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Home Chimica

Stechiometria delle reazioni. Esercizi

di Chimicamo
1 Luglio 2021
in Chimica, Stechiometria
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stechiometria delle reazioni-chimicamo

stechiometria delle reazioni-chimicamo

La stechiometria delle reazioni ci consente di determinare la quantità di sostanza che è consumata  in una reazione.

Inoltre la stechiometria di una reazione consente di sapere:

  • la quantità di reagente necessaria per produrre la quantità di prodotto desiderata
  • la quantità di prodotto che si forma da una quantità specifica di reagente.

Sono proposti esercizi di livelli semplice sulla stechiometria delle reazioni in cui è richiesto di calcolare la quantità di un prodotto di reazione partendo da una certa quantità di reagente e viceversa.

La strategia per risolvere esercizi di questo genere consiste nel seguire i seguenti passaggi:

1)      Bilanciare la reazione

2)      Convertire i grammi di reagente (o prodotto) in moli tramite il peso atomico o molecolare

3)      Determinare il numero di moli del prodotto (o reagente) dai coefficienti stechiometrici

4)      Convertire le moli del prodotto (o del reagente) in grammi tramite il peso atomico o molecolare

Esercizi

 

1)      Dalla decomposizione termica del carbonato di calcio si ottiene ossido di calcio e anidride carbonica secondo la reazione: CaCO3 → CaO + CO2. Calcolare la massa di CO2 che si ottiene a partire da 1.5 ∙ 103 Kg di carbonato di calcio.

Poiché la reazione è già bilanciata passiamo direttamente allo step 2) convertendo la massa di CaCO3 in moli tramite il peso molecolare che è pari a 100.09 g/mol e tenendo conto che la massa del carbonato di calcio è espressa in Kg

Il peso molecolare di CaCO3 è pari a 100.09 g/mol

Moli di CaCO3 = 1.5 ∙ 106 g/100.09 g/mol= 1.5 ∙ 104

Il rapporto stechiometrico tra CaCO3 e CO2 è di 1:1 quindi le moli di CO2 sono pari a 1.5 ∙ 104

Il peso molecolare di CO2 è di 44.01 g/mol

Massa di CO2 = 1.5 ∙ 104 ∙ 44.01 g/mol = 6.6 ∙ 105 g

2)      Il ferro reagisce con l’ossigeno per dare ossido di ferro (III) secondo la reazione (da bilanciare):

Fe + O2 → Fe2O3. Determinare i grammi di ossido di ferro (III) che si ottengono a partire da 16.7 g di ferro in eccesso di ossigeno

Per chi ha difficoltà a bilanciare questa reazione si suggerisce di notare che a destra gli atomi di ossigeno sono 3 mentre a sinistra sono 2. Poiché il numero di atomi di ossigeno deve essere uguale sia a destra che a sinistra antepongo al Fe2O3 il coefficiente 2 in modo che a destra il numero di atomi di ossigeno diventi pari a 3 x 2 = 6

Fe + O2 → 2 Fe2O3

A questo punto a destra vi sono 2 ∙ 2 = 4 atomi di ferro e quindi antepongo il coefficiente 4 davanti a Fe:

4 Fe + O2 →2 Fe2O3

Ora non resta che bilanciare l’ossigeno: a destra ve ne sono 6 mentre a sinistra ve ne sono 3 quindi, poiché a sinistra l’ossigeno è presente come O2 antepongo il coefficiente 3 davanti aO2 e così la reazione è bilanciata:

4 Fe + 3 O2 →2 Fe2O3

Dopo aver bilanciato la reazione si passa allo step 2): ovvero si convertono i grammi di ferro in moli tramite il peso atomico:
moli di Fe = 16.7 g /55.847 g/mol= 0.299

Dai coefficienti stechiometrici si ha che da 4 moli di Fe si ottengono 2 moli di Fe2O3 quindi il rapporto è di 4:2 ovvero di 2:1

Moli di Fe2O3 = 0.299/2 =0.150

Il peso molecolare di Fe2O3 è di 159.691 g/mol

La massa di Fe2O3 che si ottiene è quindi:

massa di Fe2O3 = 0.150 mol ∙ 159.691 g/mol=24.0 g

3)      Il glucosio reagisce con l’ossigeno per dare anidride carbonica e acqua secondo la reazione da bilanciare C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O. Calcolare la quantità do CO2 che si ottiene da 45.0 g di glucosio.

Per bilanciare la reazione si tiene conto del fatto che il glucosio contiene 6 atomi di carbonio e quindi si otterranno 6 molecole di CO2; inoltre poiché il glucosio contiene 12 atomi di idrogeno si otterranno 12/2 = 6 molecole di acqua.

  Determinazione dei coefficienti stechiometrici

C6H12O6 + O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Gli atomi di ossigeno presenti a destra sono: 6 ∙ 2 = 12 dovuti a CO2 e 6 dovuti a H2O per un totale di 18. A sinistra ve ne sono 6 quindi se ne devono aggiungere 18 – 6 = 12 e poiché a sinistra l’ossigeno è presente come O2 antepongo il coefficiente 12/2 = 6 davanti all’ossigeno e così la reazione è bilanciata:

C6H12O6 +6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Dopo aver bilanciato la reazione si passa allo step 2): ovvero si convertono i grammi di glucosio in moli tramite il peso molecolare che è pari a 180.16 g/mol:

moli di glucosio = 45.0 g/ 180.16 g/mol= 0.250

Dai coefficienti stechiometrici si ha che da 1 mole di glucosio se ne ottengono 6 di CO2 pertanto le moli di glucosio sono pari a:

moli di CO2 = 0.250 mol  ∙  6 = 1.50

Il peso molecolare di CO2 è di 44.01 g/mol

La massa di CO2 che si ottiene è quindi:

massa di CO2 = 1.50 mol ∙ 44.01 g/mol=66.0 g

4)      Il solfuro di mercurio reagisce con l’ossido di calcio per dare mercurio, solfuro di calcio e acido solforico secondo la reazione (da bilanciare) : HgS + CaO → Hg + CaS + CaSO4. Calcolare la massa di ossido di calcio necessaria per ottenere 36.0 g di Hg.

Per poter bilanciare la reazione si tiene conto del fatto che a destra vi sono 4 atomi di ossigeno pertanto si antepone il coefficiente 4 davanti a CaO.

HgS +4 CaO → Hg + CaS + CaSO4

Conseguentemente poiché a sinistra vi sono 4 atomi di Ca anteponiamo mentre a destra ce n’è 1 davanti a CaS il coefficiente 3:

HgS + 4 CaO → Hg +3 CaS + CaSO4

A destra vi sono 3 + 1 = 4 atomi di S pertanto anteponiamo il coefficiente 4 davanti a HgS e conseguentemente anche davanti ad Hg e così la reazione è bilanciata:

4 HgS +4 CaO →4 Hg +3 CaS + CaSO4

Dopo aver bilanciato la reazione si passa allo step 2): ovvero si convertono i grammi di Hg in moli tramite il peso atomico:

moli di Hg = 36.0 g/200.59 g/mol = 0.179

Dai coefficienti stechiometrici si ha che da 4 moli di CaO si ottengono 4 moli di Hg quindi il rapporto è di 4:4 ovvero di 1:1.

Moli di CaO = 0.179

Poiché il peso molecolare di CaO è pari a 56.08 g/mol si ha che la massa di CaO necessaria è pari a:

massa di CaO = 0.179 mol ∙ 56.08 g/mol = 10.0 g

5)      Il nitrato di piombo si decompone in ossido di piombo, biossido di azoto e ossigeno secondo la reazione (da bilanciare) Pb(NO3)2 → PbO + NO2 + O2. Calcolare i grammi di ossigeno ottenuti quando si sono formati 11.5 g di NO2

Per bilanciare la reazione si tiene conto che a sinistra vi sono 2 atomi di azoto quindi, poiché a destra ce n’è uno solo si antepone il coefficiente 2 davanti a NO2

Pb(NO3)2 → PbO +2 NO2 + O2

A questo punto a destra vi sono 1 + 2(2) + 2 = 7 atomi di ossigeno mentre a sinistra ce ne sono 3 ∙ 2 = 6.

Anteponiamo 2 davanti a Pb(NO3)2 e quindi aggiustiamo i coefficienti a destra anteponendo 2 davanti a PbO e 4 davanti a NO2 e la reazione risulta così bilanciata:

2 Pb(NO3)2 → 2 PbO +4 NO2 + O2

Passiamo quindi allo step 2) calcolando le moli di NO2 il cui peso molecolare è di 46.0 g/mol

Moli di NO2 = 11.5 g/ 46.0 g/mol=0.250

Il rapporto tra NO2 e O2 è di 4:1 quindi le moli di O2 sono pari a:

moli di O2 = 0.250/4 =0.0625

Tenendo conto che il peso molecolare di O2 è di 31.998 g/mol convertiamo le moli in grammi:

massa di O2 = 0.0625 mol ∙ 31.998 g/mol=2.00 g

Tags: coefficienti stechiometricidecomposizione termicamoli

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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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