Composizione percentuale. Esercizi svolti

Nell’ambito della stechiometria vengono proposti esercizi relativi alla composizione percentuale. Sostanzialmente vi sono quattro diversi tipi di problemi che si possono incontrare:

1)      È nota la formula e bisogna calcolare la percentuale in massa di ogni elemento

2)      E’ nota la composizione percentuale e bisogna ricavare la formula

3)      Sono noti i prodotti e bisogna ricavare la formula di un reagente

4)      Bisogna calcolare le moli di acqua di cristallizzazione

Esercizi svolti

1)      Calcolare la percentuale di ogni elemento nella molecola di H2SO4

Si calcola il peso molecolare sommando i pesi atomici:

H = 2 ∙ 1.008 = 2.016

S = 32.066

O = 4 ∙ 15.999 = 63.996

Peso molecolare = 2.016 + 32.066 + 63.996 = 98.078 g/mol

Si adopera la formula:
% in massa = peso atomico dell’elemento numero di volte in cui l’elemento è presente ∙ 100 / peso molecolare

Idrogeno

% in massa = 2 ∙ 1.008 ∙ 100 / 98.078 = 2.055 %

Zolfo

% in massa = 32.066 ∙ 100 / 98.078 = 32.69 %

Ossigeno

% in massa = 4 ∙ 15.999 ∙ 100 / 98.078 = 65.25 %

2)      Determinare la formula empirica di un composto che contiene il 52.2% di carbonio, il 13.0% di idrogeno e il 34.8% di ossigeno

Assumiamo che la massa del composto sia pari a 100 g:

massa di C = 52.2 g

massa di H = 13.0 g

massa di O = 34.8 g

determiniamo le moli di ciascuna specie:

moli di C = 52.2 g/ 12.011 g/mol = 4.35

moli di H = 13.0 g / 1.008 g/mol = 12.9

moli di O = 34.8 g / 15.999 g/mol = 2.18

per ottenere la formula empirica dividiamo per il numero più piccolo:

4.35/ 2.18 = 2 => C

12.9 / 2.18 = 6 => H

2.18 / 2.18 = 1 => O

La formula minima del composto è C2H6O

3)      Il piombo si combina con l’ossigeno per dare un ossido di piombo. Sapendo che 207 g di piombo si combinano con l’ossigeno per dare 239 g di ossido determinare la formula del composto

Calcoliamo le moli di piombo : 207 g / 207.2 g/mol = 1

La massa di ossigeno con cui si combina il piombo per dare l’ossido è pari a 239 – 207 = 32 g

Moli di ossigeno = 32 g / 16 g/mol = 2

Pertanto la formula dell’ossido è PbO2

4)      L’acido acetico presenta la seguente composizione percentuale in massa: C = 39.9%, H = 6.7 %, O = 53.4%. Determinare la formula empirica e la formula molecolare sapendo che il peso molecolare è di 60.06 g/mol

Assumiamo 100 g di tale composto:
massa di C = 39.9 g

Massa di H = 6.7 g

Massa di ossigeno = 53.4 g

Moli di C = 39.9 g/ 12.011 g/mol = 3.32

Moli di H = 6.7 g / 1.008 g/mol = 6.65

Moli di O = 53.4 g / 15.999 g/mol = 3.34

Dividendo per il numero più piccolo si ha

CH2O il cui peso molecolare è 30.02 g/mol

Dividiamo il peso molecolare del composto per quello della formula bruta: 60.04/ 30.02 = 2

Quindi il numero di moli di ciascun elemento deve essere raddoppiato per ottenere la formula molecolare che risulta quindi C2H4O2

5)      La massa di un sale idrato di cloruro di alluminio Al2O3 · n H2O è di 5.0 g. Dopo riscaldamento, una volta che l’acqua di cristallizzazione si è allontanata la massa del composto anidro è di 2.8 g. Determinare la formula del composto

Le moli di AlCl3 sono 2.8 g/ 133.35 g/mol= 0.021

La massa di acqua che si è allontanata è 5.0 – 2.8 = 2.2 g

Le moli di acqua sono 2.2 g/ 18.02 g/mol =0.122

Dividiamo per il numero più piccolo: 0.122/ 0.021 = 6

Ciò implica che per ogni mole di AlCl3 vi sono 6 moli di acqua e la formula è pertanto AlCl3·H2O

6)      Calcolare la massa percentuale di ogni elemento nel cloruro di calcio. Se la massa di CaCl2 è di 5.0 g calcolare la massa di calcio presente

Calcoliamo il peso molecolare: 40.08 + 2( 35.453) = 110.986

% di calcio = 40.08 ∙ 100 / 110.986 = 36.1

% di cloro = 2 ∙35.453 ∙ 100 / 110.986 = 63.9

Per rispondere alla seconda domanda possiamo seguire due strade:

a)      Determiniamo le moli di CaCl2: moli  = 5.0 g / 110.986 g/mol = 0.045

Poiché ogni mole di cloruro di calcio contiene una mole di calcio le moli di calcio sono 0.045 quindi la massa di calcio corrisponde a 0.045 mol x 40.08 g/mol= 1.8 g

b)      Dalla massa percentuale sappiamo che 36.1 g di calcio si combinano con 63.9 g di cloro per dare 100 g di composto. Applicando la Legge di Proust si ha: massa di calcio presente in 5.0 g = 36.1 ∙ 5.0 / 100 = 1.8 g

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Author: Chimicamo

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