Relazioni Ponderali

Relazioni Ponderali
Es. 1 Data la reazione da bilanciare:
0
+1 -1
0
+3 -1
Al + HCl → H2 + AlCl3
calcolare quanti grammi di H2 si ottengono da 235g di Al con eccesso di
HCl.
Al
H
0 → +3
0 →-1
+3
-1
1
3
2Al + 6HCl → 3H2 + 2AlCl3
moli Al = 235/26.98=8.71 moli
2Al : 3H2 = 8,71 moli Al : moli H2
moli H2 = (8.71×3)/2 = 13.06 moli
grammi H2 = moli×PM=13.06×2 = 26.12 g
Es. 2 Data la reazione da bilanciare:
-8/3
0
+4-2
C3H8 + O2→ CO2 + H2O
determinare la quantità in grammi di O2 necessaria per ossidare 0.82g
di C3H8.
C3H8 + 6H2O→ 3CO2 + 20e- + 20H+
O2 + 4e- + 4H+→2H2O
(-8/3 + x = 4; x=20/3 ×3=20)
×5
C3H8 + 6H2O→ 3CO2 +420e- + 20H+
5O2 + 20e- + 20H+→10H2O
C3H8 + 5O2→ 3CO2 + 4H2O
moli C3H8 = 0.82/44.03 = 0.0186 moli
moli O2 = 0.0186×5 = 0.093 moli
grammi O2 = 0.093×32 = 2.98 g
Es. 3 Data la reazione:
N2 + O2→ 2NO
calcolare la massima quantità (in grammi) di NO che si può formare
da 6.03g di N2 e 0.191 moli di O2.
Moli N2 = 6.03/28= 0.214 moli
Moli O2 = 0.191
→ reagente in difetto
Moli NO = 0.191×2= 0.382 moli
Grammi NO = 0.382×30.067 = 11.48g
Es. 4 Data la reazione:
Bi + 4HNO3→ Bi(NO3)3 + NO + 2H2O
determinare le quantità massime di Bi(NO3)3 e di NO che si possono
ottenere da 59.3 g di HNO3 e 99.5 g di Bi.
Moli HNO3 = 59.3/63.067 = 0.94 / 4 = 0.235
→ difetto
Moli Bi = 99.5/208.98 = 0.48
Moli Bi(NO3)3 = 0.235
Moli NO = 0.235
Grammi Bi(NO3)3 = 0.235×395.18 = 92.86 g
Grammi NO = 0.235×30.67 = 7.06 g
Es. 5 Data la reazione:
TiO2 + 2C + 2Cl2→ TiCl4 + 2CO
calcolare quanti grammi di TiO2 sono necessari per formare 0.54 g di CO.
Moli CO = 0.54/28 = 0.0193 moli
Moli TiO2 = 0.0193/2 = 9.64×10-3 moli
Grammi TiO2 = 9.64×10-3 × 79.88 = 0.77 g
RESA DI REAZIONI NON QUANTITATIVE
g di prodotto OTTENUTI
g di prodotto ATTESI
×100
Resa percentuale =
Es. 1: calcolare la resa percentuale della reazione:
3Cl2 + 6NaOH→ NaClO3 + 5NaCl + 3H2O
sapendo che 30.8g di NaOH con eccesso di Cl2 danno origine a 30.15g di
NaCl.
Moli NaOH = 30.8/39.98 = 0.77 moli
Moli NaCl attese = 0.77/6×5 = 0.642 moi
Grammi NaCl attesi = 0.642 ×58.43 =37.51g
Resa = (30.15/37.51)×100= 80.37%
Es. 2: calcolare la quantità in grammi di MgBr2 necessaria per ottenere (in
eccesso di Cl2) 2.54g di MgCl2, sapendo che la resa percentuale della
reazione è dell’ 88%.
MgBr2 + Cl2→ MgCl2 + Br2
grammi MgCl2 attesi = (2.54/88)×100 = 2.89g
moli MgCl2 attese = 2.89/95.2 = 0.03 moli
moli MgBr2 = 0.03
grammi MgBr2 = 0.03×184.1 = 5.52g
Es. 3: data la reazione:
3HgS + 6HCl + 2HNO3→ 3HgCl2 + 3S + 2NO + 4H2O
calcolare quanti grammi di HgCl2 si formano a partire da 5.31g di HgS,
0.25g di HCl e 1.23g di HNO3 (reazione quantitativa).
Quando una reazione è quantitativa la resa è del 100%
Moli HgS = 5.31/232.65 = 0.0228 / 3 = 7.6×10-3
Moli HCl = 0.25/36.45 = 6.86×10-3 / 6 = 1.4×10-3
→ difetto
Moli HNO3 = 1.23/63.07 = 0.0195 / 2 = 9.75×10-3
Moli HgCl2 = 1.4×10-3 × 3 = 3.43×10-3
Grammi HgCl2 = 3.43×10-3 ×271.49 = 0.93g
EQUIVALENTI (o GRAMMO-EQUIVALENTI)
Equivalente di un ossidante (riducente) = quantità in grammi di ossidante
(riducente) che acquista (cede) un Numero di Avogadro di elettroni
Equivalente di un acido (base) = quantità in grammi di acido (base) che cede
un Numero di Avogadro di H+ (OH-).
Equivalente di un sale = quantità in grammi di sale che per dissociazione
completa forma un numero di ioni negativi la cui carica complessiva è uguale a
quella di una mole di elettroni.
Peso equivalente (PE) = peso in grammi di un equivalente
In un processo redox ossidante e riducente reagiscono in quantità espresse in
equivalenti uguali.
In una reazione acido-base l’acido e la base reagiscono tra loro in quantità espresse in
equivalenti uguali.
N° eq = moli×
PE = PM/n
Esempi:
N° eN° H+/OHN° cariche anione
dove n=
N° eN° H+/OHN° cariche anione
+5
+2
HNO3 → NO
OSSIDANTE
+5 + 3e- → +2
PM=63.067
+5
1 mole di HNO3 = 3 eq di HNO3
PE = 63.067/3=21 g/eq
+4
HNO3 → NO2
OSSIDANTE
+5 +1e- → +4
1 mole HNO3 = 1 eq di HNO3
PE=PM
H2SO4 → HSO4- + H+
1 mole = 1 eq
PE=PM
H2SO4 → SO42- + 2H+
1 mole = 2 eq
ACIDO
ACIDO
PE=PM/2 = 49.039 g/eq
Ca3(PO4)2
1 mole = 6 eq
SALE
PE=PM/6=51.697 /eq
Es. 1
Calcolare la quantità in grammi di H2SO4 che reagisce completamente con 0.4 eq
di NaOH in una reazione in cui si forma NaHSO4.
NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O
1H+
0.4 eq NaOH = 0.4 eq H2SO4
moli = eq
grammi= moli×PM = 0.4× 98.08 = 39.2g
Es. 2
Calcolare la quantità in grammi di H2SO4 che reagisce completamente con 0.4 eq
di NaOH in una reazione in cui si forma Na2SO4.
NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O
2H+
0.4 eq NaOH = 0.4 eq H2SO4
moli = eq/2
moli = 0.4/2= 0.2
grammi = 0.2× 98.08 = 19.61g
Oppure:
PE = PM/2 = 98.08/2 = 49.03
Grammi = eq×PE = 0.4×49.03 = 19.61g
Es. 3
Calcolare la quantità in grammi di FeSO4 che sono necessari per ridurre, in
ambiente acido, 0.0638 moli di K2Cr2O7 a sale di Cr(III). FeSO4 si ossida a
Fe2(SO4)3.
K2Cr2O7 → Cr3+
+6 + 3e- → +3
In K2Cr2O7 ci sono due atomi di Cr quindi: 3×2=6
eq K2Cr2O7 = moli×6 = 0.0638×6= 0.383 eq = eq FeSO4
FeSO4 → Fe2(SO4)3
+2 - 1e- → +3
eq FeSO4 = moli FeSO4
grammi = 0.383 × 151.91 = 58.2 g
Es. 4
Calcolare la quantità in grammi di FeS2 che viene completamente ossidata a
Na2FeO4 e Na2SO4 da 298.35g di Na2O2 che si riduce a Na2O.
Na2O2 → Na2O
-1 + 1e- → -2
1×2=2
moli Na2O2= 298.35/78 = 3.82
eq Na2O2 = 3.82×2 = 7.65 = eq FeS2
+4 -2
+6
+6
FeS2 → Na2FeO4 + Na2SO4
+2e-
-8e- × 2=16
In totale vengono scambiati 18 elettroni:
moli FeS2 = eq/18 = 7.65/18 = 0.425
grammi = 0.425×119.8 = 50.9 g
Es. 5
In un processo di ossidoriduzione 0.827g di KMnO4 ossidano completamente
0.111g di PH3 a H3PO4. Determinare la variazione del numero di ossidazione di
Mn.
PH3 → H3PO4
-3 - 8e- → +5
moli PH3 = 0.111/ 33.99 = 0.00326
eq PH3 = 0.00326×8= 0.0261 = eq KMnO4
moli KMnO4 = 0.827/157.9= 0.0052
n° elettroni scambati = eq/moli = 0.0261/0.0052 = 5
+7
KMnO4 + 5e- → Mn2+
Es. 6
E’ data una soluzione di H2O2 che trattata con KI libera I2. Lo Iodio così formato
ossida 0.958g di Na2S2O3 a Na2S4O6 riducendosi a NaI. Calcolare la quantità in
grammi di H2O2 presente nella soluzione iniziale.
+2
+5/2
Na2S2O3 → Na2S4O6
+2 - 1/2e- → +5/2
1/2×2=1
moli Na2S2O3 = 0.958/158.1 = 0.00606 moli
eq Na2S2O3 = moli = 0.00606 = eq I2
I2 → NaI
0 + 1e- → -1
1×2=2
moli I2 = 0.00606/2 = 0.00303
H2O2 + 2KI → I2 + 2KOH
moli I2 = moli H2O2
grammi H2O2 = 0.00303×34 = 0.103g
oppure:
H2O2 → KOH
-1 - 1e- → -2
1×2=2
eq I2 = eq H2O2
moli H2O2 = 0.00607/2= 0.00303
grammi H2O2 = 0.00303×34 = 0.103g