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Esercizi svolti di stechiometria


Premesso che ogni problema di stechiometria è diverso dall’altro e non esiste un metodo generale di risoluzione si possono dare delle linee guida per la loro risoluzione. Nella gran parte dei casi le quantità delle varie sostanze vengono date in grammi quindi bisogna innanzi tutto  trasformare le masse in moli tramite il peso molecolare. Se nel problema compare una reazione chimica essa va scritta e bilanciata. Dopo che le quantità sono state convertite in moli e la reazione è stata bilanciata, si deve tener conto che dei coefficienti stechiometrici di ogni specie che partecipa alla reazione in modo da conoscere il rapporto stechiometrico tra le varie specie. Ad esempio dalla reazione bilanciata 2 H2 + O2 → 2 H2O sappiamo che due moli di H2 reagiscono con una mole di O2  per dare due moli di H2O quindi il rapporto stechiometrico è 2:1:2. Quindi se le moli di H2 sono pari a quattro le moli di O2 necessarie sono pari a 2 e le moli di acqua che si ottengono sono pari a quattro. In genere, viene richiesta la quantità in grammi di un reagente necessaria a reagire con un altro oppure la quantità di prodotto ottenuta; bisognerà quindi trasformare le moli in grammi.

 

1) Un sale binario contiene bario e un alogeno. Il sale è solubile in acqua e 0.1480 g di esso vengono disciolti in acqua. Alla soluzione viene aggiunto un eccesso di acido solforico e, il solfato di bario filtrato e asciugato  pesa 0.1660 g. Determinare la formula del sale.

Il peso molecolare di BaSO4 è pari a 233.43 g/mol

Le moli di solfato di bario sono quindi: 0.660 g/ 233.43 g/mol= 0.000711

Scriviamo la reazione BaX2 → Ba2+ + 2 X- ( dissoluzione del sale)

Ba2+ + SO42- → BaSO4 (s)

Pertanto le moli di BaSO4  sono pari alle moli di BaX2

Moli di BaX2 = 0.000711

Il peso molecolare di BaX2 è : 0.1480 g/ 0.000711 = 208.1 g/mol

Da tale peso molecolare sottraiamo il peso atomico di Ba per ottenere il peso di X2:

peso di X2 = 208.1 – 137.327 = 70.79

peso atomico di X = 70.79/2 = 35.4 g/mol che corrisponde al peso atomico del cloro. Quindi la formula dell’alogenuro di bario è BaCl2

2) 0.5000 g di XI3 reagiscono completamente con il cloro secondo la seguente reazione ( da bilanciare) :

XI3 + Cl2 → XCl3 + I2

Identificare l’elemento X sapendo che sono stati ottenuti 0.2360 g di XCl3

Bilanciamo la reazione:

2 XI3 +3 Cl2 → 2 XCl3 + 3 I2

Dalla reazione bilanciata sappiamo che il rapporto stechiometrico tra XI3 e XCl3 è di 2:2 ovvero di 1:1. Ciò implica che le moli di XI3 sono uguali alle moli di XCl3

Detto x il peso atomico di X si ha:

peso molecolare di XI3 = x + (3)(126.9) = x + 380.7 e peso molecolare di XCl3 = x + (3)( 35.45) = x + 106.36

le moli di XI3 sono : 0.5000 g / x + 380.7 e le moli di XCl3 sono : 0.2360 g/ x + 106.36 g/mol

da cui 0.5000 g / x + 380.7 = 0.2360 g/ x + 106.36 g/mol

risolviamo rispetto a x:

0.5000 ( x + 106.36) = 0.2360 ( x + 380.7)

0.5000 x + 53.18 = 0.2360 x + 89.8

0.264 x =36.7

x = 139 g/mol che corrisponde al peso atomico del lantanio quindi la reazione sarà:

2 LaI3 +3 Cl2 → 2 LaCl3 + 3 I2

 

3) 12.5843 g di ZrBr4 furono disciolti in acqua e tutto il bromo presente fu precipitato come AgBr. La quantità di argento in AgBr è pari a 13.2160 g. Assumendo che il peso atomico dell’argento e del bromo  sono pari a 107.868 g/mol e 79.904 g/mol rispettivamente determinare il peso atomico di Zr.

Le moli di argento in AgBr sono pari a 13.2160 g/ 107.868 g/mol = 0.12252

Le reazioni che avvengono sono:

ZrBr4 → Zr4+ + 4 Br-

Ag+ + Br- → AgBr

Le moli di Br- sono pari alle moli di Ag+ ovvero 0.12252

La massa di Br- è 0.12252 mol x 79.904 g/mol= 9.790 g

La massa di Zr contenuta nella sostanza è 12.5843 – 9.790 = 2.794 g

Poiché il rapporto stechiometrico tra ZrBr4  e Br- è di 1:4 ciò implica che le moli di ZrBr4 sono pari a 0.122252/4= 0.03063. Le moli di Zr sono quindi 0.03063.

Il peso atomico di Zr vale quindi 2.794 g/ 0.03063 mol = 91.2 g/mol

4) Una miscela di idrossido di potassio, carbonato di potassio e cloruro di potassio avente massa complessiva di 5.00 g fu fatta reagire con un eccesso di HCl. Furono misurati 249 mL di CO2 anidro alla temperatura di 22.0 °C e alla pressione di 740.0 torr. Calcolare la percentuale di carbonato di potassio nella miscela.

La prima osservazione che bisogna fare è che l’unica specie che reagisce con HCl è il carbonato di potassio secondo la reazione:

K2CO3 + 2HCl → 2 KCl + H2O + CO2

Dai coefficienti stechiometrici vediamo che il rapporto tra K2CO3 e CO2 è di 1:1 ; calcoliamo le moli di CO2 sviluppatesi a seguito della reazione. Operiamo le opportune conversioni:

Pressione = 740/760 = 0.974 atm ; temperatura = 22.0 + 273 = 295 K ; volume = 249/1000 = 0.249 L

Dall’equazione di stato dei gas ideali si ha:

n = pV/RT = 0.974 x 0.249 / 0.08206 x 295 = 0.0100 = moli di CO2 = moli di K2CO3

massa di K2CO3 = 0.0100 mol x 138.2 g/mol= 1.38 g

% di K2CO3 = 1.38 x 100 / 5.00 = 27.6

Autore: Chimicamo

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