CALCOLI STECHIOMETRICI -(STECHIOMETRIA)

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PRIMA DI INZIARE DEVI :

SAPER SCRIVERE LE FORMULE DEI COMPOSTI

es. H2SO4 acido solforico

RICONOSCERE LE QUANTITA’ IN GRAMMI DI OGNI ATOMO IN UN COMPOSTO

es in H2SO4     vi sono  2,016 g di H2  (corrispondenti a 2 atomi di H) 32 g di S(1 atomo di zolfo) e 4 x 16 g cioè 64 g di Ossigeno (corrispondenti a 4 atomi di O)

SAPER BILANCIARE LE REAZIONI

es  NaOH + H2SO4 —> Na2SO4 + H2O

2 NaOH + H2SO4 —> Na2SO4 +2H2O

SAPER SCRIVERE LE REAZIONI REDOX E CONOSCERE IL NUMERO DI OSSIDAZIONE

es Fe + HNO3 —>NO2 + Fe(NO3)3

1[Fe°           —> Fe+3 +3 e

3[NO3-   + 2H+  + e         —->NO2 + H2O


Fe + 3NO3- + 6H+   —> Fe+3 + 3NO2 + 3H2O

bilanciamento:

Fe + 3HNO3       —>   Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

ma in questo caso non verrebbero bilanciate NO2 ed H2O per cui dobbiamo moltiplicare sino a che tutto non sia bilanciato

3 Fe + 9 HNO3 —> 3Fe(NO3)3  + 9NO2 + 9H2O ma ancora non abbiamo il bilanciamento

se però aumentiamo HNO3 del doppio allora la reazione sarà bilanciata

3Fe + 18 HNO3  —> 3Fe(NO3)3 + 9 NO2 +9 H2O

dalla reazione bilanciata vediamo che per 3 atomi di Fe( 3 x Peso del Fe che è 55,85 g) occorrono 18 moli di HNO3 ( 18 x 63 g che è il Pmolecolare di HNO3)  e si formano 3 moli di Fe(NO3)3 cioè 3 x 241,9 g.

SAPERE COSA E’ UNA MOLE

1 mole è una misura della quantità. 1 mole corrisponde al peso molecolare  di un qualunque composto

Una mole di una qualunque sostanza contiene sempre

6,02 x 10 23 atomi reali (costante di avogadro)

CONOSCERE GLI EQUIVALENTI

1 equivalente è dato dal rapporto tra grammi / peso equivalente

peso equivalente = PM/ numero di atomi di H se si tratta di un acido o numero di OH- se si tratta di una base

Nelle ossidoriduzioni il Peq è dato dal PM / numero di elettroni scambiati nella reazione

CONOSCERE LA LEGGE  DI STATO DEI GAS (PV = (g/PM ) RT

COME SI EFFETTUA UNA PROPORZIONE

a:b = X :c      X= ac/b

a:b = c:X       X= bc/a

PERCENTUALI DI UN ELEMENTO IN UN COMPOSTO

La percentuale di un elemento in un composto indica quanto di quell’elemento  è contenuto in 100 parti di composto.

Il calcolo è semplice: la prima cosa da fare è individuare il peso del composto cioè il suo peso molecolare (PM) ad es H2SO4   PM = 98 g  (che si ottiene sommando i pesi atomici per le quantità di ogni elemento nell’H2SO4 si ha infatti   2g di H 32 g di S e 44 g di O).

La % di ogni elemento nel composto si ottiene dalla proporzione:

se nel PM( espresso in grammi) vi sono 2 atomi di H (in grammi) allora in 1oo  ve ne sono X  cioè     98 g : 2 g = 100 g : X   X=2×100/98 X     la % di H in H2SO4 è 2,04%

se nel PM espresso in grammi vi è 1 atomo di S (espresso in grammi) allora in 100 ve ne sono X

98 :32 = 100 :X   X= 32 x 100 / 98  X = 32,653% di S

se nel PM espresso in grammi vi sono 4 atomi di O (in grammi) allora in 100 ve ne sono X

X= 64 x 100/ 98       X= 65,306

La somma delle % deve essere 100 : infatti 65,306+32,653 + 2,041= 100

CALCOLO DELLA % DI UN ELEMENTO IN UNA QUANTITA’ DI COMPOSTO

ESEMPIO

vogliamo conoscere  la % di Ossigeno contenuto in 250 g di H2SO4.

Il ragionamento da fare è il seguente :

se nel PM di H2SO4 vi sono 64 g di ossigeno allora in 250 g ve ne sono X   X= 64 x 250/98

X= 163,26 g di Ossigeno in 250 g

Per calcolare la % di ossigeno contenuta in 250 grammi di H2SO4 la proporzione da fare è:

se in 250 g di H2SO4 vi sono 163,26 g di Ossigeno allora in 100 ve ne saranno X

X=163,26 x 100/250     X = 65,30 % di O

CALCOLO INVERSO:

CALCOLARE QUANTO OSSIGENO VI E’ IN 250 g DI H2SO4  SAPENDO CHE LA % DI OSSIGENO IN 250 g DI H2SO4  E’ 65,30 % .

il ragionamento è il seguente:

se in 100 g vi sono 65,30 g di Ossigeno allora in 250 g ve ne sono X      X= 65,30 x 250/100

X= 163,25 g di Ossigeno

Si ottiene lo stesso risultato se dividiamo per 100 la % fornita e moltiplichiamo per il numero dei grammi in cui occorre calcolare la quantità

Infatti 0,653 x 250 = 163,25 g

CALCOLARE LA FORMULA MINIMA DI UN COMPOSTO CONOSCENDO LE % DEGLI ELEMENTI

esempio :

l’analisi di un composto di PM 180,1 ha dato i seguenti risultati:

C = 40 %     H = 6,68 %   O 53,32 %

calcolare la formula del composto

procedimento:

STEP 1

1- dividere la % per i corrispondenti pesi atomici    C= 40/12 = 3,33     H = 6,68/ 1,008= 6,626

O = 53,32 /16 = 3,33

STEP 2

2- dividere i risultati ottenuti per il numero più piccolo ( in questo caso 3,33)

C= 3,33 /3,33 =1          H 6,63 /3,33 =2  O = 3,33 /3,33 =1

I RAPPORTI OTTENUTI PER IL COMPOSTO SONO  C1   H2  O1

ovviamente questa non è la formula del composto ma la formula minima.

PER OTTENERE LA FORMULA DEL COMPOSTO IL QUESITO CI DICE CHE IL PM = 181

QUINDI DOBBIAMO MOLTIPLICARE LA FORMULA MINIMA TANTE VOLTE SINO A RAGGIUNGERE 180,1

INFATTI   C1 H2 O corrisponde a 12+ 2 + 16 = 20  se fosse 5 avremmo 5 x 12 + 5 x 2 + 5 x 16 = 150

se invece moltiplichiamo per 6  abbiamo 6 x 12  + 6 x 2 + 6 x 16  =180

LA FORMULA DEL COMPOSTO E’ :    C6 H12 O6 (glucosio)

METODO ALTERNATIVO:

STEP 1

DIVIDERE PER 100 LA % DI OGNI ELEMENTO

es 40,00/100 = 0,40  6,68/100 = 0,0668    53,32 /100 = 0,5332

MOLTIPLICARE PER IL PM (180,1)

C  = 0,40 X 180,1 = 72,94

H = 0,0668 x 180,1 = 12,03

O = 0,5332 x 180,1 = 96,03

DIVIDIAMO PER IL PESO ATOMICO

C= 72,04/12 = 6

H = 12,03/1,008 = 12

O = 96,03 / 16 = 12

LA FORMULA E’      C6 H12 O6

ESERCIZI

1- 0,5039 g di un composto costituito da C H ed O di PM= 30,02 per combustione forma 0,739 g di CO2 e o,302 di H2O . Scrivere la formula del composto.

soluzione

sappiamo che per ottenere la formula dobbiamo conoscere le % di ogni elemento. Il quesito ci permette di calcolarle. Infatti sappiamo che il C contenuto nella CO2 ottenuta proviene tutto dal composto che è stato sottoposto a combustione quindi

se in CO2 espresso in grammi (44 g ) vi è 1 di C espresso in grammi (12 g) allora in 0,739 ricavati dalla combustione vi saranno X g

44 : 12 = 0,739 : X    X = 0,2015 g di C   quindi la % di C è data dalla proporzione

se 0,2015 g sono contenuti in 0,5039 di composto (infatti provengono dalla combustione di questa quantità) allora X saranno contenuti in 100     %C = 20,15 / 0,5039 = 39,99 %

analogamente per l’idrogeno si ha:

se in H2O vi sono 2 H in 0,302 ve ne sono X      18 : 2,016 = 0,302 :X       X= 2,016 x 0,302 / 18

X= 0,0338

quindi se in 0,5039 vi sono 0,0338 g di H allora in 100 ve ne sono X      X = % H = 3,38/0,5039

%H = 6,71 %

per quanto riguarda l’ossigeno al sua % si ottiene per differenza infatti  %C + % H + % O =100

% O= 53,3

PER CALCOLARE LA FORMULA MINIMA DEL COMPOSTO DIVIDIAMO LA % PER IL PESO ATOMICO

C= 39,99 / 12 = 3,33

H = 6,71 /1,008 = 6,66

O = 53,3 /16 =  3,33

dividiamo per il numero più piccolo ed abbiamo C1 H2 O1

Questa è la formula minima ma la formula molecolare deve avere un peso di 30,02 g come ci indica il quesito pertanto la formula del composto è CH2O (aldeide formica)

2- un sale idrato di PM 214,21 contiene 25,23 % di H2O. L’analisi elementare ha dato i seguenti risultati: K= 18,25%   C= 39,21 %    H= 5,18 %     O 37,34%.

Scrivere la formula del composto idrato

soluzione

sale idrato significa che contiene all’interno del cristallo di sale una certa quantità di H2O e la formula si scrive

Formula

·

H2O in cui il punto indica che l’acqua è acqua di cristallizazione.

dividiamo le % per il peso atomico:

K = 18,25 /39,1 = 0,4668

C = 39,21 / 12 = 3,2675

H = 5,18 /1,008 = 5,319

O = 37,34 / 16 = 2,334

dividiamo per il numero più  piccolo che è 0,4668 ed otteniamo

K 1  C7 H11 O5

Il peso formula corrispondente è 39,1 + ( 7 x 12) + (11 x 1,008) = 214,21 g

Dai dati del quesito la formula del composto è proprio KC7H11O5

Per calcolare l’acqua di cristallizazione il quesito ci dice che essa è il 25,23 % del sale quindi

la quantità di H2O è calcolata dalla proporzione

se in 100 vi sono 25,23 in 214,21 ve ne sono X    X= 54,045 g di H2O  che corrispondono a 54,045/18 moli   cioè 3 moli di H2O

La formula del composto tenendo conto dell’acqua di cristallizzazione è:  KC7H5O2 

·

3 H2O

3- calcolare le % di Na, S , O nel solfato di sodio (PM= 142,06)

soluzione

il solfato di sodio ha formula Na2SO4 quindi

se in Na2SO4 vi soni 2 Na in 100 ve ne sono X       14,,06 : 2 x 23  = 100 : X     X= 32,38%

Na= 32,38%

142,06 : 32 = 100 :X    X= 22,57 %

S= 22,57 %

2142,06 : 4x 16 = 100 : X    X= 45,05%

O = 45,05%

pertanto le % sono   Na 32,38%  S 22,57 %  O 45,05%

4- l’analisi elementare di un fosfato pentaidrato ha fornito i seguenti risultati: Ca=23,29% P =18%  O 32,54 %   H2O 26,17%   : scrivere la formula del fosfato pentaidrato.

soluzione

dividiamo le percentuali per i pesi atomici

Ca= 23,29/40,08 = 0,581

P= 18/30,97 = 0,581

O = 32,54 / 16 = 2,034

H2O = 26,17/18,02 = 1,452

dividiamo per il numero più piccolo ed otteniamo

C1 P1 O3,5  trascuriamo per ora l’H2O . Notiamo che vi è un numero non intero quindi dobbiamo moltiplicare per rendere interi tutti i numeri e cioè moltiplichiamo x 2 e si ha:

C2 P2 O7

Per quanto riguarda l’acqua lo stesso quesito ci informa che il sale è pentaidrato quindi la formula è C2P2O7 . 5 H2O

5- un sale idrato CuSO4.nH2O contiene il 36,07 % di H2O . Calcolare il valore di n

PM CuSO4= 159,61 

soluzione

il peso di CuSO4 .nH2O è 159,61 + n x 18 pertanto possiamo effettuare la proporzione

se 36,07 sono contenuti in 100 allora n x 18 sono contenuti in (159,61+ nx 18)

0,3607 = n 18 / 159,6 + n18

0,3607 x  (159,61+ n x 18)  = n x 18

57,589 + n 6,4926 = n 18

57,589 = (18- 6,49) n    da cui    n= 57,59/ 11,5 = 5,00

pertanto la formula del solfato  è CuSO4 . 5H2O

6- 0,235 g di un ossido di Stagno SnxOy riscaldati in corrente di idrogeno lasciano un residuo do 0,185 di Sn metallico. Scrivere la formula .

soluzione

la % di Sn è calcolata dalla proporzione:

se 0,235 g di ossido lasciano un residuo di 0,185 g di metallo Sn allora 100 ne rilasciano X

X= 18,5/ 0,235 = 78,72% di Sn

ne consegue che la % di ossigeno è 100-78,72 = 21,27 %

dividiamo per il Patomico  ed abbiamo   78,72/118,7 = 0,66 per lo stagno  e 21,27/16= 1,33 per l’ossigeno

dividiamo per il numero più piccolo ed abbiamo Sn1 O 2

La formula dell’ossido è SnO2

7- 0,585 g di un composto di PM =180,1 vengono fatti decomporre e si ottengono 0,234 di C e 0,351 di H2O . Scrivere la formula del composto.

soluzione

calcoliamo la % di C e di H  e per differenza calcoliamo quella dell’ossigeno.

se da 0,585 g di composto si ottengono 0,234 g di C allora da 100 g se ne ottengono X

X= %C= 23,4/0,585 = 40%

se in H2O vi sono 2 H in 0,351 g vi saranno X g di H

X= quantità di idrogeno proveniente dal composto sotto forma di H2O = 0,351 x 2 /18

X= 0,039 g  di H

la % di H è    0,585 : 0,039  =100 :X      X = % H = 3,9 / 0,585 = 6,6 %

le percentuali sono quindi   C 40%   H 6,6%   O 100- 46,6%

quindi     C= 40/12= 3,33   H = 6,6 / 1,008 =6,6     O = 53,4/16=3,33

dividendo per 3,33  si ha  C= 1   H = 2  O=1

la formula minima è C H2 O    pertanto essendo il PM = 180,1 necessariamente la formula minima va moltiplicata per 6  quindi la formula del composto è C6H12O6 che pesa esattamente 180,1 g

PROBLEMI DI ANALISI INDIRETTA 

QUESTO TIPO DI PROBLEMI SERVE PER CALCOLARE LE % DI DUE MOLECOLE DIVERSE IN UNA LORO MISCELA

(IN QUESTO CASO BISOGNA CHE LO STUDENTE SAPPIA RISOLVERE UN SISTEMA DI EQUAZIONI A 2 INCOGNITE )

8- da 8 g di una miscela di NaCl (PM58,45) ed NaBr (PM102,9) trattati con H2SO4 in eccesso, formano 5,950 g di Na2SO4 (PM 142,06) . Calcolare la composizione percentuale in peso della miscela di partenza .

soluzione

la prima equazione  ce la fornisce direttamente il quesito :

X NaCl   + Y NaBr  = 8 g

dobbiamo trovare la seconda equazione. Per questo dobbiamo calcolare quanto sodio vi è in 5,95 g di Na2SO4

Na2SO4 : 2Na = 5,95 :a       a= Na in Na2SO4 = (23 x 2 ) x 5,95 / 142,06 = 1,927 g di Na provenienti sia da NaCl che da NaBr

Per ottenere questo totale dobbiamo calcolare quanti g di Na provengono da NaBr e quanti da NaCl

sappiamo dai dati che x/102,9 = moli di NaBr

sappiamo dai dati che y/58,45 = moli di NaCl

I grammi di sodio contenuti in queste moli si calcolano dalla proporzione

se in 1 mole di NaBr vi è 1 Na in x/102,9 moli ve ne saranno F

F= x/102,9  x Na /1   = (x/102,9) x 23  = sodio in moli di NaBr   ed analogamente

se in 1 mole di NaCl vi è 1 Na in x58,45 moli ve ne saranno G

quindi F+G = 1,927 g

(x/102,9 ) 23   + (y/58,45) 23 = 1,927

questa è la seconda equazione per cui il sistema da risolvere è:

x   +  y = 8,00

23  (x/58,45) + 23(y/102,9) = 1,927

dalla prima equazione  y= 8 – x   e sostituendo x  nella seconda equazione

23(x/58,45) + 23( 8-x/ 102,9) = 1,927

23x /58,45 + 184/102,9 – 23x/ 102,9 = 1,927 x 6014,5

il minimo comune multiplo è 102,9 x 58,45 per cui si ha

23X 102,9 + 184 x58,45 – 23X  58,45  = 1,927 x 6014,5

2366,7 X  + 10754,8  – 1344,3 X = 11590

1022,4X  = 11590 -10754,8

1022,4X = 835,2

X= = quantità di NaCl nella miscela = 0,817 g

Calcoliamo adesso Y

Y= 8,00 – 0,817= 7,183 g = quantità di NaBr nel campione

le percentuali sono pertanto calcolate dalla proporzione

8 : 7,183 =100 :Y

Y= 718,3/8= 8,98% NaBr

X= 81,8 /8 = 10,2% NaCl

9- trattando con H2SO4 in eccesso 1,7 g di una miscela di LiCl(PM42,39) e BaCl2 (PM 208,2) si ottengono 2,00 g di una miscela di Li2SO4 (PM 109,9)e BaSO4( PM233,4) . Si calcoli la % in peso dei due cloruri nella miscela iniziale.

soluzione

la prima equazione è     X + Y = 1,7

la seconda equazione si ottiene ricordando che  da 1 mole di Li2SO4 si ottengono 2 di LiCl allora da X/ 109,9 se ne ottengono F             1 : 2x 43,39 = X/109,9:F

F= (43,9 x 2 ) ( X / 109,9 )= 87,8 ( X/109)

ed analogamente per BaSO4    1 mole di BaCl2 : BaSO4 = Y/208,2  :G

G= 233,4 ( Y/208,2)

F+G = 2,00

109,9 (X/84,8 ) + 233,4 (Y/208,2) = 2,00

le due equazioni sono pertanto

X+Y = 1,7

109,9 (X/84,8 ) + 233,4 (Y/208,2) = 2,00

risolviamo ponendo Y= 1,7 -X e sostituendolo nella seconda

109,9X /84,8  +  233,4 ( 1,7 – X )/208,2 = 2

il minimo comune multiplo è 84,8 x 208,2  = 17655,4   quindi

109,9X x 208,2  + 233,4(1.7 -X) x 84,8 = 17655,4 x 2

22881,2 X   + 33647 – 19792,3 X = 35310

3089X  = 1663

X=  LiCl = 0,537 g

Y= BaCl2 = 1,7 – 0,537 = 1,163 g

Le percentuali si ottengono dalla proporzione

1,7 :0,537 = 100 :X       % LiCl nella miscela = 53,7/1,7 = 31,6 %

1,7 : 1,163 = 100 : X      % BaCl2 nella miscela = 116,3 / 1,7 = 68,4%

10- Il cloruro  MClx  ha PM 153,8 e l’ossido di M contiene il 27,27 % di M . Avendo M lo stesso numero di ossidazione nei due composti, calcolare il peso atomico

soluzione  

essendo l’ossido costituito da 27,27 % di M allora  la % di O = 100- 27,27 = 72,73 %

quindi in 100 g di ossido vi sono 72,73 g di O e 27,27 g di M

Gli equivalenti di O sono  72,73 /8 = 9,09   equivalenti

(il pequiv dell’ O è PA /2  essendo 2 il n. ossidazione negli ossidi )

sappiamo inoltre che gli atomi reagiscono secondo il numero di equivalenti  cioè

1 equiv di O reagisce con 1 equiv di M pertanto anche per M vi saranno 9,09 equiv

possiamo calcolare il peso equiv  di M che reagiscono nell’ossido cioè    g M = 27,27/9,09 =3 g

Nel Cloruro MClx abbiamo 1 equiv di M ed 1 equiv di Cl che in grammi sono 3 g + 35,45 = 38,45 g  e questo è il peso equivalente del cloruro

Poichè il cloruro ha PM = 153 allora  il numero di equivalenti di M in MClx è   13,8/38,45 =4

pertanto la formula del cloruro è MCl4 . Per calcolare il PA di M ricordiamo che

PA M  + 35,45 = 153,8   da cui si ha PA= 12

Il composto è CCl4

11- 3,832 g di una miscela di AgCl (PM143,33) e di cloruro di tallio TlCl (PM 239,82) trattata in modo opportuno perde Cloro  e lascia un residuo di Ag metallico (PA 107,88) e Tallio(PA 204,37) che pesa 3,123 g . Calcolari le % in peso ed in moli della miscela di origine.

soluzione

come sappiamo occorre trovare le due equazioni che portano alla soluzione del quesito.

la prima equazione  è : X+ Y = 3,832      dove X= AgCl    ed  Y = TiCl

La seconda si ottiene ricordando che  1 mole di AgCl lascia un residuo di Ag e quindi X/PAAgCl moli di AgCl lasciano un residuo pari a F cioè

1 :  Ag = X/143,33 : F      F= (X/143,33 ) 107,88

analogamente

1 mole di TlCl lascia come residuo Tl quindi Y/PATlCl moli lasciano un residuo G

1  :TlCl = Y/PATlCl :G       G= (Y/239,82) 204,37

La seconda equazione è   F + G = 3,123          107 X/143,33 + 204,37 Y/ 204,37  = 3,123

Il sistema da risolvere è :

X+ Y = 3,832 

107 X/143,33 + 204,37 Y/ 204,37  = 3,123 

Y= 3,832 – X    che sostituito nella seconda equazione da:

107,88X / 143,33  + 204,37 ( 3,832 -X)/ 239,82 = 3,123

il mcm è 143,33 x 239,82 = 34373,4  quindi

107,88 x 239,82 X + (204,37×3,832)x 143,33  – ( 204,37 x 143,33) X= 3,123 x 34373,4

25871,8 X + 112248,3 – 29292,3 X = 107348,1

4900,1 = 3420,5 X       X= 4900,1/3420,5 = 1,432 g di AgCl

TlCl si calcola per differenza      Y =  3,832- 1,432 = 2,4 g TlCl

le % in peso sono calcolate dalla proporzione:

se in 3,832 g vi sono1,432 di AgCl allora in 100 ve ne sono X     %AgCl= 143,2/3,832=37,37%

ovviamente  %TlCl= 100- 37,37 = 62,63 %

le moli di AgCl sono 1,432/143,33 = 0,01 moli

le moli di TlCl sono 2,4/239,82 = 0,01 moli

La composizione % in moli è 50 % di AgCl   e 50% di TlCl

12- per ionizzare 1,5 g di una miscela di sodio Na (PA 23) e rubidio Rb (PA 85,47) allo stato gassoso, sono necessari 150 KJ (chilojaule). Sapendo che le energie di ionizzazione di Na ed Rb sono rispettivamente 495 KJ e 402 KJ calcolare le percentuali in peso di Na e Rb.

soluzione

questo quesito è analogo al precedente.

X+Y = 1,5 g

se 1 mole di Na  richiede 495 KJ allora X/23 moli ne richiedono F      F = ( X/23)495

analogamente per Rb   1 : 402 KJ = Y/ 85,47 :G

prima equazione    X+Y=1,5

seconda equazione  495  X/23 + 402Y/85,47 = 15

Y= 1,5 -X    e sostituendo nella seconda equazione

495X/23 + (402 x 1,5 – 402X)/ 85,47 = 15

mcm = 23 x 85,47 = 1965,8    pertanto

495 x 85,47 X   + (402x 1,5 x 23) – (402 x 23) X  = 15 x 1965,8

42307,6,X   + 13869 – 9246 X  = 29487

15618 = 33061 X

X= Na=  0,473 g    quindi Y = Rb= 1,5 – 0,437 = 1,027 g 

le % di Na e Rb sono

1,5: 0,473 di Na = 100 : X   X = % Na= 47,3 /1,5 = 31,5%

ovviamente    % Rb= 100 -31,5 = 68,5 %

13- il cloruro MeClx ha PM 133,35 il suo ossido Me2Oy ha PM 101,96 . Il Metallo ha lo stresso n.ossidazione nei due composti . Calcolare il Peso Atomico.

soluzione

dai dati si evince che avendo Me lo stesso n.ossidazione nei due composti y deve esssere uguale ad x

x = y     quindi Me +X 35,45 = 133,35     e 2 Me + X  16 = 101,96

dividiamo la seconda per 2  ed otteniamo  Me +8X = 50,98  sottraendo la seconda dalla prima

Me -Me + 35,45-8 X= 82,51

27,45 X= 82,51   da cui X = 3

sapendo che Me + 3 x 35,45 =133,35    Me = 133,35 – 106,35 =27,0

Il peso atomico di Me=27  = Alluminio    ed i composti sono AlCl3 e Al2O3 (allumina)

14- il PM di ABrx è 199,88 e quello del suo ossido AOy  56,08 . A possiede lo stesso numero di ossidazione nei due composti  quindi calcolare il PA di A.

soluzione

sapendo che il n.ox è uguale nei due composti vediamo che Y = X/2

A+ x 79,9 = 199,8

A+ X8  = 56,8  cioè

A+ 79,9X – A – 8X = 199,8- 56,8

71,9X = 149,2   X= 2

A+ 2x 79,9 = 199,8     A = 199,8 – 159,8 = 40,08

PA di A = 40 l’elemento è il Ca  ; il composto è CaCl2   e l’ossido è CaO

15- da 2 g di Me2O trattati con HCl si ottengono 3,771 g di MeCl . Calcolare il Peso Atomico di Me.

soluzione

2Me+16 : 2 (Me+35,45)= 2 : 3,771

da cui Me=23   il Metallo è il sodio Na

16- Grammi 1,597 di un ossido di ferro trattati a caldo con idrogeno perdono ossigeno sottoforma di H2O lasciano un residuo di 1,117g di Fe.Calcolare il peso equivalente del ferro nell’ossido.
(p.a.: Fe=55,85 ; 0=16,00).

soluzione

se il residuo di ferro è costituito da 1,117 g di ferro significa che l’ossigeno nell’ossido era

O = 1,597 -1,117 = 0,48 g che espresso in equivalenti (essendo 16/2=8 il pequiv dell’ossigeno)

equiv ossigeno nell’ossido = 0,48 equiv

Poichè sappiamo che un equiv. di un atomo reagisce sempre con 1 equiv di un altro allora possiamo scrivere    equiv.ossigeno = equiv. Fe cioè

0,48/8 = 1,117/Pequiv.Fe      da cui pequiv Fe= 1,117 / 0,06 = 18,62

17-Grammi 45,62 di un composto organico di PM = 30,02 si decompongono formando 27,38 g di H2O e lasciando un residuo di 18,24 g di C. Si scriva la formula molecolare del composto. (p. a.: C=12,00 ; O=16,00).

soluzione

le moli di C sono 18,24 /12= 1,52 .

Calcoliamo adesso quanto idrogeno è presente nel composto iniziale:

se in H2O vi sono 2 g di H allora in 27,38 ve ne sono X   X= H = 27,38 x2 / 18 = 3 g

calcoliamo i grammi di ossigeno:

se in H2O : O = 27,38 :X    X= O= 27,38 x 16/18 = 24,33 g

calcoliam adesso le % di C,H,O

La % di C si ottiene da   45,62 : 18,24 =100 :X     %C= 1824/45,62= 39,9 %

La % di H  si ottiene da 45,62 : 3 = 100: X    %H = 300 / 45,62 = 6,6 % 

per differenza otteniamo la % di O    cioè 100-(39,9 + 6,6) = 53,5     %O= 53,5 % 

Dividiamo le % per il peso atomico ed otteniamo

39,9/12 = 3,32 per C         6,6 /1 = 6,6 per H     53,5/16 = 3,32 per O

dividiamo per il numero più piccolo cioè 3,32 ed otteniamo la formula  minima C1H2O1   cioè CH2O. Essendo il PM 30,02 allora la formula del composto organico di partenza è CH2O (aldeide formica).

18- Trattando opportunamente g 2,416 dell’ossido MeO2 si ottengono g 1,677 del metallo Me: si calcoli il peso atomico di questo. (p. a. 0=16,00)

soluzione

la quantità di Ossigeno è 2,416 – 1,677 = 0,739 g    cioè  0,739 /8 = 0,0923 equivalenti

poichè il Me reagisce secondo equivalenti  0,0923 = 1,677/pequiv Me

Peso equiv Me= 1,677/0,0923 = 18,7    essendo l’ossido MeO2 è evidente che il metallo ha n.ox=4 per cui  essendo Pequiv= Peso atomico / num.ossid.

18,7 x 4 =PA     PA = 72,67

19- Il peso molecolare del solfato Me(SO4)x vale 161,45 e quella del cloruro dello stesso elemento Me, allo stesso numero di ossidazione vale 136,29. Si calcoli il peso atomico di Me. (p.a.: S=32,06 ; 0=16,00 ; Cl=35,45).

soluzione

SO4 = 96 g quindi          Me + X 96 = 161,5  da cui Me= 161,5- X96

analogamente Me +Y35,45 = 136,3  e sostituendo il valore di Me

161,45 -X96  + Y35,45 = 136,3

(161,45 -136,3 ) +35,45Y = 96X

25,12 + 35,45Y = 96X

dai dati si osserva che X=Y/2  quindi    25,12+ 34,45 Y = 96 Y/2

25,12 +35,45 Y = 48Y     da cui   25,12 = (48-35,45) Y        25,12 = 12,55 Y

da cui si ha Y = 25,12/12,55 = 2

Il cloruro ha pertanto formula MeCl2      ed il solfato  MeSO4

161,45 – 96= 65,4  il metallo è lo Zinco

Il PA di Me = 65,4 

20 -Trattando opportunamente 2,600 g di una miscela di AgNO3 e Zn(NO3)2 con H2S, Si ottengono 1,733 g di una miscela di Ag2S e ZnS. Si calcolino le percentuali in peso dei due nitrati nella miscela di partenza.
(p. f.: AgNO3= 169,88; Zn(NO3)2= 189,39; Ag2S=247,82 ; ZnS=97,45).

soluzione

la prima equazione è  X + Y = 2,6    mentre la seconda equazione è F +G = 1,733 in cui F si ottiene dalla proporzione

F= (X/ 169,88 ) 247,82

analogamente per G si ha   G=(Y/189,39)x 97,45 quindi il sistema da risolvere è:

X+Y = 2,6

247,82 X/169,88  + 97,45 Y / 189,39 = 1,733

da cui si ottiene    X= 1,84 g  ed Y= 0,759  che corrispondono a AgNO3 70,8%  Zn(NO3)2 29,2%

21- Un idrocarburo di PM = 78,05 contiene il 92,25% carbonio. Se ne scriva la formula. – (p.a.C=12,00)

soluzione

un idrocarburo contiene solo C ed H quindi se  C= 92,25% allora l’ H è 100 -92,25= 7,75 %

dividiamo per i PA    ed abbiamo C=92,25 /12   cioè C= 7,68  e per l’H   7,75 /1 = 7,75

dividendo per 7,65 abbiamo la formula minima CH

siccome il PM = 78,05 la formula deve essere 12 x 6 =72 per C    e 1 x 6 =6 per H

la formula è quindi C6H6

22-Si calcolino le percentuali in peso di Ni, I, O nello iodato di nichel Ni(IO3)2-.
p.a.: Ni=58,71 ; 1=126,91 ; 0=16,00)

soluzione

per il Ni    Ni(IO3)2  : Ni = 100 : X      X = 14,37 %

per I          Ni(IO3)2  : 2I  = 100 : X       X=29,2 %

per O         Ni(IO3)2  : 6 O  = 100 : X    X= 23,49%

 

23- Il sale ammoniacato CaCl2. n NH3 contiene il 23,46 % di NH3. si calcoli il valore di n.
(p. f.: CaCl2= 110,99 ; NH3= 17,03).

soluzione

23,46 : 100 = n17 : (110,99+n17)

23,4(110,99 +n17) = 100 n17

2603,8 ‘+23,46 n17 = 100 n17

76,54 n 17 = 2603,8       1301n = 2603     n= 2603/1301 =2 

 

24- Una specie organica di peso molecolare= 81,0 ha dato all’analisi i seguenti risultati (percentuali in peso): C=74,0% ; H=8,6% ; N=17,4%   Se ne scriva la formula.
(p. a.: C=12,00 ; N=14,00).

soluzione 

dividiamo le % per i pesi atomici

C 74/12 =6,16   H  8,6/1 =8,6  N 17,4/14= 1,24

dividiamo per il numero più piccolo  e si ha  C5 H7  N1

La formula minima è C5H7N      e dal pm = 81 abbiamo 60 + 14 + 7 =74 + 7  = 81

La molecola è il ciclopropilacetonitrile oppure la diidropiridina

Cyclopropylacetonitrile_3D_Structure.png      Formula di struttura

25- Grammi 9,30 di un composto costituito da C, H, O, di  p. m. = 90,00, decomponendosi  formano 5,58 g di acqua e 3,72 g carbonio. Se ne scriva la formula.
(p. a.: C=12,00 ; 0=16,00).

soluzione

calcoliamo le % di C H O

C   9,30 :3,72 =100 : X      %C= 100 x 3,72/9,30 = 40 %

H  18:2 = 5,58 :X  X= 0,62 g di H    9,3 :0,62 =100 : X      %H = 6,66

l’ossigeno si ottiene per differenza  %O = 53,34

dividiamo per il PA    C 40/12= 3,33      H 6,66   O 53,34/16 = 3,33

da cui si ottiene  CH2O  e siccome il PM = 90  allora occorre moltiplicare per 3 infatti

3 x 12 = 36  xer il C   +  16 x 3  per l’O = 48    +  6 per H = 90

La molecola è C3H6O3

La formula molecolare C3H6O3 può indicare:

  • GLICERALDEIDE
  • ACIDO LATTICO
  • DIIDROSSIACETONE
  • DIMETILCARBONATO
  • TRIOSSANO
  • ACIDO 3-IDROSSIPROPIONICO

26-Grammi 1,500 di una miscela di FeCl3 e PbCl2, opportunamente trattati perdono cloro e lasciano 0,817 g di residuo metallico. Si calcoli la composizione percentuale in peso della miscela di partenza.
(p. a: Fe= 55,85 ; Cl=35,45 ; Pb=207,2).

soluzione

x +y = 1,5

(X/162,2 ) 55,85 + 207( Y / 278,1) = 0,817

0,344X  + 0,744 Y = 0,817

Y= 1,5 -X e sostituendo

0,344X  + 0,744(1,5 – X) = 0,817

0,344X  – 0,744X + 1,116 = 0,817

-0,4 X = – 0,299       X= 0,299 / 0,4= 0,748

1,5 :0,748 =100 :X    X =50%

27- Due ossidi di ferro i cui Pesi Molecolari valgono 159,70 e 231,55 contengono rispettivamente il 30,06% e il 27,65% di ossigeno. Se ne scrivano le formule.
(p. a.: Fe=55,85 ; 0= 16,00)

soluzione

peri il primo ossido il cui PM= 159,7 si ha il 30,06% di O quindi il ferro è il 100-30,06 = 69,94%

per il secondo ossido il cui PM = 231,55 si ha 27,65 O  quindi li ferro è 100- 27,65 = 72,35%

dividendo le %  per il peso atomico avremo

O= 30,06 /16 = 1,88    Fe = 69,94/ 55,85 = 1,25 e dividendo per 1,25 si ha

O1,5 Fe1     la formula minima del primo ossido è Fe2O3 PM 159,7

O = 27,65/16= 1,728     Fe = 72,35/55,85 =1,3 e dividendo per 1,3  si ha

O1,33 Fe1      la formula va moltiplicata per 3 quindi l’ossido è Fe3 O4     PM 321,55 

28- Grammi 9,30 di un composto costituito da C, H, O, di peso .molecolare = 90,00, decomponendosi formano 5,58 g di acqua e 3,72 g di carbonio. Se ne scriva la formula.
(p. a.: C=12,00 ; 0=16,00).

soluzione

calcoliamo le percentuali di C H O

9,30 : 3,72 =100 :X          X= %C = 40 % 

se in H2O:2H = 5,58 :X    X = grammi di H provenienti dal composto di partenza= 5.58×2/18= 0,62g H

quindi se in 9,30 :0,62 =100 :X  X = % H = 6,66 

la % di Ossigeno si calcola per differenza.     100 – (6,66+ 40) = 53,34 % O

dividiamo per il PA ed abbiamo

O=  53,34/16 = 3,33

H = 6,66/1 = 6,66

C = 40/12 = 3,33

dividendo per 1,33 otteniamo   C1H2O   cioè CH2O  tuttavia essendo il PM=90 allora dobbiamo moltiplicare per 3 infatti   C3H6 O3  ha PM=90  (36 + 6 + 48 = 90)

29- Da grammi 1,3615 del solfato MeSO4 sono stati ottenuti, con opportune reazioni, g 1,1099 del cloruro MeCl2. Si calcoli il peso atomico di Me.
(p. a.: S=32,06 ; 0=16,00 Cl= 35,45).

soluzione

Me+ SO4 :Me+( 35,45×2) = 1,365 : 1,1099

Me + 96 : Me + 71,95 = 1,365 : 1,1099

Me +96 /Me+70,9 = 1,22

Me +96 = 1,22 ( Me+ 70,9)      Me +96 = 1,22Me + 87,2

8,79 = 0,22 Me    Me= 40

30-Nella molecola di un composto compaiono 2 atomi Cl, e questo elemento costituisce il 38,76% in peso del composto: si calcoli il peso molecolare di questo.
(p. a. CI= 35,45).

Trattando con idrogeno a caldo g 2,310 di una miscela di FeO e
Fe203 si ha eliminazione di acqua ed il residuo metallico pesa g 1,671
Si calcoli la composizione percentuale in peso della miscela di partel
za, e i grammi di acqua eliminata.
(p. a.: Fe=55,85 ; 0= 16,00)

Si calcoli la percentuale in peso dello stagno, in una miscela
composta: 2,2565 g SnCl2 . 2H20+ 1,000 g Si02+ 1,507 g Sn02+ 1,500
SnO.
(p.a.: Sn=118,71 ; C1=35,45 ; 0=16,00)

31- Grammi 2,100 di una miscela di AgBr e AgCl, trattati a caldo idrogeno lasciano un residuo di 1,460 g di argento. Si calcoli la composizione percentuale in peso della miscela di partenza.  (p. a.: Ag= 107,88 ; Br= 79,90 ; Cl=35,45).

soluzione

la prima equazione è   X+Y = 2,1

se da 1 mole di AgBr si ottiene Br allora da X/AgBr moli se ne ottengono F     F= Ag( X/AgBr)

analogamente per AgCl si ha   G= Ag (Y/AgCl)

F+G = 1,460  quindi

la seconda equazione è quella ricavata sopra cioè      107,88 X/187,77 + 107,88 Y / 143,3 = 1,460

mcm = 143,3 x 187,7 = 26897,4

quindi  143,3 x  107,88 X +   187,7 x 107,88 Y = 1,460x 26897,4

15459,2 X  +20249 Y = 39270,2     Y= 2,1- X  quindi  15459,2X + 20249 (2,1 -X) = 39270,2

15459,2 X + 42523  – 20249  X = 39270,2

-4749,8 X  = -3252.8       X= 0,685  g AgBr       % AgBr nella miscela iniziale = 68,5 / 2,1 =32,6 %

ovviamente la % AgCl nella miscela iniziale è 100- 32,6 = 67,4 %

 32-Si calcoli il rapporto fra il peso del Ca e il peso dell’Al in un cemento che contiene 60% CaO e 10% Al2O3- (p.a.: Ca=40,08 ; Al=27,00 ; O=16,00)

soluzione

se in CaO vi è 1 Ca in 60 g vi sono X    X = 60 x 40,08 / 56,08  = 42,88 g di Ca

se in  Al2O3 vi sono 2 Al  allora in 10 ve ne sono  Y       Y=  10 x 2 x 27 / 101,9 = 5,3 g

Il rapporto Ca/Al = 42,88 / 5,3 = 8

31-Quale formula dobbiamo attribuire ad un sale doppio , che, per riscaldamento, da 8 grammi iniziali elimina 3,46 g di acqua di cristallizzazione mentre 1,40 g del residuo sono costituiti di solfato di potassio e il rimanente di solfato di cromo (III)?

soluzione

La % di H2O  si ottiene dalla proporzione

se da 8 g si eliminano 3,46 g di H2O di cristallizazione da 100 se ne eliminano X

X= 100 x 3,46%8= 43,25 % H2O

la % di K2SO4 è calcolata dalla proporzione

8 : 1,4 = 100 : X    X = 140/8= 17,5% K2SO4

il rimanente solfato di cromo(III) Cr2(SO4)3  è 8 – 1,4 – 3,46 = 3,14 g  quindi la percentuale è

8 : 3,14 = 100 : X     X= 314/8= 39,25%Cr2(SO4)3

dividiamo per i rispettivi pesi molecolari ed otteniamo:

43,25/18= 2,4 H2O

17,5/ 174,25= 0,1 K2SO4

39,25/ 392,16 = 0,1 Cr2(SO4)3

dividendo per 0,1 si ha  la formula del sale doppio :

K2SO4 .Cr2(SO4)3 .24 H2O   oppure dividendo per 2       KCr(SO4)2 .12H2O

32- . Calcolare la formula dell’ortoclasio del San Gottardo, che ha la seguente composizione:
SiO2 65,75 %
Al2O3 18,28 %
K2O 14,17 %
Na2O 1,44 %
somma 99,64 %

soluzione

SiO2     65,75/ 60 = 1,09

Al2O3   18,28 / 101,96=   0,18

K2O     14,17 / 94,2 =  0,15

Na2O    1,44 /61,98 = 0,0232

K2O+ Na2O (sono infatti isomorfogeni) per cui si può sommare 0,15+0,0232=0, 1732

dividendo per questo numero che è il più piccolo si ha : (K,Na)2O. Al2O3. 6 SiO2

33-Calcolare la formula dell’automolite di Faluno, la cui ,composizione è:
Al2O3     57,34 %
Fe2O3     2,08 %
FeO          3,60%
ZnO        31,22 %
MgO         5,46 %
somma 99,70 %

soluzione

57,34/ 101,96 = 0,56 Al2O3

2,08/ 159,7 =  0,013 Fe2O3

3,6/71,84 =  0,05

31,22/ 81,38= 0,384

5,46 / 40,3 = 0,135

Essendo Al2O3 ed Fe2O3 isomorfi allora possiamo sommare i risultati 0,56+0,013 = 0,573

Essendo FeO,ZnO,MgO isomorfi possiamo anche quì sommare  0,05+0,384+0,135 =0,57

La formula del minerale è pertanto (Al,Fe)2O3. (Zn,Fe,Mg)O 

34-Calcolare la formula dell’ankerite di Lettowitz:
CaCO3 54,24 %
MgCO3 39,55 %
FeCO3 6,13 %
somma 99,92 %
soluzione    

CaCO3   54,24 / 100 = 0,5424

MgCO3   39,55/ 84,31= 0,469

FeCO3    6,13 / 115,85 = 0,0529

MgCO3 e Fe CO3 sono isomorfi quindi si può sommare 0,469 + 0,0529= 0,522

dividendo per 0,522 otteniamo la formula del’Ankerite di Lettowitz cioè

CaCO3 .(Mg,Fe)CO3 

35- Quale formula ha un minerale della seguente composizione:
Al2O3 20,83 %
SiO2 38,03 %
FeO 36,15 %
MnO 2,14 %
MgO 0,97 %
CaO 2,73 %

soluzione

Al2O3    20,83 /101,96 = 0,204
SiO2      38,03 /60  = 0,633
FeO        36,15 / 71,84 = 0,503
MnO      2,14 / 70,93 = 0,03
MgO      0,97 /40,3 = 0,024
CaO       2,73 / 56,07 =  0.0486

Fe,Mn,Mg,Ca somo isomorfi quindi possiamo sommare  ed otteniamo 0,6

dividendo per 0,2 si ha  3 SiO2 . Al2O3. 3(Fe,Mn,Mg,Ca,)O

36- 2,86 g di una miscela di 1-butene (C4H8)   e n-butano (C4H10)  bruciati in eccesso di ossigeno producono 8,8 g di CO2 e 4,14 g di H2O. Calcolare la % di butano nella miscela.

soluzione

Dai dati del quesito si può scrivere che 4 atomi di C provenienti da 1-butene e 4 atomi di C provenienti dal butano producono 8,8 g di CO2 cioè 8/44= 0,2 moli

4(X + Y) = 0,2

e l’ idrogeno proveniente da 1-butene (8H) e dal n-butano (10 H) produce 4,14 g di H2O cioè 4,14/18= 0,230 moli di H2O cioè 2 x 0,230= 0,460 moli di H

Possiamo scrivere quindi   4 (X+Y) = 0,2  e 8X + 10Y = 0,460

moltiplichiamo la prima equazione per 2 ed abbiamo  8X+ 8Y = 0,4   da cui   8X= 0,4 – 8Y e sostituendo questo valore nella seconda si ha :

0,4-8Y + 10 Y =  0,460 moli      da cui    2Y = 0,06moli       Y = 0,03 moli di C4H10   cioè

0,03 x 58 =1,74 g C4H10  

essendo Y=0,03 moli allora X= 2,86 – 1,74 = 1,12 g di C4H8

La % di Y cioè di n-butano è data da   2,86 : 1,12 =100 : X    X= 112/2,86 = 39,2 % di n-butano 

37- In un processo di impermeabilizzazione di un tessuto  questo è esposto a vapori di (CH3)2SiCl2. Questo reagisce con il gruppo ossidrile che si torva sulle superfici del  tessuto o con tracce di acqua per formare un film di [(CH3)2SiO]n secondo la reazione :

n(CH3)2SiCl2 + 2nOH- —> 2nCl- + nH2O + [(CH3)2SiO]n 

Su questo film si depositano altri film  ed ogni  film ha uno spessore di 6 Angstrom . Quanto (CH3)2SiCl2 è necessario per impermeabilizzare un tessuto di 1 m x 3 m con un film  di 300 strati sapendo che la densità del film è 1,0 g/cm3?

soluzione

massa del film= volume x densità

volume = area del tessuto per lo spessore    quindi  ricordando che 1 A° =10-8 cm

Massa del film necessaria = 100 cm x 300 cm x( 300 x 6 x 10-8cm ) x 1 g/cm3

Massa del film necessaria = 0,54 g

Dalla reazione data sopra, vediamo che da 1 mole di (CH3)2SiCl2 (129 g) si ottiene 1 mole di (CH3)2SiO (74 g)  (infatti da n moli si ottengono n moli) quindi 0,54  g di (CH3)2SiO richiedono X  g   di (CH3)2SiCl2      129:74 = X : 0,54        X = 0,54 x 129/74 = 0,94 g di (CH3)2SiCl2 

38-Qual è la percentuale di SO3 libera in un oleum (considerato come una soluzione di SO3 in H2SO4) etichettato “109% H2SO4”? Tale designazione si riferisce alla massa totale di H2SO4 puro (109 g), che sarebbero presenti dopo la diluizione di 100 g di oleum, quando tutto l’ SO3 libero si combinerebbe con l’acqua per fornire H2SO4.

soluzione

9 g H2O si combineranno con tutto l’SO3 libero in 100 g di oleum per dare un totale di 109 g H2SO4. L’equazione H2O+ SO3  —>  H2SO4 indica che 1 mol H2O (18 g) si combina con 1 mol SO3 (80 g) quindi 9 g H2O combina con  X di SO3 cioè:

18:80 = 9 : X      X = 9 x80/ 18 = 40 g di SO3

Pertanto  100 g di oleum contengono 40 g di SO3, oppure  la percentuale di SO3 libera nell’oleum è del 40%.

39- L’industria della plastica utilizza grandi quantità di anidride ftalica, C8H40 31 prodotto dall’ossidazione controllata di naftalene.

2C10H8 + 9O2 – 2C8H4O3 + 4CO2 + 4H2O.

Poiché parte del naftalene è ossidato ad altri prodotti, si ottiene effettivamente solo il 70,0% della resa massima prevista dall’equazione. Quanta anidride ftalica verrebbe prodotta in pratica dall’ossidazione di 200 g di C10H8?

soluzione

se da 2 C1OH8) si ottengono 2 C8H4O3 da 200 g se ne ottengono X

X= 2 x 148  x 200 / 2 x 128= 231 g

Essendo la resa del 70 % la quantità ottenuta è 231 x 0,70 = 162 g  infatti se da 100 g se ne ottengono 70,  da 231 g se ne ottengono X   X = 231 x 70 / 100 = 16,87 g

40- La formula empirica di una resina a scambio ionico commerciale  è C8H7 SO3Na. La resina può essere utilizzata per addolcire l’acqua secondo la reazione

Ca2+ +  2C8H7SO3Na —>  (C8H7SO3)2Ca + 2Na+

Quale sarebbe il massimo assorbimento di Ca2 + dalla resina, espresso in mol / g resina?

soluzione

2 moli di resina (2 x 206 g)  assorbono 1 mole di Ca+2 quindi  per 1 grammo di resina vengono assorbiti X di Ca+2  cioè     2×206 : 40 g = 1 g : X      X= 40 /412 = 0,097 g di Ca per ogni grammo di resina   cioè 0,00246 moli

41- Un grammo (peso secco) di alghe verdi era in grado di assorbire 5,5 x 10 moli di CO2 all’ora mediante fotosintesi. Se gli atomi di carbonio fissati sono stati conservati dopo la fotosintesi come amido, (C6H1005), quanto tempo ci vorrebbe per le alghe raddoppiare il proprio peso? Trascurare l’aumento del tasso fotosintetico dovuto alla crescente quantità di materia vivente.

soluzione

La parte dell’equazione che è importante per il calcolo è

6nCO2—> (C6H10O5)n

1,00 g di (6HC10O5)n deve essere prodotto per raddoppiare il peso.

se 6nCO2 sono necessari per produrre  (6HC10O5)n  X saranno necessari per produrre 1 g

1 x 6nCO2 / (6HC10O5)n = 6 x 44 / 162 = 0,001418 g    cioè 0,0370 moli di CO2 necessarie in 1 ora.

quindi se in 1 h 1 g  di alga assorbe 5,5  x 10-3 moli di CO2 allora in X ore se ne assorbono  0,0370  moli

1 h : 5,5 x 10-3 = X : 0,0370     X= 1 x 0,0370 / 5,5 x 10-3 = 6,7 ore

42- 100 g di minerale costituito da CaCO3 e MgCO3 danno 47,34 g di CO2 per decomposizione termica.Calcolare le % di CaCO3 e MgCO3.

soluzione

in questo quesito lo studente è sorpreso dal fatto che sembri possibile ci sia solo una delle due equazioni che servono per la soluzione. Tuttavia, se osserviamo bene sappiamo che da 1mole di CaCO3 si ottiene 1 mole di CO2 (infatti CaCO3 —>CaO + CO2 ) così come da 1 mole di MgCO3 si ottiene 1 mole di CO2.Pertanto se indichiamo con x ed y rispettivamente le moli di CaCO3 e MgCO3 in 100 g dei minerale si ha

x moli CaCO3 ——> x moli CO2

y moli MgCO3 —–> y moli  CO2

considerato che si ottengono 47,34 g di CO2 calcoliamo le moli di Co2 ottenute cioè 47,34/44=1,076 moli

Adesso possiamo scrivere il sistema:

x moli CaCO3 + y moli MgCO3 = 100

x  moli CO2   + y moli CO2 = 1,076

X moli CaCO3 = x PMcaco3  = 100 x

Y moli MgCO3 = y PMMgco3= 84,3 y

pertanto sostituendo si ha

x + y = 1,076

100 x + 84,3 y = 100

x= 100-y e sostituendo nella seconda equazione si ha

x= 0,592 moli di CaCO3

y= 0,484 moli di MgCO3

in 100 g di minerale vi sono quindi (essendo g = moli x PM )

0,592 x 100 (PMcaco3) = 59,2 g CaCO3

0,484 x 84,3(PMmgco3) = 40,8 g  MgCO3

le percentuali sono quindi

CaCO3= 52,9 %

MgCO3= 40,8 %

43-  3,27 g di un campione  un minerale contenente galena (PbS)  forniscono dopo un trattamento chimico 1,43 g di PbSO 4. Calcolare la percentuale di PbS e di Pb nel minerale

soluzione

dai dati del quesito notiamo che da 1 mole di PbS (239,3 g ) si ottiene 1 mole di PbSO4 (303,2 g) quindi da X moli si ottengono 1,43 g di PbSO4 quindi

239,3 : 303,2 =  X : 1,43   X = 239,3 x 1,43/303,2 = 1,129 g di PbS

Se in 3,27 vi sono 1,129 g di PbS allora in 100 ve ne sono X

X= 112,9/3,27= 34,51%

STECHIOMETRIA

La stechiometria (greco στοιχεῖον “elemento” e μέτρον “misura”) studia quali siano i rapporti in peso cioè i rapporti quantitativi tra le sostanze chimiche che reagiscono e formano prodotti . Per esempio, se abbiamo una reazione 2H2 + O2–> 2H2O  la stechiometria ci permette di stabilire in quali quantità essi reagiscono e quanto prodotto si ottiene. Ricordando che 1 atomo di idrogeno ha massa 1,008 g e che 1 atomo di ossigeno ha massa 16 g  è facile calcolare quanta H2O si forma

La reazione  ci dice che 2 x( 2x1g )di H ( 4 g) reagiscono con 2 x 16 di O per formare 2 x 18 g di H2O

Pertanto sappiamo che da 4 g di H e 32 g di O si ottengono 36 g di H2O

Puoi notare che le quantità messe a reagire (in totale 36 g ) formano 36 gr di H2O e questo ci indica che la massa si conserva (legge di conservazione della massa).

Una volta che conosciamo i rapporti di reazione possiamo calcolare quanto H o quanto O sono necessari per ottenere una quantità desiderata di acqua.  Per esempio, desideriamo conoscere quanto idrogeno  e quanto ossigeno sono necessari per ottenere 4550 g di H2O.

Questo calcolo è abbastanza semplice, basta fare una proporzione:

se  per ottenere 36 gr di H2O occorrono 4 gr di H allora per ottenere 4550 gr ne occorrono X cioè

36gr : 4gr  =4550 g : X       X= 4 x 4550 / 36     X= 505,5 gr di H

Analogamente se vogliamo conoscere la quantità di ossigeno necessaria per ottenere 4550 gr di H2O occorre fare la proporzione:

se  per ottenere 36 gr di H2O occorrono 32 gr di O allora per ottenere 4550 gr ne occorrono X cioè

36 gr : 32 gr = 4550 : X       X= 4550 x 32/ 36      X= 4044,4 g di Ossigeno

Se per esempio vogliamo sapere quanta acqua si ottiene da 500 g di H ricordando sempre la reazione   2H2 + O2 –>  2H2O

possiamo scrivere la proporzione

se da 2 x 2g di H si ottengono 36 g di H2O allora da 500 gr se ne ottengono X

X = 500 x 36/4     X = 4500 gr di H2O

In un calcolo stechiometrico del tipo descritto sopra, che risponde alle domande:

1- quanto prodotto si ottiene se metto a reagire una certa quantità di reattivo?

2- quanto reattivo occorre per ottenere una certa quantità di prodotto?

la prima cosa da scrivere è la reazione chimica bilanciata in modo corretto.

Una volta note le quantità espresse nella reazione basta procedere come sopra e tutto diviene semplice.

Schema di risoluzione di problemi stechiometrici

 

Scrivere i composti che reagiscono

 ed i corrispondenti prodotti formati

 

   La reazione è bilanciata?

Si                                                   No

                                                                                                        bilanciarla (attenzione alle reazioni redox)

calcola i grammi dei prodotti nella reazione bilanciata

( cioè moltiplica le moli davanti alla formula

per il peso molecolare o atomico es 2HNO3 2x PMHNO3 )

calcola i grammi dei reagenti nella reazione bilanciata moli x PM

calcola i grammi dei prodotti nella reazione bilanciata moli x  PM

( cioè moltiplica le moli davanti alla formula

per il peso molecolare o atomico).

Possibili calcoli richiesti

Quanto prodotto si ottiene da X g di reattivo?

se da molix PM reagente A si ottengono b moli x PM prodotto

 allora da X g di reagente  si otterranno G grammi di prodotto

A PM : bPM = Xg : Gprodotto       Gprodotto = Xg x bPM / aPM

Quanti g di reattivo servono per preparare G grammi di prodotto?

Se  aPM  g di reattivo formano bPM di prodotto allora X g di reattivo

Forniranno G grammi di prodotto

aPM :bPM = X : Gg prodotto

X= aPM x Gg / bPM

Il prodotto è un gas?

si                                                                                                       no

Calcolo del volume del gas che si sviluppa                                  Calcolo il PM del gas che si                                                                                                                         sviluppa se è noto             

Procedere come sopra dall’inizio                                                     V  ?

Ottenere i grammi di prodotto                                                      Ottenere i grammi di prodotto       

Calcolare le moli di prodotto ed essendo noti V P e T               calcolare PM = g x R T / PV

Calcolare il volume del gas ottenuto V= n RT/P

ESERCIZI SVOLTI

1- Cloruro di sodio e acido solforico reagiscono secondo la reazione per formare Na2SO4. Calcolare quanti grammi di HCl si ottengono da 10 g di NaCl  con acido solforico in quantità stechiometriche.

prima cosa da fare:  scrivere e bilanciare la reazione   

NaCl + H2SO4 –> HCl + Na2SO4  che bilanciata è:   2NaCl + H2SO4 –> 2HCl + Na2SO4

questa reazione ci dice che 2 x PM di NaCl  + 1 PM H2SO4 formano 2 x PMdi HCl   cioè

2 x 58,45 ( 2 NaCl) + 98,08 g (H2SO4) —> 2 x 36,46 (PM di HCl) + 142 g (PM di Na2SO4)

Secondo passo: fare la proporzione

se da 116,9 g di NaCl si ottengono 72,92 g di HCl  da 10 g se ne ottengono X

X= 10 g x 72,92 g / 116,9 g  = 7292 g/ 116,9 g   = 62,38 g HCl

( nota che ho indicato le unità di misura nel calcolo quindi g x g /g  = g )

La risposta al quesito è  che da 10 g di NaCl si ottengono 62,38 g di HCl

2- in base alla reazione NH3 + O2 –> NO + H2O si calcoli quanti g di NO si ottengono da 10 g di NH3 e 10 g di O2.

primo passo: bilanciare la reazione:

NH3 + O2 –> NO + H2O    che bilanciata è    4 NH3 + 5O2 –> 4NO + 6H2O

secondo passo : prima di fare la proporzione stabiliamo quanto ossigeno necessita 

e se la quantità fornita dal quesito è sufficiente per far reagire tutta l’NH3.

vediamo che per 4 x 17,2 (PM NH3) necessitano 5 x 32 g (PMdi O2)

cioè 68,8 g di NH3  reagiscono con 160 g di O2

si deduce che  10 grammi di ammoniaca necessitano di 23,25 di  Ossigeno infatti

se 68,8 g necessitano di  160 g di Ossigeno allora 10g necessitano di   X g

X= 1600/68,8 = 23,25 g Ossigeno

ma il quesito ci dice che abbiamo solo 10 g di O2 quindi la quantità di NH3 che può reagire è limitata dall’ossigeno e pertanto non tutta l’NH3 può reagire ma solo quella che utilizza 10 g di ossigeno.

Ciò significa che se 10 g  di NH3 necessitano di 23,25 g di O allora X g di NH3 reagiranno con 10 g di O quindi

10 g : 23,25 g = X : 10 g   X =100 g2 / 23,25 g= 4,3 g

quindi solo 4,3 gdi NH3 sono in grado di reagire con tutto l’ossigeno( 10 g).

Stabilito che possono reagire solo 4,3 g di NH3 e non tutti e 10  i g iniziali, allora possiamo calcolare quanto NO si ottiene dalla proporzione ricordando la reazione bilanciata

4 NH3 + 5O2 –> 4NO + 6H2O

quindi se da 68,8 g di NH3 si ottengono  4 x 30 g di NO allora da 4,3 g se ne ottengono X

X= 4,3 g x 120 g / 68,8 = 7,5 g di NO

Da questo quesito abbiamo imparato che nell’effettuare i calcoli bisogna tener conto delle quantità che mettiamo a reagire e che può accadere che le quantità fornite di una delle sostanze sia inferiore rispetto alla quantità necessaria (stechiometrica) che si deduce dalla reazione. E’ questa la cosiddetta quantità limitante.

3- facendo reagire in soluzione acquosa AgNO3 ed H2SO4 si forma un precipitato di Ag2SO4 secondo la reazione:     

2AgNO3 + H2SO4 –> 2HNO3 + Ag2SO4 

Calcolare quanto Ag2SO4 si forma se mettiamo a reagire 22,08 g di AgNO3 con 10 g di H2SO4.

soluzione

dalla reazione sappiamo che per 2x 169,88 g (PM AgNO3)  reagiscono 98 g di H2SO4  quindi 22,08 g reagiscono con X

339,6 :98 = 22,08 :X    X = 6,37 g

da questa proporzione sappiamo che 22,08 g di AgNO3 reagscono con 6,37 g di H2SO4

Per rispondere al quesito facciamo la proporzione

se da H2SO4 si ottiene Ag2SO4 da 6,37 : X

98 g : 311,83 g = 6,37 g : X      X = 6,37 g x 311,83 g / 98 g = 20,27 g

si può concludere dicendo che da 22.08 g di AgNO3 e 10 g di H2SO4 si formano 20,27 g di Ag2SO4

4- calcolare quanti grammi di HNO3 e di Fe si devono usare  per ottenere 10 grammi di nitrato ferrico Fe(NO3)3 .

soluzione

dobbiamo bilenciare la reazione   Fe + HNO3 –> Fe(NO3)3 .

notiamo che la reazione è una ossidoriduzione in cui il ferro (n.ossidazione =0) viene ossidato a Fe+3 (n.ossidazione +3).

Se il ferro si ossida, HNO3 è l’ossidante, il quale in ambiente acido produce NO2 .In questo caso l’azoto N dell’acido nitrico (n.ossidazione = +5 ) forma NO2 in cui l’azoto ha n.ossidazione +4.

Le due semireazioni sono:

Fe                   —->  Fe+3  + 3e

NO3-   +e  +2H+    —-> NO2 + H2O

moltiplichiamo la prima semireazione per il n.di elettroni della seconda e la seconda semireazione per il n.di elettroni della prima.

1  [Fe             —> Fe+3 +3 e

3[NO3- + e      —-> NO2  +H2O

____________________________

1Fe+3  + 3NO3-  —> 1Fe+3 + 3 NO2 + 3H2O

il quesito ci dice che si forma Fe(NO3)3  quindi la reazione deve essere

Fe    + HNO3      —->  Fe(NO3)3 + 3NO2  + 3H2O     quindi

Fe + 3HNO3       —>   Fe(NO3)3 + NO2 + H2O

ma in questo caso non verrebbero bilanciate NO2 ed H2O per cui dobbiamo moltiplicare sino a che tutto non sia bilanciato

3 Fe + 9 HNO3 —> 3Fe(NO3)3  + 9NO2 + 9H2O ma ancora non abbiamo il bilanciamento

se però aumentiamo HNO3 del doppio allora la reazione sarà bilanciata

3Fe + 18 HNO3  —> 3Fe(NO3)3 + 9 NO2 +9 H2O

dalla reazione bilanciata vediamo che per 3 atomi di Fe( 3 x Peso del Fe che è 55,85 g) occorrono 18 molecole di HNO3 ( 18 x 63 g che è il Pmolecolare di HNO3)  e si formano 3 molecole di Fe(NO3)3 cioè 3 x 241,9 g.

Facciamo la proporzione: se da 3×55,85 g di Fe si ottengono 3 x 241,9 g di Fe(NO3)3 allora da X g si ottengono 10 g di Fe(NO3)3

167,55 : 725,7 = X : 10         X= 1675,5 /725,7 = 2,3 g di ferro per ottenere 10 g di Fe(NO3)3

analoga proporzione viene fatta per l’acido nitrico :

se da 18×63 g di HNO3 si ottengono 3x 241,9 di Fe(NO3)3 allora da X si otterrano 10 g

1134 : 725,7 = X : 10        X= 11340 / 725,7 = 15,62 g di HNO3 che servono per ottenere 10 g di Fe(NO3)3

Pertanto per preparare 10 g di Fe(NO3)3 occorrono 2,3 g di Fe e 15,62 g di HNO3

5- Con opportune reazioni è possibile trasformare il bicarbonato di sodio(NaHCO3 ) in fosfato trisodico Na3PO4 . Calcolare quanti g di bicarbonato sono necessari per preparare 1 g di Na3PO4.

soluzione

La prima cosa da fare, come sappiamo, è bilanciare la reazione di formazione del fosfato trisodico  cioè:   NaHCO3 + H3PO4  —> Na3 PO4 + H2CO3 che bilanciata è:

3NaHCO3 + H3PO4 —> Na3PO4 + 3 H2CO3

da questa reazione si evince che da 3 molecole di NaHCO3 ( 3 x 84 g )  si ottiene 1 molecola di Na3PO4 ( 1 x 163,94 g) .

La proporzione quindi è:

se da 252 g di bicarbonato si ottengono 163,9 g di fosfato allora da X g se ne ottiene   1 g

252: 163,94 = X : 1        X= 252/163,94 = 1,537 g

Pertanto, per ottenere 1 g di Na3PO4 occorre usare 1,537 g di NaHCO3

6- Quanti grammi di CO2 si ottengono facendo reagire 4 g di CH4 con 4 g di O2 secondo la reazione

CH4  + 2O2 —> CO2 + 2H2O

soluzione

dalla reazione si vede che da 16 g di CH4  e 64 g di Ossigeno si ottengono 44 g di CO2 , ne consegue che ogni 16 g di CH4 necessitano 64 g di O2 quindi per 4 g di CH4 necessiterebbero X g di O2   cioè 16 g . Evidentemente la quantità di CO2 che si forma è limitata dalla quantità di Ossigeno quindi se da 64 g di O si ottengono 44 g di CO2 da 4 g se ne ottengono X

X = 2,75 g di CO2

ESERCIZI IN CUI OCCORRE CALCOLARE IL VOLUME DEL GAS OTTENUTO IN UNA REAZIONE

7-  10 g di CH4 vengono fatti reagire con ossigeno ed il gas ottenuto ha una temperatura di 30 C° alla pressione di 1 atmosfera. Che volume di gas si è sviluppato?

soluzione

scriviamo la reazione    CH4 + 2O2 –>  CO2 + 2H2O

sappiamo che da 16 g di CH4 si ottengono 44 g di CO2 quindi da 10 g se ne ottengono X

X = 440/16 = 2,75 g di CO2

Sapendo inoltre che  PV= ( g/PM) RT      allora V=  ( g/PM) RT  / P

V  = (2,75/44 ) 0,0821 x 273+30/ 1

V= 1,554  litri di CO2 sviluppati nella reazione di 10 g di CH4 con O2

8-  sapendo che in una reazione si formano 2,75 g di un gas in un volume di 1,555 litri alla temperatura di 30 C° calcolare il PM del gas

soluzione

PV=g/PM RT da cui   PM = g RT /PV   = 2,75 x 0,0821 x 303 / 1 X 1,555 = 44 g

9-Cloruro di sodio ed acido solforico reagiscono secondo la reazione NaCl+H2SO4>NaHSO4+HCl

Si calcoli quanti grammi di HCl possono ottenersi dalla reazione di 10,00 g di NaCl con 10,00 g di H2SO4. (p. m. NaCl=58,45 ; H2SO4=98,08 ; HCl=36,46)

soluzione 

calcoliamo quanto H2SO4 è necessario perchè possa reagire con NaCl

58,45: 98 = 10 : X  X= H2SO4 necessario per reagire stechiometricamente con 10 g di NaCl

X= 980/58,45 = 16,76 g

Questo ci indica che in questo caso H2SO4 è il reattivo limitante . Pertanto tutto H2SO4 reagisce con NaCl ma non tutto NaCl può reagire la quantità necessaria per i 10  g di H2SO4 che si calcola da:    58,45  reagiscono con 98 g di H2SO4 allora X di NaCl reagiscono con 10 g di H2SO4

58,45: 98 = X : 10     X = NaCl che reagisce con 10 g di H2SO4 = 584,5/98 = 5,96 g NaCl

Come si vede solo 5,96 g di NaCl  dei 10 g che vengono messi a reagire possono reagire con 10 g di H2SO4.

Per rispondere al quesito possiamo calcolare quanto HCl si può formare da 5,96  g di NaCl (quindi non dai 10 g forniti)

se da 58,45 g di NaCl si ottengono  36,5 di HCl allora da 5,96 g se ne ottengono X

X= 36,5 x 5,96/58,45= 3,72 g di HCl

Questo quesito ci permette di riflettere sulle quantità limitanti dei partecipanti ad una reazione e quindi prima di procedere alla soluzione del problema occorre capire quale dei reagenti limita le quantità cioè qual è il reagente limitante.

10-Trattando con idrogeno a caldo l’ossido di ferro Fe203 , si elimina H20 e resta Fe. Si calcoli la quantità di ferro che può ottenersi mediante detta reazione da 1,000 kg di minerale che contiene il 45,0% di Fe203.(p. a.: Fe= 55,85 ; 0=16,00)

soluzione

la quantità di Fe2O3  contenuta nel minerale è data dalla proporzione:

se in 100g di minerale  vi sono 45 g di Fe2O3  in 1000 g (1 Kg) ve ne sarà X   X= 45000/100 = 450 g

di Fe2O3. Pertanto se da Fe2O3 si ottengono 2 Fe da 450 g se ne ottengono X

X =450 x 111,7 / 159,7 = 314,7 g di Fe

11- In base alla reazione 4NH3+ 5O2 —> 4NO + 6H2O, si calcoli quanti grammi di NO si ottengono da 10,00 g di NH3, e 10,00 g di O2.(p.m: NH3=17,02 ; N0=30,00).

soluzione

se 4NH3 reagiscono con 10 atomi (5O2) di ossigeno O allora 10 g reagiscono con X g di O

4 x 17,2  : 10 x 16  = 10 : X     X = 1600/ 68,8 = 23,23 di O

questo significa che l’ossigeno è il reattivo limitante e reagisce tutto, mentre non tutto NH3 reagisce infatti   4NH3 : 10x 16 = X : 10 g       X=   68,8 x 10 / 160 = 4,3 g di NH3

quindi solo 4,3 g di NH3 reagiscono dei 10 g che vengono messi a reagire.

Adesso possiamo calcolare quanto NO si forma da 4,3 g di NH3 ricordando la reazione:

4NH3+ 5O2 —> 4NO + 6H2O

se da 4NH3 si ottengono 4NO allora da 4,3 g di NH3 si ottengono X di NO cioè

68,8 : 30 x4 = 4,3 : X        X = 4,3 x 120 / 68,8 = 516/68,8 = 7,5 g di NO

Nella molecola di un composto compaiono 2 atomi Ci, e questo
elemento costituisce il 38,76% in peso del composto: si calcoli il peso
molecolare di questo.
(p. a. CI= 35,45).
I risultati dei problemi proposti in questa pagina sono riportati a pag. 29.

12-Si calcoli quanti grammi di iodato di sodio (NaIO3) e di idrogenosolfito di sodio (NaHSO3) debbono reagire secondo l’equazione chi
2NaIO3 + 5NaHSO3 – 2Na2SO4 + 3NaHSO4 + H2O  + I2
per ottenere g 1,269 di iodio.
(p. a.: Na=23,00 ; I= 126,90 ; O= 16,00 ; S=32,06)

soluzione

se da 2 NaIO3 si ottengono 2I (I2) da X se ne ottengono 1,269 g    X=2x 197,9 x 1,269 / 253,8

X= 1,979  g di NaIO3

se da 5NaHSO3 si ottengono 2 I da X se ne otterranno 1,29     X= 5 x 104 x 1,269/ 253,8= 2,602 g

13-Si calcoli quanti grammi di CuCO3. Cu(OH)2 occorre trattare con opportune operazioni chimiche, per ottenere 10,00 g di CuSO4 . 5H2O
(p. a.: Cu=63,55 ; C=12,00 ; 0=16,00 ;S=32,06)

soluzione

123,55 + 97,56 :  2 x 249,7 = X : 10      X = 221,1 x 10 / 2 x 249,7= 4,9 g

14- Facendo reagire n grammi di zolfo con un eccesso di idrossido di sodio secondo la reazione
4S+6NaOH —> 2Na2S + Na2S2O3 + 3H2O
sono stati ottenuti g 9,522 di Na2S. Si calcoli il valore di n, e i grammi di tiosolfato di sodio (Na2S203) formati.
(p. a.: S=32,06; Na= 23,00 ; 0=16,00).

soluzione

4S : 2Na2S = X : 9,522     X = quantità di S che ha formato 9,522 g di Na2S = 9,522x 4x 32/ 2 x 78

X = 7,81 g S

se da 4S si forma Na2S2O3 da 7,81 se ne formano X   X= 158,1 x 7,81 / 128 = 9,64 g di Na2SO3 formati

15-Il sale di Mohr ha la formula Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O-
1) Calcolare la quantità di anidride solforica in 5 g di sale.
2) Calcolare la composizione percentuale in NH4, SO4 e acqua di cristallizzazione.

soluzione
1) Dalla formula del sale si ricava che 1 mole di sale contiene 2 moli di SO3. I g di sale contiene percio  2SO3 /Fe(NH4)2(SO4)2 . 6 H20    g   di SO3 quindi in 5 g  ve ne sono

2 SO3 x 5/  Fe(NH4)2(SO4)2 . 6 H20 = 160,2 x 5 / 392,1 = 2,04 SO3

% NH3    =    36 x 100 / 392,1 =9,18 %

% SO4      =   192,2 .100 /392,1 =49,02%

% H2O     =   108 x 100 /192,2 = 27,55%

16-La formula della malachite è Cu(OH)2. CuCO3. Determinare la composizione percentuale
a) per gli elementi contenuti 
b) per gli ossidi contenuti

soluzione

a) % Cu =127,3 – 100/ 221,2= 57,55 %
% H   =2 x 100/221,2 = 0,91%
% C  =12 x 100/221,1 = 5,42%                                                                                                                                % O  = 80 x 100/221,1 = 36,17 %

b) La formula della malachite scritta dualisticamente è:

2 CuO . H2O. CO2

% CuO=159,2 x 100/221,2= 71,97

% H2O = 18 x 100 / 221,2= 8,14

% CO2 = 44 x 100 / 221,2 = 19,89

17- quanti g di cloro sono contenuti in 100 g di tricloroetilene, CHCl = CCl2 (solvente dei grassi, chiamato anche trieIina ) in cui è presente 1,5 % di sostanze estranee?

soluzione
La formula molecolare del tricloroetilene è C2HCl3.
100 g della sostanza contengono 98,5 g di CH2Cl3 puro. Dalla formula del tricloroetilene si sa che 1 mole del composto contiene 3 moli Cl.
In 98,5 g del composto vi sono quindi:
98,5x 3 xCI/C2HCl3  =   98,5 x 3 x35,5 / 131,5 = 79,8 g di cloro

18 – Quale prodotto è più economico in rapporto alla quantità di sodio carbonato puro contenuto, fra la soda in cristalli Na2CO 3 . 10H20 a 120 lire il Kg, e la soda calcinata, Na2CO3 a 200 lire il Kg?

Da 1 mole di soda in cristalli si ottiene per riscaldamento 1 mole di soda calcinata. Per ottenere I kg di soda calcinata si deve quindi partire da
1000 (Na2CO3 . 10 H20)/Na2CO3 = 2.700g = 2,7 kg di soda in cristalli.
Questa quantità costa 324 lire.
La differenza di prezzo per kg rispetto alla soda calcinata è 324 – 200 = 124 lire. La soda calcinata quindi costa in realtà 124 lire di meno al kg della soda in cristalli.

19- Calcolare la composizione percentuale dei composti:
a) minio, Pb3O4,
b) bicromato potassico, K2Cr2 O7

soluzione

Pb

se in Pb3O4 vi è 1 Pb allora in 100 ve ne sono X     X=  207,2 x 100/ 685,6 = 30,22 %

ovviamente %O = 100 – 30,22= 69,77 %

K

K2Cr2O7 : 2K = 100 = X       294,1 : 2 x 30 = 100 :X        X= 6000/294,1 = 20,4 % K

Cr

K2Cr2O7 : 2Cr = 100 : X     X =  2 x 51,99  x 100/ 294,1 = 35,35 % Cr

O

%O = 100 -35,5 – 20,4 = 85,04% O

2o-. Quale percentuale di acqua di cristallizzazione contengono:
a) la soda cristallizzata, Na2CO3 . 10 1120,
b) il fosfato bisodico, Na2HPO4 12 H20,
c) il solfato di cadmio, 3 CdSO4 . 8 H20.

soluzione

se in Na2CO3.10H2O  vi sono 10 H2O in 100 ve ne sono X         X = 18 x 10 x 100 /286,19 = 62,89%

se in Na2HPO4 .12H2O vi sono 12 H2O in 100 ve ne sono X      X= 12 x 18 x 100 / 358,14 = 60,31 %

se in CdSO4.8H2O vi sono 8H2O in 100 ve ne sono X                 X = 8 x 18 x 100 / 256,57  = 56,12%

21-.La formula del pirofosfato di magnesio è Mg2P2O7. Calcolare il contenuto percentuale:

a) degli elementi contenuti nel pirofosfato;

b) degli ossidi MgO e P205 nel pirofosfato.

soluzione

Mg

se in Mg2P2O7 vi sono 2 Mg allora in 100 ve ne sono X     X= 2 x 24,3 x 100 / 222,55= 21,87 % Mg

P

se in Mg2P2O7 : 2P = 100 :X       X= 2 x 30,97 x 100 / 222,55 = 27,83 %

l’ossigeno si ottiene per differenza   cioè %O = 100 – 21,87- 27,83 = 50,3 % O

22- Quale percentuale di azoto è presente:

a) nella nitroglicerina, C3H5(NO3)3;

b) nel dinitrato di cellulosa, la cui formula empirica è C6H805(NO2)2?

soluzione

C3H5(NO3)3 : 3N = 100 : X      227,0 : 3 x 14 = 100 : X        X = 3 x 14 x 100 / 227 = 18,5% N

C6H8O5(NO2)2 : 2N = 100 :X     252 : 2 N = 100 :X             X = 2 x 14 x 100 / 252 = 11,11 %

23- Calcolare la composizione percentuale degli ossidi degli elementi contenuti nei seguenti minerali:
a) bauxite, Al203 . 2 H2O,
b) cianite, Al2O3 SiO 2

soluzione

a) Al2O3 . 2 H2O: Al2O3 = 100 :X      X =  101,9  x 100 / 137,99     X = 73,84  %  Al2O3

Al2O3 . 2 H2O : 2H2O = 100 :X      X = 2 x 18 x 100 / 137,9        X = 26,16 %  H2O

b)  Al2O3.SiO2 : Al2O3 = 100 :X         X = 101,9 x 100 / 161,9         X= 62,9% Al2O3

Al2O3.SiO2 : SiO2 = 100 :X             X= 60 x 100 / 161,9              X = 37,1 % SiO2

24- Quanto idrogeno é contenuto in una tonnellata di acido solforico al 98 % ?

soluzione

H2SO4 : 2H = 1000 = X    X = 1000 x 2,016 /98,079 = 20,55 g in 1 Kg

in 1000 kg (1 tonnellata) vi sono 20550 g di H ma essendo l’acido al 98% la quantità è

H = 20550 g x 0,98 = 20139 g  = 20,14 Kg

questa quantità è contenuta in una tonnellata di acido al 98 % .

25-Quanto uranio è presente in una tonnellata del minerale pecblenda che contiene 0,68 % di U3O8?

soluzione

U3O8 :3U = 1000000 g : X    842,1 : 238 x 3 = 1000 : X      X = 847,98  g

847,98 x 0,0068= 5,77 g in 1Kg

in 1 tonnellata vi sono 5,77 Kg

26- Un minerale contiene il 90 % di pirite, FeS2, e il 10 % di arsenopirite, FeAsS. Quanto zolfo è contenuto in un kg di minerale?

soluzione

1 kg di minerale contiene 900 g di FeS2 (infatti è contenuto  al 90 %) e 100 g di FeAsS

lo zolfo proveniente da FeS2 si ottiene dalla proporzione

FeS2 : 2S = 900 : X     X = 900 x 2 x 32 / 120 = 480 g S

lo zolfo proveniente da FeAsS si ottiene da

FeAsS : S = 100 : X    X = 100 x 32 / 162,76 = 19,66 g

In totale lo zolfo è  480 +19,6 = 499,6 g in 1 Kg di minerale

27- Nell’analisi di una pirite si ottiene il 44,2 % di zolfo. Qual percentuale di FeS2 contiene la pirite? (Si suppone che la pirite non contenga alcun altro composto dello zolfo all’infuori di FeS2).

soluzione

il quesito ci dice che su 100 g di minerale 44,2 g sono costituiti da zolfo e da questo dato possiamo calcolare quanto FeS2 vi è nel minerale, infatti asta fare la proporzione:

se in FeS2 vi sono 2 S allora in quanti g di FeS2 sono contenuti44,2 g?

FeS2 :2S = X : 44,2          120 :64 = X : 44,2     X= 120 x 44,2 / 64 = 82,75 g di FeS2 in 100 g  del minerale quindi % FeS2 = 82,75 %

28-  Quale percentuale di cloro contiene una miscela costituita costituita da uguali parti in peso di cloruro sodico e cloruro di potassio?

soluzione

Se NaCl e KCl sono contenuti in parti uguali allora su 100 parti  50 = NaCl e 50= KCl

le % di Cl si ottengono dalle proporzioni

NaCl:Cl = 50  :X      X = 50 x 35,45 / 58,44 = 30,33 g di Cl

KCl :Cl = 50 : X        X = 50 x 35,45 / 74,55 = 23,77

in totale quindi su 100 g   vi sono 30,33 +23,77 = 54,1 % Cl

29-Il clorato di potassio, per riscaldamento in presenza di pirolusite come catalizzatore, sviluppa ossigeno secondo l’equazione di reazione
2KClO3 –> 2KCl + 3O2
Quanto clorato di potassio è necessario per preparare 4 g di ossigeno?

soluzione

se da 2 x 122,55 (PM KClO3) si ottengono 3 x 32 g di O, allora quanti grammi occorrono per ottenere 4 g?

245,1: 96 = X :4       X= 245,1 x 4 / 96 = 10,21 g di KClO4

30- Quanto acido borico si può ottenere da 200 g di borace cristalizzato:

Na2B4O7. 10H2O (PM201,22).

soluzione 

L’acido borico ha formula H3BO3 (PM 61,83) e quindi da una molecola di Na2B4O7. 10H2O  si ottengono 4 di H3BO3 quindi da X grammi se ne ottengono 200 g

201,22 : 4 x 61,83= 200 : X      X = 200 x 61,83/201,22= 130 g di H3BO3

31- dobbiamo preparare acido nitrico HNO3 (PM63) ed abbiamo a disposizione 20 g di NaNO3 (PM84,99)  ed H2SO4 (PM 98) al 98% . Quanto H2SO4 al 98% dobbiamo usare e quanto HNO3 si ottiene?

soluzione

la reazione di preparazione di HNO3 da NaNO3 + H2SO4 è:

2 NaNO3 + H2SO4 –> 2 HNO3  + Na2SO4

quindi se per 2 x 84,99 si devono usare 98 g per 20 g se ne useranno X   168,4 : 98 = 20 : X

X = 98×20/168,4 = 11,63 g di H2SO4  per 20 g di NaNO3. Tuttavia l’acido è al 98 % il che significa che se prendo 100 g di H2SO4 in realtà ne prendo 98 g  quindi  devo prendere X  g per ottenerne realmente 11,63g       100: 98 = X :  11,63      X= 11,86 g 

Pertanto devo utilizzare 11,86 g e non 11,63 come dal primo calcolo perchè l’acido usato è al 98%

per rispondere al secondo quesito rivediamo la reazione

2 NaNO3 + H2SO4 –> 2 HNO3  + Na2SO4

ed osserviamo che da 2 x 84,99 si ottengono 2 x 63 allora da 20 g se ne ottengono X

X= 126 x 20/ 168,4      X = HNO3 = 14,96 g

32- Quanto carbonato di calcio (CaCO3 PM 100) e quanto acido cloridrico(HCl PM 36,45) al 20 % bisogna usare per preparare 50 g di cloruro di calcio esaidrato ( CaCl2 . 6H2O)PM 218,98 ) ?

soluzione

La reazione da considerare  è CaCO3 + 2HCl  + 6 H2O —> CaCl2. 6H2O +  H2CO3  quindi

(l’H2O è acqua di cristallizzazione cioè acqua inglobata all’interno del cristallo quando questo si forma e quindi non prende parte alla reazione)

se da CaCO3  si preparano CaCl2.6H2O da X g se ne otterranno 50 g   100 : 218,98 = X : 50

X= 50 x 100 /218,98= 5000/218,98     X = 22,8 g di CaCO3 

la quantità di acido da usare è calcolata dalla proporzione :

se per ottenere CaCl2.6H2O occorrono 2 HCl allore per prepararne 50 g occorrono X g

218,98 : 2 x 36,45 = 50 : X     X = 16,65 g di HCl

Ma HCl che abbiamo è al 20% ciò significa che se prendo 100 g di HCl ne prendo effettivamente 20 g non 100 quindi se ne devo usare 16,65 g nella preparazione di CaCl2.6H2O ne devo prelevare l’80% in più di 16,65 infatti

se prendendone 100 g ne prendo 20 g allora devo prenderne X per averne 16,65 effettivi. Cioè

100 : 20 =X : 16,65       X = 1665/20 = 83,3 g di HCl al 20 % da prelevare  (quindi non 16,65 ma l’80 % in più)

33-Per la determinazione della composizione di un bicarbonato commerciale contenente, accanto a NaHCO3 e Na2 CO 3, piccole quantità di acqua e di sali di ammonio volatili, si pesarono 0,9985 g di sostanza che furono sciolti in acqua e trattati con acido solforico in eccesso. L’anidride carbonica liberata fu raccolta su potassa, e si trovò un aumento di peso degli apparecchi di assorbimento di 0,5003g. La soluzione solforica fu portata a secchezza e il residuo dopo riscaldamento pesava 0,8362 g. Calcolare le percentuali di NaHCO3 e Na 2CO3.

soluzione

questo quesito rappresenta un altro esempio di analisi indiretta. Sappiamo che in questo caso occorre trovare due equazioni e risolvere il sistema.

La prima equazione è  la somma di   xCO2 proveniente da NaHCO3 ed y CO2 proveniente da Na2CO3 che è uguale a 0,5003 g  cioè

(xCO2/NaHCO3) + (y CO2/Na2CO3 ) = 0,5003

se da 2 moli NaHCO3 si ottiene Na2SO4  da  X ve ne sono F     2NaHCO3 : Na2SO4 = X : F

F= (x/2NaHCO3 ) Na2SO4

analogamente   Na2CO3 : Na2SO4 = y : G

G= yNa2SO4 / Na2CO3

se in 1 mole di NaBr vi è 1 Na in x/102,9 moli ve ne saranno F

F= x/102,9  x Na /1   = (x/102,9) x 23  = sodio in moli di NaBr   ed analogamente

F + G = 0,8362   cioè    x Na2SO4/2NaHSO3   + y Na2SO4/Na2CO3 = 0,8362

il sistema è pertanto:

x /NaHCO3 + y /Na2CO3 = 0,5003

x Na2SO4/2NaHCO3   + y Na2SO4/Na2CO3 = 0,8362

da cui si ottiene   x=0,9208 g     y = 0,043 g

34-Quanti kg di bromo si possono preparare facendo passare una corrente di cloro in 15 tonn. di una soluzione al 0,3 % di MgBr2 , con un rendimento del 96,5 %?.

soluzione

Abbiamo MgBr2  e da questo composto   sappiamo che da 1 MgBr2 si ottiene 1 Br2 quindi se fosse MgBr2 al 100% dovremmo avere da 15 tonnellate

MgBr2 : Br2 = 15000 kg : X     X =15000 x 159,808/ 184,113  = 13020 Kg = 13,020 tonnellate

Tuttavia, essendo MgBr2 allo 0,003 % la quantità realmente ottenuta è 0,003 x 13020 = 39,06 Kg ma questo se il rendimento del procedimento fosse al 100% ma invece è al 96,5% quindi la quantità effettivamente ottenuta è:

0,965 x 39,06 = 37,69 Kg di Br2

35-Quanto acido solforico al 60 % si può ottenere col processo delle camere di piombo da 7,5 tonn. di una pirite FeS2, con 8,7 % di ganga, calcolando una perdita di 3,8 % in anidride solforosa?

soluzione

la quantità di FeS2 non è al 100% in quanto vi è l’ 8,7 % di ganga  pertanto la quantità di FeS2 è  100-8,7% cioè 7,5. 0,913 = 6,85 tonn

sappiamo inoltre che  FeS2 <—> (2 SO2) <—> 2 H2SO4  quindi

se da FeS2 si ottengono 2 H2SO4 da 6,85 tonn se ne ottengono X

X= 6,85 x 2 x 98 / 119,98 = 671,3/ 119,98 = 5,59 tonnellate se l’H2SO4 fosse  al 100% ma invece è al 60%  quindi   la quantità ottenuta è 5,59 x 0,6= 3,357 tonnellate di acido al 60%

3,35 x 3,8= 12,7 tonn

36- Quanto borace cristallizzato, Na2B4O7 . 10 H2O  e quanto acido cloridrico al 20 % sono necessari per preparare 31 g di acido borico? 

soluzione

se da Na2B4O7.10H2O  si ottengono 4 di H3BO3  da X se ne ottengono 31 g

381,37 : 4 x 61,83 = X : 31    X = 381,37 x 31 /247.32= 47,8

per rispondere al secondo quesito sappiamo che

2 HCl + Na2B4O7*10H2O  4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O

se da 2 HCl  si ottengono 4 H3BO3 allora X ne produrranno 31 g

70,9 : 247.32 = X : 31               X = 2197/247,3 = 8,89 g  se però l’acido fosse al 100%

siccome l’acido è al 20%   100 : 20 = X :8,89    X= 889 / 20 = 44,4 g di HCl

37-Quanto solfato di rame cristallizzato, CuSO4 . 5 H20, si può ottenere per azione di 20 g di acido solforico al 98 % sul rame, con un rendimento dell’85 %?

soluzione

Cu + H2SO4 —> CuSO4.5H2O + H2

se da H2SO4 si ottiene CuSO4.5H2O da 20 g se ne ottengono X     X = 249,68 x 20 / 98 = 50,9 g

se l’acido fosse al 100% ma invece è al 98% quindi la quantità è : 0,98 x 50,9 = 49,9 g di H2SO4 al 98% inoltre essendo il rendimento della reazione l’ 85% la quantità esatta è 0,85 x 49,9 = 42,44 g

Da 20 g di H2SO4 si ottengono pertanto 42,44 g di CuSO4.5H2O

38-Quanta soda cristallizzata, Na2CO3. 10H2O, sabbia (SiO2), e calcare, (CaCO3), sono necessari per la preparazione di 1 kg di un tipo di vetro la cui composizione corrisponde alla formula Na2O CaO . 6 SiO2?

soluzione

Se per ottenere 1 mole di Na2O.CaO.6SiO2 (477,98 g)  è necessaria 1 mole di Na2CO3.10H2O (286,14) per ottenere 1000 g ( 1 Kg) sono necessari X g di Carbonato decaidrato.

477,98 : 286,14 = 1000 : X    X= 286140/ 477,98 = 598,6 g di Na2CO3.10H2O

4777,98 : 6 x  60 = 1000 :X    X= 360000/477,98 = 753,1  g SiO2

477,98: 100 = 1000 : X           X= 100000/477,98 = 209,2 g di CaCO3

39-Quanto acido solforico al 10 % è necessario per la preparazione di 30 g di solfato di zinco (con 7 molecole di acqua di cristallizzazione) da zinco metallico?

soluzione

La reazione è Zn +  H2SO4 —> ZnSO4 + H2

quindi supponendo che l’acido usato sia al 100%

se per ottenere1 mole di  ZnSO4.7H2O( 287,59 g)  è necessaria 1 mole di H2SO4 (98 g) per  prepararne 30 g ne occorrono X

287,59 : 98 = 30 : X     X = 30 x 98/ 2287,59 = 10,22 g di H2SO4 al 100%

Ciò sarebbe valido se l’acido fosse al 100% ma invece l’acido è al 10 % il che significa che se prelevo 100 g di acido in realtà ne prelevo solo 10 g.

pertanto per avere 10,22 g necessari dell’acido al 10 % bisogna fare la proporzione:

se prelevando 100 g ne prelevo effettivamente 10 g quanti g devo prelevare per avere 10,22 g necessari?        100 : 10 = X : 10,22       X= 1022/10 = 102,2 g di H2SO4 a 10%

40- 2,25 g di sodio vengono sciolti in 50 g di acqua. Calcolare la percentuale in peso di  di sodio.

soluzione

a prima vista lo studente pensa che se 2,25 si sciolgono in 50 g  allora in 100 si sciolgono 4,5 g !

Attenzione perchè ciò sarebbe vero se la quantità di acqua fosse espressa il ml o litri cioè se i grammi fossero sciolti in un certo volume di acqua, ma quì la quantità di acqua è espressa in grammi quindi per calcolare la % occorre considerare il totale dei grammi che non sono solo i 50 g provenienti dall’H2O ma a questi occorre aggiungere i 2,25 g di sodio.

Se 2,25 g sono sciolti in 50 g di acqua la somma totale dei grammi è 2,25 +50 = 52,25 g

la % di Na risulta quindi  se 2,25 g sono in un totale di 2,25 + 50 g allora X saranno in 100

2,25 : 52,25 = X : 100    X = 225/52,25 = 4,3%

41-Calcolare la variazione in peso che si ha per riscaldamento di 0,5362 g di fosfato sodico, Na2HPO4 . 12 H2O.

soluzione

Il riscaldamento del fosfato disodico solido fornisce il composto utile pirofosfato tetrasodico

2 Na2HPO4 .12H2O —> Na4P2O7 +14 H2O

da questa espressione deduciamo che da 2 moli di Na2HPO4 .12H2O ( 2 x 358,14 g) si forma 1 mole di Na4P2O7 ( 265,9 g)

716,3   : 265,9 = 0,5362: X     X = 0,1993 g di Na4P2O4

La perdita di peso è quindi 0,5362- 0,1993 = 0,337 g

42- Quanto fosforo giallo e quanto acido nitrico al 60 % si deve usare per ottenere 75 g di acido ortofosforico secondo la reazione :

3 P + 5 HNO3 + 2H2O —-> 3 H3PO4 +5 NO 

soluzione

calcolo della quantità di fosforo

se per ottenere 3 H3PO4 occorrono 3 di P per ottenere 75 g nr occorrono X   X= 75 x 3 x 30,97    / 97,94 x 3    X = 75 x 92,91/ 293,82 = 23,72 g di P

calcolo della quantità di HNO3

se per 3 moli di P sono necessarie 5 moli diHNO3  23,72 : X      X= 23,72 x 5 x 63 / 3 x 30,97 = 80,48 g ma l’acido è al 60% quindi

se prendendo 100 g di HNO3 prendo solo il 60 % allora quanto ne devo prendere per avere effettivamente 80,48 g di HNO3?

100 : 60 = X : 80,48     X= 8048/ 60= 134,1 g di HNO3 al 60%

43- Mescolando acido cloridrico e acido nitrico si ottiene l’acqua regia. Calcolare i rapporti in peso secondo cui bisogna aggiungere l’acido cloridrico al 20 % all’acido nitrico al 60 % affinché la composizione dell’acqua regia risulti 3 HCI : 1 HNO3. 
soluzione

Se gli acidi forniti fossero al 100% le quantità dovrebbero essere

3 x 36,45 g :  63 g      cioè 109,35 g : 63

essendo però l’HCl al 20 % allora la quantità sarà    100 :20 = X : 109,35

X = 10935/20 = 546,75 g  HCl al 20%

essendo HNO3 al 60 %  allora  100 : 60 = X : 63    6300 / 60 = 105 g HNO3 al 30 %

Il rapporto in peso è quindi   546,75/ 105 = 5,21

44-  Quanti g di bicromato di potassio sono necessari  per ottenere 50 g di allume di cromo cristallizzato, KCr(SO4)2 -12 H2O ?

soluzione

Se da 1 mole di  K2Cr2O7 si ottiene 2 KCr(SO4)2. 12 H2O   da X grammi si ottengono 50 g di allume

294,18 : 2 x 499,4 = X : 50        X= 14,72 g di bicromato

45-  0,5342 g di allume cristallizzato, KAl(SO4)2.12 H20 vengono sciolti in acqua e trattati con ammoniaca in eccesso. Il precipitato formato viene lavato e riscaldato. Calcolare il peso del residuo.

soluzione

La reazione da considerare è

2KAl(SO4)2·12H2O + 6NH3 → 2Al(OH)3 + 3(NH4)2SO4 + 18H2O + K2(SO4)

soluzione

Il precipitato ottenuto è Al2O3  che si ottiene riscaldando Al(OH)3

dalla reazione si osserva che da 2 x 474,39  si ottiene  101,96 quindi da 0,5342 g si ottengono X

948,78 : 101,96 = 0,5342 : X  X = 0,0574 g di Al2O3

46- Quanto bicromato di potassio può essere teoricamente ottenuto da una tonnellata di ferrocromato, Fe(CrO2)2?

soluzione

da 1 mole di Fe(CrO2)2 si può  ottenere 1 mole di K2Cr2O7 quindi da 1000 g se ne posono ottenere X          223,85 : 294,18 = 1000 : X     X = 294180 /223,85 = 1269,5 g   1,314 Kg  per cui da 1 tonnellata (1000 Kg) si ottengono 1314 tonn

47- Calcolare la quantità di cianuro potassico che si ottiene da due tonnellate di ferrocianuro potassico, K4[Fe(CN)6] se il rendimento è del 70 %.

soluzione

Teoricamente dovremmo ottenere da 1 mole di K4[Fe(CN)6]   4 moli di KCN  quindi da 1000 g se ne ottengono X         368,34 : 4 x 65,11 = 1000 : X     X =260440 / 368,34 = 707 g

per ogni kg otteniamo 0,707 Kg di KCN quindi da 1000 kg (1 tonnellata)  otteniamo 707  tonn  di KCN e da 2 tonnellate ne otteniamo 1,414  tonnellate . Essendo però il rendimento del 70 % la quantità ottenuta è:

X= 0,70 x 1,414 = 0,9898 tonn.

48- Il fertilizzante superfosfato, che è un miscuglio di fosfato acido di Calcio, solubile in acqua, e di solfato di calcio, si ottiene trattando il minerale apatite con acido solforico al 65 %. Quale quantità di questo acido è necessaria per la preparazione di superfosfato da 1 tonnellata  di apatite? L’apatite contiene il 65 % di fosfato tricalcico Ca3(PO4)2 .

soluzione

Poichè il fosfato nell’apatite rappresenta solo il 65%  del minerale in 1000 g di apatite vi sono 650 g effettivi di fosfato

Il quesito ci dice che il superfosfato (miscela di CaHPO4 e CaSO4 ) si forma trattando Ca3(PO4)2 con H2SO4 quindi la reazione da  considerare è :

Ca3(PO4)2 + H2SO4 —-> CaSO4 + 2 CaHPO4

pertanto se per Ca3(PO4)2 (310,2g) ) occorrono 98 g  per 1000 g ne occorrono X

310,2: 98 = 1000: X     X =196 x 1000 / 310,2= 632,2 g

1000 : 632,2 g = 650 :X = 410,9 g

ma H2SO4 è al 65% quindi se in 100 vi sono 65 in quanti di acido vi sono effettivamente  410

X = 100 :65 = X :410     X = 630 g

se per 1 Kg ne occorrono 0,63 Kg  per  1 tonnellata ne occorrono 0,63 tonnellate

49. Il contenuto medio di fosforo nell’acqua di scarico di una comunità ammonta a 8 mg di P per litro.Il fosforo è quasi tutto sotto forma di tri-polifosfato, che proviene dai detersivi. Per  purificazione biologica, i polifosfati vengono in gran parte idrolizzati dagli enzimi a ortofosfati, per cui si può calcolare che il 95 % del fosforo venga trasformato in ortofosfato. Questo può essere  precipitato con solfato di alluminio come AlPO4. Quale quantità di un solfato, che contiene il 94 % di Al2(SO4)3 18 H2O , è necessaria per precipitare il fosfato presente in 1 m3(1000 litri) di acqua?

soluzione

se in 1 litro di scarico vi sono 8 mg di P  il 95% è 8 x 0,95 = 7,6 mg/l   o meglio 7,6 g / m3 di  P sotto forma di AlPO4

se da Al2(SO4)3 . 18 H2O si precipita 2 P   X servono per precipitare 7,6 g

666,15 : 2 x 31  = X : 7,6     X = 81 ,6 g di Solfato di Alluminio necessari,  ma il solfato è al 94 % per cui la quantità esatta deve essere leggermente superiore infatti

100 : 94 = X : 81,6     X = 8160/ 94 = 86,86  g  di solfato

Analisi gravimetrica e calcolo stechiometrico

L’analisi gravimetrica (o analisi ponderale) permette di determinare la quantità di un componente presente in un campione di sostanza. Si esegue sciogliendo una quantità pesata del campione e trattando la soluzione ottenuta con un eccesso di un reattivo in modo da far precipitare il componente da determinare sotto forma di composto poco solubile cioè come precipitato che si deposita sul fondo del recipiente. Il precipitato viene filtrato, lavato e, dopo essiccamento o calcinazione, viene pesato. La sostanza che viene pesata deve naturalmente essere di composizione chimica nota.
Dal peso del campione e da quello del composto ottenuto si calcola la quantità del componente.
Alcuni metalli possono essere separati per elettrolisi, in generale sotto forma di metalli puri.

ESERCIZI SULL’ANALISI GRAVIMETRICA

50- 0,2170 g di un minerale vengono riscaldati con acido nitrico concentrato per determinare il contenuto di zolfo. L’acido solforico formato viene precipitato con cloruro di bario, e dà 0,3571 g di solfato di bario. Quale percentuale in zolfo contiene il minerale?

soluzione

metodologia di soluzione

1- domandarsi cosa richiede alla fine il quesito

in questo caso si desidera conoscere il contenuto di zolfo

2- Il composto finale contiene lo zolfo?

il quesito ci dice che si trova sotto forma di solfato di bario che pesava  0,3571 g

calcoliamo lo zolfo contenuto in 0,3571 g di BaSO4

BaSO4 : S = 0,3571 : X      X = quantità di zolfo = 0,3571 x 32 / 233,4 = 0,0489 g di S

questa quantità doveva necessariamente provenire dal minerale analizzato che pesava 0,2170 g

E’ agevole calcolare la % di S contenuta nel campione

0,2170 :0,0489= 100 :X  X = 22,53 %

51- Per determinare il contenuto in zolfo di un olio combustibile. 1,005 g dell’olio vengono bruciati cataliticamente in tubo di quarzo e l’anidride solforosa formatasi viene fatta passare in acqua contenente H2O2 (acqua ossigenata) . Si forma acido solforico, che viene precipitato con cloruro di bario, e dà 0,2156 g di BaSO4. Quanto zolfo contiene il combustibile?

soluzione

BaSO4 : s = 0,2156 : X   X= zolfo proveniente dall’olio iniziale

233,4 : 32 = 0,2156 : X   X = 0,02956 g di S

La % di S nell’olio è :

1,005 : 0,02956 =100 ; X      X = % S = 2,94 %

52- 0,300 g di un campione di cloruro di calcio vengono sciolti in acqua ed il cloruro viene precipitato quantitativamente con soluzione di AgNO3 . Il precipitato ottenuto AgCl dopo essiccamento pesa 0,700 g . Quale percentuale di Cloruro di calcio contiene il campione ?

soluzione

il cloro contenuto in 0,7 g di precipitato di AgCl è

AgCl:Cl = 0,7 : X       X= 35,45 x 0,7/ 143,3 = 0,1732 g Cl

Questo proviene certamente da CaCl2  quindi possiamo calcolare quanto CaCl2 è presente nel campione infatti     se in CaCl2 vi sono 2 Cl in X vi sono 0,1732 g

111 : 2 x 35,45 = X : 0,1732    X = 0,1732 x 111 / 71  = 0,2707 g di CaCl2

Se nel campione di 0,3 g vi sono 0,2707 g di CaCl2 in 100 ve ne sono X     X = 27,07 / 0,3 =90,2 %

53-Per determinare l’alluminio contenuto nel solfato di alluminio cristallizzato, vennero sciolti in acqua 0,630 g del sale e la soluzione venne trattata con ammoniaca in eccesso. Il precipitato ottenuto fu filtrato, lavato e calcinato. Il peso del residuo di Al2O3 era di 0,110 g.
Qual è la percentuale in peso dell’alluminio nel solfato?

soluzione

la quantità di Al in Al2O3 è calcolata dalla proporzione    Al2O3 : 2Al = 0,110 : X

101,96: 2 x 26,98 = 0,110 : X      X = 5,95 / 101,96= 0,05821 g Al

se da 0,630 g di minerale si ottengono dopo trattamento 0,05821 g di Al quindi da 100 se ne ottengono X

X = 0,630:0,05821 = 100 : X     X = 58,21/ 0,630 = 9,24% Al

54-. Per la determinazione dell’acido ortofosforico contenuto in una soluzione, ne furono presi 25 ml e l’acido fu precipitato come fosfato di magnesio e ammònio. Per arroventamento, da questo furono ottenuti 0,928 g di pirofosfato di magnesio. Calcolare le quantità in peso di acido fosforico, anidride fosforica e fosforo contenute in 1 ml di soluzione.

soluzione

calcoliamo quanti grammi di P (PA31) vi sono nel pirifosfato di Mg ( Mg2P2O7 PM 222,55) :

222,55 : 2 x 98  = 0,928: X      X = 0,928 x 196  / 222,55 =0,8178 g di H3PO4   in 25 ml

25 :0,8178 = 1 :X   X = H3PO4  = 0,0327 g in 1 ml

222,55 : P2O5 ( 142) = 0,928 : X   X = 0,5921 g di P2O5 in 25 ml 

25:0,5921 = 1 : X     X = 0,0237 g P2O5 in 1 ml

222,55 : 2 x 31 = 0,928 : X    X = 0,2730 g P in 25 ml

25 : 0,2730 =1 : X     X = 0,0109 g P in 1 ml

55- L’ottone è una lega di rame e zinco. Per determinare la composizione, esso viene sciolto in acido nitrico. Dalla soluzione si separa e si pesa il rame per via elettrolitica come rame metallico. Lo zinco viene precipitato come fosfato di zinco e ammonio ZnNH4PO4, e dopo calcinazione, viene pesato come pirofosfato. Da 0,9012 g di ottone si ottennero, in un’analisi così condotta, 0,7300 g di rame e 0,3982 g di pirofosfato di zinco (Zn2P2O7). Calcolare il contenuto di rame e di zinco.

soluzione

Zn2P2O7 : 2Zn = 0,3982 : X       304,7 : 2×65,4 = 0,3982  : X      X = 0,1794 di Zn

0,9012 : 0,1784 =100 : X      X = 18,96 % Zn

il rame è calcolato dalla proporzione  0,9012 : 0,73 = 100 :X    X = 81,0 % Cu

56- Nell’analisi quantitativa dei metalli, spesso si usano degli speciali  reagenti organici, come per esempio la 8-idrossi-chinolina, detta brevemente ossina, che è un acido organico monovalente di formula C9H7ON. Quest’acido forma un sale poco solubile con lo ione alluminio, a pH ca. 5, di composizione AI(C9H6ON)3. 0,100 g di un sale di alluminio, per precipitazione con ossina, diedero un precipitato che pesava 0,255 g. Quale percentuale di alluminio conteneva il sale?

soluzione

AI(C9H6ON)3 : Al = 0,255:  X     459,43 : 27 = 0,255 : X    X = 0,01498 g di Al  nel precipitato

0,1 : 0,01498 = 100 : X    X= 14,98% Al 

57- Una moneta di «argento» conteneva una lega di rame e nichel. Per l’analisi, 0,200 g della moneta furono sciolti in acido nitrico. Il rame venne separato per via elettrolitica su catodo di platino. L’aumento in peso dell’elettrodo fu di 0,150 g. Nella soluzione rimasta fu precipitato il nichel con dimetilgliossina, sotto forma di un composto rosso (li formula Ni(C4H7N202)2. Il peso di questo composto, lavato ed essiccato, era 0,246 g. Calcolare la composizione della moneta.

soluzione

il rame contenuto è 0,150 g su 0,200 g di campione della moneta quindi la % Cu è

0,200 : 0,150 = 100 : X      X= 15/0,2 = 75% Cu 

Il Ni nel composto Ni(C4H7N2O2)2 è calcolato da Ni(C4H7N202)2 : Ni = 0,246 : X 

288,7  : 58,69 = 0,246 : X      X = 0,05 g Ni  e la % Ni è:

0,200: 0,05 = 100 :X        X= 5/0,2= 25 % Ni

58- Una soluzione acquosa conteneva una miscela di solfato sodico  e solfato potassico. Per determinare il contenuto dei due sali, fu precipitato lo ione solfato in 10,00 ml della soluzione con cloruro di bario: si ottennero 1,602 g di BaSO4. In un altro campione di 10,00 ml della soluzione, fu precipitato il potassio con sodio tetra fenilborato, e si ottennero 0,752 g di KB(C6H5)4. Quanti g di sodio, potassio e ioni solfato (SO4-2) erano contenuti in 100 ml della soluzione?

soluzione

BaSO4 : SO4-2 = 1,602 : X    233,4 : 96 = 1,602 : X      X = 0,6589 g SO4-2 in 10 ml di soluzione

10 :0,6589 = 100 : X    X = 6,59 g di SO4-2 in 100 ml

K[B(C6H5)4 ]: K = 0,752 :X     358,3  : 39 = 0,752 :X       X = 0,0821 g K

10 ml : 0,0821 g di K =100 ml : X   X=8,21 /10 di = 0,821 g di K in 100 ml  

K2SO4 : 2K = X : 0,821

174,2 : 2×39 = X : 0,821      X= 0, 1834 g di K2SO4

K2SO4 : SO4-2 =0, 1834: X  174,2 : 96 = 0,1834 :X     X =1,009  g SO4-2 proveniente da K2SO4  in 100 ml 

6,595 – 1,009 = 6,595 g di SO4-2

se per 1 di SO4-2 occorrono 2Na da 6,595-1,009  ne occorrono X

SO4-2: 2Na = 6,495 :X      X=6,495x 46 /96 = 2,674 g di Na in 100 ml

59-  0,800 g di una miscela di cloruro sodico e bromuro potassico vengono disciolti in acqua e trattati con nitrato di argento. Si ottengono 1,510 g di alogenuri d’argento. Calcolare la composizione della miscela.

soluzione

questo è un esempio di analisi indiretta. pertanto dobbiamo avere due equazioni a due incognite di cui la prima è  x +y = 0,8    dove x = NaCl e y =KBr .

la seconda equazione si ottiene ricordando che se in AgCl  vi è Cl allora in x ve ne sono F

ed analogamente se  in AgBr vi è Br in x ve ne sono G

F+G = 1,5    cioè    (X/AgCl )Cl  + (Y/AgBr) Br = 1,5

risolvendo si ha Y= 0,8 – x che sostituito nella seconda equazione

35,45 X/143,3  +   80 (0,8-X) / 187,8 =1,5

calcolando il mcm 143,3 x 187,8 = 26911,7

si ottiene X = NaCl= 0,283 

ovviamente 0,8- 0,283 = 0,517 KBr 

60- Il minerale schonite è una miscela di solfato di potassio, solfato di magnesio e acqua. Per riscaldamento il peso di un campione di 0,805 g diminuisce di 0,216 g. Il residuo viene sciolto in acqua e trattato con cloruro di bario, per cui si ottengono 0,934 g di solfato di bario. Calcolare da questi dati la formula più semplice per il minerale.

soluzione

L’acqua nel campione è 0,216 g

Il campione costituito da K2SO + MgSO4 pesa 0,805- 0,216= 0,589 g

Pertanto X + Y = 0,589

(x/ K2SO4 )BaSO4  + BaSO4(Y /MgSO4) = 0,934

Y= 0,589 – X         233,4  (X/174,2)   +  233,4 (0,589-X)/ 120,4 = 0,934

233,4 X x 120,4  ‘+ 137,47 – 233,4 X x 174,2 = 0,934 x 20973.68 = 19589.4

28008 X + 23935.08 – 40658.28 X = 19589,4

– 12650,28 X =- 4345.68

X= 4345,68 / 12650,28= 0,3435 g K2SO4

Y= 0,589- 0,3435 = 0,2455 g Mg2SO4

H2O = 0,216

%H2O = 0,589 : 0,216 = 100 :X    21,6 / 0,589 = 36,67 %

% MgSO4 = 0,589: 0,2455 = 100 : X     24,55 / 0,589 = 41,6%

% K2SO4  = 0,589:0,3435 = 100 : X      34,35/0,589 =58,31 %

2: 0,34 : 0,334       i rapporti sono 6H2O: MgSO4 :K2SO4

La formula più semplice del minerale è  K2SO4.MgSO4.6H2O

Durezza dell’acqua. (esercizi)

La durezza permanente di un’acqua è costituita dai sali, in essa contenuti, di calcio e di magnesio di acidi forti,principalmente acido solforico e cloridrico. Questi sali non vengono precipitati in forma poco solubile per ebollizione dell’acqua. La durezza temporanea di un’acqua è costituita da  bicarbonati di calcio e di magnesio. Per ebollizione dell’acqua, questi sali vengono trasformati in
carbonati neutri insolubili di modo che la durezza temporanea scompare quasi del tutto (appunto per questo viene chiamata temporanea).
La durezza viene espressa in gradi, con differenti scale secondo i vari paesi.

Generalmente 1 grado di durezza = 10 mg CaO/litro.

Tutti i sali che si trovano nell’acqua, compresi quelli di magnesio, vengono quindi calcolati in quantità equivalenti di CaO. Negli esercizi vengono portati esempi di un procedimento per eliminare la durezza dell’acqua, che consiste nel precipitare gli ioni Ca e Mg con calce o con soda. Ora si usano invece a questo scopo delle sostanze chiamate scambiatori di ioni: l’acqua scorre attraverso  un recipiente che contiene uno scambiatore di ioni, per cui gli ioni calcio e magnesio vengono sostituiti da Na-ioni. Quando lo scambiatore di ioni ha perso la sua efficacia, può essere rigenerato facendo scorrerenel recipiente una soluzione di cloruro di sodio, per cui lo scambia
di ioni avviene in senso inverso

61-Un’acqua corrente contiene 0,164 g di bicarbonato di calcio e 0,120 g di solfato di calcio per litro. Calcolare la durezza dell’acqua in gradi. 1 grado di durezza = 10 mg CaO per litro.

soluzione

se da Ca(HCO3)2 si ottengono  CaO  da 0,164 se ne otterranno X   X = 56 x 0,164/ 162,1 =0,0566 g

se da CaSO4 si ottiene CaO da 0,120 se ne ottengono Y  Y= 56x 0,120/ 136 =0,044

X+Y = 0,044 + 0,0566 = 0,106  g di CaO  106 mg

se 1o mg sono 1 grado 106 mg sono X gradi     106/10  = 10,6 Gradi di durezza

62 . La durezza temporanea di un’acqua venne determinata per titolazione di 100 ml di acqua con acido cloridrico 0,1 N. Quanti gradi di durezza temporanea aveva quell’acqua, se vennero consumati 4 ml di acido cloridrico?

soluzione

sappiamo che volume (V)  x normalità (N) = numero di equivalenti e che

equivalenti = g / peso M/valenza

quindi gli equivalenti di acido che corrispondono agli equivalenti di CaO nell’acqua

4 x 0,1 = 0,4 milli equivalenti corrispondenti a 0,4 meq di CaO che corrispondono a

0,4 x 56/2 = 11,2   mg in 100 ml (il PEq di CaO è dato dal PM 56 diviso per 2 in quanto Ca ha no.+2  Ca+2 )

Poichè i gradi vengono riferiti ai mg /litro  vediamo che  in 1000 ml  vi sono 112 mg  che corrispondono a 11,2 Gradi.

63- Un’acqua corrente ha 23 gradi di durezza totale di cui 8 gradi corrispondono alla durezza permanente. Quanta calce (calcolata in CaO) e quanta soda sono necessarie per togliere la durezza da 1 m3 di acqua?

soluzione

Per aggiunta di CaO ,  Ca(HCO3)2 precipita come CaCO3 . La durezza che rimane è dovuta a CaSO4 che reagisce con Na2CO3

CaO + Ca(HCO3)2 —-> 2 CaCO3 + H2O

La durezza temporanea nell’acqua in esame è 23 – 8 = 15 gradi che corrispondono a 150 mg/L di CAO pertanto  essendo 1 metrocubo pari a 1000 L i g di CaO da aggiungere  in 1 m3 devono essere 150 g CaO

I grammi di Na2CO3  sono  utilizzati per la durezza permanente cioè i mg/L di CaSO4

CaSO4 : Na2CO3 = 8 : X        136 : 106 = 8 : X     6,23 g

1 grado sono 10 mg di CaO 8 gradi sono 80 mg CaO provenienti da CaSO4

CaSO4 : CaO = X : 0,080      0,08 x 136/56= 0,1942 g CaSO4

se per CaSO4 servono Na2CO3 allora per 0,194 di CaSO4 ne servono X xioè:

CaSO4: Na2CO3 = 0,194 :X

136:106 = 0,194 :X   X= 0,151 g di Na2CO3 necessari per 1 litro

per 1ooo litri (1 m3) sono quindi necessari 151 g di Na2CO3

Pertanto per eliminare la durezza totale occorrono 150 g di CaO e 151 g di Na2CO3

64- Un’acqua ha 18 gradi di durezza permanente. Quanto sapone sodico sarà necessario per precipitare la calce da 1 m3 di acqua se il sapone contiene il 75 % di acidi grassi – acidi liberi – con peso molecolare medio di 275?

soluzione

18 gradi di durezza corrispondono a 180 mg /L di CaO che in 1 m3 sono 180 g di CaO . Il sapone non è altro che il sale sodico (o potassico) degli acidi grassi GRNa

CaSO4 :caO = X : 180

136 : 56 = X : 180

X = 437,1 g di CaSO4

CaSO4  reagisce con  2 GrNa  per dare Na2SO4 quindi  437  reagiscono con X di GrNa

136 : 2×275 = 437 :X  X=1767,1

ma essendo il sapone  al 75% bisogna utilizzarne una quantità maggiore che corrisponda a 1767,1g

100 : 75 = X : 1767,1      X = 176710/75 = 2335 g cioè 2,35 Kg di sapone da utilizzare

65- L’analisi di un’acqua ha dato i seguenti risultati (per litro): 109,7 mg CaCO3 (sciolto come bicarbonato), 25,8 mg MgCO3 (pure come bicarbonato), 8,7 mg CaSO4 e 3,0 mg MgSO4. Calcolare la durezza temporanea e permanente, 

soluzione

Ricordiamo che la durezza temporanea è data dai bicarbonati di Ca e Mg presenti nell’acqua e si calcola in funzione del CaO che si ottiene dopo ebollizione dell’acqua, quindi

se da CaCO3 si ottiene CaO da 0,1097 si ottiene X di CaO  il calcolo deve essere effettuato esprimendo tutto in grammi .

CaCO3:CaO = 0,1097 : X      X = 0,1097 x 56 / 100 =0,0 6143 g = 61,43 mg

per ottenere la durezza ricordiamo che 10 mg in 1 litro rappresenta 1 grado quindi

10 mg :1 grado = 61,43 :X gradi   X = 6,143 Gradi dovuti a Ca(HCO3)2  espresso come CaCO3 in questo caso. Analogamente

MgCO3 : CaO = 0,0258 : X = 0,0258 x 56 / 84,3 =0,01713 g =  17,13 mg      1,713 Gradi

CaSO4 : CaO = 0,0087 : X   X= 0,0087 x 56 / 136 = 0,00358 g  = 3,58 mg    0,358 gradi

MgSO4 : CaO = 0,003 :  X    X = 0,003 x 56 / 120,4 = 0,001395 g = 1,395 mg  0,1395 gradi

durezza permanente = 0,358+0,1395 = 0, 497 Gradi

durezza temporanea = 6,14 +1,71= 7,85 gradi

durezza totale = durezza permanente + durezza temporanea = 0,497 + 7,85  gradi = 8,347 Gradi

 

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72 + = seventy four