reazione di sintesi

REAZIONI CHIMICHE
REAGENTI
Idrogeno
PRODOTTI
+
Ossigeno
à
Acqua
(reazione di sintesi)
Carbonato di calcio à Ossido di calcio + Biossido di Carbonio
(reazione di decomposizione)
2 H2 + O2 à 2 H2O
CaCO3 à CaO + CO2
aA + bB à cC + dD + … Equazione Chimica Bilanciata
coefficienti stechiometrici (a,b,c,d)
A + B à C + D + … Equazione Chimica non Bilanciata
aA(x) + bB(y)
?
à cC(s) + dD(t) + …
s = solido, g = gassoso, l = liquido, aq = acquoso, ...
800°C
CaCO3 (s)
à
CaO(s)
+
CO2(g)
Ferro + Zolfo à Pirite (disolfuro di ferro)
Reazione:
L’equazione chimica Fe(s) + 2 S(s) à FeS2(s)
contiene tre tipi di informazioni:
a) Natura dei reagenti e dei prodotti (qualitativa)
b) Rapporto atomico di combinazione (microscopico)
c) Metodo Quantitativo ed Operativo (macroscopico)
Non dice niente sul meccanismo o sulla spontaneità!
Fe
+
à
2S
FeS2
1 atomo
x NAv
2atomi
x NAv
1 “molecola”
x NAv
1 Mole
2 Moli
1 Mole
55.85 g
2 x 32.06 g
119.97 g
_________________________________________________
Si ha conservazione della massa.
Non si conservano, in generale, il numero di moli totali!
Se la reazione fosse tra atomi e molecole ‘isolate’:
S
Fe
S
à
+
S
Fe
S
Reazione: Fe(s) + 2 S(s) à FeS2(s)
Dati 3 kg di ferro, quanti kg di zolfo sono necessari per
avere reazione completa?
3000 g (Fe) / 55.85 g/mole [P.A.(Fe)] = 53.71 moli Fe
Per ogni mole di Fe, servono due moli di S;
quindi, per 53.71 moli di Fe, servono 107.42 moli di S
107.43 moli di S corrispondono a:
107.43 x 32.06 [P.A.(S)] = 3440 g di Zolfo
Quanta pirite (FeS2) si è formata?
3000 g di Fe + 3440 g di S = 6440 g di FeS2
oppure:
Ogni mole di Fe genera una mole di FeS2
53.71 moli di Fe generano 53.71 moli di FeS2
ma 53.71 moli di FeS2 x PM(FeS2) = 6440 g di FeS2
119.97 g/mole
Sia data la reazione:
4 Ce + 3 S à Ce4S3
quanti grammi di zolfo sono necessari per combinarsi
con 7.50 g di cerio?
PA(Ce) =140.12 g/mole
PA(S) = 32.06 g/mole
7.50 g (Ce) / 140.12 g/mole = 5.34 10-2 moli di Ce
Ogni 4 moli di Ce necessitamo 3 moli di S
Imposto la proporzione:
4 : 3 = 5.34 10-2 : moli di S
moli di S = 5.34 10-2 x ¾ = 4.01 10-2 moli di S
che corrispondono a
4.01 10-2 x 32.06 g/mole = 1.28 g di zolfo
Ogni 4 moli di Ce formano 1 mole di Ce4S3
Moli di Ce4S3 = ¼ x 5.34 10-2 = 1.33 10-2 moli
1.33 10-2 moli Ce4S3 x PM(Ce4S3) = 8.78 g Ce4S3
656.66 g/mole
Ma anche: 7.50 g Ce + 1.28 g S = 8.78 g Ce4S3
La riduzione del Cr2O3 con alluminio avviene secondo la
reazione: 2 Al + Cr2O3 à Al 2O3 + 2 Cr
Calcolare:
a) quanto cromo si può ottenere facendo reagire 5.4 g
di Al con 30.4 g di Cr2O3
b) quale reattivo risulta in eccesso
c) quanti grammi di quest’ultimo saranno presenti
alla fine della reazione.
2 Al
g
5.4
PA(PM) 27
Moli
0.2
Moli reagite -0.2
Moli finali 0.0000
PA(PM) 27
g
0.0000
+
Cr2O3 à
30.4
152
0.2
Al 2O3
102
-
+
2 Cr
52
-
AGENTE LIMITANTE
-0.1
+0.1
+0.2
+0.1
+0.1
+0.2
152
15.2
102
10.2
Risposte:
a) si formano 10.4 g di cromo
b) L’agente in eccesso è Cr2O3
c) Avanzano 15.2 g di Cr2O3
Controllo con bilancio di massa:
All’inizio: 5.4 + 30.4 g = 35.8 g
Alla fine: 15.2 + 10.2 + 10.4 = 35.8 g !
52
10.4
Reazioni chimiche e loro bilanciamento.
Tipi di reazione:
Ø Di scambio:
NaCl + AgNO3 à AgCl + NaNO3
Ø Acido-Base (H+, OH-):
HCl + NaOH à H2O + NaCl
Ø Di Ossidoriduzione (complesse..capitolo a parte)
Ø Di Sintesi:
3 H2 + N2 à NH3
Ø Di Decomposizione:
BaCO3 à BaO + CO2
Ø Di Combustione:
CH4 + O2 à CO2 + H2O
Ø Altre: …
H2 + O2 à H2O
Fe +
O2 à Fe3O4
H2 + 1/2 O2 à H2O
3 Fe + 2 O2 à Fe3O4
3
H2SO4 + Al(OH) 3 à Al 2(SO4)3 + H2O
2
3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 à Al2(SO4)3 + 6 H2O
3
CaO + H3PO4 à Ca3(PO4)2 + H2O
2
3 CaO + 2 H3PO4 à Ca3(PO4)2 + 3 H2O
CH4 + O2 à CO2 + H2O
Fe3O4 + P àP4O10+ Fe
CH4 + 2 O2 à CO2 + 2 H2O
5 Fe3O4+ 8 P à 2 P4O10 +15 Fe
BaSO4 + C à BaS + CO2 BaSO4 + 2 C à BaS + 2 CO2
Esercizi:
Ø HBO2 + Ca(OH)2 à Ca(BO2)2 + H2O
Ø P4 + S8 à P3S9
Ø HI + AgNO3 + NH3 à [Ag(NH3)2]I + HNO3
Ø Na2CO3 + HCl à NaCl + CO2 + H2O
Ø C3H7OH + O2 à CO2 + H2O