Esame con soluzioni-stechiometria,resa,limitante - Chimica - a.a.2017/2018 PDF

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STECHIOMETRIA, RESA, LIMITANTE 1. Considerando la reazione Al2O3 + H2SO4  Al2(SO4)3 + H2O, calcolare i g di Al2O3 che reagiscono con 20 g di H2SO4. Calcolare inoltre i g dei prodotti. Scriviamo la tabella di reazione: Al2O3 PM 102 g/mol moli x

+

3H2SO4 98 g/mol 3x



Al2(SO4)3 342 g/mol x

+

3H2O 18 g/mol 3x

Sappiamo che abbiamo 20g di acido solforico calcoliamo le moli: n = m/PM = 20/98 = 0.20 mol Ma dalla tabella vediamo che : 0.20 = 3x Quindi x = 0.20/3 = 0.067 mol Da lì possiamo calcolare le moli di reagenti e di prodotti: nAl2O3 = x = 0.067 mol nAl2(SO4)3 = x = 0.067 mol nH2O = 3x = 3*0.067 = 0.20 mol E da qui possiamo calcolare le masse corrispondenti applicando m = n*PM mAl2O3 = 0.067 * 102 = 6,8g mAl2(SO4)3 = 0.067 * 342 = 22,9g mH2O = 0.20 * 18 = 3,6g 2. Data la reazione AlBr3 + Na2SO4  NaBr + Al 2(SO4)3 calcolare i g di reagenti necessari per formare 155g di NaBr. Calcolare inoltre i g di solfato di alluminio che si formano. Scriviamo la tabella di reazione: + 2AlBr3 3Na2SO4  6NaBr + PM 266.7 g/mol 142 g/mol 102.9 g/mol moli 2x 3x 6x Sappiamo che vogliamo produrre 155g di bromuro di sodio, calcoliamo le moli: n = m/PM = 155/102.9 = 1.5 mol Ma dalla tabella vediamo che : 1.5 = 6x Quindi x = 1.5/6 = 0.25 mol Da lì possiamo calcolare le moli di reagenti e di prodotti: nAlBr3 = 2x = 2 * 0.25 = 0.50 mol nNa2SO4 = 3x = 3 * 0.25 = 0.75 mol nAl2(SO4)3 = x = 0.25 mol E da qui possiamo calcolare le masse corrispondenti applicando m = n*PM mAlBr3 = 0.50 * 266.7 = 133,4g mNa2SO4 = 0.75 * 142 = 106,5g mAl2(SO4)3 = 0.25 * 342 = 85,5g

Al2(SO4)3 342 g/mol x

3. Quanto ossido di calcio reagisce con 58 g di acido ortofosforico per dare ortofosfato di Ca e acqua? Scriviamo la tabella di reazione: 3CaO + 2H3PO4  Ca3(PO4)2 PM 56.1 g/mol 98 g/mol 310.3 g/mol moli 3x 2x x Sappiamo che abbiamo 58 g di acido ortofosforico, calcoliamo le moli:

+

3H2O 18 g/mol 3x

n = m/PM = 58/98 = 0.59 mol Ma dalla tabella vediamo che : 0.59 = 2x Quindi x = 0.59/2 = 0.295 mol Da lì possiamo calcolare le moli di CaO: nCaO = 3x = 3 * 0.295 = 0.885 mol E da qui possiamo calcolare la massa corrispondente applicando m = n*PM mCaO = 0.885 * 56.1 = 49,6g 4. Data la reazione: MgBr 2 + Cl 2  Br2 + MgCl2 si fanno reagire con un eccesso di cloro, 176g di MgBr2, e si ottengono 135g di Br2. Qual è la resa percentuale? Scriviamo la tabella di reazione: MgBr2 PM/PA 184.1 g/mol moli x

+

Cl2 71 g/mol x



Br2 159.8 g/mol x

+

MgCl2 95.3 g/mol x

La formula della resa è η = [(quantità ottenuta)/(quantità teorica)]*100 Sappiamo che abbiamo 176 g di bromuro di magnesio, calcoliamo le moli: n = m/PM = 176/184.1 = 0.956 mol Ma dalla tabella vediamo che : 0.956 = x Quindi, in teoria nBr2T = x = 0.956 mol E da qui possiamo calcolare la massa corrispondente applicando m = n*PM mBr2T = 0.956 * 159.8 = 152.8 g Conosciamo la massa ottenuta quindi possiamo calcolare la resa: η = (135/152.8)*100 = 88% 5. Data la reazione Na2S + CaCl 2  CaS + 2NaCl, calcolare i g di CaS ottenuto, partendo da 12 g di Na2S con una resa del 97,5%. Scriviamo la tabella di reazione: Na2S PM 78 g/mol moli x

+

CaCl2 111 g/mol x



CaS 72 g/mol x

+

2NaCl 58.5 g/mol 2x

Sappiamo che abbiamo 12 g di solfuro di sodio, calcoliamo le moli: n = m/PM = 12/78 = 0.15 mol Ma dalla tabella vediamo che : 0.15 = x Quindi, in teoria, se la reazione fosse completa, otterremo: nCaST = x = 0.15 mol E da qui possiamo calcolare la massa corrispondente applicando m = n*PM mCaST = 0.15 * 72 = 10.8 g Conosciamo la massa teorica e la resa quindi possiamo calcolare la massa ottenuta: η = (m/mT)*100 quindi m = (η* mT)/100 m = (97.5*10.8)/100 = 10.5 g 6. Si fanno reagire 500 g di Al secondo la reazione Al + HCl  AlCl3 + H2 (da bilanciare). Calcolare i g di HCl occorrente e i g dei prodotti.

Scriviamo la tabella di reazione: 2Al PM/PA 27 g/mol moli 2x

+

6HCl 36.5 g/mol 6x



2AlCl3 133.5 g/mol 2x

+

3H2 2 g/mol 3x

Sappiamo che abbiamo 500g di alluminio calcoliamo le moli: n = m/PM = 500/27 = 18.52 mol Ma dalla tabella vediamo che : 18.52 = 2x Quindi x = 18.52/2 = 9.26 mol Da lì possiamo calcolare le moli di reagenti e di prodotti: nHCl = 6x = 6 * 9.26 = 55.56 mol nAlCl3 = 2x = 2 * 9.26 = 18.52 mol nH2 = 3x = 3*9.26 = 27.78 mol E da qui possiamo calcolare le masse corrispondenti applicando m = n*PM mHCl = 55.56 * 36.5 = 2027g mAlCl3 = 18.52 * 133.5 = 2472g mH2 = 27.78 * 2 = 55.56g 7. Si fanno reagire 250 g di acido solforico con 200 g di idrossido ferrico e si ha formazione di solfato ferrico e acqua. Calcolare i g dei prodotti che si formano. Scriviamo la tabella di reazione: 3H2SO4 PM 98 g/mol moli 3x

+

2Fe(OH)3 106.85 g/mol 2x



Fe2(SO4)3 399.9 g/mol x

+

6H2O 18 g/mol 6x

Sappiamo che abbiamo 250 g di acido solforico e 200 g di idrossido ferrico calcoliamo le moli: n = m/PM nH2SO4 = 250/98 = 2.55 mol = 3x1 quindi x1 = 2.55/3 = 0.85 mol nFe(OH)3 =200/106.85 = 1.87 mol =2x2 quindi x2 = 1.87/2 = 0.935 mol abbiamo x1 < x2 quindi l’acido solforico è il reagente limitante e x = x1 = 0.85 mol Da lì possiamo calcolare le moli di prodotti: nFe2(SO4)3 = x = 0.85 mol nH2O = 6x = 6 * 0.85 = 5.1 mol E da qui possiamo calcolare le masse corrispondenti applicando m = n*PM mFe2(SO4)3 = 0.85 * 399.9 = 339,9g mH2O = 5.1 * 18 = 91,8g 8. Il carbonato di calcio si decompone per azione dell’acido cloridrico, formando cloruro di calcio, acqua e anidride carbonica. Se 10,0 g di carbonato di calcio vengono trattati con 10,0 g di acido cloridrico, quanti g di anidride carbonica si possono ottenere? Scriviamo la tabella di reazione: CaCO3 + PM 100.1 g/mol moli x

2HCl 36.4 g/mol 2x



CaCl2 111g/mol x

+

H2O 18 g/mol x

+

CO2 44 g/mol x

Sappiamo che abbiamo 10,0 g di carbonato di calcio e 10,0 g di acido cloridrico, calcoliamo le moli: n = m/PM nCaCO3 = 10/100.1 = 0.0999 mol = x1 nHCl =10/36.4 = 0.275 mol =2x2 quindi x2 = 0.275/2 = 0.138 mol abbiamo x1 < x2 quindi il carbonato di calcio è il reagente limitante e x = x1 = 0.0999 mol Da lì possiamo calcolare le moli di anidride carbonica:

nCO2 = x = 0.0999 mol E da qui possiamo calcolare la massa corrispondente applicando m = n*PM mCO2 = 0.0999 * 44 = 4,396g 9. L’azoto e l’ossigeno reagiscono in certe condizioni sperimentali per dare monossido di azoto. Calcolare la quantità massima di NO che si puo’ formare partendo da 6,03g di N 2 e 0,191 mol di O2. Scriviamo la tabella di reazione: N2 PM 28 g/mol moli x

+

O2 32 g/mol x



2NO 30 g/mol 2x

Sappiamo che abbiamo 6.03 g di azoto, calcoliamo le moli: n = m/PM nN2 = 6.03/28 = 0.215 mol = x1 e sappiamo che nO2 =0.191 mol = x2 abbiamo x2 < x1 quindi l’ossigeno è il reagente limitante e x = x2 = 0.191 mol Da lì possiamo calcolare le moli di monossido di azoto: nNO = 2x = 2 * 0.191 = 0.382 mol E da qui possiamo calcolare la massa corrispondente applicando m = n*PM mNO = 0.382 * 30 = 11,46g 10. L’acido nitrico trasforma il bismuto in nitrato di bismuto riducendosi in monossido di azoto. Calcolare la quantità massima di nitrato di bismuto che si puo’ ottenere partendo da 59,3g di HNO3 e 99,5g di Bi. Scriviamo la tabella di reazione: Bi + PM/PA 208.91 g/mol moli x

4HNO3 63 g/mol 4x



Bi(NO3)3 + 394.91g/mol x

NO 30 g/mol x

+

2H2O 18 g/mol 2x

Sappiamo che abbiamo 99,5g di Bi e 59,3g di HNO3, calcoliamo le moli: n = m/PM nBi = 99.5/208.91 = 0.476 mol = x1 nHNO3 = 59.3/63 = 0.941 mol =4x2 quindi x2 = 0.941/4 = 0.235 mol abbiamo x2 < x1 quindi l’acido nitrico è il reagente limitante e x = x2 = 0.235 mol Da lì possiamo calcolare le moli di nitrato di bismuto: nBi(NO3)3 = x = 0.235 mol E da qui possiamo calcolare la massa corrispondente applicando m = n*PM mBi(NO3)3 = 0.235 * 394.91 = 92.80g 11. Calcolare in grammi la quantità di Cl 2 necessaria per produrre, in eccesso di NaOH, 30,8g di NaClO3, sapendo che la reazione ha una resa del 83,4%. Scriviamo la tabella di reazione: 3Cl2 PM/PA 70.9 g/mol moli 3x

+

6NaOH  NaClO3 + 39.99 g/mol 106.44g/mol 6x x

5NaCl + 58.44 g/mol 5x

Sappiamo che abbiamo prodotto 30,8g di clorato di sodio, calcoliamo le moli: n = m/PM nNaClO3 = 30.8/106.44 = 0.289 mol

3H2O 18 g/mol 3x

Ma sappiamo che questa reazione non è completa, ha una resa del 83.4%, quindi se la resa fosse del 100% le moli di clorato di sodio sarebbero di più. Calcoliamo quindi le moli teoriche di clorato di sodio se la resa fosse del 100%: η = (n/nT)*100 quindi nT = (n/η)*100 nNaClO3T = (0.289/83.4)*100 = 0.347 mol = x Quindi nCl2 = 3x = 3 * 0.347 = 1.04 mol e mCl2 = nCl2 * PMCl2 = 1.04 * 70.9 = 73,74g...