laboratorio di chimica generale e...

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MILANO

Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Corso di Laurea Triennale in Chimica

CORSO DI:

LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE

E INORGANICA

Docente:

Dr. Alessandro Caselli

Anno Accademico 2009-2010

Capitolo 2c. Esercizi

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CAPITOLO 2 ESERCIZI

Esercizi più complessi sulle percentuali in peso degli

elementi, delle miscele e sul calcolo della formula minima.


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Esercizi più complessi sulle % in peso degli elementi, delle miscele e calcolo

delle formule minime

Esercizio

Un ossido di Pb, scaldato con carbone (in eccesso), dà piombo metallico. 15,50 g

di ossido danno 13,42 g di piombo.

Calcolare la formula minima del composto.

(PAPb = 207,2; PAO = 16,0)

Tutto il piombo originariamente contenuto nell’ ossido viene ritrovato come piombo

metallico. Questo vuol dire che la quantità di piombo contenuta in 15,50 g di

ossido è uguale a 13,42 g. Calcolo la % di Pb contenuta in 15,50 g:

Supponiamo di avere 100 g di composto:

Da cui:

La formula minima del composto è PbO2.


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Lo stesso conto avrei potuto farlo anche passando attraverso le moli fin dal primo

passaggio:

Da cui la formula minima:

Esercizio

Un minerale è costituito dal 35,0% in peso di FeS2, dal 20,0% di FeAsS e da

sostanze che non contengono né ferro né zolfo.

Calcolare quanto ferro e quanto zolfo si possono ottenere da 1 Kg di minerale.

(PAFe = 55,8; PAS = 32,1; PAAs = 74,9)

1000 g di minerale contengono 350 g di FeS2 e 200 g di FeAsS. Calcolo le % in

peso di ferro e di zolfo nei due composti.

PMFeS2 = 120,0. Quindi % in FeS2:


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350 g di FeS2 contengono:

PMFeAsS = 162,8. Quindi % in FeAsS:

200 g di FeAsS contengono:

Quindi:

Esercizio (Es. 15 Pag. 73, Clerici – Morocchi)

Un campione di 11,34 g di una lega leggera costituita da Al, Mg e Cu viene

polverizzato e trattato con una soluzione acquosa di NaOH per sciogliere

l’alluminio; in seguito il residuo solido (2,73 g) viene trattato con una soluzione

acquosa di HCl per sciogliere il magnesio; dopo questo trattamento il residuo

solido pesa 0.90 g.

Calcolare la % in peso della lega.


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Calcolo i grammi di ciascun elemento:

I rimanenti 0,90 g sono di Cu.

Calcolo le %:

Esercizio (Es. 13 Pag. 67, Sacco – Freni)

Gli elementi A e B reagiscono con ossigeno, in certe condizioni, a dare ABO3; in

altre condizioni reagiscono a dare AB2O5. Il primo di questi composti contiene il

17,36% in peso di ossigeno, il secondo il 20,01% di ossigeno.

Calcolare i pesi atomici di A e B.

(PAO = 16,0)

100 g di composto ABO3 contengono 17,36 g di ossigeno. Posso quindi calcolare

il peso molecolare del composto ABO3, che è dato da:


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Faccio lo stesso conto anche per AB2O5:

Da questi dati ricavo che:

Se guardo sulla tavola periodica trovo che il PA di A corrisponde, a meno

dell’errore sperimentale, a quello del Ba (PA = 137,3) e quello di B corrisponde a

quello dello Zr (PA = 91,2)

Le formule BaZrO3 e BaZr2O5 sono coerenti con gli stati di ossidazione degli

elementi.


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Una miscela di due sostanze A e B contiene il 39,0% in peso di ossigeno. Le

sostanze allo stato puro A e B hanno formula minimia, rispettivamente, CH4O e

C2H6O.

Calcolare in quale rapporto in peso sono presenti A e B nella miscela.

(PAO = 16,0; PAC = 12,0; PAH = 1,0)

Calcoliamo i PM:

Supponiamo di avere 100 g:


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Da cui:

Il rapporto in peso B/A = 72,0/28,0 = 2,57


Stabilire qual è il prodotto più conveniente tra KNO3 al 65% in peso (purezza) e

NaNO3 al 60% in peso (purezza), quando si sfrutta l’effetto ossidante dello ione

nitrato, che si riduce a nitrito.

(PAO = 16,0; PAN = 14,0; PAK = 39,1; PANa = 23,0)

Supponiamo di avere 100 g di KNO3 al 65% → 65 g di KNO3

100 g di NaNO3 al 60% → 60 g di NaNO3

Posso calcolare i g di nitrato presenti nei due casi:

Nonostante sia meno puro, conviene usare il nitrato di sodio!


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Esercizio

Un cartello in un negozio segnala il prezzo scontato di un articolo: 100€ (sconto

del 20%)

a) Quanto costava l’articolo non scontato?

b) Quanto è stato lo sconto in €?

100€ sono il 80% del prezzo pieno.

a) Costo non scontato

b) Sconto

Esercizio

Un camion trasporta un carico di 200 cassette di banane e 100 cassette di kiwi. Le

cassette di banane contengono 30 banane, quelle di kiwi 40 kiwi.

1 cassetta vuota pesa 300 g. il camion viene saccheggiato da un branco di 50

scimmie. Ogni scimmia ruba 10 kiwi e 10 banane. Dopo il furto il peso del carico

del camion è calato dello 8,993% in peso. Inizialmente il carico del camion era

1,39 106 g.

Quanto pesa 1 banana? Quanto pesa 1 kiwi?

Inizialmente ho 6000 banane e 4000 kiwi; 300 cassette. Quindi:


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Il furto è di 500 banane e 500 kiwi. Quindi:

Posso impostare un sistema:


Si miscelano 2 parti in peso di rame metallico con 1 parte di zolfo. Si riscalda la

miscela evitando il contatto dell’aria. Dopo la reazione la miscela contiene il 75%

di Cu2S.

Calcolare:

a) La rimanente composizione %.

b) La resa della reazione

(PACu = 63,5; PAS = 32,1)


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Supponiamo di partire da: 200 g di Cu → 3,15 mol Cu

100 g di S → 3,12 mol S

La reazione è:

2Cu + S Cu2S

Rapporti molari: 3,15 + 1,575 1,575

L’agente limitante infatti è il rame!

Ma in realtà si ottengono:

a) La rimanente composizione % è data da:

b) La resa è data da:

Oppure:


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Il carburo di calcio si ottiene facendo reagire in un forno elettrico ossido di calcio e

carbonio. In una preparazione la miscela contiene il 85% in peso di CaC2ed il 15%

di CaO non reagito.

Calcolare quanto CaO occorre per avere:

a) 5,00 t di CaC2 puro.

b) 5,00 t di miscela di reazione al 85% di CaC2.

(PAC = 12; PACa = 40; PAO =16)

La reazione è.

CaO + 3 C CaC2 + CO

5 t di CaC2 corrispondono a 5 103 kg, ossia:

Se 5 t sono il 85%, la massa totale è data da:

E quindi la massa di CaO non reagito:

Oppure:


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Da cui:

Le moli iniziali da ossido di calcio necessarie per preparare 5 t di carburo di calcio

sono date dalla somma delle moli finali:

a) Per ottenere 5 t di CaC2 devo partire da:

b) 5 t di miscela contengono:

Facendo la proporzione:

Esercizio

L’analisi elementare di un composto organico mostra la presenza di C, H, O e N

come costituenti.

a) Un campione di 1,278 g viene bruciato completamente ottenendo 1,60 g di

CO2 e 0,77 g di H2O;

b) Un campione di 1,627 g dello stesso composto contiene 0,215 g di N2.

Determinare la formula minima del composto.


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Le reazioni sono:

a) CxHyOzNt x CO2 + y/2 H2O

b) CxHyOzNt t N

a)

Che corrispondono a:

Che corrispondono a:

b)

Corrispondono a:

Da cui:


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g PA mol Rapporto

C 0,44 12 0,036 3

H 0,086 1 0,086 7

O 0,170 16 0,012 1

N 0,580 14 0,036 3

La formula minima è:

C3H7NO3

Esercizio

Una moneta, contenente Ag, del peso di 5,82 g viene sciolta in HNO3. Quando

viene aggiunto NaCl alla soluzione, tutto l’argento forma il sale insolubile AgCl.

Tale composto pesa 7,20 g.

Determinare la % in peso di Ag nella moneta.


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Esercizio

Un’analisi di un campione di K2PtCl6, impuro di Pt metallico, ha dato la seguente

composizione % in peso degli elementi:

K = 15,04%,

Pt = 43,89%

Cl = 41,07%

Determinare la composizione: a) % in peso e b) la % in moli dei 2 componenti

della miscela.

a) Suppongo di avere 100 g, quindi 15,04 g di K:

b) In moli.


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Lo stesso problema si potrebbe risolvere anche impostando un sistema:

Esercizio

Per aggiunta di H2SO4 al 90% e di HNO3 al 80% (in peso) a 100 kg di una miscela

di acidi aventi la seguente composizione:

H2SO4 40%; HNO3 20%; H2O 40%

si ottiene una miscela di composizione:

H2SO4 45,6%; HNO3 34,4%; H2O 20%

Calcolare quanto H2SO4 al 90% e quanto HNO3 al 80% è stato necessario

aggiungere.

Il bilancio di massa impone che:

Per risolvere questo tipo di problemi posso impostare un sistema:


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Risolvendo:

Alternativamente posso impostare il sistema anche tenendo conto del bilancio di

massa dell’acqua:

Esercizio

Per passare da una soluzione al 30% in peso in Na2SO4 ad una al 50% in peso in

Na2SO4 si sono evaporati 1000 kg di acqua.

Calcolare il peso della soluzione iniziale.

Chiamo x i kg di soluzione iniziale ed y i kg di quella finale.

Da cui:

x = 2500 kg

y = 1500 kg


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Esercizio (Es 15 pag. 117 Sacco – Freni)

I carbonati di magnesio e di calcio si decompongono al riscaldamento nell’ossido

corrispondente e nel diossido di carbonio. Un campione di una miscela di MgCO3

e CaCO3 subisce per riscaldamento una diminuzione del 50% del suo peso.

Calcolare la % in peso dei componenti nella miscela iniziale.

Le reazioni sono:

MgO + CO2MgCO3

CaO + CO2CaCO3

Supponiamo di avere 100 g di miscela. Chiamo x i g di MgCO3 e y i g di CaCO3.

Da cui ricavo:

Cioè le percentuali di MgCO3 e di CaCO3 sono rispettivamente del 75% e 25%


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1 g di una miscela di CaCO3 e di MgCO3 per riscaldamento danno 240 ml di CO2 a

c.n (0 °C, 1 atm).

Calcolare la % in peso dei due componenti nella miscela iniziale.

Le reazioni sono:

CaO + CO2CaCO3

MgO + CO2MgCO3

Calcoliamo le moli di CO2:

In 1 g = 1000 mg iniziali sono contenuti x g di CaCO3 e y g di MgCO3

Posso dividere la seconda equazione per :

Cioè le percentuali di CaCO3 e di MgCO3 sono rispettivamente del 62,3% e 37,7%


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Una miscela di Na2CO3·10H2O e di NaHCO3 per decomposizione termica perde il

50% del suo peso iniziale.

Le reazioni sono:

Na2CO3 + 10 H2ONa2CO3·10H2O

Na2CO3 + H2O + CO22 NaHCO3

Calcolare la composizione % in peso dei due componenti nella miscela iniziale.

In 100 g di miscela iniziale sono contenuti x g di Na2CO3·10H2O e y g di NaHCO3

Cioè le percentuali di Na2CO3·10H2O e di NaHCO3 sono rispettivamente del

62,3% e 37,7%.

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