Reazioni

Regole del gioco

Si chiede di risolvere il problema usando un ragionamento. Equazioni, incognite o sistemi di equazioni non sono ammessi. Per ricevere il bonus è necessario risolvere il problema spiegando tutti i passaggi e facendo poi la verifica.

Problema bonus

Un miscuglio di CH₄O, C₆H₆ e C₇H₆O del peso di 44,37 g dà all'analisi elementare: C = 68,74%; H = 8,905% ed il resto ossigeno. Calcolare i grammi di C₆H₆ nel miscuglio.

M.a.r. H=1,008; C=12,01; O=16,00

Pesi molecolari: 1 mol CH₄O = 32,04 g CH₄O; 1 mol C₆H₆ = 78,11 g C₆H₆; 1 mol C₇H₆O = 106,1 g C₇H₆O.

Raddoppio del bonus

Coloro che rappresenteranno il problema e lo risolveranno in modo corretto secondo le regole e argomenteranno spiegando i passaggi, riportando come hanno avuto l'idea felice e il ragionamento qualitativo riceveranno 2 bonus.

Buon divertimento!

Problema Bonus

Non fidi

S. hanno 44,37 g di miscuglio contenente CH₄O [32,042 g/mol], C₆H₆ [78,108 g/mol] e C₇H₆O [106,118 g/mol]. Le percentuali in peso di C, H e O sono: C = 68,74%, H = 8,905%, O = 22,355%. Trovare i grammi di C₆H₆ nel miscuglio.

Rappresentazione del problema:

CH₄O: C H H H O

C₆H₆: C C C H H H

C₇H₆O: C C C C H H H O

N.B.: solo CH₄O e C₇H₆O contengono ossigeno.

Si ha: 1 mole CH₄O > 1 mole O2 mole C₆H₆ > 1 mole O

(Fe): (68,74 g C/100 g miscuglio)(8,905 g H/100 g miscuglio)(22,355 g O/100 g miscuglio)

X = moli CH₄OY = moli C₆H₆Z = moli C₇H₆O

moli O = moli CH₄O + moli C₇H₆O= X + Z

CV1: le percentuali di C, H, O sono in peso, cioe ha 68,74 g di C ogni 100 g di (msc) miscuglio.

Per cui si trova facilmente:

grammi C = (44,37 g misc) x (68,74 g C/100 g misc) = 30,5 g CH = (44,37 g misc) x (8,905 g H/100 g misc) = 3,951 g HO = (44,37 g misc) x (22,355 g O/100 g misc) = 9,919 g O

moli C = (30,5 g C) x (1 mol C/12,01 g C) = 2,539 mol CH = (3,951 g H) x (2 mol H/1,008 g H) = 3,920 mol HO = (9,919 g O) x (1 mol O/16,00 g O) = 0,620 mol O

Il primo ragionamento che utilizzo e abbastanza ovvio: dalla rappresentazione si deduce, ragionando sulle moli, che le somme delle moli di CH₄O (x) e delle moli di C₇H₆O (z) da come risultato il numero di moli di O (0,62 mol).

Essendo i rapporti = 1:1 tra CH₄O e O e tra C₇H₆O e O.

Abbiamo detto quindi che: mol C₄H₈O + mol C₂H₆O = mol O

(in mole complete) x + z = mol O

i seguenti relazione e equivalente alla precedenti: z = mol O - x

Pero, ragionando sulle moli di C, dalla rappresentazione si deduce che:

mol C (nel C₆H₈) = mol C(TOTali) - mol C (nel C₂H₈O) - mol C (nel C₄H₈O)

Ma sapendo che vale la relazione: mol C (nel C₆H₈) = 6 x mol C₆H₈ (y)

mol C (nel C₂H₈O) = 2 x mol C₂H₈O (z)

mol C (nel C₄H₈O) = mol C₄H₈O (x)

in modo completo si ottiene: 6y = mol C - 2z - x

Di H idem e' quella di ritrovare il ragionamento per le moli di H ma il discorso e' uguale e quello di notare che le mol C (nel C₆H₈) sono uguali in numero alle moli di H (nel C₆H₈) dati i rapporti stechiometrici:

mol H (nel C₆H₈) = mol H(TOTali) - mol H (nel C₂H₈O) - mol H (nel C₄H₈O)

conoscendo la relazione tra le moli di H e quelle dei composti (6:2:4), si ottengono:

mol H (nel C₆H₈) = 6 x mol C₆H₈ (y)

mol H (nel C₂H₈O) = 6 x mol C₂H₈O (z)

mol H (nel C₄H₈O) = 4 x mol C₄H₈O (x)

in forma completa: 6y = mol H - 6z - 4x.

Confrontando le due relazioni ora si vede meglio che le mol C (nel C₆H₈) sono uguali alle mol H (nel C₆H₈) e quindi:

1) mol C - 2z - x = mol H - 6z - 4x, ma noi sappiamo anche che

strutturando questo ragionamento 2) mol C₂H₈O (z) = mol O - mol C₄H₈O (x)

si ricava una relazione nascosta (difficile da comprendere dalla rappresentazione):

4 x mol C₄H₈O = mol H - mol C + mol O ottenuta riscrivendo la 1^ cosi:

3 x mol C₄H₈O = mol H - mol C + mol C₂H₈O

2) mol C₂H₈O (z) = mol O - mol C₄H₈O (x)

Ora e molto piu facile trovare le mol di CH₂O: [Mankhi]

4 x mol CH₂O = mol H - mol C + mol O

(mol H = 3,920 molmol O = 0,820 molmol C = 2,539 mol)

mol CH₂O = 5,0025 x 10^-1 mol

Usando la 2³ si ottengono le mol C₇H₆O :

2³: mol C₇H₆O = mol O - mol CH₂O

mol C₇H₆O = 0,197 x 10^-1 mol

Infine si trovano le moli di C₆H₆ utilizzando una relazione complessa piu precisamente: 6y = mol H - 6z - 4x cioe:

6 x mol C₆H₆ = mol H - 6 x mol C₇H₆O - 4 x mol CH₂O

mol C₆H₆ = 2,001 x 10^-1 mol (precisamente 0,2000833 mol)

Se i moltiplico il passaggio dei grammi (M.C. = 78,11 g/mol C₆H₆)

grammi C₆H₆ = (2,001 x 10^-1 mol) x (78,11 g/mol C₆H₆) = 15,629 g C₆H₆

Verifica1:

Troviamo la massa degli altri due composti (CH₂O e C₂H₆O) e verifichiamo che il peso totale del miscuglio sia 45,37 g misc.

grammi CH₂O = (5,0025 x 10^-1 mol CH₂O) x (30,042 g/mol CH₂O) = 16,029 g CH₂O

grammi C₂H₆O = (1,197 x 10^-1 mol C₂H₆O) x (106,118 g/mol C₂H₆O) = 12,702 g C₂H₆O

grammi C₆H₆ = 15,629 g C₆H₆

48,36 g tot

Tempo impreveduto: 3h 30min /4h [ ] = min g/mol

Verifica 2:

x x [32,042] + y x [79,108] + z [106,118] = 43,36 g

oppure: % C = [12,011 x (x + 6y + 7z)] / 43,36 * 100 = 68,73%

% H = [1,008] x (4x + 6y + 6z) / 43,36 * 100 = 8,905%

Bonus

Manfrini

Xg di carbonato di alluminio [234,0 g/mol] contengono 1,158 x 10²³ molecole di ossigeno.

A) Quante sono le molecole di Al₂O₃ [102,0 g/mol]?

B) Calcolare il valore di X.

1° modo per il punto A)

molecole Al₂O₃?

1 mol Al₂(CO₃)₃ = 2 mol Al = 3 mol C = 9 mol O

1 mol Al₂O₃ = 2 mol Al = 3 mol O

Rappresentazione del Problema:

Al₂(CO₃)₃: C C C

Al Al

O O O O O O O O O

Al₂O₃

S/A: per ogni mole di Al₂(CO₃)₃ ho 1 mol di Al₂O₃, 3 mol di C e 6 mol di O.

(F₁): 2 atomi O / 1 molecola O₂

(F₂): 3 atomi O nel Al₂O₃ / 9 atomi O nel Al₂(CO₃)₃

(F₃): 1 molecola Al₂O₃ / 3 atomi O

CVI:

atomi O = (1,158 x 10²³ molecole O₂) x (2 atomi O / 1 molecola O₂) = 2,316 x 10²³ atomi O

(F₁): mol Al₂O₃ : mol Al₂(CO₃)₃ = 1:1

(F₂): mol O : mol Al₂O₃ = 3:1

(F₃): mol O : mol Al₂(CO₃)₃ = 9:2

Di 2,316 x 10²³ atomi di O contenuti in Xg di Al₂(CO₃)₃ solo un terzo compongono molecole di Al₂O₃:

Atomi di O in Al₂O₃ = (2,316 x 10²³ atomi O) x (3 atomi O in Al₂O₃ / 9 atomi O in Al₂(CO₃)₃) = 7,72 x 10²² atomi O in Al₂O₃

Molecole Al₂O₃ = (7,72 x 10²² atomi O) x (1 molecola Al₂O₃ / 3 atomi O) = 2,573 x 10²² molecole Al₂O₃

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