ESERCIZI DI STECHIOMETRIA IN CUI COMPAIONO SPECIE ALLO STATO GASSOSO Es. ESERCIZIO 1 Nella reazione tra alluminio ed acido cloridrico si sviluppa idrogeno gassoso. Determinare il volume di H 2, misurato a 735 torr e a 22 C, che si sviluppa nella reazione di 0,356 g di Al con 1,9 g di HCl. (Al = 27 uma; Cl = 35 uma). La reazione è : Al + HCl = AlCl 3 + H 2 ( ) stechiometria-gas 1 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2 ( ) n Al = 0,356 g = 0,0132 moli 27 g/mol P.M. HCl= 36 uma n HCl = 1,9 g = 0,0528 moli 36 g/mol 2mol Al : 6mol HCl = 0,0132mol Al : xmol HCl n HCl = 6. 0,0132 / 2 = 0,0396 mol moli di HCl che reagiscono stechiometricamente con 0,0132 moli di Al stechiometria-gas 2
0,0132 moli di Al reagiscono con 0,0396 moli di HCl. Restano 0,0528-0,0396 = 0,0132 moli di HCl. Al è il reagente limitante HCl è il reagente in eccesso Quante moli di H 2 si formano? dalla stechiometria della reazione: 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2 ( ) 2 mol Al : 3 mol H2 = 0,0132 mol Al : x mol H2 n H2 = 3. 0,0132 / 2 = 0,0198 moli 0,0198 moli di H 2 che volume occupano nelle condizioni indicate? pv=nrt n = 0,0198 p = 735 torr = 735/760 = 0,967 atm T = 22 C = 22+273,15 = 295,15 K V=nRT/p = 0,0198. 0,0821. 295,15 / 0,967 = = 0,5 l stechiometria-gas 3 ESERCIZIO 2 Si calcoli il numero di g di SO 3 che possono prepararsi mediante la reazione: SO 2 + O 2 = SO 3 ponendo a reagire 2 l di SO 2 misurati a 100 C e a 760 torr con 3 l di O 2 misurati a 50 C e a 2 atm. stechiometria-gas 4
2SO 2 ( ) + O 2 ( ) = 2 SO 3 ( ) V = 2 l p = 760 torr = 1 atm T = 100 C = 100 +273,15 = 373,15 K n SO2 = pv/rt = 1. 2/(0,0821. 373) = 0,0653 mol V = 3 l p = 2 atm T = 50 C = 50 +273,15 = 323,15 K n O2 = pv/rt = 2. 3/(0,0821. 323) = 0,226 mol 2mol SO2 : mol O2 = 0,0653mol SO2 : xmol O2 n O2 = 1. 0,0653 / 2 = 0,0326 mol moli di O 2 che reagiscono stechiometricamente con 0,0653 moli di SO 2 stechiometria-gas 5 0,0653 moli di SO 2 reagiscono con 0,0326 moli di O 2. Resta O 2 in eccesso. SO 2 è il reagente limitante. Quante moli di SO 3 si formano? dalla stechiometria della reazione: 2SO 2 ( ) + O 2 ( ) = 2 SO 3 ( ) 2mol SO2 : 2mol SO3 = 0,0653mol SO2 : xmol SO3 n SO3 che si formano = n SO2 che reagiscono = = 0,0653 mol PM SO 3 = 80 uma g SO3 = 0,0653 mol. 80 g/mol = 5,22 g stechiometria-gas 6
ESERCIZIO 3 1 dm 3 di acetilene (C 2 H 2 ) e 5 dm 3 di O 2 (entrambi a condizioni standard) sono introdotti in un recipiente di 1 l inizialmente vuoto. Mediante innesco con scintilla i due gas sono fatti reagire secondo la reazione (da bilanciare): C 2 H 2 + O 2 = CO 2 + H 2 O E la temperatura del recipiente raggiunge 675 K. Calcolare la pressione nel recipiente alla temperatura di 675 K (si consideri l acqua gassosa in queste condizioni). stechiometria-gas 7 2C 2 H 2 + 5 O 2 = 4 CO 2 + 2 H 2 O V = 1 l p = 1 atm T = 0 C = 273,15 K n C2 H 2 = pv/rt = 1. 1/(0,0821. 273) = 0,045 mol V = 5 l p = 1 atm T = 0 C = 273,15 K n O2 = pv/rt = 1. 5/(0,0821. 273) = 0,223 mol 2mol C2 H 2 : 5mol O2 = 0,045mol C2 H 2 : xmol O2 n O2 = 5. 0,045 / 2 = 0,1125 mol moli di O 2 che reagiscono stechiometricamente con 0,045 moli di C 2 H 2 stechiometria-gas 8
0,045 moli di C 2 H 2 reagiscono con 0,1125 moli di O 2. Restano 0,223-0,1125 = 0,1105 moli di O 2 C 2 H 2 è il reagente limitante. Quante moli di CO 2 e di H 2 O si formano? dalla stechiometria della reazione: 2C 2 H 2 + 5 O 2 = 4 CO 2 + 2 H 2 O 2mol C2 H 2 : 4mol CO2 = 0,045mol C2 H 2 : xmol CO2 2mol C2 H 2 : 2mol H2 O = 0,045mol C2 H 2 : xmol H2 O n CO2 che si formano = 2. n C2 H 2 che reagiscono = = 0,09 mol n H2 O che si formano = n C2 H 2 che reagiscono = = 0,045 mol stechiometria-gas 9 Dopo la reazione nel recipiente da 1 l si ha una miscela di gas : 0,09 moli di CO 2 0,045 moli di H 2 O 0,1105 moli di O 2 residue p TOT V=n TOT RT p TOT = n TOT RT/V = = (0,09+0,045+0,1105). 0,0821. 675 / 1= = 13,6 atm stechiometria-gas 10
ESERCIZIO 4 NH 4 ClO 4 esplode per riscaldamento secondo la reazione (da bilanciare): NH 4 ClO 4 = HCl + N 2 + H 2 O + O 2 1,00 g del sale sono fatti esplodere in un recipiente di 1 l di volume (inizialmente vuoto) e la temperatura raggiunge 450 C. Calcolare la pressione nel recipiente a 450 C (si consideri l acqua in fase gassosa in queste condizioni) stechiometria-gas 11 4NH 4 ClO 4 = 4 HCl + 2 N 2 + 6 H 2 O + 5O 2 PM NH 4 ClO 4 = 117 uma n = 1g / 117(g/mol) = 0,00855 moli : 4mol HCl = 0,0085mol NH4 ClO 4 : xmol HCl : 2mol N2 = 0,0085mol NH4 ClO 4 : xmol N2 : 6mol H2 O = 0,0085mol NH4 ClO 4 : xmol H2 O : 5mol O2 = 0,0085mol NH4 ClO 4 : xmol O2 n HCl = 0,0085 mol n N2 = 0,0085/ 2 = 0,00425 mol n H2 O = 6. 0,0085 / 4 = 0,0127 mol n O2 = 5. 0,0085 / 4 = 0,0106 mol stechiometria-gas 12
Dopo la reazione nel recipiente da 1 l si ha una miscela di gas : 0,0085 moli di HCl 0,00425 moli di N 2 0,0127 moli di H 2 O 0,0106 moli di O 2 p TOT V=n TOT RT T = 450 C = 723 K p TOT = n TOT RT/V = = 0,036. 0,0821. 723 / 1= = 2,14 atm stechiometria-gas 13 ESERCIZI Una bombola contiene N 2 gassoso alla pressione di 1,51. 10 7 Pa. Il volume della bombola è 75 dm 3. Si calcoli la massa di azoto che è contenuta nella bombola a 295 K. (13 Kg) 2 l di un gas misurati alla pressione di 1,02. 10 5 Pa e a 25 C pesano 5,71g. Calcolare il peso molecolare della sostanza. (69,6 uma) Data la reazione: NH 3 + O 2 = NO + H 2 O Calcolare quanti litri di ossido di azoto si formano in condizioni standard di T e di p se si mettono a reagire 4,43 l di ammoniaca e 5 l di ossigeno. (4 l) Il carbonato di calcio si decompone per riscaldamento secondo la seguente reazione: CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) Si calcoli il volume di CO 2 (misurato a 293 K e a 1,01 bar)che si svolge per ogni grammo di CaCO 3 decomposto e la perdita percentuale in peso. (0,24 l; 44%) 1,5 g di CO 2 e 1,5 g di O 2 sono posti in un recipiente il cui volume è 150 l e la temperatura è portata a 723 K. Si calcoli la pressione totale nel recipiente e le pressioni parziali dei due gas. ( p tot = 3,23. 10 3 Pa; p CO2 = 1,36. 10 3 Pa; p O2 = 1,87. 10 3 Pa) stechiometria-gas 14