Formula di un idrocarburo dai volumi di gas a seguito di combustione

In alcuni esercizi di stechiometria viene richiesta determinazione della formula di un idrocarburo da dati relativi alla reazione. Non essendo specificata la natura dell’idrocarburo che può essere un alcano, un alchene o un alchino la sua formula può essere indicata con CxHy.

Dalla combustione dell’idrocarburo si ottengono CO2 e H2O e pertanto è necessario scrivere la reazione in funzione di x e di y.

Se l’idrocarburo contiene, nella sua formula, x atomi di carbonio si ottengono x molecole di CO2 e parimenti se contiene y atomi di idrogeno si ottengono y/2 molecole di H2O.

Calcoliamo le molecole di ossigeno necessarie alla combustione. Se si producono x molecole di CO2 e y/2 molecole di acqua sono necessari 2x + y/2 atomi di ossigeno ovvero 4x+y/2 atomi di ossigeno. Poiché nella reazione è presente O2 occorrono (2x+y/2)/2 ovvero 4x+y/4 molecole di ossigeno.

La reazione di combustione dell’idrocarburo CxHy è pertanto:

CxHy + (4x+y/4) O2 → x CO2 + y/2 H2O

Esercizi

  • Un idrocarburo gassoso la cui massa molare è di 30.07 g/mol avente volume di 20 cm3 viene fatto bruciare con un eccesso di O2 avente volume di 90 cm3. Dopo la combustione la miscela di reazione viene riportata alla temperatura e alla pressione iniziale e il volume misurato in 60 cm3. Il biossido di carbonio sviluppato dalla reazione viene fatto reagire con NaOH e il volume di ossigeno misurato è pari a 20 cm3. Determinare la formula empirica dell’idrocarburo.

Il volume di ossigeno che ha reagito con l’idrocarburo è pari a 90 – 20 = 70 cm3

Il volume di CO2 prodotto è pari a 60 – 20 = 40 cm3

Pertanto x = 40

Poiché (4x+y/4) = 70 si ha:

(4 · 40) + y/4 = 70

Ovvero

(160 + y/4) = 70

160 + y = 280

Da cui y = 120

Dividendo per il numero più piccolo si ha: 120/40= 3

La formula empirica è quindi CH3 la cui massa molare è 15.035 g/mol

Per ottenere la formula molecolare si fa il rapporto tra 30.07 e 15.035 che è pari a 2 pertanto la formula molecolare dell’idrocarburo è C2H6

  • A un idrocarburo gassoso avente volume di 9.8 cm3 viene aggiunto un eccesso di ossigeno e il volume totale della miscela risulta di 107.8 cm3. La miscela viene fatta bruciare e successivamente riportata nelle condizioni di temperatura e pressione iniziali. Il gas ottenuto viene deumidificato e il suo volume risulta di 73.5 cm3. Il biossido di carbonio sviluppato dalla reazione viene fatto reagire con NaOH e il volume diventa 24.5 cm3. Determinare la formula dell’idrocarburo.

Il volume di ossigeno aggiunto all’idrocarburo è pari a 107.8 – 9.8 = 98 cm3

I prodotti della combustione sono CO2, H2O e l’eccesso di ossigeno. Poiché l’acqua è stata eliminata il volume di CO2 e quello dell’ossigeno in eccesso è pari a 73.5 cm3.

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Author: Chimicamo

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