PREPARAZIONE DI SOLUZIONI -(ESERCIZI)

10 Novembre 2020 | giochi della chimica 2012 fase nazionale classi A-B | di misefari | 0 Commenti
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PREPARAZIONE DI SOLUZIONI -(ESERCIZI)

Preparazione di soluzioni esprimendo la concentrazione in %

1- Quanti ml di HCl al 25% (densità 1,127 g/ml ) per preparare 1 litro di acido al 10 % (densità 1,051 g/ml)?. 

soluzione

Calcoliamo la quantità in grammi di acido da preparare sapendo dalla densità che 1 ml di questo acido pesa 1,051 g. Quindi 1000 ml (1L) peserà 1000 x 1,051 = 1051 g

L’acido da preparare però deve essere al 10 % quindi la quantità sarà ottenuta dalla proporzione:

se in 100 g vi sono 10 g allora in 1051 vi devono essere X        100 : 10 = 1051 : X

X = 1051 x 10 / 100 = 105,1 g .

(stesso risultato si ottiene moltiplicando  0,1o x 1051 = 105,1 che non è altro che la parte finale della proporzione 10/100 x 1051)

L’acido di partenza è HCl al 25% d= 1,127 g / l quindi partiamo da un acido che in 1 litro ha

1000 x 1,127 = 1127 g che al 25% sono in realtà 0,25 x 1127 = 281,75 g

quindi se prendendo 1000 ml di questo acido prendo  281,75 g quanti ml mi servono per averne 105,1 g ?

1000 : 282,75 = X : 105,1       X = 105,1 x 1000/ 282,75   = 371,7 ml

Per preparare 1 litro  di HCl al 10 % di densità 1,051 g/ml occorre prelevare 371,7 ml di HCl al 25% di densità 1,127 g/ml  e portare il tutto  ad 1 litro con H2O  in un pallone tarato.

2- Quanta acqua si deve aggiungere a 50 ml di  HNO3 al 60%  per ottenere un acido al        20 %?

soluzione

Quando si tratta di diluire la concentrazione di uno stesso acido o quando abbiamo due soluzioni di uno stesso acido con concentrazioni diverse e si vuole preparare una soluzione dello stesso acido con una terza concentrazione possiamo utilizzare un metodo detto a croce  X  in cui si pongono  al vertice superiore la % di acido originario e nel vertice inferiore l’ H2O (% acido = 0 )  ed al centro la % che si vuole ottenere.

Nel caso in esame scriviamo

60 in alto a sinistra

20 al centro

0 in basso a destra

sottraiamo 20 da 60  ed otteniamo 40 e lo scriviamo in basso a destra

e sottraiamo 0 da 20 = 20 e lo scriviamo in alto a destra La struttura a croce diventa

60————>20

0————-> 40

ciò significa che per preparare 60 parti cioè 40+20 (ml o litri grammi)  di acido al 20% occorre usare 20 parti di acido al 60% e 40 parti di H2O

pertanto nel caso in esame  è sufficiente  fare la proporzione

se per preparare  acido nitrico al 20% devo usare 40 ( ml l g ) di acqua e 20 di acido  il rapporto è 1 parte di acido e 2 parti di H2O quindi per 50 g di HNO3 devo usare 100 g di H2O .

3- quanto H2SO4 al 98% bisogna aggiungere a 2 Kg di acido all’80% per ottenere un acido al 90 % ?

soluzione

Trattandosi di diluire uno stesso acido con 2 diverse concentrazioni per ottenere un acido con una terza concentrazione utilizziamo il metodo a croce scrivendo in alto a sinistra l’acido al 98% ed in basso a sinistra l’acido all’80% mentre al centro mettiamo la concentrazione desiderata cioè 90 %

98

90

80

sottraiamo 90 da 98  ed otteniamo 8 ; sottraiamo 80 da 90 ed otteniamo 10  quindi scriviamo

98————> 10

80 ———–> 8

quindi per 8 Kg di acido all’80 % bisogna usare 10 Kg di acido al 98 % quindi per 2 Kg ne occorrono X

X= 10 x 2 /8 = 2,5 Kg

4- Quanti g di acido solforico al 96 % sono necessari per la preparazione di 150 g di acido al 15 %?

soluzione

adoperiamo il metodo a croce

 

96

15

0

quindi 96-15 = 81 parti di H2O e 15 parti di acido al 96%

per preparare 96 g occorre usare 15 g di acido al 96 % quindi per 150 g ne usiamo X

96 :15 = 150: X    X= 150 x 15 /96 = 23,44 g

5-Quanti ml di ammoniaca al 25 % (densità 0,910 g/ml) sono necessari per la preparazione delle seguenti soluzioni:  a) 2 litri di soluzione 0,1 M b) 250 g di soluzione al 5 %?

soluzione

a) in 2 litri di soluzione  0,1 M vi sono 2 x 1,7 = 3,4 g quindi dobbiamo prelevare dall’NH3 iniziale 3,4 ml.

Sappiamo dalla densità che prelevando 1 ml preleverei 0,91 g  se la soluzione fosse al 100% ma invece è al 25% quindi se prelevo 1 ml in realtà prelevo  0,91 x 0,25 = 0,227 g

Pertanto se prelevando 1 ml di soluzione iniziale prelevo 0,227 g  X ml mi servono per avere 3,4 g necessari per preparare 2 litri di soluzione 0,1 M

1 : 0,227 = X : 3,4     X= 3,4 /0,227= 14,97 = 15 ml

questi 15 ml vengono portati a 2 litri con H2O in pallone tarato.

b) 250 g di NH3 al 5 % sono in realtà   250 x 0,05 = 12,5 g

pertanto se prelevando 1ml prelevo in realtà 0,227 g quanti ml devo prelevare per ottenerne 12,5 g ?

1 : 0,227 = X : 12,5      X = 12,5/0,227= 55 ml

6- Un litro di acido cloridrico al 35 % (densità 1,18 g/ml) deve essere diluito in modo da ottenere acido al 20 %. Quanta acqua bisogna aggiungere?

soluzione

per aggiunta di  X ml di H2O il volume totale sarà 1000+ X  che conterrà la stessa quantità di acido iniziale

1 litro di HCl iniziale contiene 1000 x 1,18 g= 1180 g  quindi

se aggiungiamo X ml o meglio X g di H2O essendo la quantità di acido nella soluzione finale uguale a quella iniziale (  si diluisce l’acido iniziale ma la quantità è sempre uguale anche se sciolta in un volume diverso)

quantità acido iniziale (0,35 x 1180) g = quantità acido dopo aggiunta di X g di H2O

0,35 x 1180= (1180 + X) 0,2

413 = 236 + 0,2X        177/02=X   X = 885 ml

7- Quanto idrossido di sodio al 15 % si ottiene per diluizione 1  litro di idrossido al 50 % con densità 1,644 g/ml?

soluzione

L’NaOH iniziale è  1644 x 0,5  quindi  822 = (1644 +X)0,15

822-246,6 = 0,15X    X = 575,4/0,15 = 3836 g ciè 3,86 Kg

8- Per la preparazione di idrossido potassico al 50 % da idrossido potassico solido contenente 90 % di sostanza pura, venne usata tanta acqua che ne risultò una soluzione al 45»%. Quanta potassa solida si deve aggiungere a 200 g di questa soluzione per raggiungere la concentrazione desiderata?

soluzione

(0,90X + 200)0,45   = 200 x 0,5

0,40 X+90 = 100        X = 100-90/0,40 = 10/0,4= 25 g

9- Quanto acido nitrico aIl’85 % e al 20 % bisogna mescolare per preparare 3 kg di acido al 30 %?

soluzione

85

30

20

85-30 = 55 parti di acido al 20%

30-20 =10 parti di acido all’85 %

quindi per preparare 65 Kg di acido occorre usare 55 Kg di acido al 20%  e 10 parti di acido al 55%

quindi se per ottenere 65 Kg occorre usare 55 Kg di acido al 20% per ottenerne 3 Kg ne servono X

X= 55 x 3 /65= 2,53 Kg di acido al 20%

X= 10 x 3 / 65 = 0,46 Kg di acido all’85%

10- Quanto alcool al 95 % (volumi %) è necessario per la preparazione di 1 litro di alcool al 50 %?

soluzione

applicando il sistema a croce vediamo che per ottenere alcol a 50% diluendolo con H2O,dobbiamo miscelare  95 – 50 = 45 parti di acqua e 50-0 = 50  parti di alcool e si ottengono 95 parti di soluzione al 50%.

Se per 950 ml occorrono 500 ml di alcool per 1000 ml ne occorrono X    X = 500000/950= 526,3 ml

a cui vanno aggiunti in un palloncino tarato 45000/950= 473,7 ml H2O

11-L’alcool assoluto (100 %) ha una densità di 0,794 g/ml; l’alcool a 95 volumi % ha densità 0,817 g/ml. Calcolare il contenuto dell’ alcool al  95 % in peso %.

soluzione

1000 ml di alcool al 95% sono in realtà 950 ml di alcool

poichè in 1 ml di alcool puro vi sono 0,817  g di alcool allora in 950 ml vi sono 950 x 0,794 g= 759 g

Pertanto se 817 :759 =100 :X    X = 92,3 % in peso

12- L’acido cloridrico concentrato ha densità 1,19 g/ml e contiene il  37 % di HCl. Calcolare il contenuto in g per ml, e la concentrazione molare.

soluzione

1 litro di HCl di densità 1,19 g/ml conterrebbe  1190 g di acido se fosse al 100% tuttavia è al  37% quindi in 1 litro vi sono effettivamente 1190 x 0,37 = 440 g  quindi 0,44 g /ml  cioè   440/36,45 = 12,07 moli /litro . La Molarità è 12,07 M

13- Calcolare il contenuto in g per ml e la concentrazione dell’acido solforico al 95 % con densità 1,84 g/ml.

soluzione

l’H2SO4 conterrebbe in 1 litro 1840 g se fosse al 100% ma è al 95% per cui il contenuto è 1840 x 0,95 = 1748 g    quindi 1,748 g/ml   e la concentrazione in moli litro è 1748/98 = 17,8 M

14-  25 ml di una soluzione di cloruro di bario contengono 2,51 g di BaCl2 . 2 H20 ed hanno densità 1,07 g/ml. Calcolare la composizione della soluzione in peso %, molarità e molalità.

soluzione

25 x 1,07 = 26,75 g in 25 ml    in totale il peso di 25 ml è 26,75 + 2,51  = 29,26

29,26:2,51 =100 : X  X = 251/ 29,26= 8,5 %

la molarità è = grammi /PM in 1  litro     ed essendo la densità 1,07 i grammi in 1000 ml sono 1070 g

molarità = 1070 g/ 244,26 = 4,38  M

molalità = g / Kg    = 1070 +2,51 / 244,26 = 4,39 m   (molale)

15-  A quale volume bisogna portare 100 ml di una soluzione di cloruro sodico al 15 % (densità 1,10 g/ml) per preparare una soluzione 0,9 M?

una soluzione 1 M di NaCl  contiene 1 mole cioè  58,44 g di NaCl quindi una soluzione 0,9 M di NaCl deve contenere 58,44 x 0,9 = 52,6 g di NaCl in 1000 ml

abbiamo a disposizione 100 ml di una soluzione di densità 1,10 g/ml quindi 100 ml contengono 110 g di NaCl ma l’ NaCl è al 15 % quindi in quei 100 ml vi sono 110 x 0,15 = 16,5 g  quindi in 1000 ve ne sarebbero 165 g  cioè 165/ 58,44 = 2,82 M

2,82

0,9

0

2,82-0,9 = parti di acqua  e 0,9 parti di acido

se per 0,9 parti utilizzo  1,92 parti di acqua  per 100 ne utilizzo X   X = 213 ml di H2O da aggiungere e quindi il volume totale acui bisogna portare la soluzione è 213+ 100 = 313 ml

16- In 100 g di acqua vengono sciolti 5 g di cloruro sodico e 2 g di cloruro potassico, per cui la densità sale a 1,06 g/ml. Calcolare il contenuto in peso % e il numero di mole per litro del cloro totale.

soluzione

a 100 g di acqua che corrispondono a 100 ml si aggiungono 5 g di NaCl e 2 g di KCl quindi il totale in g è 107

NaCl :Cl = 5 :X   X= 5 x 35,5/ 58,44 = 3,03 g di Cl proveniente da NaCl

KCl : Cl = 2 : X   X = 2x 35,5 / 74,5 = 0,95 g proveniente da KCl

se in 107 g  vi sono 3,98 g  di Cl  = 100 : X

X = 3,72  % in peso di Cl

le moli di cloro in 100 ml sono 3,98 /35,5 = 0,112 moli quindi in 1000 1,12 moli

17-Bisogna preparare 500 ml di acido cloridrico 4 M. Quanti grammi e quanti litri di acido cloridrico a e. n. sono necessari?

soluzione

considerato che HCl è 4 M cioè 4 moli in 1000 ml allora in 500 ml vi devono essere 2 moli che corrispondono a g = PM x M = 2 x 36,5 = 73 g di HCl

Considerato che HCl è un gas a condizioni normali e che a c.n. 1 mole di un qualunque gas corrisponde ad un volume di 22,4 litri allora 2 moli corrispondono 44,8 litri 

18- In 100 g di acqua vengono sciolti 5 g di cloruro sodico e 2 g  di cloruro potassico, per cui la densità sale a 1,06 g/ml. Calcolare il contenuto in peso % e il numero di mole per litro del cloro totale.

soluzione

le moli provenienti da NaCl sono  5/58,4 = 0,085 moli

le moli  provenienti da KCl sono  2/ 74,55 = 0,0268

moli totali = 0,118

grammi di   Cl aggiunti  = 0,118 moli  x 36,5 = 4,08 g

107 :4,08 = 100 : X     X = 408/107 = 3,8 % in peso di Cl

0,118 moli in 107 / 1,06 =  X : 1000

0,118 : 100,9 = X : 1000     X= 1,16 moli /l

19-Una soluzione acquosa di acido cloridrico raggiunge a 110° e 760 torr il punto di ebollizione costante; la miscela di acido cloridrico e di acqua a questa temperatura e questa pressione ha una composizione costante, cioè un contenuto del 20,2 % di HC1. Calcolare il numero di mole di HCI relativo al numero di mole di acqua in questa miscela.

soluzione

moli di HCl = 20,2 / 36,5 = 0,55

moli H2O = 79,8 / 18  = 4,43

dividendo per 0,55 si ha    0,55/0,55 = 1        e 4,43 / 0,55= 8

il rapporto è pertanto 1:8

20 -Da 200 g di solfato manganoso, MnSO4 . 7 H2O, deve essere preparata una soluzione al 30 % (in sale anidro). Quanta acqua bisogna aggiungere?

soluzione

se in MnSO4.7H2O : MnSO4 = 200 : X     X =  277 : 151 = 200 : X   X = 30200/277 = 109 g di MnSO4

100 : 30 = X : 109    X = 363 g  quindi la quantità di H2O è 363-200 = 163 g

occorrono quindi 163 g di H2O

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