Chimica generale e inorganica

Determinare la formula molecolare del benzoato di metile (MM=136 g/mol) , la cui composizione percentuale

elementare è la seguente: 70.58% C, 5.93% H, 23.49% O

- Ci si riferisce a 100 g di campione. Le masse degli elementi in esso contenute sono numericamente uguali alle loro

percentuali, cioè 70.58 g di C, 5.93 g di H e 23.49 g di O.

- Si trasformano le masse degli elementi nelle corrispondenti quantità in moli presenti in 100 g

di campione: -1

70.58 (g)/ 12.011 (g mol ) = 5.876 mol (carbonio)

-1

5.93 (g)/ 1.00794 (g mol ) = 5.88 mol (idrogeno)

-1

23.49 (g)/ 15.9994 (g mol ) = 1.468 mol (ossigeno)

- 5.876 mol di C sono combinati con 5.88 mol di idrogeno: ciò vuol dire che per ogni mole di carbonio nel composto

c'è una mole di idrogeno. Si devono convertire questi tre numeri reali in numeri interi. Proviamo a dividere per il più

piccolo di essi (1.468):

4.00, 4.00, 1.00.

- La formula minima del benzoato di metile è C4H4O (MM = 68 g/mol).

- La formula molecolare è C8H8O2

ESERCIZIO 7

12.46 g di potassio reagiscono con ossigeno formando ossido di potassio. Calcolare la massa di ossigeno necessario per

la reazione e la massa di ossido formato.

Scriviamo la reazione: K + O → K O

2 2

e bilanciamola: 4 K + O → 2 K O

2 2

Passiamo su scala molare: 4 moli di K reagiscono con 1 mole di O2 per dare 2 moli di K2O

Il rapporto molare fra ossigeno e potassio è ¼, quindi la quantità, in mol, di ossigeno necessaria e sufficiente per la

reazione è ¼ nK. Il rapporto molare fra ossido di potassio potassio è 2/4 .

Ricavo le moli di K 12,46/39,0983 = 0,319 moli di K

Ricavo le moli di O2 0,319/4 = 0,0796 moli di O2

0,0796 32 = 2.55 grammi di O2

Ricavo le moli di K2O 0,319/2 = 0,1595 moli di K2O

0,1595 94,19 = 15,02 grammi di K2O

ESERCIZIO 8

Quando si brucia all'aria l'etino gassoso, C2H2, si formano i prodotti CO2(g) ed H2O(l).

Scrivere l'equazione bilanciata per la reazione e calcolare: (a) quante moli di CO2 si ottengono da 0.524 mol di C2H2;

(b) la massa di O2 necessaria per reagire con 2.46 grammi di C2H2.

ESERCIZIO 9

1.00 g di P O sono posti a reagire con 1.00 g di H O secondo la reazione (da bilanciare)

4 10 2

P O + H O → H PO

4 10 2 3 4

Calcolare la massa di H3PO4 formata e la massa del reagente in eccesso che rimane inalterato alla fine della reazione.

ESERCIZIO 10

La maschera per produrre O in casi di emergenza contiene il superossido di potassio, KO . Esso reagisce con CO ed

2 2 2

H O presenti nell'aria espirata per produrre ossigeno secondo la reazione (da bilanciare):

2 KO (s) + H O(g) + CO (g) → KHCO (s) + O (g)

2 2 2 3 2

Se una persona che indossa questa maschera espira 0.702 g di CO al minuto, quanti grammi di KO , vengono

2 2

consumati in 5 minuti ? (5.67 g)

ESERCIZIO 11

Un acido organico contiene: H 4.80%; C 19.0 %; O 76.2 % (% in peso). Calcolare la sua formula molecolare, sapendo

che il peso molecolare del composto è 126.07. Calcolare la quantità di acqua di cristallizzazione se la percentuale di

acqua di cristallizzazione è pari al 28.6 % in peso.

ESERCIZIO 12

Un composto è costituito da sodio, azoto ed ossigeno. L’analisi elementare di 0,834 g di campione rivela la presenza

di 0,27 g di sodio e 0,169 g di azoto. Quale sarà la formula empirica del composto?

ESERCIZIO 13

Bilanciare la seguente reazione:



Zn(s) + MnO2(s) + H2O(l) Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)

Calcolare la quantità di Zinco solido che si deve usare per ottenere 50 grammi di ossido di manganese(III) se la resa

della reazione è al 78%.

ESERCIZIO 14

31.7 grammi di cloruro di cromo(III) al 85 % in peso vengono fatti reagire con 22.3 grammi di KBiO3 in ambiente

acido, secondo la reazione:



CrCl3 + KBiO3 + HCl K2Cr2O7 + BiCl3 + KCl + H2O

Calcolare quanti grammi di cloruro di Bismuto(III) si formano se la resa della reazione è del 78 %.

ESERCIZIO 15

La reazione della termite, usata per saldare insieme le rotaie nella costruzione delle ferrovie è data dalla seguente

equazione: 

Fe2O3(s) + Al(s) Al2O3(s) + Fe(l)

Calcolare la massa di ferro che può essere ottenuta da 150 g di alluminio e da 250 g di ossido di ferro(III).

ESERCIZI SVOLTI:

ANALISI ELEMENTARE

1) Determinare la formula minima e la formula molecolare di un composto costituito dal 40%

di C, 6.70 % di H e il resto di ossigeno, sapendo che 1.08 g di tale composto esercitano una pressione

di 0.263 atm in un volume di 2.0 l e alla temperatura di 80° C.

SOLUZIONE C 40.0 %

C H O H 6.7 %

x y z 0 53.3 %

C H O

= 3.83 3.83/3.33 1 = 6.7 6.7/3.33 2 = 3.33 3.33/3.33 = 1

≅ ≅

Formula minima CH O PM = 30

2

PV = nRT

n = = = 0.018 mol

n =

PM = = = 60 (PM) C H 0

2 4 2

2) Un materiale plastico ha formula generica CH -(CH ) -CH . 800 ml di soluzione ottenuta

3 2 n 3

sciogliendo 54 grammi di tale composto in un opportuno solvente, presentano a 40° C una

pressione osmotica di 1.21 atm. Calcolare la formula molecolare del composto considerato non

elettrolita.

SOLUZIONE

CH -(CH ) -CH

3 2 n 3

= MRT M = = = 0.047 mol/l

0.047 : 1000 = x : 800

x = 0.038 mol

PM = = = 1421 uma

1421 = (30 + 14 x)

1421 – 30 = 14 x

x = = 99 CH -(CH ) -CH

3 2 99 3

ESERCIZI SVOLTI:

REDOX E RAPPORTI PONDERALI

1) Bilanciare la reazione:

Bi O + NaClO + NaOH NaBiO + NaCl + H O

→

2 3 3 2

Calcolare la quantità di Bi O necessaria per reagire con 30 grammi di NaClO e 200 ml di NOH 0,1 M.

2 3

SOLUZIONE +3 +1 +5 -1

Bi O + NaClO + NaOH NaBiO + NaCl + H O

→

2 3 3 2

+3 +5 -

2Bi 2Bi + 4e

+1 +5

- -

2 Cl + 2e Cl

+3 +1 +5 -1

2Bi + 2Cl 2Bi + 2Cl

→ Bi O + 2NaClO + 2NaOH 2NaBiO + 2NaCl + H O

→

2 3 3 2

30 gr : 200 ml 0.1M:

= 0.40 moli

n = * 200 = 0.02 moli

n =

NaClO NaOH

Considero i coefficienti stechiometrici per valutare reagente limitante (R.L.)

NaClO/ NaOH = 1 0.40/0.02= 20

NaOH è in difetto (R.L.)

quindi

n = = 0.01 moli

Bi2O3

g = 0.01* 466 = 4.66 Bi O

2 3

2) Bilanciare la seguente reazione:

Mn O (s) + H (g) MnO(s) + H O(g)

→

2 3 2 2

Calcolare quanto ossido di manganese si forma se si mettono a reagire 180 litri di idrogeno a 600° C

e 3 atm e 300 grammi di di manganese.

SOLUZIONE +3 0 +2 +1

Mn O (s) + H (g) 2 MnO(s) + H O(g)

→

2 3 2 2

+3 +2

-

2Mn + 2e 2Mn

0 +1 + -

H 2H + 2e

2

+3 - +2 + -

2Mn + 2e + H 2Mn + 2H + 2e

→

2

Mn O (s) + H (g) 2 MnO(s) + H O(g)

→

2 3 2 2

n = = 7,53 mol

H2

n = = 1,9

Mn2O3

Mn O / H = 1 1.9/7.53=0.25 1>0.25 quindi Mn O è in difetto (R.L.)

2 3 2 2 3

n =2 * 1,9 = 3,8

MnO

g = 3,8 * 71 = 269,8 g

MnO

3) Quanti grammi di KI sono necessari per ridurre 15.3 g di K Cr O nella reazione da bilanciare

2 2 7

KI + K Cr O + HCl I + KCl + CrCl + H O?

→

2 2 7 2 3 2

SOLUZIONE -1 +6 0 +3

KI + K Cr O + HCl I + KCl + CrCl + H O?

→

2 2 7 2 3 2

-1 0 -

3 2I I + 2e

2

+6 +3

-

2Cr + 6e 2Cr

-1 +6 +3

6I + 2Cr 3I + 2Cr

2

6KI +K Cr O + 14HCl 3I + 8KCl + 2CrCl + 7H O

→

2 2 7 2 3 2

PM = 39 * 2 + 52 * 2 + 16 * 7 = 294

K2Cr2O7

N = = 0.052

K2Cr2O7

1 K Cr O : 6KI = 0.052 : x

2 2 7

x = 0.052 * 6 = 0.31 mol KI

g = 0.312 * 166 = 51.79 g

KI

4) Bilanciare la reazione:

MnO + PbO + HCl + KCl KMnO + PbCl + H O

→

2 4 2 2

Calcolare quanto cloruro di piombo(II) si forma se si mettono a reagire 30 grammi di ossido di

manganese(II) al 65% in peso con 2 litri di acido cloridrico 0.13 M.

SOLUZIONE +2 +4 +7 +2

MnO + PbO + HCl + KCl KMnO + PbCl + H O

→

2 4 2 2

+2 +7 -

2 Mn Mn + 5e

+4 +2

-

5 Pb + 2e Pb

+2 +4 +7 +2

2Mn + 5Pb

2Mn + 5Pb

2MnO + 5PbO + 8HCl + 2KCl 2KMnO + 5PbCl + 4H O

2 4 2 2

g puro = = 19.5 g

MnO

n = = 0.275

MnO

n = * 2000 = 0.26

HCl

2MnO /8HCl = 0.25 0.275/0.26=1.06 0.25<1.06 quindi HCl reagente in difetto (R.L.)

8HCl : 5PbCl = 0.26 : x

2

x = = 0.1625 mol PbCl 2

g = 0.1625 * 278.2 = 45.21 g

PbCl2

5) Bilanciare la reazione: KMnO + HCl MnCl + Cl + KCl + H O

4 2 2 2

e calcolare il volume di cloro, misurato a 740 mmHg e 28° C che si sviluppa facendo reagire

16 g di permanganato di potassio al 89% in peso con 21 g di acido cloridrico.

SOLUZIONE +7 -1 +2 0

KMnO + HCl MnCl + Cl + KCl + H O

4 2 2 2

+7 +2

-

2 Mn + 5e Mn

-1 0 -

5 2Cl Cl + 2e

2

+7 -1 +2 20

2Mn + 10Cl 2Mn + 5Cl

2KMnO + 16HCl 2MnCl + 5Cl + 2KCl + 8H O

→

4 2 2 2

= 14.24 g puri

g =

KMnO4

n = = 0.09 moli KMnO

KMnO4 4

n = 21/36.5 = 0.57 moli HCl

HCl

2 KMnO / 16 HCl = 0.125 0.09/0.57=0.16 0.125<0.16 quindi HCl reagente in difetto (R.L.)

4

16 : 5 = 0.57 : x

x = = 0.178 mol Cl 2

PV = nRT V = = = 4.52 l Cl 2

6) Bilanciare la seguente reazione:

As O + Zn +H SO AsH + ZnSO + H O

2 3 2 4 3 4 2

Disponendo di 50 grammi di ossido di arsenico (III) al 67% in peso e 5 litri di acido solforico gassoso

(valutati a condizioni normali), calcolare quanti grammi di arsina AsH si formano se la resa della

3

reazione è del 80%.

SOLUZIONE +3 0 -3 +2

As O + Zn + H SO AsH + ZnSO + H O

2 3 2 4 3 4 2

+3 -3

-

2As + 12e As

0 +2 -

6 Zn Zn + 2e

+3 0 -3 +2

2As + 6Zn 2As + 6Zn

As O + 6Zn + 6H SO 2AsH + 6ZnSO + 3H O

→

2 3 2 4 3 4 2

g = 50 * 0.67 = 3.5 g di As O puri

As2O3 2 3

n = = 0.169 moli

As2O3

PV = nRT n = = = 0.222 mol l H SO

H2SO4 2 4

1As O / 6H SO = 0.16 0.169/0.222=0.76 0.16<0.76 quindi H SO reagente in difetto (R.L.)

2 3 2 4 2 4

H SO : 2AsH = 0.222 : x

2 4 3

x = 0.074 mol AsH

3

g = 0.074 * 77.92 = 5.77 g resa al 100%

AsH3

g reaz = = 4.61 g AsH

AsH3 3

7) Data la reazione: MnO + PbO +HCl + KCl KMnO + PbCl + H O

2 4 2 2

calcolare quanto cloruro di piombo (II) si forma se si mettono a reagire 20 grammi di ossido di

manganese (II) al 50% con 1.5 litri di acido cloridrico 0.1 M.

SOLUZIONE +2 +4 +7 +2

MnO + PbO +HCl + KCl KMnO + PbCl + H O

2 4 2 2

+2 +7 -

2 Mn Mn + 5e

+4 +2

-

5 Pb + 2e Pb

+2 +4 +7 +2

2Mn + 5Pb 2Mn + 5Pb

2MnO + 5PbO +8HCl + 2KCl 2KMnO + 5PbCl + 4H O

2 4 2 2

g = = 10 g

MnO

n = = 0.141 moli

MnO

n = * 1500 = 0.15 moli

HCl 0.25 quindi HCl in difetto (R.L.)

2 MnO/8 HCl =0.25 0.141/0.15= 0.94 0.94

n = * 5 = 0.094 mol/l

PbCl2

g = 0.094 * 242.65 = 22.8 g

PbCl2

8) Bilanciare la seguente rea