Esercizi sulla composizione di miscele

Vengono spesso proposti, nell’ambito della stechiometria, esercizi relativi alla determinazione della composizione di una miscela. Non esiste un metodo unico e generale per la risoluzione di tali esercizi ma essi possono essere risolti usando opportune strategie.

Esercizi

1)       Un campione di massa 1.000 g contiene il 75.0 % di solfato di potassio e il 25 % di un generico sale MSO4. Il campione viene solubilizzato e il solfato è precipitato come BaSO4. La massa di solfato di bario ottenuta è pari a 1.490 g. Calcolare il peso atomico di M presente in MSO4 e individuale il metallo.

Iniziamo con il calcolo della massa dei costituenti il campione:

massa di K2SO4 = 1.000 g x 75.0/100 = 0.7500 g

massa di MSO4 = 1.000 g x 25.0/100 = 0.2500 g

Le moli di K2SO4  sono pari a 0.7500 g/ 174.25 g/mol= 0.004304

Le moli di solfato di bario sono pari a 1.490 g/ 233.39 g/mol = 0.006384

Le moli di solfato di bario sono uguali alla somma delle moli di solfato di potassio e di MSO4 quindi:

0.006384 = 0.004304 + moli di MSO4

Le moli di MSO4 sono quindi uguali a 0.006384 – 0.004304 = 0.002080

Conoscendo la massa e le moli di MSO4 possiamo conoscerne il peso molecolare:

Peso molecolare di MSO4 = 0.2500 g/ 0.002080 = 120.19

Per ottenere il peso atomico di M sottraiamo al peso molecolare di MSO4 quello dello zolfo e dell’ossigeno:

peso atomico di M = 120.19 – 32.066 – 4(15.999) = 24.12 g/mol che corrisponde al peso atomico del magnesio

2)       Una miscela di cloruro di mercurio (I) e di bromuro di mercurio (I) ha una massa di 2.00 g. Lo ione mercurio presente nella miscela viene ridotto quantitativamente a mercurio metallico che ha massa di 1.50 g. Calcolare la composizione percentuale della miscela.

Detta x la massa di Hg2Cl2 e detta y la massa di Hg2Br2 si ha:

x + y = 2.00

Le moli di mercurio metallico ottenute sono pari a:

moli di Hg = 1.50 g/200.59 g/mol = 0.00748

e vengono ottenute dalla somma delle moli di Hg2Cl2 e di Hg2Br2

Le moli di Hg2Cl2 sono pari al rapporto tra la massa di Hg2Cl2 e il suo peso molecolare ovvero:

moli di Hg2Cl2 = x/ 472.09 g/mol

Le moli di Hg2Br2 sono pari al rapporto tra la massa di Hg2Br2 e il suo peso molecolare ovvero:

moli di Hg2Br2 = y/ 560.99 g/mol

Poiché 1 mole di Hg2Cl2 produce 2 moli di Hg e 1 mole di Hg2Br2  produce 2 moli di Hg si ha:

2x/472.09 + 2y/ 560.99 = 0.00748

Moltiplicando ambo i membri per 472.09 e per 560.99 per eliminare i denominatori si ha:

1121.98 x + 944.18 y = 1981

Dall’equazione x + y = 2.00 ricaviamo che x = 2.00 – y

Sostituendo questo valore si ha:

1121.98 (2.00-y)  + 944.18 y = 1981

2244 – 1121.98 y + 944.18 y = 1981

263 = 177.8 y

Da cui y =  1.479  g e x = 2.00 – 1479 = 0.521 g

La % di Hg2Cl2 presente nella miscela è 0.521 x 100/ 2.00 =26.05 %

La % di Hg2Br2 presente nella miscela è 1.479 x 100/ 2.00 =73.95 %

3)       Una lega metallica costituita da alluminio e magnesio ha massa 0.155 g. A seguito della reazione con HCl si ottengono 0.0163 grammi di H2. Determinare la percentuale di magnesio presente nella lega

Detta x la massa di Al e detta y la massa di Mg si ha: x + y = 0.155

Le moli di H2 sono pari a 0.0163 g/ 2.016 g/mol = 0.00809

Scriviamo le reazioni tra Al e Mg con HCl:
2  Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2

Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2

Dai rapporti stechiometrici sappiamo che due moli di Al producono 3 moli di H2 e da 1 mole di Mg si ottiene 1 mole di H2. Quindi nel caso di Al le moli di H2 sono pari amoli di Al x 3/2 mentre nel caso di Mg le moli di H2 sono uguali a quelle di H2

Ricordando che le moli sono date dal rapporto tra massa e peso molecolare si ha:

3x / 2(26.9815) + y/ 24.3050 = 0.00809

3x/ 53.963+  y/ 24.3050 = 0.00809

Moltiplichiamo ambo i membri per 53.963 3 per 24.3050 per eliminare i denominatori:

72.915 x + 53.963 y =10.6

Poiché x = 0.155-y si ha

72.915 ( 0.155-y) + 53.963 y = 10.6

11.3 – 72.915 y + 53.963 y = 10.6

0.7 = 18.952 y

Da cui y = 0.0369 g = massa di Mg

% di Mg = 0.0369 x 100/ 0.155 =23.8 %

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Author: Chimicamo

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