esercitazione 7 - Corsi a Distanza

ESERCITAZIONE 7
CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI
Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze, solide, liquide o gassose. La sostanza
presente in maggiore quantità si chiama solvente e quella in minore quantità si chiama soluto. Nelle
soluzioni liquide il solvente è un liquido e il soluto può essere solido liquido o gassoso.
La concentrazione di una soluzione esprime la quantità relativa dei soluti rispetto al solvente. Si può
esprimere in:
- Molarità (concentrazione molare): n° di moli di soluto contenute in un litro di soluzione: mol/l = M.
- Percentuale in peso ( concentrazione in peso): quantità in peso di soluto contenuto in 100 parti in
peso di soluzione: (g/g)x100 = %.
- Percentuale in volume (concentrazione in volume): volume di soluto contenuto in 100 parti in volume
di soluzione: (ml/ml)x100 = %.
- Concentrazione ordinaria( 0 %) : quantità in peso di soluto disciolto in 100 parti di solvente.
- Normalità (concentrazione normale) : numero di grammoequivalenti di soluto contenuti in un litro di
soluzione: geq/ l = N.
- Molalità (concentrazione molale): numero di moli di soluto contenute in un chilogrammo di solvente:
mol/Kg = m.
- Frazione molare: rapporto tra le moli di un componente e la somma delle moli di tutti i componenti:
n°i/n°tot = X.
- Percentuale molecolare: numero di moli, di soluto contenute in 100 moli di soluzione: Xx100 = X%.
Per i gas la % in volume è uguale alla % molecolare.
Esercizi:
1) Calcolare il numero di grammi di idrossido di potassio contenuti in 153 ml di soluzione 0,180 M.
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La soluzione contiene 0,180 moli di KOH per ogni litro di soluzione. In 153 ml (= 0,153 l) conterrà:
0,180 mol/l x 0,153 l = 0,0275 mol
PM KOH = 56,109 g/mol
0,0275 mol x 56,109 g/mol = 1,54 g
2) Calcolare il n° di grammi di NaOH contenuti in 242 ml di soluzione 0,100 N di NaOH.
La soluzione contiene 0,100 grammoequivalenti di NaOH in un litro di soluzione. Un
grammoequivalente ha una massa corrispondente al peso equivalente, che per NaOH è uguale al peso
molecolare diviso per 1 (perchè ha 1 ossidrile), quindi un grammoequivalente di NaOH corrisponde a
39,9972 g. I grammi corrispondenti a 0,100 equivalenti sono dunque dati da:
39,9972 : 1 = x : 0,100
x = 0,100x39,9972 = 4,00
Questi 4,00 g sono contenuti in un litro di soluzione. In 242 ml ( 0,242 l ) di soluzione avremo:
4,00 g/l x 0,242 l = 0,97 g di NaOH
3) Una soluzione è stata preparata sciogliendo 3,50 g di metanolo (CH3OH) in 50,90 g di H2O.
Calcolare la frazione molare dei due componenti.
cH2O = nH2O/(nH2O + ncH3OH)
cCH3OH = nCH3OH/(nH2O +nCH3OH)
n° moli di metanolo:
3,50 (g )/ 32,0424 (g/mol) = 0,109 moli
n° moli di acqua:
50,90(g)/18,0153(g/mol) = 2,825 mol
frazione molare metanolo : 0,109 mol/(0,109+2,825) mol = 0,0372
frazione molare acqua: 2,825 mol/(0,109+2,825) mol = 0,963
4) 10,15 g di NaOH vengono mescolati con 70,55 g di H2O . Calcolare le percentuali in peso dei due
componenti.
Le masse sono additive , i volumi non lo sono (se si assume che lo siano viene specificato).
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Massa totale: 10,15 g + 70,55 g = 80,70 g
% in peso di H2O = (70,55 / 80,70)100 = 87,42 %
% in peso di NaOH = (10,15/ 80,70)100 = 12,58 %
5) 90,5 ml di etanolo (C2H5OH) vengono mescolati con 100,3 ml di acqua. Calcolare le percentuali in
volume sapendo che il volume totale e' 183 ml.
% in volume di H2O = (100,3/ 183)100 = 54,8 %
% in volume di etanolo = (90,5 /183) = 49,4 %
6) Si sciolgono 10,3 g di HCl in una quantità d'acqua tale da ottenere 200,5 ml di soluzione. Calcolare la
molarità e la molalità sapendo che la densità della soluzione è 1,021 g/ml.
Moli di HCl :
P.M. HCl = 36,461 g/mol
10,3 g/ 36,461(g/mol) = 0,282 moli HCl
Molarità = moli soluto/litri soluzione = 0,282 moli/0,2005 lt 1,41
= M
molalità?
→ moli soluto /1 Kg solvente
la densità della soluzione è 1,021 g/ml quindi un litro di soluzione contiene 1021 grammi di soluzione.
Massa solvente = massa soluzione - massa soluto = 1021g - (1,41 mol x 36,461 g/mol) = 970 g
Molalità = 1,41 moli HCl/0,970 Kg solvente = 1,45 m
7) Una soluzione è ottenuta sciogliendo 25,9 g di acido fosforico in 209,1 g di acqua. Sapendo che la
densità della soluzione è 1,16 g/ml, calcolare la molarità, la normalità, le % in peso e la molalità,
considerando tre idrogeni acidi.
P.M. H3PO4 = 97,9953
moli soluto = 25,9 g/97,9953g/mol = 0,264 mol
molalità = 0,264 mol/0,2091 Kg = 1,26 m
percentuali in peso:
%w H3PO4 = (25,9g/(25,9 + 209,1)g) x 100 = 11,0%
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%w H2O = (209,1 g /(25,9 + 209,1)g)x100 = 89,0 %
Molarità e normalità sono riferite al volume totale di soluzione (g = 25,9 + 209,1 = 235,0 g)
235 g /1,16(g/ml) = 203 ml di soluzione
Molarità = moli H3PO4/lt soluzione = 0,264 mol /0,203 lt = 1,30 M
Peso equivalente H3PO4 = 97,9953/3 g/eq = 32,665 g/eq
n° equivalenti = 25,9 g /32,665(g/eq) = 0,793 eq
Normalità :
0,793 eq / 0,203 lt = 3.91 N
9) Calcolare quanti g di NaOH sono necessari per neutralizzare 0,5 l di soluzione 1,5 M di H2SO4
secondo la seguente reazione:
2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O
Moli di H2SO4 = 1,5 moli/lt x 0,50 lt = 0,75 moli
Moli di NaOH necessarie = 0,75 x 2 = 1,5 moli
P.M. NaOH = 39,66 g/mol
gNaOH necessari = 39,66 x 1,5 = 59 g
10) Una soluzione è ottenuta aggiungendo 90,5 ml di etanolo (C2H5OH) a 100,3 ml di H2O.
Determinare la % in volume dei 2 componenti, sapendo che il volume finale è 183 ml (i volumi nelle
soluzioni non sono additivi).
% vol H2O = (100,3 ml/183 ml) x 100 = 54,8 %
% vol C2H5OH = (90,5 ml/183 ml) x 100 = 49,4 %
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