REAZIONI CHIMICHE e STECHIOMETRIA 1. L'antimonio può reagire con il cloro gassoso a dare tricloruro di antimonio. _____ Sb(s) + _____ Cl2 (g) → _____ SbCl3 (l) Quale è il gruppo di coefficienti stechiometrici più corretto per bilanciare questa equazione? (a) 1, 1, 1 (b) 1, 3, 2 (c) 4, 6, 4 (d) 2, 3, 2 2. L'ottano brucia in aria a dare anidride carbonica e acqua. ______ C8H18 (l) + _____ O2 (g) → _____ CO2 (g) + _____ H2O(g) Quale è il gruppo di coefficienti stechiometrici più corretto per bilanciare questa equazione? (a) 2, 25, 16, 18 (b) 2, 12, 8, 9 (c) 1, 12, 8, 9 (d) 1, 6, 8, 9 3. L'ammoniaca si può ottenere per reazione della calcio cianammide con acqua. ____CaCN2 (s) + ____H2O (l) → ____CaCO3 (s) + ____NH3 (g) Dopo aver bilanciare l'equazione con i coefficienti più bassi, questi coefficienti sono: a) 2, 6, 2, 4 b) 4, 2 ,6, 2 c) 1, 3 ,1, 2 d) 1, 1, 1, 1 e) 1, 4, 2, 2 4. Scrivere e bilanciare l'equazione per la combustione dell'acido ascorbico (C6H8O6 , vitamina C) in ossigeno a dare CO2 e H2O. (a) C6H8O6 (s) + 3 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 4 H2O(g) (b) C6H8O6 (s) + 5 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 4 H2O(g) (c) 2 C6H8O6 (s) + 5 O2 (g) → 12 CO2 (g) + 8 H2O(g) (d) C C6H8O6 (s) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O(g) 5. Scrivere e bilanciare l'equazione per la combustione del ferrocene, C10H10Fe, in ossigeno a dare ossido di ferro (III), CO2 e H2O. (a) C10H10Fe(s) + O2 (g) → 2 Fe2O3 (s) + 10 CO2 (g) + 5 H2O(g) (b) C10H10Fe(s) + 13 O2 (g) → FeO(s) + 10 CO2 (g) + 5 H2O(g) (c) 2 C10H10Fe(s) + 26 O2 (g) → Fe2O3 (s) + 20 CO2 (g) + 10 H2O(g) (d) 4 C10H10Fe(s) + 53 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s) + 40 CO2 (g) + 20 H2O(g) 6. Il monossido di azoto si ossida all'aria formando il gas rossiccio biossido di azoto . 2 NO(g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) Se si hanno 2.2 moli di NO, (a) necessitano 2.2 moli di O2 per completare la reazione e produrre 2.2 moli di NO2. (b) necessitano 1.1 moli di O2 per completare la reazione e produrre 2.2 moli di NO2. (c) necessitano 1.1 moli di O2 per completare la reazione e produrre 3.3 moli di NO2. (d) necessitano 1.0 moli di O2 per completare la reazione e produrre 2.0 moli di NO2 7. L'alluminio reagisce con ossigeno per dare ossido di alluminio(III). 4 Al(s) + 3 O2 (g) → 2 Al2O3 (s) Se si dispone di 6.0 moli di Al, (a) occorrono 3.0 moli di O2 per completare la reazione e produrre 2.0 moli di Al2O3. (b) occorrono 18.0 moli di O2 per completare la reazione e produrre 12.0 moli di Al2O3. (c) occorrono 2.0 moli di O2 per completare la reazione e produrre 3.0 moli di Al2O3. (d) occorrono 4.5 moli di O2 per completare la reazione e produrre 3.0 moli di Al2O3. 8. Il composto stabile SF6 si prepara per combustione dello zolfo in atmosfera di fluoro S8(s) + 24 F2(g) → 8 SF6 (g) Se occorrono 2.50 moli di SF6, si devono impiegare (a) 0.313 moli di S8 e 7.50 moli di F2. (b) 1.00 moli di S8 e 24.0 moli di F2. (c) 0.125 moli di S8 e 3.00 moli di F2. (d) 8.00 moli di S8 e 24.0 moli di F2. 9. Molti metalli reagiscono con gli alogeni a dare gli alogenuri metallici. Per esempio, Fe(s) + Cl2(g) → FeCl2(s) Se si impiega 10.0 g di ferro, (a) occorreranno 10.0 g di Cl2 per completare la reazione e produrrà 22.7 g di FeCl2. (b) occorreranno 12.7 g di Cl2 per completare la reazione e produrrà 10.0 g di FeCl2. (c) occorreranno 12.7 g di Cl2 per completare la reazione e produrrà 22.7 g di FeCl2. (d) occorreranno 10.0 g di Cl2 per completare la reazione e produrrà 10.0 g di FeCl2. 10. Come molti metalli, l'alluminio reagisce con un alogeno per dare un alogenuro metallico. 2 Al(s) + 3 Br2 ( l ) → Al2Br6(s) Se si parte con 2.56 g di Al, quanti grammi di Br2 necessitano per completare la reazione? (a) 3.84 g (b) 10.1 g (c) 15.1 g (d) 22.7 g 11. Molti metalli reagiscono con gli alogeni a dare gli alogenuri metallici. Per esempio, 2 Al(s) + 3 Br2(l) → Al2Br6(s) Se si parte con 2.56 g di Al, quanti grammi di Al2Br6 si formano usando un eccesso di Br2? (a) 17.7 g (b) 20.1 g (c) 25.3 g (d) 50.6 g 12. Molti alogenuri metallici reagiscono con l'acqua a produrre l'ossido (o l'idrossido) metallico e l'appropriato acido alogenidrico. Per esempio, TiCl4(l) + 2 H2O(g) → TiO2(s) + 4 HCl(g) Se si parte con 14.0 g di TiCl4, (a) occorreranno 2.66 g di H2O per completare la reazione e produrrà 5.90 g di TiO2 e 10.8 g di HCl. (b) occorreranno 1.33 g di H2O per completare la reazione e produrrà 5.90 g di TiO2 e 10.8 g di HCl. (c) occorreranno 2.66 g di H2O per completare la reazione e produrrà 8.8 g di TiO2 e 8.8 g di HCl. (d) occorreranno 1.33 g di H2O per completare la reazione e produrrà 7.7 g di TiO2 e 7.7 g di HCl. 13. Si lascia reagire 28.0 g di cloruro di titanio(IV) con 6.00 g di acqua. Quale è la resa teorica dell'ossido di titanio(IV)? TiCl4(l) + 2 H2O(g) → TiO2(s) + 4 HCl(g) (a) 5.90 g (b) 6.00 g (c) 11.8 gq (d) 13.3 g 14. L'anidride solforosa gassosa, SO2, si può rimuovere dai gas di scarico per trattamento con calce e ossigeno. 2 SO2(g) + 2 CaCO3(s) + O2(g) → 2 CaSO4 (s) + 2 CO2(g) (i) Quanti grammi di CaCO3 si richiedono per rimuovere 150. g di SO2? (a) 117 g (b) 150. G (c) 234 g (d) 468 g (ii) Quanti grammi di CaSO4 si formano quando 150. g di SO2 vengono completamente consumati? (a) 150. g (b) 136 g (c) 159 g (d) 319 g 15. La reazione tra metano e acqua rappresenta un modo per preparare l'idrogeno. CH4(g) + 2 H2O(g) → CO2(g) + 4 H2(g) Se si parte con 995 g di CH4 e 2510 g di acqua, quale è la massima resa teorica di H2? (a) 125 g (b) 500. G (c) 281 g (d) 562 g 16. L'ammoniaca gas si può preparare secondo la seguente reazione: CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2 NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s) Se si mescolano 112 g di CaO e 224 g di NH4Cl, Quale è la resa teorica di NH3? (a) 34.0 g (b) 35.5 g (c) 68.0 g (d) 71.2 g 17. Il cloruro di alluminio, AlCl3, si può produrre trattando trucioli di alluminio con cloro gas. 2 Al(s) + 3 Cl2(g) → 2 AlCl3(s) Se si parte da 5.40 g di Al e 8.10 g di Cl2 , quale è il numero massimo di grammi di AlCl3 che si può produrre? (a) 10.1 g (b) 13.5 g (c) 26.6 g (d) 5.40 g 18. L'ossido di uranio(VI) reagisce con trifluoruro di bromo per dare il fluoruro di uranio(IV), una fase importante nella purificazione di giacimenti di uranio. 6 UO3(s) + 8 BrF3(l) → 6 UF4(s) + 4 Br2(l) + 9 O2(g) Se si parte con 365 g sia di UO3 che di BrF3, quale è la massima resa teorica possibile da UF4? (a) 534 g (b) 401 g (c) 837 g (d) 1120 g 19. L'aspirina si produce per reazione dell'acido salicilico (PM = 138.1 g/mol) e anidride acetica (PM = 180.2 g/mol). 2 C7H6O3(s) + C4H6O3(l) → 2 C9H8O4(s) + H2O(l) acido salicilico anidride acetica aspirina Se si mescolano 100. g di ciascun dei reagenti, quanti grammi di aspirina (PM = 180.16 g/mol) si può teoricamente ottenere? (a) 65.2 g aspirina (b) 130. g aspirina (c) 200. g aspirina (d) 236 g aspirina 20. L'acido fosforico viene preparato dalle rocce fosfatiche, di cui un esempio è l'apatite, Ca5(PO4)3F Ca5(PO4)3F(s) + 5 H2SO4(aq) → 5 CaSO4(s) + 3 H3PO4(aq) + HF(aq) Se si usano 100. g di apatite e 500. g di acido solforico, quale è la massima resa possibile di acido fosforico? (a) 300. g (b) 19.4 g (c) 58.2 g (d) 600. g 21. L'idrazina, N2H4, è un importante reagente industriale. Viene sintetizzata dal processo di Raschig. 2 NaOH + Cl2 + 2 NH3 → N2H4 + 2 NaCl + 2 H2O Se si combinano 100. g ciascuno di NaOH, Cl2, e NH3, una certa quantità di due dei tre reagenti rimarrà quando la reazione è completa. I due reagenti che in eccesso sono (a) NaOH e Cl2 (b) NaOH e NH3 (c) Cl2 e NH3 22. Si può preparare l'ammoniaca per reazione di un ossido basico come l'ossido di calcio con cloruro di ammonio, un sale acido. CaO(s) + 2 NH4Cl(s) → 2 NH3(g) + H2O(g) + CaCl2(s) Se si isolano esattamente 100. g di NH3, ma in teoria dovrebbero essere isolati 136 g, quale è la resa percentuale di ammoniaca? (a) 36.8% (b) 73.5% (c) 90.0% (d) 71.2% 23. L'importante composto diborano, B2H6, si può preparare secondo la reazione 2 NaBH4(s) + I2(s) → B2H6(g) + 2 NaI(s) + H2(g) Se si usano 1.203 g di NaBH4 e iodio in eccesso. Se si isolano 0.295 g di B2H6, la resa percentuale di B2H6 è (a) 95.0% (b) 67.1% (c) 50.0% (d) 33.5% 24. L'azoto gassoso si può preparare in laboratorio per reazione dell'ammoniaca con ossido di rame(II) secondo la seguente equazione non bilanciata. NH3(g) + CuO(s) → N2(g) + Cu(s) + H2O(g) Se si fa passare 26.3 g di NH3 gassosa su un letto di CuO solido (in eccesso sullo stechiometrico), quanti grammi di N2 si possono isolare? (a) 21.6 g (b) 28.8 g (c) 43.3 g (d) 86.5 g 25. Il dicloruro di zolfo si può preparare lasciando reagire del cloro gassoso con zolfo fuso. S8(l) + 4 Cl2(g) → 4 S2Cl2(g) Se si parte da 12.0 g di S8 e 6.35 g di Cl2 , e si isolano solo 7.99 g di S2Cl2, quale è la resa percentuale di S2Cl2? (a) 80.4% (b) 48.7% (c) 30.1% (d) 60.1% 26. 1.056 g di un carbonato metallico, contenente un metallo sconosciuto M, viene scaldato a dare l'ossido metallico e 0.376 g di CO2. MCO3(s) + calore → MO(s) + CO2(g) Quale è l'identità del metallo M? (a) M = Ni (b) M = Cu (c) M = Zn (d) M = Ba 27. Lo stirene, il mattone per preparare il polistirene, è un idrocarburo, un composto costituito solo da C e H. se si bruciano 0.438 g del composto, e si trova che si produce 1.481 g di CO2 e 0.303 g di H2O, determinare la formula empirica del composto. (a) CH (b) C2H (c) C8H5 (d) C7H8 28. Il mesitilene è un idrocarburo liquido, un composto costituito solo da C e H. Se si bruciano 0.115 g del composto, e si trova che si formano 0.379 g di CO2 e 0.1035 g di H2O, determinare la formula empirica del composto. (a) CH (b) C2H3 (c) C3H4 (d) C9H10 29. Il fenantrene è un idrocarburo, un composto costituito solo da C e H. Se si bruciano 0.215 g del composto, e si trova che si formano 0.747 g di CO2 e 0.109 g di H2O, determinare la formula empirica del composto. (a) CH3 (b) C2H (c) C7H5 (d) C7H8 30. Toluene è un idrocarburo aromatico, un composto costituito solo da C e H. Se si bruciano 0.366 g del composto, e si trova che si formano 1.22 g di CO2 e 0.286 g di H2O, determinare la formula empirica del composto. (a) CH (b) C3H5 (c) C5H7 (d) C7H8 31. L'acido propionico è un acido organico, un composto contenente solo C, H, e O. se si bruciano completamente 0.236 g dell'acido, e si isolano 0.421 g di CO2 e 0.172 g di H2O, quale è la formula empirica dell'acido? (a) CHO2 (b) C3H3O2 (c) C3H6O2 (d) CH3O 32. Il chinone, che si usa nell'industria dei coloranti e in fotografia, è un composto organico contenente solo C, H, e O. Quale è la formula empirica del composto se si trova che 0.105 g del composto fornisce 0.257 g di CO2 e 0.0350 g di H2O quando viene completamente bruciato? (a) C3H2O (b) C2H2O (c) CHO (d) CH2O 33. L'acetato di vinile, un composto contenente solo C, H, e O, è il costituente di certe plastiche. Per determinare la sua formula empirica se ne bruciano 0.178 g e si trova che si formano 0.364 g di CO2 e 0.112 g di H2O. Quale è la formula empirica dell'acetato di vinile? (a) C3H2O (b) C2H3O (c) C2H2O (d) CH2O 34. Il silicio e l'idrogeno formano una serie di interessanti composti, SixHy. Per trovare la formula di uno di questi, si prende un campione di 6.22 g del composto e lo si brucia con ossigeno. Facendo così, tutto il Si viene convertito ad 11.64 g di SiO2 e tutto l'H a 6.980 g di H2O. Quale è la formula empirica del composto del silicio? (a) SiH4 (b) SiH3 (c) Si3H8 (d) Si2H5 35. Per trovare la formula di un composto costituito da ferro e monossido di carbonio, Fex(CO)y, si brucia il composto in ossigeno puro secondo la seguente equazione non bilanciata. Fex(CO)y (s) + O2(g) → Fe2O3(s) + CO2(g) Se si bruciano 1.959 g di Fex(CO)y e si trova 0.860 g di Fe2O3 e 2.133 g di CO2, quale è la formula empirica del Fex(CO)y? (a) Fe(CO)4 (b) Fe2(CO)9 (c) Fe(CO)5 (d) Fe(CO)6 36. Il boro forma una estesa serie di composti con l'idrogeno, tutti di formula generale BxHy. Per analizza uno di questi composto lo si brucia in aria e si isola il boro sotto forma di B2O3 e l'idrogeno sotto forma di acqua secondo la seguente equazione non bilanciata BxHy (s) + eccesso di O2(g) → B2O3(s) + H2O(g) Se si trova che 0.148 g di BxHy danno 0.422 g di B2O3 quand si bruciano con un eccesso di O2, quale è la formula empirica di BxHy? (a) BH3 (b) B2H5 (c) B3H5 (d) B5H7 37. Si ha una miscel di CuSO4 e CuSO4•5H2O. La miscela ha una massa di 1.245 g, ma, dopo riscaldamento per togliere l'acqua, la massa scende a 0.832 g. Quale è la percentuale in peso di CuSO4•5H2O nella miscela? (a) 91.9% (b) 50.0% (c) 8.10% (d) 36.2% 38. Il diborano, B2H6, si può fare secondo la reazione 2 NaBH4(s) + I2(s) → B2H6(g) + 2 NaI(s) + H2(g) Se si usano 1.203 g di NaBH4 e 3.750 g di iodio, quale è la resa massima teorica in B2H6? (a) 0.409 g (b) 0.440 g (c) 0.204 g (d) 0.880 g 39. Aluminum bromide is a valuable laboratory chemical. If you use 25.0 mL of liquid bromine (density = 3.1023 g/mL) and excess aluminum metal, what is the maximum theoretical yield of Al 2 Br 6 ? 2 Al(s) + 3 Br 2 ( l ) ® Al 2 Br 6 (s) (a) 64.7 g (b) 129 g (c) 86.3 g (d) 259 g 40. Bromine trifluoride reacts with metal oxides to evolve oxygen quantitatively. For example, 3 TiO 2 (s) + 4 BrF 3 ( l ) ® 3 TiF 4 (s) + 2 Br 2 ( l ) + 3 O 2 (g) Suppose you wish to use this reaction to determine the weight percent of TiO2 in a sample of ore. To do this you collect the O2 gas from the reaction. If you find that 2.367 g of the TiO2 -containing ore evolve 143 mg of O2, what is the weight percent of TiO2 in the sample? (a) 7.54% (b) 15.1% (c) 30.2% (d) 84.9% 41. Electrolysis of aqueous sodium chloride is an important industrial process, since the products are commercially important chlorine, hydrogen, and sodium hydroxide. 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l ) → Cl2(g) + H2(g) + 2 NaOH(aq) Assuming you begin with 293 g of NaCl, answer the following questions: (i) How many grams of Cl2 are theoretically obtainable? (a) 71.0 g (b) 147 g (c) 178 g (d) 710. g (ii) How many grams of NaOH are theoretically obtainable? (a) 383 g (b) 201g (c) 100. g (d) 40.0 g (iii) How many grams of water must be consumed for complete reaction? (a) 18.0 g (b) 36.0 g (c) 90.3 g (d) 180. g (iv) If you have actually isolated only 3.50 g of H 2 , the percentage yield of H 2 is (a) 90.0% (b) 69.1% (c) 35.0% (d) 14.0% ANSWERS — CHAPTER 4 1. d 11. d 21. a 2. a 12. b 22. c 3. c 13. c 23. i = c, ii = d 4. b 14. d 24. b 5. d 15. b 25. c 6. b 16. d 26. a 7. c 17. a 27. b 8. a 18. c 28. b 9. d 19. d 29. c 10. b 20. c 30. c 31. b 41. a 32. b 42. b 33. a 43. a 34. d 44. b 35. b 45. d 36. a 46. a 37. c 47. b 38. c 48. c 39. d 49. b 40. c 50. i = c, ii = b, iii = c, iv = b 1. Solubilità. Predire se ciascun composto sotto elencato è solubile o insolubile in acqua. Giustificare la risposta. (a) Ag2O (e) MgS (i) LiClO4 (b) Ba(NO3)2 (f) PbI2 (j) (NH4)3AsO4 (c) SnCO3 (g) Ca(NO2)2 (d) Fe(C2H3O2)3 (h) SrF2 2. Tipi di reazioni chimiche. Classificare ogni reazione sotto riportata in base al tipo – combinazione, decomposizione, spostamento, o metatesi. Inoltre, identificare se si tratta o meno di una reazione di ossido-riduzione. (a) 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l) (b) NaOH(aq) + HClO4(aq) NaClO4(aq) + H2O(l) (c) Zn(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2(g) (d) 2 CO(g) + O2(g) 2 CO2(g) (e) 2 HgO(s) 2 Hg(l) + O2(g) (f) 2 KBr(s) + Cl2(g) 2 KCl(s) + Br2(l) (g) CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s) (h) AgNO3(aq) + KCl(aq) AgCl(s) + KNO3(aq) (i) 2 H2O2(l) 2 H2O(l) + O2(g) Ca(NO3)2(aq) + 2 H2O(l) (j) Ca(OH)2(aq) + 2 HNO3(aq) 3. Predire i prodotti di reazione. Predire i prodotti delle reazioni sotto riportate. Quindi, scrivere l'equazione chimica bilanciata, e classificare la reazione. Se la reazione è di metatesi, scrivere anche l'equazione ionica totale, l'equazione ionica netta, e identificare tutti gli ioni spettatori. (a) Si neutralizza dell'acido fluoridrico acquoso con idrossido di potassio acquoso. (b) Il bromuro di magnesio solido reagisce con cloro gassoso. (c) Il metallo alluminio reagisce con ossido di ferro(III) solido. (d) Si mescola una soluzione di argento nitrato con una soluzione di zinco cloruro. (e) L'acqua ossigenata liquida decompone nei suoi elementi costituenti. (f) Si mescolano soluzioni acquose di cloruro di manganese(II) e solfuro di sodio (g) Dello zinco metallico reagisce con acido cloridrico. (h) Si mescola una soluzione di acido solforico con una di idrossido di sodio. (i) Si fa reagire del sodio metallico con gas idrogeno. (j) Si neutralizza una soluzione di ammoniaca con acido perclorico acquoso. (k) Si tratta del rame metallico con acido acetico acquoso. (l) Si fa reagire una soluzione di mercurio(II) nitrato con una soluzione di fosfato di sodio. 4. Reazioni di Ossido-riduzione. In ciascuna delle seguenti reazioni, identificare l'agente ossidante e l'agente riducente. (a) P4(s) + 5 O2(g) P4O10(s) (b) ZnO(s) + C(s) Zn(s) + CO(g) (c) Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO2(g) (d) PbS(s) + 4 H2O2(aq) PbSO4(s) + 4 H2O(l) 5. Determinare il numero di ossidazione di ciascun elemento nei seguenti composti. (a) Mn(ClO3)2 (e) Fe2(CrO4)3 (b) HgCr2O7 (f) Co3(PO4)2 (c) Hg2Cl2 (g) CrSO4 (d) CO2 (h) HClO2 6. Identificare ciascuno dei seguenti composti come elettrolita forte, elettrolita debole, o nonelettrolita. (a) AgBr (e) Pb(NO3)2 (i) SrSO4 (b) Na2CO3 (f) (NH4)2SO4 (j) H3PO4 (c) HClO4 (g) BaCO3 (d) PbSO4 (h) NH3 7. Per ciascuna reazione sotto indicata, scrivere l'equazione a formula unitaria, l'equazione ionica totale, e l'equazione ionica netta. Includere gli indicatori di fase. Identificare tutti gli ioni spettatori. (a) Si mescolano soluzioni di nitrato di Piombo(II) e solfato di sodio. Si separano dalla soluzione cristalli di solfato di piombo, lasciando una soluzione di nitrate di sodio. (b) Una soluzione di carbonato di potassio reagisce con acido bromidrico acquoso per dare una soluzione di bromuro di potassio, anidride carbonica gas, e acqua. (c) L'alluminio metallico reagisce con acido perclorico a dare idrogeno gas e una soluzione di alluminio perclorato. (d) Una soluzione di solfato di Nichel(II) reagisce con una soluzione di idrossido di sodio a dare un precipitato di idrossido di nichel(II) e una soluzione di solfato di sodio. 8. 9. 10. 11. A A A A + 1. (a) Ag2O [insolubile] gli ossidi sono generalmente insolubili e Ag non fa eccezione (e) MgS [solubile] tutti i nitrati sono solubili (i) LiClO4 (b) Ba(NO3)2 [solubile] tutti i nitrati sono solubili (f) PbI2 (j) (NH4)3AsO4 (c) SnCO3 [insolubili] i carbonati sono generalmente insolubili e SnCO3 non fa eccezione (g) Ca(NO2)2 (d) Fe(C2H3O2)3 [solubile] tutti gli acetati sono solubili (h) SrF2 2. A 3. A 4. A 5.