Esercizi Chimica

Rapporti ponderali

Calcolo in peso di H₂O nella miscela

Una miscela è costituita dal 30% in peso di CuCl₂; e dal 70% in peso di CuCl₂ 6H₂O.

Considero una miscela di 100g → 70g CuCl₂ 6H₂O

n CuCl₂ 6H₂O = 70g / (63,5 + 2 x 35,5 + 12 x 2 + 4 x 1 + 16) = 0,344 mol

m H₂O = n MM = 6 x 0,344 mol x (16 + 1 x 2) g/mol = 37,2 g H₂O

Quindi la % in peso di H₂O = (37,2 g / 48,1 g) x 100% = 48%

Calcolare i grammi di Al₂O₃ che reagiscono con 20 g di H₂O₄

Al₂O₃ + 3 H₂O₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O

Calcolo moli H₂O₄ = 20 g / 98 g/mol = 0,20 mol

Calcolo moli Al₂O₃ = (1/3) x n H₂O₄ = 1/3 x 0,20 mol = 0,067 mol

Calcolo grammi Al₂O₃: m Al₂O₃ = n x MM = 0,067 mol x 102 g/mol = 6,8 g

Calcolare i grammi di H₂ che si ottengono da un campione di 123 g di Al (purezza 98,5%) con eccesso di HCl

2Al + 6 HCl → 3H₂ + 2AlCl₃

Calcolo i grammi effettivi di Al: mAl = 123 g · 0,985 = 121 g

Calcolo moli Al: nAl = ^m/_MM = ^{121 g}/_{26,98 g/mol} = 4,485 mol

Calcolo moli H₂: nH₂ = ³/₂ nAl = ³/₂ 4,485 mol = 6,728 mol

Calcolo massa H₂: mH₂ = n · MM = 6,728 mol · (1,008 · 2) = 13,563 g

Calcolare la quantità di H₂S che si forma quando 3,55 g di FeS sono trattati con eccesso di HCl

FeS + 2 HCl → FeCl₂ + H₂S

Calcolo moli di FeS: nFeS = ^m/_MM = ^{3,55 g}/_{(55,85 + 32,06)} = 0,04 mol

Calcolo massa H₂S: nH₂S = nFeS → mH₂S = n · MM = 0,04 mol · (1,008 · 2 + 32,06) = 1,36 g

Quanti grammi di Al₂(SO₄)₃ sono necessari per trasformare completamente 55 g di BaCl₂ in BaSO₄ e AlCl₃? Quanti grammi di AlCl₃ si ottengono?

3 BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3 BaSO₄ + 2 AlCl₃

Calcolo moli BaCl₂: n BaCl₂ = ^m/_MM = ^{55 g}/_{(137,34 + 70,9)} = 0,26 mol

Calcolo moli Al₂(SO₄)₃: n Al₂(SO₄)₃ = ¹/₃ n BaCl₂ = ¹/₃ × 0,26 = 0,087 mol

Calcolo massa Al₂(SO₄)₃: m = n × MM = 0,087 × (76,98 + 2 × 3 × (32,06 + 16 × 4)) ≈ 29,76 g

Calcolo moli AlCl₃: n AlCl₃ = ²/₃ n BaCl₂ = ²/₃ × 0,26 = 0,17 mol

Calcolo massa AlCl₃: m = n × MM = 0,17 mol × (26,98 + 3 × 35,45) = 22,67 g

Calcolare la massa del prodotto quando l'argento e lo zolfo sono scaldati insieme

2 Ag + S → Ag₂S

Se si parte da 10 g di Ag e 1 g di S, quanto massa di prodotto?

Calcolo moli S: n S = ^m/_MM = ¹/_32,06 = 0,0312 mol

Calcolo moli Ag: n Ag = ^m/_MM = ¹⁰/_107,87 = 0,093 mol → *Ag in eccesso per reazione solo 0,0624 mol (reag.c.lim.)

Calcolo moli Ag₂S: n Ag₂S = n S

Calcolo massa Ag₂S: m = n × MM = 0,0312 mol × (107,87 × 2 + 32,06) = 7,73 g

Gas

1. Calcolare il volume occupato da 8,5 mol di un gas che segue il comportamento dei gas perfetti alla T=25,3°C ed alla P=5,82_10⁵ Pa (1 atm = 1,01325 Pa).

   n=8,5 mol T=25,3°C P=5,82_10⁵ 5,74 atm

   PV=nRT → V=^nRT/_P = ^{8,5‧0,0821‧(273,15+25,3)}/_5,74 = 36,3 L

2. Determinare la pressione esercitata da 0,915 mol di CO₂ contenute in un volume di 0,352 L a 200°C.

   n=0,915 mol V=0,352 T=473,15 K

   (PV=nRT →) P=^nRT/_V = ^{0,915‧0,0821‧473,15}/_0,352

   P=101 atm

3. 8,5 g di un gas nobile a 22°C ed 772 mmHg occupano un volume di 10,772 L. Che gas è?

   m=8,5 g T=295,15 K P=⁷⁷²/₇₆₀‧0,95 atm V=10,772 L

   PV=nRT → n=^PV/_RT = ^0,85‧10,77/_{0,0821‧295,15} = 0,4203 mol

   MM=^m/_n = ^{8,5 g}/_{0,4203 mol} = 20,22 g/mol e la MM del Ne

4. 2,926 g di un certo gas occupano 1 L in condizioni normali. Calcolare il peso molecolare del gas.

   n=2,926 g V=1 L T=273,15 K P=1 atm

   PV=nRT → n=^PV/_RT = ^1‧1/_{0,0821‧273,15} = 0,0446 mol

   MM=^m/_n = ^2,926/_0,0446 = 65,6 g/mol

Calcolare in condizioni normali la densità di una miscela gassosa CH₄ e CO₂ (37,5% in peso)

P = 1 atm T = 273,15 K

PV = nRT

Sia mossa tot. detta ρdetta ρ =H₂ 62,5%CH₄ 12= 31,05mol N_CO2 37,5N_CO2 44,001

Calcolo HM media della miscela: H_mix = n_H2 MH_H2 + n_CO2 MH_CO2 →n_H2 + n_CO2

Calcolo densità miscela: σ = P · HM_mix = 1 = 3,14·1 = 3,14G/gLR · T 0,0821·273,15

A 32°C un gas occupa un volume di 25 L a 750 mmHg. Calcolare il suo volume a 1 atm e a 55°C

T₁ = 305,15 K. T₂ = 328,15 K V₁ = 25 L P₁ = 0,987 atm

n = PV RT

PV₁ = PV₂ V₂ = PV₁ T₂RT₁ RT₂ P ·T₂333,15·18

Determinare l'elemento X dei gas C₂H₃X₃

1,5 g di un gas di formula C₂H₃X₃, occupano a 34°C e a 759 mmHg 287 m³. X a quale elemento corrisponde?

m =1,5g T = 307,15 K P = 1,012 atm V = 0,297 dm =0,287 L

PV = nRT → n = PVRT0,0149 mol

MH_tot = m = 1,59 = 133,61 g/moln = 0,0149

MH_X = MH_tot -(MH_H3 + MH_C(2)) = 133,61- (1,008·3 + 1,012·2) = 35,53 - 2

MH_X = MHX

X corrisponde al cloro (Cl)

Termochimica

Calcolare la quantità di ottano bruciato

Bruciando una certa quantità di ottano (C₈H₁₈) con formazione di acqua liquida a 25°C e p costante, si liberano 4610 kcal.

C₈H₁₈ + ½O₂ → 8CO₂(g) + 9H₂O_(l)

Calcolo la variazione di entalpia associato alla combustione di C₈H₁₈

∆Hr = [8 mol (-94,0 kcal/mol) + 9 mol (-68,3 kcal/mol)] - 1 mol (-49,7 kcal/mol)= -1317 Kcal

Calcolo moli di ottano bruciato. (Sapendo che il ∆H della combustione di 1 mole di ottano vale -1317 kcal/mol (ipotesi proporzionale))

-1317 : 4610 = 1 : X   X = ⁴⁶¹⁰/₁₃₁₇ = 3,5 moli

Calcolo massa ottano: m = n · MM = 3,5 · (12,01 · 8 + 1,008 · 18) = 399 g

Calcolare le % in volume di metano nella miscela

Bruciando a p costante 20 litri di una miscela gas. costituita da metano CH₄ e azoto (in condizioni normali), con formazione di acqua vapore si produce una quantità di calore pari a 1200 kcal.

CH₄ + 2O₂ → 2H₂O + CO₂

Calcolo la variazione di entalpia

∆Hr = [2 mol (-57,8 kcal/mol) + 4 mol (-94 kcal/mol)] – 1 mol (-19,9 kcal/mol) = -191,7 Kcal

Calcolo le moli di metano bruciato.

-191,7 : 120 = 1 : X   X = ¹²⁰/_191,7 = 0,63 mol

PV = nRT   →   V = ^nRT/_p = ^{0,63 · 0,0821 · 273}/₁ = 14 L

Calcolo la % V/V

¹⁴/₂₀ = x : 100

x (%V/V) = ¹⁴/₂₀ · 100 = 70

Calcolare il calore sviluppato nella combustione di CH₃OH

Calcolare il calore sviluppato nella combustione a 25°C e a V cost con formazione di H₂O(l) di 1,000 dm³ di CH₃OH liquido di densità 0,790 g/cm³.

CH₃OH + ½O₂ → CO₂ + 2H₂O(l)

Calcolo massa CH₃OH: m = d V = 0,790g . 1000 = 790g

Calcolo moli CH₃OH: n = ^m⁄_M = ⁷⁹⁰⁄_32,04g/mol = 24,7 mol

Calcolo variazione di entalpia, seconda legge di Hess:

ΔH_v = [2mol x (-2858kJ/mol) + 1mol x (-393,5kJ/mol)] - 1mol (287,6kJ/mol) = -726,5

Calcolo della Δ di energia interna associata alla combust. di CH₃OH (1 mol)

ΔU = ΔH - ΔnRT= -726,5 . (1 - &frac3;₂) mol x 3,8 . 10^-2 kJ/molK . (298,15 K) = -725,3 kJ

Calcolo ΔU associata alla combust. di 24,7 mol di CH₃OH:

ΔU = -725,3 kJ . 24,7 mol = -17911,5 kJ

Q_V = 17910⁴ kJ