1.286 g/l a 22.4 C e a 785 torr. Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt, esprimendo V in funzione della densità ρ e n in funzione della massa molecolare MM: P (m/ρ) = (m/mm) RT, per cui P/ρ = RT/MM T = 22.4 C + 273.15 = 295.6 K P = 785 torr 1 atm/760 torr = 1.03 atm ρ R T MM = P 1.286 g L = atm L 0.0821 295.6 K mol K = 30.3 g/mol 1.03 atm 9) Calcolare la massa molecolare approssimata di un gas incognito, sapendo che possiede una densità di 2.036 g/l nelle condizioni di temperatura e pressione a cui la densità di N 2 è 1.293 g/l. Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt, esprimendo V in funzione della densità ρ e n in funzione della massa molecolare MM: P (m/ρ) = (m/mm) RT, per cui P/ρ = RT/MM In condizioni di P e T costanti: MM/ρ = RT/P = costante MM 1 /ρ 1 = MM 2 /ρ 2, per cui MM 1 = MM ρ 28.014 g 2 1 mol 2,036 g L = ρ 2 1,293 g L = 44,11 g/mol
10) Una miscela di H 2, He e CO, contenuta in un recipiente di 10.55 L, esercita una pressione di 715 torr alla temperatura di 30.5 C. Calcolare il numero di moli dei tre gas e le loro pressioni parziali, sapendo che la composizione in volume della miscela è: H 2 22.8%, He 35.9%, CO 41.3%. T = 30.5 C + 273.15 = 303.6 K P = 715 torr 1 atm/760 torr = 0.941 atm Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt, calcoliamo il numero totale di moli del sistema: n = P V R T = 0.941 atm 10.55 L atm L = 0.398 mol 0.0821 303.6 K mol K In condizioni di P e T costanti, V e n sono direttamente proporzionali per ciascuna componente della miscela; le percentuali in volume corrispondono quindi a percentuali molari. Calcolo le moli per ciascuna componente: H 2 : 22,8/100 0.398 mol = 0.0907 mol He: 35.9/100 0.398 mol = 0.143 mol CO: 41.3/100 0.398 mol = 0.164 mol Calcolo le pressioni parziali per ciascuna componente: P i = χ i P TOT = n i /n TOT P TOT H 2 : 22,8/100 715 torr = 163 torr He: 35.9/100 715 torr = 257 torr CO: 41.3/100 715 torr = 295 torr
11) Si vuole preparare una piccola quantità di miscela gassosa contenente N 2 e CO 2 in quantità, espresse in percentuale in volume, rispettivamente di 55.0% e 45.0%. È stata usata una quantità di Na 2 CO 3 che, tratta con acido solforico, libera CO 2. Il biossido di carbonio viene raccolto in un recipiente in cui, dopo aver fatto il vuoto, erano stati introdotti 2.60 L di N 2 alla pressione di 0.97 atm e alla temperatura di 17.0 C. Determinare la quantità di Na 2 CO 3 necessaria per ottenere la miscela gassosa desiderata. Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt, calcoliamo il numero di moli totali di N 2 : T = 17,0 C + 273.15 = 290.2 K n = P V R T = 0.97 atm 2.60 L atm L = 0.11 mol 0.0821 290.2 K mol K In condizioni di P e T costanti, V e n sono direttamente proporzionali per ciascuna componente della miscela; le percentuali in volume corrispondono quindi a percentuali molari. Le x moli di CO 2 necessarie per la miscela sono quindi: 0.11 mol : 55.0 = x : 45.0 x = 0.11 mol 45.0/55.0 = 0.09 mol Le moli di CO 2 necessarie vengono prodotte secondo la reazione: Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 CO 2 + H 2 O + Na 2 SO 4 Calcolo le moli di Na 2 CO 3 necessarie per ottenere CO 2 : 0.09 mol 1/1 = 0.09 mol Calcolo la massa di Na 2 CO 3 corrispondente: 0.09 mol 1 g/105.9888 mol = 9.5 g