Esercizi di stechiometria sul contenuto delle soluzioni con svolgimento

Quindi il Vdi H O non è altro che la differenza tra il V finale e quello iniziale:

2 V = 2200-700=1500 ml

H2O 250 g di HCl all’8%

16) Calcolare g di HCl al 15% e g di HCl al 5% necessari per ottenere

Il metodo più semplice per risolvere questo tipo di problemi è il metodo a croce in cui mettiamo la

concentrazione che voglio ottenere al centro di una croce immaginaria mentre le due concentrazioni

iniziali vanno sul vertice in alto e in basso a sinistra. A questo punto si effettuano le sottrazioni (nel

nostro caso 15-8 e 8-5) e i valori che si ottengono vengono disposti nei vertici a destra in posizione

opposta, come rappresentato sotto: 15 3

8

5 7

Sommiamo i valori ottenuti (7+3) ottenendo i g totali della soluzione. Quindi avremo bisogno di 3 g

al 15% e di 7 g al 5% per ottenere 10 g all’8%. A questo punto, considerando che i grammi della

per risolvere l’esercizio basta impostare

soluzione richiesti sono 250, le seguenti proporzioni:

3:10=x:250 x=(3*250)/10= 75 g di HCl al 75%

7:10=x:250 x=(7*250)/10= 175 g di HCl al 5%

17) Se una soluzione contiene15 g di Ca(NO ) e 21 g di HNO in 200 g di H O, quali sono le

3 2 3 2

frazioni molari dei componenti e le molalità del sale e dell’acido?

Per il calcolo delle frazioni molari, abbiamo bisogno di ricavare le moli di ciascun componente

della soluzione: n° moli Ca(NO ) = g/PM=15/164= 0.09 mol

3 2

n° moli HNO = g/PM=21/63= 0.33 mol

3

n° moli H O = g/PM=200/18= 11.11 mol

2

n° moli della soluzione totale= 0.09+0.33+11.11=11.53 mol

A questo punto abbiamo tutti i dati per calcolare ogni frazione molare:

X = 0.09/11.53= 0.0079

Ca(NO3)2

X = 0.33/11.53= 0.029

HNO3

X = 11.11/11.53= 0.963

H2O

La molalità di Ca(NO ) e HNO si ricava utilizzando le seguenti proporzioni:

3 2 3

m di Ca(NO ) : 0.09:200=x:1000 x=(0.09*1000)/200=0.457 m

3 2

m di HNO : 0.33:200=x:1000 x=(0.33*1000)/200=1.666 m

3

18) Se si vuole preparare 5kg H SO al 75% a partire da H SO al 96 % e al 25%, quanti grammi di

2 4 2 4

ciascuno dei due saranno necessari?

Come nel problema n°16, possiamo usare il metodo a croce:

96 50

75

25 21

Quindi saranno necessari 50 g al 96 % e 21 g al 25% per ottenere 71 g di soluzione al 75%. A questo

per risolvere l’esercizio basta

punto, considerando che i grammi della soluzione richiesti sono 5000,

impostare le seguenti proporzioni:

50:71=x:5000 x=(50*5000)/71= 3521 g di H SO al 96%

2 4

21:71=x:5000 x=(21*5000)/71= 1479 g di H SO al 25%

2 4

19) Quanta acqua si deve aggiungere a 2 l di NH al 31.5% con d = 0.892 g/ml per ottenere ammoniaca

3

al 12%?

Partiamo dal calcolo dei g della soluzione attraverso la densità (convertire i litri in ml visto che la

densità si esprime come g/ml):

g= V * d= 2000 * 0.892= 1784 g di soluzione

Poiché l’NH è al 31.5%, possiamo calcolare i g di NH nella soluzione attraverso la seguente

3 3

proporzione: 31.5:100=x:1784 x= (1784*31)/100=553.93g

Il problema richiede la quantità di H O per ottenere una soluzione al 12%. Quindi, attraverso

2

un’ulteriore proporzione, calcoliamo i g finali della soluzione:

553.93:x =12:100 x= (553.93*100)/12= 4616 g di soluzione finale

A questo punto, sottraendo i grammi della soluzione iniziale a quelli della soluzione finale, si ottiene

la quantità di H O da aggiungere:

2 che la densità dell’H

g di H O = 4616-1784= 2832 g = 2832 ml (considerando O= 1 g/ml)

2 2

20) Quale V di alcool al 75voll.% è necessario per ottenere500 ml di alcool a 51 voll %?

Per risolvere questo esercizio, si deve semplicemente applicare la formula delle diluizioni:

C *V =C *V V = (500*51)/75=340ml

1 1 2 2 1

21) Quanti sono i g di SO necessari per preparare 1 kg di H SO al 90% dopo assorbimento

3 2 4

dell’anidride? l’anidride l’acido

Il rapporto molare tra e è 1:1, come si può osservare dalla reazione:

→

SO +H O H SO

3 2 2 4

Calcoliamo innanzitutto i g effettivi di H SO che dobbiamo ottenere attraverso la seguente

2 4

proporzione: x:1000=90:100 x=(90*1000)/100= 900g di H SO

2 4

Essendo il rapporto molare 1:1, il n° delle moli SO = n° delle moli H SO Possiamo quindi calcolare

3 2 4.

direttamente i g di SO attraverso la seguente proporzione:

3 PM : PM = x :900

SO3 H2SO4

x= (900*80.066)/98= 735g

22) Qual è il V di HCl gassoso a c.n. per preparare un litro di soluzione 1.5M di HCl?

A condizioni normali, sappiamo che una mole di qualsiasi gas occupa un V=22.4 l. Poiché noi

abbiamo 1l di HCl 1.5M, le moli di HCl saranno 1.5. Quindi, per risolvere il problema, si deve

semplicemente applicare la proporzione:

1 mole : 22.4= 1.5 moli: V V= (1.5*22.4)/1= 33.6l

23) Quanti grammi di K sono contenuti in 75ml di una soluzione 1.2M di K SO ?

2 4

Calcoliamo innanzitutto il n° moli di K SO in 75 ml di soluzione attraverso la proporzione:

2 4

1.2:1000=x=75 x=(1.2*75)/1000=0.09 mol

Poiché il rapporto molare di K e K SO è 2:1, il n° delle moli di K sarà il doppio di di K SO come

2 4 2 4,

si osserva dalla seguente proporzione:

1:2=0.09:x x= (0.09*2)/1= 0.18 mol

A questo punto possiamo ricavare i g di K:

g = n°moli * PM= 0.18* 39.098=7.038 g

24) Se si hanno 100 ml di una soluzione di HNO al 27.88% in peso con d= 1.17g/ml, quale V è

3

necessario per ottenere una soluzione 0.5 M?

Per risolvere il problema, dobbiamo innanzitutto calcolare la M della soluzione, attraverso i seguenti

passaggi:

1) Si calcolano i g della soluzione:

g = V*d =100 * 1.17= 117g di soluzione

2) Si calcolano i g effettivi di HNO (poiché è al 27.88%):

3

x:117=27.88:100 x= (27.88*117)/100=32.62 g

3) Si calcolano le moli di HNO e, attraverso una proporzione, la M:

3

n° moli HNO = g/PM= 32.62/63.01=0.518

3

0.518 : 100 = x: 1000 x=(0.518*1000)/100= 5.18 M

A questo punto, attraverso la formula delle diluizioni, possiamo calcolare il V richiesto:

C *V =C *V V = (5.18*100)/0.5=1036 ml=1.036 l

1 1 2 2 2

25) Se si mescolano 50 ml di H SO al 59.22% (d=1.495 g/ml) con 35 ml di HCl al 19.6% (d=1.095

2 4

g/ml), quali sono le frazioni molari di ciascun componente?

Per calcolare le frazioni molari, dobbiamo trovare le moli dei due acidi e dell’acqua.

Per calcolare le moli di H SO dovremo innanzitutto calcolare i g effettivi di acido presenti nella

2 4,

soluzione. Quindi, si calcolano i grammi della soluzione e successivamente i grammi effettivi di acido

solforico:

g della soluzione: g= V*d=50*1.495= 74.75 g

g di H SO : x:74.75=59.22:100 x=(74.75*59.22)/100=44.27 g

2 4

Si effettuano gli stessi passaggi per calcolare i grammi effettivi di HCl:

g della soluzione: g= V*d=35*1.095= 38.33 g

g di HCl: x:38.33=19.6:100 x=(38.99*19.6)/100=7.3 g

Considerando che nella soluzione di H SO abbiamo 74.75-44.27 =30.48 g di acqua e nella soluzione

2 4

di HCl abbiamo 38.33-7.3= 31.03g di acqua, i grammi totali di H O saranno 30.48+31.03= 61.51 g.

2

A questo punto possiamo calcolare le frazioni molari di ciascun componente (qui il calcolo delle moli

all’interno di ciascuna equazione):

è stato effettuato direttamente

X = [44.27/PM ]/ [(44.27/PM ) + (7.3/ PM ) + (61.51/ PM )]= 0.111

H2SO4 H2SO4 H2SO4 HCl H2O

X =[7.3/ PM ]/ [(44.27/PM ) + (7.3/ PM ) + (61.51/ PM )]= 0.049

HCl HCl H2SO4 HCl H2O

X =[61.51/ PM ]/ [(44.27/PM ) + (7.3/ PM ) + (61.51/ PM )]= 0.84

H2O H2O H2SO4 HCl H2O

26) Se 35 g di CaCl *2H O vengono sciolti in 310g di acqua, quale sarà la % P/P di sale anidro e la

2 2

m della soluzione?

Poiché il rapporto molare tra sale diidrato e sale anidro è 1:1, calcoliamo innanzitutto i g di CaCl 2,

attraverso la seguente proporzione:

35: PM = x : PM

CaCl2*2H2O CaCl2

x= (35*110.98)/ 147.015= 26.42 g di CaCl 2

A questo punto possiamo calcolare la %P/P attraverso la seguente proporzione (ricordarsi che

dobbiamo considerare i g della soluzione per calcolare la percentuale in peso):

26.42: (35+310) = x: 100

x=(26.24*100)/345= 7.66g

Per calcolare la molalità, calcoliamo il n° delle moli di CaCl *2H O:

2 2

n° moli= g/ PM = 35/147.015= 0.238 mol

CaCl2*2H2O

A questo punto calcoliamo la molalità (ricordarsi che in questo caso dobbiamo considerare i g di

solvente): 0.238:310=x:1000 x= (0.238*1000)/310= 0.77m

27) Se si deve preparare una soluzione di Na PO al 25% in sale anidro partendo da 100 g

3 4

Na PO *12H O, quanta acqua è necessaria?

3 4 2

I grammi di acqua si ricavano per differenza tra i grammi della soluzione e quelli di sale idrato.

Tuttavia, per calcolare i g della soluzione, dobbiamo innanzitutto calcolare i g di sale anidro. Poiché

il rapporto molare tra sale anidro e quello idrato è 1:1, i grammi di Na PO anidro si calcolano

3 4

attraverso la seguente proporzione:

100: PM = x: PM

Na3PO4*12H2O Na3PO4

x= (100*163.94)/379.94= 43.15g

A questo punto dobbiamo calcolare i grammi della soluzione. Poiché sappiamo che la soluzione di

Na PO anidro è al 25%, i g della soluzione si calcolano attraverso la seguente proporzione:

3 4 25:100=43.15:x x= (43.15*100)/25= 172.6 g

I g di acqua quindi saranno: 172.6-100= 72.6 g di H O da aggiungere.

2

28) Calcolare V di NaOH 3M e 0.5 M per avere 5l di soluzione 1M.

Per la risoluzione di questo problema, possiamo utilizzare il metodo a croce:

3 0.5

1

0.5 2

Quindi dovremo mescolare 0.5l 3M e 2l 0.5M di NaOH per ottenere 2.5l di soluzione 1M. Quindi i

volumi per 5l di soluzione 1M si ottengono attraverso le seguenti proporzioni:

0.5:2.5=x:5 x=(0.5*5)/2.5= 1 l di NaOH 3M

2:2.5=x:5 x=(2*5)/2.5= 4 l di NaOH 0.5M

all’84%

29) V di H SO (d=1.78 g/ml) per avere 1 l di soluzione 1.35M?

2 4

Per risolvere il problema, dobbiamo innanzitutto calcolare la M della soluzione, attraverso i seguenti

passaggi, ricordando che abbiamo 84 g di H SO in 100 g di soluzione:

2 4

1) Si calcola il V della soluzione: V=g/d=100/1.78= 56.18ml

2) Si calcolano le moli di H SO e, attraverso una proporzione, la M:

2 4

n° moli H SO = g/PM= 84/98=0.86

2 4

0.86 : 56.18 = x: 1000 x=(0.86*1000)/56.18= 15.3 M

A questo punto, attraverso la formula delle diluizioni, possiamo calcolare il V richiesto:

C *V =C *V V = (1.35*1000)/15.3=88.4 ml

1 1 2 2 1

30) Qual è la M e m di una soluzione di H SO al 96%, che ha una d=1.84g/ml?

2 4

Per calcolare la Molarità, si effettuano gli stessi passaggi dell’esercizio precedente:

1) Si calcola il V della soluzione: V=g/d=100/1.84= 54.35ml

2) Si calcolano le moli di H SO e, attraverso una proporzione, la M:

2 4

n° moli H SO = g/PM= 96/98=0.98

2 4

0.98 : 54.35 = x: 1000 x=(0.98*1000)/54.35= 18.03 M

Per calcolare la m, o si ricavano i grammi di solvente e si impos