RISOLUZIONE Esercizi per le vacanze Esercizi con nota solo il quantitativo di un reagente o prodotto: 1) Calcola la massa in grammi di Zn 3 (PO 4 ) 2 prodotta dalla reazione di 25 g di Zn con H 3 PO 4 secondo la reazione da bilanciare: Zn + H 3 PO 4 Zn 3 (PO 4 ) 2 + H 2 Passo 1) Avendo la massa del composto 1 e dovendo trovare la sola massa del composto 3 mi servono solo le MM del 1 e del 3 composto. Per il primo essendo un atomo e non una molecola basterà leggere il valore della sua massa atomica sulla tavola periodica: A 1 = A Zn = 65,38 uma MM 3 = 3 x A Zn + 2 x A P + 8 x A O = 386,08 uma Passo 2) Di Zn ce ne sono 1 a sx e 3 a dx; quindi devo mettere un 3 nella prima posizione: 3 Zn + H 3 PO 4 Zn 3 (PO 4 ) 2 + H 2 Di P ce ne sono 1 a sx e 2 a dx; quindi devo mettere un 2 nella seconda posizione: 3 Zn + 2 H 3 PO 4 Zn 3 (PO 4 ) 2 + H 2 Gli ossigeni (O) sono già bilanciati così (8 per parte) mentre per bilanciare gli idrogeni che sono 6 a sx e 2 a dx devo mettere un 3 nella quarta posizione terminando così il bilanciamento: 3 Zn + 2 H 3 PO 4 1 Zn 3 (PO 4 ) 2 + 3 H 2 Passo 3) Calcoliamo le moli del composto di cui conosciamo la massa ovvero lo Zinco: n 1 = m 1 / A 1 = 25 / 65,38 = 0,38 mol Passo 4) Calcoliamo tramite i coefficienti stechiometrici le moli che si formeranno del composto 3: n 3 = ( n 1 / cs 1 ) x cs 3 = ( 0,38 / 3 ) x 1 = 0,13 mol Passo 5) Calcoliamo la massa del composto 3: m 3 = n 3 x MM 3 = 0,13 x 386,08 = 50 g Passo 6) Siccome non dovevamo calcolare tutte le masse in gioco non si possono controllare i risultati con la legge di Lavoisier non conoscendo le masse m 2 e m 4.
2) È data la seguente reazione da bilanciare: FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + SO 2 a) Calcola quante moli di Fe 2 O 3 si possono formare dalla reazione di 2 mol di FeS 2. b) Calcola quante moli di O 2 servono per reagire con 10,0 mol di FeS 2. c) Se la reazione produce 4,0 mol di Fe 2 O 3, quante sono le moli di SO 2 prodotte? d) Calcola quanti grammi di SO 2 si ottengono dalla reazione di 3,50 mol di FeS 2. e) Calcola quante moli di O 2 reagendo producono 50 g di SO 2. f) Calcola quanti grammi di FeS 2 servono per ottenere 300 g di Fe 2 O 3. a) Siccome dobbiamo passare solo da moli a moli dovrò fare solo i passi 2 (bilanciamento) e 4 (calcolo delle altre moli): Passo 2) Di Fe ce ne sono 1 a sx e 2 a dx; quindi mettiamo un 2 nella prima posizione: 2 FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + SO 2 Di S adesso ce ne sono 4 a sx e 1 a dx; quindi mettiamo un 4 nella posizione 4: 2 FeS 2 + O 2 Fe 2 O 3 + 4 SO 2 Ora di ossigeni ce ne sono 2 a sx e ( 3 + 8 ) = 11 a dx; quindi per fare 11 anche a sx metto un 5,5 nella posizione 2: 2 FeS 2 + 5,5 O 2 1 Fe 2 O 3 + 4 SO 2 E ovvio che un coefficiente stechiometrico deve risultare intero (ovvero senza virgola) perchè non si può prendere una mezza molecola. Di conseguenza moltiplico ogni coefficiente finora ottenuto per 2 in modo che il 5,5 in posizione 2 diventi 11: 4 FeS 2 + 11 O 2 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 Ora vi sono 4 atomi di Fe per parte, 8 atomi di S per parte e 22 atomi di O per parte e la reazione è quindi bilanciata. Passo 4) Le moli richieste si calcolano in base ai coefficienti stechiometrici dei composti 1 e 3: n 3 = ( n 1 / cs 1 ) x cs 3 = ( 2 / 4) x 2 = 1 mol b) Avendo già fatto il bilanciamento nel punto a) basta solo applicare il passo 4: Passo 4) Le moli richieste si calcolano in base ai coefficienti stechiometrici dei composti 1 e 2: n 2 = ( n 1 / cs 1 ) x cs 2 = ( 10,0 / 4) x 11 = 27,5 mol c) Avendo già fatto il bilanciamento nel punto a) basta solo applicare il passo 4: Passo 4) Le moli richieste si calcolano in base ai coefficienti stechiometrici dei composti 3 e 4: n 4 = ( n 3 / cs 3 ) x cs 4 = ( 4,0 / 2) x 8 = 16 mol
d) Essendo richiesta la massa del composto 4 partendo dalle moli del composto 1 dovrò fare il passo 1 per calcolare MM 4 e poi i passi 4 e 5: Passo 1) La MM 4 si calcola con: MM 4 = 1 x A S + 2 x A O = 64,06 uma Passo 4) Le moli del composto 4 partendo dalle moli del composto 1 si calcolano in base ai coefficienti stechiometrici dei composti 1 e 4: n 4 = ( n 1 / cs 1 ) x cs 4 = ( 3,50 / 4) x 8 = 7,00 mol Passo 5) Calcoliamo la massa del composto 4: m4 = n 4 x MM 4 = 7,00 x 64,06 = 448 g e) Essendo richieste le moli del composto 2 partendo dalla massa del composto 4 dovrò fare il passo 1 per calcolare MM 4 e poi i passi 3 e 4: Passo 1) La MM 4 si calcola con: MM 4 = 1 x A S + 2 x A O = 64,06 uma Passo 3) Calcoliamo le moli del composto 4: n 4 = m 4 / MM 4 = 50 / 64,06 = 0,78 mol Passo 4) Calcoliamo tramite i coefficienti stechiometrici le moli che devo far reagire del composto 2: n 2 = ( n 4 / cs 4 ) x cs 2 = ( 0,78 / 8 ) x 11 = 1,1 mol f) Essendo richieste la massa del composto 1 partendo dalla massa del composto 3 dovrò fare il passo 1 per calcolare le MM 3 e MM 1 e poi i passi 3, 4 e 5: Passo 1) La MM 4 si calcola con: MM 3 = 2 x A Fe + 3 x A O = 159,69 uma MM 1 = 1 x A Fe + 2 x A S = 119,98 uma Passo 3) Calcoliamo le moli del composto 3: n 3 = m 3 / MM 3 = 300 / 159,69 = 1,88 mol Passo 4) Calcoliamo tramite i coefficienti stechiometrici le moli che devo far reagire del composto 1: n 1 = ( n 3 / cs 3 ) x cs 1 = ( 1,88/ 2 ) x 4 = 3,76 mol Passo 5) Calcoliamo la massa del composto 1: m 1 = n 1 x MM 1 = 3,76 x 119,98 = 451 g
1) 0,60 mol di Al(OH) 3 reagiscono con 1,2 mol di HCl secondo la reazione da bilanciare: Al(OH) 3 + HCl AlCl 3 + H 2 O Bilancia l equazione di reazione e stabilisci qual è il reagente in difetto e quanti grammi di prodotti si formano. Passo 1) Le MM si calcolano con: MM 1 = 1 x A Al + 3 x A O + 3 x A H = 78,00 uma MM 2 = 1 x A H + 1 x A Cl = 36,46 uma MM 3 = 1 x A Al + 3 x A Cl = 133,34 uma MM 4 = 2 x A H + 1 x A O = 18,02 uma Passo 2) Di Cl ce ne sono 1 a sx e 3 a dx; quindi devo mettere un 3 nella seconda posizione: Al(OH) 3 + 3 HCl AlCl 3 + H 2 O Di O ce ne sono 3 a sx e 1 a dx; quindi devo mettere un 3 nella quarta posizione: Al(OH) 3 + 3 HCl AlCl 3 + 3 H 2 O Gli H adesso risultano ( 3 + 3 ) = 6 a sx e 6 a dx così come gli Al sono 1 per parte. Abbiamo così terminato il bilanciamento: 1 Al(OH) 3 + 3 HCl 1 AlCl 3 + 3 H 2 O Passo 3) Non si devono calcolare le moli dei due reagenti perchè sono già fornite dall'esercizio. Passo 4) Troviamo il reagente in difetto calcolando per prima cosa le moli teoriche che mi servirebbero del composto 2 per far reagire tutte le moli del composto 1: n 2,TEORICHE = ( n 1 / cs 1 ) x cs 2 = ( 0,60 / 1 ) x 3 = 1,8 mol Siccome le moli che abbiamo sono meno di quelle che mi servirebbero ( 1,2 < 1,8 ) allora il reagente 2 è in difetto. Passo 5) Calcoliamo tramite i coefficienti stechiometrici le moli che reagiranno dei reagenti, le moli che si creeranno dei prodotti e le moli che resteranno del reagente in eccesso: n 1,REAGITE = ( n 2 / cs 2 ) x cs 1 = ( 1,2 / 3 ) x 1 = 0,40 mol n 2,REAGITE = tutte essendo il reagente in difetto = 1,2 mol n 3,FINALI = ( n 2 / cs 2 ) x cs 3 = ( 1,2 / 3 ) x 1 = 0,40 mol n 4,FINALI = ( n 2 / cs 2 ) x cs 4 = ( 1,2 / 3 ) x 3 = 1,2 mol n 1,FINALI = n 1,INIZIALI n 1,REAGITE = 0,60 0,40 = 0,20 mol Passo 6) Calcoliamo le masse finali: m 1,FINALE = n 1,FINALI x MM 1 = 0,20 x 78,00 = 15,6 g m 2,FINALE = 0 g m 3,FINALE = n 3,FINALI x MM 3 = 0,40 x 133,34 = 53,3 g m 4,FINALE = n 4,FINALI x MM 4 = 1,2 x 18,02 = 21,6 g
Passo 7) Per verificare la legge di Lavoisier ci servono le masse iniziali m 1 e m 2. Calcoliamole: m 1,INIZIALE = n 1,INIZIALI x MM 1 = 0,60 x 78,00 = 46,8 g m 2,INIZIALE = n 2,INIZIALI x MM 2 = 1,2 x 36,46 = 43,7 g Somma masse iniziali = 46,8 + 43,7 = 90,5 g Somma masse finali = 15,6 + 53,3 + 21,6 = 90,5 g 2) In un recipiente chiuso metti a reagire 2,0 g di Br 2 e 2,0 g di Fe. Dalla reazione si forma FeBr 3 secondo la reazione da bilanciare: Fe + Br 2 FeBr 3 Qual è il reagente in difetto? Quanti grammi di prodotto si ottengono? Passo 1) Le MM si calcolano con: A 1 = A Fe = 55,85 uma MM 2 = 2 x A Br = 159,81 uma MM 3 = 1 x A Fe + 3 x A Br = 295,56 uma Passo 2) Di Br ce ne sono 2 a sx e 3 a dx; quindi devo mettere un 3 nella seconda posizione e un 2 nella terza posizione in modo da far sì che ci siano 6 atomi di Br per parte: Fe + 3 Br 2 2 FeBr 3 Di Fe adesso ce ne sono 1 a sx e 2 a dx; quindi devo mettere un 2 nella prima posizione: 2 Fe + 3 Br 2 2 FeBr 3 Abbiamo così terminato il bilanciamento. Passo 3) Calcoliamo le moli iniziali dei reagenti: n 1 = m 1 / MM 1 = 2,0 / 55,85 = 0,036 mol n 2 = m 2 / MM 2 = 2,0 / 159,81 = 0,013 mol Passo 4) Troviamo il reagente in difetto calcolando per prima cosa le moli teoriche che mi servirebbero del composto 2 per far reagire tutte le moli del composto 1: n 2,TEORICHE = ( n 1 / cs 1 ) x cs 2 = ( 0,036 / 2 ) x 3 = 0,054 mol Siccome le moli che abbiamo sono meno di quelle che mi servirebbero ( 0,013 < 0,054 ) allora il reagente 2 è in difetto.
Passo 5) Calcoliamo tramite i coefficienti stechiometrici le moli che reagiranno dei reagenti, le moli che si creeranno dei prodotti e le moli che resteranno del reagente in eccesso: n 1,REAGITE = ( n 2 / cs 2 ) x cs 1 = ( 0,013 / 3 ) x 2 = 0,0087 mol n 2,REAGITE = tutte essendo il reagente in difetto = 0,013 mol n 3,FINALI = ( n 2 / cs 2 ) x cs 3 = ( 0,013 / 3 ) x 2 = 0,0087 mol n 1,FINALI = n 1,INIZIALI n 1,REAGITE = 0,036 0,0087 = 0,027 mol Passo 6) Calcoliamo le masse finali: m 1,FINALE = n 1,FINALI x MM 1 = 0,027 x 55,85 = 1,5 g m 2,FINALE = 0 g m 3,FINALE = n 3,FINALI x MM 3 = 0,0087 x 295,56 = 2,5 g Passo 7) Verificare la legge di Lavoisier: Somma masse iniziali = 2,0 + 2,0 = 4,0 g Somma masse finali = 1,5 + 2,5 = 4,0 g 3) Calcola quanti grammi di Fe 2 (SO 4 ) 3 si possono ottenere da 30,4 g di FeSO 4 che reagisce con 21 g di HNO 3, secondo la reazione già bilanciata: 6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 3Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2NO + 4H 2 O Passo 1) Le MM da calcolare viste le richieste sono solo MM 1, MM 2 e MM 4 : MM 1 = 1 x A Fe + 1 x A S + 4 x A O = 151,91 uma MM 2 = 1 x A H + 1 x A N + 3 x A O = 63,01 uma MM 4 = 2 x A Fe + 3 x A S + 12 x A O = 399,88 uma Passo 2) La reazione è già bilanciata. Passo 3) Calcoliamo le moli iniziali dei reagenti: n 1 = m 1 / MM 1 = 30,4 / 151,91 = 0,200 mol n 2 = m 2 / MM 2 = 21 / 63,01 = 0,33 mol Passo 4) Troviamo il reagente in difetto calcolando per prima cosa le moli teoriche che mi servirebbero del composto 2 per far reagire tutte le moli del composto 1: n 2,TEORICHE = ( n 1 / cs 1 ) x cs 2 = ( 0,200 / 6 ) x 2 = 0,067 mol Siccome le moli che abbiamo sono meno di quelle che mi servirebbero ( 0,33 > 0,067 ) allora il reagente 2 è in eccesso e quindi è in difetto il primo reagente. Passo 5) Calcoliamo tramite i coefficienti stechiometrici le moli che si creeranno del primo prodotto: n 4,FINALI = ( n 1 / cs 1 ) x cs 4 = ( 0,2000 / 6 ) x 3 = 0,100 mol
Passo 6) Calcoliamo la massa che si produrrà di Fe 2 (SO 4 ) 3 : m 4,FINALE = n 4,FINALI x MM 4 = 0,100 x 399,88 = 40,0 g Passo 7) La verifica della legge di Lavoisier non si può fare visto che non si sono calcolate tutte le masse.