esercitazione 5 - People.unica.it

STECHIOMETRIA
Data la reazione
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)
Calcolare quanti grammi di ferro si possono produrre da 0.3 Kg di ossido di ferro (III) che
reagiscono con 0.3 m3 STP di CO.
Quanti litri STP di monossido d'azoto si possono ottenere da 47,65 g di Cu aggiunti a 0,75 l
di soluzione acquosa di HNO3 al 15% in peso? (Considerare la densità della soluzione pari a
1.1 Kg/l)
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 +4H2O + 2NO
Si miscelano 18.00 g di cerio con 9.00 g di zolfo. Sapendo che:
4Ce + 3S → Ce4 S 3
Calcolare la quantità massima in grammi di prodotto che si può formare.
Quale volume di H2S (STP) occorre per formare 5 g di As2S5 secondo la reazione (da
bilanciare):
AsCl5 + H2S As2S5 + HCl
Quanto AsCl5 occorre per la reazione?
Si hanno a disposizione due combustibili per produrre una quantità di calore pari a
500000 kJ. Sapendo che i due combustibili sono propano (C3H8) e benzene (C6H6) e che il
loro costo è rispettivamente:
1.5 €/kg per il propano (C3H8)
2.1 €/kg per il benzene (C6H6)
stabilire quale dei due combustibili è economicamente più conveniente e quale produce
più CO2 per kg di combustibile. Sono noti: ∆H0f (C3H8) = -103.85 kJ/mol
∆H0f (C6H6) = 49.04 kJ/mol ∆H0f (CO2) = -393.5 kJ/mol ∆H0f (H2O(g)) = -241.8 kJ/mol
Le due reazioni di combustione bilanciate sono:
1)
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
2)
C6H6 + 15/2O2 6CO2 + 3H2O
Per ciascuna delle reazioni posso valutare il ∆H°
1)
∆Hr°= [ 3∆H°f(CO2) + 4 ∆H°f(H2O)] - [∆H°f(C3H8)] =
=3(-393.5)+4(-241.8)-(-103.58)=-2044.2 kJ/mol
2)
∆Hr°= [ 6∆H°f(CO2) + 3 ∆H°f(H2O)] - [∆H°f(C6H6)] =
=6(-393.5)+3(-241.8)-(49.04)=-3037.3 kJ/mol
I valori così ricavati rappresentano il calore sviluppato per una mole di ciascun
combustibile.
Il numero di moli di ciascun combustibile necessario alla produzione di 500000
kJ di calore sarà quindi
1) n(C3H8) = 500000kJ /|∆H°r| = 500000 kJ/2044.2 kJ/mol= 244.6 moli
g(C3H8) = n(C3H8) PM(C3H8) = 244.6*44=10762 = 10.76 kg
Costo totale = 10.76 kg* 1.5 €/kg = 16.14 €
2) n(C6H6) = 500000kJ /|∆H°r| = 500000 kJ/3037.3 kJ/mol= 164.6 moli
g(C6H6) = n(C6H6) PM(C6H6) = 164.6*78=12839 = 12.84 kg
Costo totale = 12.84 kg* 2.1 €/kg = 26.96 €
Valutiamo le moli di combustibile per chilogrammo:
n(C3H8)=1000 g/44= 22.7
n(C6H6)=1000 g/78= 12.8
Per valutare la anidride carbonica prodotta utilizziamo il coefficiente
stechiometrico:
n(CO2)=3*n(C3H8) = 3*22.7 = 68.1
n(CO2)=6*n(C6H6) = 6*12.8 = 76.8
Il combustibile più economico è il propano che produce anche una quantità di
anidride carbonica a chilogrammo più bassa.
Date due reazioni chimiche A e B e il loro ∆H°
A) Fe2O3 + 3CO(g) → 2 Fe(s) + 3CO2(g)
B) CO(g) + 1/2 O2(g) → CO2(g)
∆HA°=-26.7 kJ
∆HB°=-283.0 kJ
calcolare il ∆H° della seguente reazione::
C) 2 Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s)
∆HC°= ?
La reazione con ∆H incognito è il risultato della reazione A invertita sommata con
la B moltiplicata per 3:
-A+3B = C
-∆HA° +3 ∆HB° = ∆HC°
2 Fe(s) + 3CO2(g) → Fe2O3(s) + 3CO(g)
∆H °= + 26.7 kJ
3CO(g) + 3/2 O2(g) → 3 CO2(g)
∆H °= - 849.0 kJ
2Fe(s) +3CO2(g) +3CO(g) + 3/2O2(g) → Fe2O3(s) + 3CO(g)+ 3CO2(g)
2 Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s)
∆H °= - 822.3 kJ
Calcolare il calore di formazione del metano a partire dagli elementi a 298 K a P costante,
utilizzando i seguenti dati (298 K): ∆H°f=-393.51 kJ/mol per CO2; -285.84 kJ/mol per H2Oliq;
∆H°comb=-890.31 kJ/mol per CH4.
A 2.5 kg di un idrocarburo (C3H8) vengono bruciati in una caldaia. Determinare il calore
sviluppato dalla combustione e quanti m3 (STP) di H2O vengono prodotti. Sono noti:
∆H0f (CO2) = -393.5 kJ/mol ∆H0f (H2O(g)) = -241.8 kJ/mol
∆H0f (C3H8) = -103.85 kJ/mol
Nota l’entalpia di formazione di FeO (- 266,4 kJ/mol) e di Fe2O3 (-824,2 kJ/mol) determinare il calore svolto
nella reazione di 10kg di FeO con 1m3 di O2 (a 20°C e P=1 atm) secondo l’equazione:
2 FeO(s) +1/2 O2(g)=Fe2O3(s)
Calcolare l’ entalpia di formazione dell’ alcol etilico C2H5OH utilizzando i valori delle entalpie per le reazioni
di combustione dell’alcol etilico ( -1366 kJ/mol ) del carbone ( -393 kJ/mol) e dell’idrogeno (- 285,8 kJ/mol).
Quale volume di CO2 (g) a 0°C e P= 101 kPa si forma dalla combustione di 1dm 3 di alcol se la sua densità è
pari a 0,9 g/cm3?
La reazione tra Mg metallico e CO2 è
2Mg + CO2(g) → 2 MgO(s) + C(grafite)
Determinare l’entalpia della reazione e spigare perché un estintore a base di CO2 non è in grado di
spegnere un incendio causato da Mg metallico.
Determinare i grammi di MgO che si formano dalla reazione di 20 g di Mg con 20 dm3 di CO2 gassosa
misurati a T= 25°C e P= 1 atm.
Dati: ∆H f(MgO) =-610 kJ/mol ∆H f(CO2) = -393 kJ/mol