Esercizi Gli esercizi sulla legge di Lavoisier che seguono si risolvono ricordando che la massa iniziale, prima della reazione, deve equivalere a quella finale, dopo la reazione. L uguaglianza vale anche nel caso la reazione non consumi tutti i reagenti: in tal caso uno di questi, in eccesso, rimane in parte a fine reazione (è il caso degli esercizi 3, 4 e 5). Accade lo stesso quando in cucina si voglia preparare una torta o un risotto e uno degli ingredienti sia in difetto. Ad esempio, supponiamo che la ricetta di un dolce richieda 6 uova mentre in frigo ce ne sono soltanto 4 e che invece si disponga di quantità esatte di tutti gli altri ingredienti. E evidente che potremmo fare un dolce di dimensioni ridotte utilizzando solo 4 uova e quantità proporzionali degli altri ingredienti. Se invece le uova fossero 12 e le quantità degli altri ingredienti esattamente uguali a quelle richieste dalla ricetta, avanzerebbero 6 uova. 1) In un esperimento 2,5 g di stagno, Sn, sono stati fatti reagire con cloro per dare 3,99 g di cloruro di stagno. Quanto cloro, in grammi, è stato usato? La reazione è la seguente: 22) Quando un tubo di rame si ossida all aria (cioè si combina con l ossigeno atmosferico) il suo peso: a) aumenta b) rimane lo stesso c) diminuisce d) prima diminuisce, poi aumenta La reazione è la seguente: 3) Nella reazione di sintesi dell ammoniaca: Vengono messi a reagire 10 g di idrogeno con 28 g di azoto; 6 g di idrogeno reagiscono completamente con tutto l azoto disponibile mentre la parte in eccesso rimane a fine reazione. Quanti grammi di idrogeno avanzano a fine reazione e quanti grammi di ammoniaca si formano? 4) 8 g di idrogeno reagiscono esattamente con 64 g di ossigeno secondo la seguente reazione: a) Quanti g di acqua si ottengono?.. b) Se vengono messi a reagire 8 g di idrogeno con 100 di ossigeno si ottengono gli stessi grammi di acqua calcolati in precedenza ma rimane una certa quantità di ossigeno che non ha reagito. Quali sono rispettivamente la massa di ossigeno che non ha reagito e quella di acqua che si forma?. c) si formano 27g di acqua a partire da 24g di ossigeno mentre avanzano 10g di idrogeno. Quanti grammi di idrogeno erano presenti a inizio reazione?
.. 5) Il sodio metallico reagisce violentemente con l ossigeno per produrre un ossido. Una massa di 115 g di sodio produce 155 g di ossido. Quanto ossigeno è stato consumato sapendo che a fine reazione avanzano 10 g di ossigeno che non hanno reagito? La reazione è la seguente: 6) Calcola la massa di solfato di bario che si forma facendo reagire 14,2 g di solfato di sodio prodotto. con 20,8 g di cloruro di bario, sapendo che si formano anche 11,7 g di cloruro di sodio come.. Esercizi Negli esercizi che seguono si tratta di applicare la legge di Proust ricordando che il rapporto di combinazione delle masse degli elementi in ciascun composto è definito e costante. Supponiamo che per il composto generico AB il rapporto unitario tra le masse sia 5: Ciò sta a significare che 5g dell elemento A si combinano esattamente con 1g dell elemento B (oppure 10g di A con 2g di B; 50g di A con 10g di B e così via). La massa di composto AB che si ottiene è data dalla somma delle due masse di reagenti che hanno esattamente reagito ed è quindi pari a 6g (oppure 12, oppure 60). I casi che si possono presentare sono i seguenti: A) dato il rapporto tra le masse di A e B e un nuovo dato di massa per A o B si tratta di calcolare la corrispondente massa di B o A che reagisce con la prima. Ad esempio, si vuole determinare quanti grammi di B reagiscono con 12g di A, sempre nel caso considerato. La risoluzione più semplice vede impostata la seguente proporzione: Ovviamente si poteva anche impostare una semplice equazione per cui: se allora per cui B) supponiamo ora di voler calcolare quanti grammi di prodotto AB si ottengono a partire da 12g di A. Si può impostare un altra proporzione, ricordando che a 5g di reagente A corrispondono a (5+1)g di prodotto AB: C) il caso più complicato si ha quando vengano fornite le masse di entrambi i reagenti A e B e che tali masse non rispettino il rapporto di combinazione nel prodotto AB. Ancora una esempio: quanti grammi di prodotto AB si ottengono a partire da 5g di A e 5g di B? Quanti a partire da 13g di A e 3g di B? E evidente che nel primo caso il reagente B è in eccesso perché ne basterebbe 1g per reagire completamente con 5g di A, per cui 4g di B devono avanzare a fine reazione. Si potrebbe allo stesso modo dire che A è in difetto, in quanto con 5g di B servirebbero di A che non ci sono. E evidente che la massa del
prodotto ottenuto dipende dal reagente in difetto e non da quello in eccesso; nel caso specifico da A e non da B: infatti i grammi di AB a fine reazione sono 6. Nel secondo caso conviene subito individuare il reagente in difetto perché, come abbiamo appena visto, la massima quantità di prodotto dipende proprio dal suo valore. Una buona regola è dividere le due masse nello stesso ordine del rapporto di combinazione dato: se il quoziente è maggiore di 5 vuol dire che B è in difetto (e A in eccesso); se invece è inferiore a 5 vuol dire che è A ad essere in difetto (e B in eccesso). Proviamo: A è in difetto per cui si tratta di stabilire quanto B reagisca con 13g di A, quanto B avanzi e quanto prodotto AB si formi: per cui avanzano 0,4g di B D) un ultimo caso vede utilizzate le percentuali in massa degli elementi del composto. Se ad esempio sappiamo che la percentuale di calcio nel carbonato di calcio, la cui formula è CaCO 3, è del 40% ciò sta a significare che in 100g di carbonato di calcio ci sono 40g di calcio mentre i restanti 60 g sono degli altri elementi. 1) Calcio e ossigeno reagiscono come da reazione che segue: Il rapporto di combinazione tra calcio e ossigeno nell ossido di calcio,, è 1:0,40. Ciò significa che 1 g di calcio si combina esattamente con 0,40 g di ossigeno per formare una massa di composto pari alla somma delle masse dei reagenti, ossia 1,40 g. Calcola la massa di calcio che si combina con 14,0 g di ossigeno e la massa di che si ottiene.. 2) Il rapporto di combinazione tra ossigeno e idrogeno nell acqua è. Calcola quanti grammi di idrogeno si combinano con 1 g di ossigeno. 3) Per formare ammoniaca 14 g di azoto reagiscono esattamente con 3 g di idrogeno, per cui il rapporto di combinazione è. a) Calcola quanti grammi di azoto reagiscono con 1 g di idrogeno:.. b) Calcola quanti grammi di azoto reagiscono con 15 g di idrogeno. c) Calcola quanti grammi di idrogeno reagiscono con 40 g di azoto e quanti grammi di ammoniaca si ottengono. 4) Nella sintesi dell anidride carbonica CO 2 12 g di carbonio reagiscono con 32 g di ossigeno per ottenere 44 g di anidride. La reazione è la seguente:
Calcola: a) quanti grammi di ossigeno reagiscono con 30g di carbonio e quanti grammi di anidride carbonica si ottengono;... b) quanti grammi di composto si ottengono a partire da 30g di carbonio e 50 di ossigeno; c) quanti grammi di composto si ottengono a partire da 18g di carbonio e 40 g di ossigeno. 5) Applicando le leggi di Lavoisier e Proust, completa la tabella relativa alla seguente reazione: Calcola il rapporto di combinazione tra la massa di ossigeno e di idrogeno e la percentuale di idrogeno e ossigeno nel composto ottenuto dimostrando la legge di Proust. 2 32 40 5 60 12. 6) Nei due casi che seguono facciamo reagire quantità diverse di idrogeno e ossigeno per sintetizzare l acqua secondo la reazione ormai nota: Sapendo che il rapporto di combinazione tra le masse di idrogeno e ossigeno è rispettivamente 1:8, si tratta di completare gli schemi proposti secondo le indicazioni date. Lo schema considera le tre fasi di una reazione: quella iniziale in cui sono generalmente presenti i soli reagenti; quella cruciale che vede trasformarsi i reagenti i prodotti e che costituisce pertanto il cuore della reazione; quella finale in cui si stabilisce quanto eventualmente rimane dei reagenti e quanto prodotto si è formato. idrogeno m(g) ossigeno m(g) acqua m(g) inizio 2 20 0 durante -2 - +.. fine 0 +.. +18 idrogeno m(g) ossigeno m(g) acqua m(g) inizio 16 20 0 durante -.. - +.. fine +.. +.. +..
7) La reazione di sintesi dell anidride solforica è la seguente: Completa una tabella analoga alle precedenti sapendo che per formare il composto reagiscono esattamente 32g di zolfo con 48g di ossigeno. zolfo m(g) ossigeno m(g) ossido di zolfo m(g) inizio 30 0 durante -.. - +.. fine +.. +.. +40 8) Calcola le masse di sodio e ossigeno contenute in 62g di composto Na 2 O sapendo che la% in massa di sodio è di circa il 74%. 9) Calcola le % in massa dei tre elementi presenti nell acido solforoso H 2 SO 3 sapendo che gli stessi si combinano rispettivamente secondo i seguenti rapporti di combinazione in massa: 1:16:24. 10) Calcola le % in massa di carbonio e ossigeno nell ossido di carbonio CO sapendo che si combinano esattamente 12g di carbonio con 16g di ossigeno. 11) Calcola la % in massa di sodio Na e ossigeno O presenti nell ossido di sodio Na 2 O sapendo che 46g di sodio si combinano con 16g di ossigeno. 12) Calcola la % di calcio Ca contenuta in due campioni di marmo di diversa qualità: primo campione) massa pari a 1,2 kg; massa calcio pari a 0,47 kg secondo campione) massa pari a 60 g; massa di calcio pari a 18g