Frazione molare. Esercizi svolti

Nell’ambito delle grandezze che vengono impiegate per esprimere la concentrazione di una specie chimica in soluzione si annovera la frazione molare che viene definita come moli della specie / moli totali ed è un numero adimensionale. Quando sono presenti più specie la somma delle frazioni molari è uguale a 1.

Esercizi svolti

1)      Calcolare la frazione molare di NaCl in una soluzione in cui 0.100 moli di NaCl sono disciolti in 100.0 g di acqua

Calcoliamo le moli di acqua:

moli di acqua = 100.0 g / 18.02 g/mol = 5.55

moli totali = 5.55 + 0.100 = 5.65

frazione molare di NaCl = 0.100 / 5.65 = 0.0177

a riprova possiamo calcolare la frazione molare di acqua:

frazione molare di acqua = 5.56 / 5.65 = 0.984

La somma delle frazioni molari deve essere uguale a 1

0.984 + 0.0177 = 1.00

 

2) Una soluzione acquosa  di saccarosio è 1.62 m. Calcolare la frazione molare di saccarosio presente nella soluzione.

La molalità m è data dal rapporto tra le moli di soluto e la massa del solvente espressa in Kg.

1.62 m significa 1.62 moli di saccarosio per kg di acqua.

Calcoliamo le moli di acqua che corrispondono a 1 kg (= 1000 g)

Moli = 1000 g / 18.02 g/mol = 55.5

La frazione molare di saccarosio ci è quindi data da: 1.62 / 1.62 + 55.5 =  0.0284

 

3)       Calcolare la massa di acqua necessaria per ottenere una soluzione la cui frazione molare in saccarosio è 0.020 disponendo di 100.0 g di saccarosio.

Le moli di saccarosio C12H22O11 sono pari a 100.0 g / 342.29 g/mol = 0.292

Sostituiamo i valori nella formula della frazione molare:
0.020 = 0.292 / X

X = moli totali = 14.6

Le moli di acqua si ottengono sottraendo alle moli totali quelle si saccarosio:

moli di acqua = 14.6 – 0.292 = 14.3

La massa di acqua necessaria è quindi pari a 14.3 mol ∙ 18.02 g/mol =257.8 g

 

4)      Calcolare la frazione molare di acido cinnamico in una soluzione al 50.0% m/m di urea

Si assumano 100.0 g di soluzione. Essendo la soluzione al 50.0 % in massa si hanno 50.0 g di acido cinnamico e 50.0 g di urea.

Calcoliamo le moli di ciascun componente tenendo conto dei rispettivi pesi molecolari:

moli di urea  CO(NH2)2 = 50.0 g / 60.06 g/mol = 0.833

moli di acido cinnamico  C9H8O2  = 50.0 g / 148.17 g/mol = 0.338

moli totali = 0.833 + 0.338 = 1.17

frazione molare dell’acido cinnamico = 0.338 / 1.17 = 0.289

 

5)      Calcolare la frazione molare dell’acqua in una soluzione 0.6350 M di H2SO4 avente densità pari a 1.0385 g/mL tenendo conto che la moli totali di soluto presenti sono dovute alla totale dissociazione di H2SO4 in H+ e HSO4

Dalla definizione di Molarità si ha: Molarità = moli di soluto / volume di soluzione (in L)

Assumiamo 1.00 L di soluzione: ciò implica che le moli di acido sono 0.6350 che corrispondono a 0.6350 mol ∙ 98.078 g/mol = 62.28 g

Inoltre le moli totali di soluto dovute alla dissociazione dell’acido sono pari a 2 ∙ 0.6350 = 1.270

La massa della soluzione è pari a 1000 mL ∙1.0385 g/mL = 1038.5 g mentre la massa di acqua vale 1038.5 – 62.28 g = 976.2 g

Le moli di acqua sono pari a 976.2 g / 18.02 g/mol = 54.2

Pertanto la frazione molare dell’acqua vale 54.2 / 54.2 + 1.270 = 0.977

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Author: Chimicamo

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