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

di Chimicamo
18 Giugno 2021
in Chimica, Stechiometria
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Formula di un idrocarburo dai volumi di gas a seguito di combustione-chimicamo

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

In alcuni esercizi di stechiometria è richiesta la 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

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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 è aggiunto un eccesso di ossigeno e il volume totale della miscela risulta di 107.8 cm3. La miscela è fatta bruciare e successivamente riportata nelle condizioni di temperatura e pressione iniziali. Il gas ottenuto è deumidificato e il suo volume risulta di 73.5 cm3. Il biossido di carbonio sviluppato dalla reazione è 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 eliminata il volume di CO2 e quello dell'ossigeno in eccesso è pari a 73.5 cm3.

Facendo reagire la miscela dei due gas con NaOH si verifica la reazione:

CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O

Pertanto il biossido di carbonio è  eliminato e quindi il volume di 24.5 cm3 è imputabile all'ossigeno in eccesso mentre il volume di 73.5 – 24.5 = 49 cm3 è quello di CO2 sviluppatosi dalla reazione. Il volume di O2 che è stato necessario per la combustione è 98 – 24.5 =73.5 cm3

Riassumendo:

I volumi di idrocarburo, O2 necessario per la combustione, CO2 sviluppatosi dalla reazione sono rispettivamente 9.8 cm3,73.5 cm3 e 49 cm3

La reazione di combustione dell'idrocarburo CxHy :

CxHy + (4x+y/4) O2 → x CO2 + y/2 H2O

49 cm3/ 9.8 cm3 = 5 = x

Quindi 4x = 20

(4x+y/4) = (20 + y/4)

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73.5 cm3 /9.8 cm3 = 7.5

(20 + y/4) = 7.5

Moltiplicando ambo i membri per 4:

20 + y = 30

Da cui y = 10

La formula dell'idrocarburo è quindi C5H10

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Tags: alcanialchenialchinicombustioneeserciziidrocarburi

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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