Le reazioni chimiche

Le reazioni chimiche Una reazione chimica è un processo in cui una serie di sostanza (dette reagenti) viene convertita in altre sostanza (dette prodotti) NO + O NO Spesso si indica lo stato fisico delle sostanza con dei simboli tra parentesi: (g) gas; (l) liquido; (s) solido; (aq) soluzione acquosa. NO(g) + O (g) NO (g) La freccia singola vuol dire che la reazione procede totalmente verso destra, cioè che i reagenti si convertono completamente nei prodotti

Le reazioni chimiche In questa reazione (espressione) ci sono tra atomi di O nel membro di sinistra e solo due nel membro di destra (per la legge di conservazione della massa di Lavoisier): la reazione va bilanciata! NO + O NO N.B.: nel caso compaiano specie ioniche in un equazione chimica il numero di cariche nel membro di sinistra deve essere uguale a quello nel membro di destra NO + O NO I coefficienti usati per bilanciare una reazione chimica si dicono coefficienti stechiometrici Il coefficiente 1 non si scrive esplicitamente

Le reazioni chimiche Quando la reazione è bilanciata si potrà parlare di equazione chimica Il significato di un equazione chimica si può comprendere considerando la legge di conservazione della massa di Lavoisier I coefficienti stechiometrici indicano il rapporto tra le molecole che reagiscono (e le moli!) e quelle che sono prodotte NO + O NO

Le reazioni chimiche La maggior parte delle reazioni si bilancia per verifica (cioè aggiustando i coefficienti e provando e riprovando sino a ottenere una condizione di bilanciamento) NO + O NO Bilanciate per primi gli elementi che compaiono solo in un composto nelle due parti dell equazione Bilanciate per ultimi i reagenti o i prodotti che esistono come elementi liberi Mai introdurre specie estranee alla reazione Mai cambiare le formule delle specie o alterare i pedici di una formula

Le reazioni chimiche Per bilanciare un equazione chimica si possono usare coefficienti frazionari Un equazione chimica può essere moltiplicata per uno stesso numero NH 3 + O N + H O NH 3 + O N + H O NH 3 + O N + 3 H O NH 3 + 3/ O N + 3 H O Abbiamo bilanciato prima l N che compare nel minimo numero di formule, poi l H e per ultimo l O che esiste come elemento libero NH 3 + 3 O N + 6 H O Per scrivere un equazione in cui tutti i coefficienti siano interi bisogna moltiplicare per

Esercizi Bilanciare le seguenti reazioni: H PO + CaO 3 4 3 4 C H + O 3 8 3 3 Ca (PO ) + H O CO + H O NH + O NO + H O NO + NH N + H O Ca(OH) + H Ca + H O P O + H O + + H + H PO + 4 10 4 Al + HSO Al (SO ) + H 3+ + 4 4 3

Condizioni di reazione Spesso le condizioni di reazione vengono scritte sopra o sotto la freccia di reazione: Ag O(s) 4 Ag(s) + O (g) La lettera greca (delta) significa che è richiesta un alta temperatura CO(g) + H (g) 350 C 340 atm 3 ZnO, Cr O 3 CH OH(g) La reazione è condotta a 350 C, a una pressione di 340 atm e richiede la presenza di una miscela di ZnO e Cr O 3 come catalizzatori

Moli di reagenti e prodotti - 1 Quante moli di CO vengono prodotte dalla combustione di.7 mol di glicole trietilenico, C 6 H 14 O 4, in eccesso di ossigeno? Per prima cosa si scrive la reazione bilanciata: C6H14O 4+15 O 1 CO +14 HO 1 mol CO? mol di CO =.7 mol di C6H14O 4 = 16.3 mol mol C6H14O4

Moli di reagenti e prodotti - Quanti grammi di CO vengono prodotti dalla combustione di 4.16 g di glicole trietilenico, C 6 H 14 O 4, in eccesso di ossigeno? Si scrive sempre la reazione bilanciata: C6H14O 4+15 O 1 CO +14 HO 4.16 g? mol di C6H14O 4 = = 0.077 mol 150. g/mol 1 mol CO? mol di CO = 0.077 mol di C6H14O 4 = 0.166 mol mol C6H14O4 44.01 g? g di CO = 0.166 mol = 7.31 g mol

Moli di reagenti e prodotti - 3 Che massa di O viene consumata nella completa combustione di 6.86 g di glicole etilenico, C 6 H 14 O 4? Si scrive sempre la reazione bilanciata: C6H14O 4+15 O 1 CO +14 HO 6.86 g? mol di C6H14O 4 = = 0.0457 mol 150. g/mol 15 mol O? mol di O = 0.0457 mol di C6H14O 4 = 0.343 mol mol C6H14O4 3.00 g? g di O = 0.343 mol = 11.0 g mol

Esercizi Quante moli di O si formano nella decomposizione di 1.76 mol di clorato di potassio, KClO 3, secondo la seguente reazione (da bilanciare) KClO 3 (s) KCl(s) + O (g)? Quante moli di Ag si formano nella decomposizione di 1.00 kg di ossido di argento, Ag O, mol di clorato di potassio, secondo la seguente reazione (da bilanciare) Ag O(s) Ag(s) + O (g)? Quanti grammi di magnesio azide, Mg 3 N vengono prodotti per reazione di 3.8 g di Mg con un eccesso di N? Che massa di H, in grammi, è necessaria per produrre 1.00 kg di metanolo, CH 3 OH, con la reazione (da bilanciare) CO + H CH 3 OH? Che massa di NH 3, in grammi, viene consumata per grammo di O nella reazione (da bilanciare) NH 3 + O N + H O?

Volumi, densità e composizione di una soluzione Una soluzione di acido cloridrico contiene il 8.0% in massa di HCl ed ha una densità di 1.14 g/ml. Che volume di questa soluzione è necessario per reagire con 1.87 g di Al nella reazione (da bilanciare) Al + HCl AlCl 3 + H? Si bilancia la reazione: Al + 6 HCl 6 AlCl 3 + 3 H 1.87 g? mol di Al = = 0.0693 mol 6.98 g/mol 6 mol HCl? mol di HCl = 0.0693 mol di Al = 0.08 mol mol Al 36.46 g? g di HCl = 0.08 mol = 7.58 g mol 100? g sol di HCl = 7.58 g = 7.1 g 8 7.1 g? ml sol di HCl = = 3.8 ml 1.14 g/ml

Esercizi Quanti mg di H (g) si producono quando 1 goccia (0.05 ml) di una soluzione di HCl (8.0% in massa, densità di 1.14 g/ml) reagisce con un eccesso di alluminio secondo la reazione (da bilanciare) Al + HCl AlCl 3 + H? Un particolare aceto contiene il 4% in massa di CH 3 COOH e ha densità 1.01 g/ml. Esso reagisce con NaHCO 3 secondo la reazione (da bilanciare) CH 3 COOH + NaHCO 3 CO + H O + CH 3 COONa. Quanti g di CO si producono facendo reagire 5.00 ml di questo aceto con un eccesso di NaHCO 3?

Reagente limitante In una reazione chimica, si definisce reagente limitante il reagente il cui esaurimento impedisce alla reazione di proseguire fino al completamento (cioè fino alla totale scomparsa dei reagenti) In altre parole un reagente è limitante se è presente nella miscela di reazione in quantità minore rispetto all altro reagente/reagenti e al rapporto stechiometrico

Reagente limitante

Il tricloruro di fosforo, PCl 3, è un importante composto usato nella fabbricazione di pesticidi, additivi per benzine, e altri prodotti. Esso viene preparato secondo la reazione (da bilanciare) P 4 (s) + Cl (g) PCl 3 (l). Che massa di PCl 3 si forma nella reazione di 15 g di P 4 con 33 g di Cl? Qual è il reagente limitante? Che massa dell altro reagente rimane? Si bilancia la reazione: Reagente limitante P 4 + 6 Cl 4 PCl 3 15 g? mol di P 4 = = 1.01 mol 13.9 g/mol 33 g? mol di Cl = = 4.56 mol 70.9 g/mol 1.01 mol di P 4 dovrebbero reagire con 6.06 mol di Cl 4.56 mol di Cl dovrebbero reagire con 0.76 mol di P 4 : il reagente limitante è il Cl? g di PCl 3 = 0.76 mol 4 137.33 g/mol = 417.5 g? g di P 4 = 0.5 mol 13.90 g/mol = 31.0 g

Esercizi Data la reazione FeS + HCl H S + FeCl (da bilanciare), se inizialmente ci sono 0.6 mol di FeS e 0.9 mol di HCl, qual è il reagente limitante? Quale quantità (in mol) del reagente in eccesso rimane? Se 1. g di H (g) e 154 g di O (g) vengono messi a reagire, quale gas e quale sua massa restano non reagiti dopo la reazione? L anidride arseniosa (As O 3 ) viene ridotta ad arsina (AsH 3 ) dallo zinco secondo la reazione: As O 3 + Zn + H + AsH 3 + Zn + + H O (da bilanciare).se si fanno reagire in una soluzione 9.89 g di As O 3 con 31.4 g di Zn, quante moli di AsH 3 si formano e quanti grammi del reagente in eccesso rimangono? Una reazione collaterale che si verifica durante la fabbricazioner del rayon dalla pasta di legno è: CS + NaOH Na CS 3 + Na CO 3 + H O (da bilanciare). Qunati grammi di Na CS 3 si ottengono dalla reazioner di 9.5 ml di CS liquido (d = 1.6 g/ml) e.78 mol di NaOH?