Stechiometria

propano
C3H8 (g) + O2 (g) = CO2 (g) + H2O
Es.
propano
stechiometria-reagente
limitante
C3H8 (g) + 5 O2 (g) = 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
1
devono essere tali che il numero e il tipo di
atomi presenti a sinistra dell’equazione siano
esattamente uguali al numero e al tipo di
atomi presenti a destra dell’equazione
a, b,c,d = COEFFICIENTI STECHIOMETRICI
aA + bB = cC + dD
BILANCIAMENTO DELL’EQUAZIONE DI
REAZIONE
(principio di conservazione della massa)
Es.
(g)
A, B = reagenti
C, D = prodotti
A+B = C+D
REAZIONI CHIMICHE
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stechiometria-reagente
limitante
2
Nella pratica spesso non ci si trova a lavorare con
quantità stechiometricamente esatte dei reagenti
ma uno dei reagenti è presente in quantità minori
rispetto a quelle richieste dalla stechiometria
della reazione
REAGENTE LIMITANTE
(limita la quantità di prodotto che si può formare)
Una reazione chimica bilanciata indica i rapporti
quantitativi molari secondo cui le specie
prendono parte alla reazione.
propano
C3H8 (g) + 5 O2 (g) = 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
stechiometria-reagente
limitante
( p.a.: Al = 27 u.m.a.
Cl = 35 u.m.a.
N = 14 u.m.a.)
3
Calcolare quanti g di cloruro di ammonio si
formano partendo da 50 g di cloruro di alluminio
e 130 g di clorito di ammonio.
AlCl3 + NH4ClO2 = Al(ClO2)3 + NH4Cl
Data la reazione:
ESERCIZIO 1
50 g
132 g/mol
= 0,379 moli
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stechiometria-reagente
limitante
4
moli di NH4ClO2 che
reagiscono
stechiometricamente con
0,379 moli di AlCl3
nNH4ClO2 = 3 . 0,379 = 1,137 mol
1molAlCl3 : 3molNH4ClO2 = 0,379molAlCl3 : xmolNH4ClO2
130 g
= 1,53 moli
85 g/mol
….dalla stechiometria della rex:
nNH4ClO2 =
P.M. NH4ClO2 = 14+1 . 4+35+16 . 2= 85 uma
nAlCl3 =
P.M. AlCl3 = 27+35 . 3 = 132 uma
Calcolo del numero di moli dei reagenti:
n = g
PM
AlCl3 + 3 NH4ClO2 = Al(ClO2)3 + 3 NH4Cl
Bilanciamento della reazione:
stechiometria-reagente
limitante
gNH4Cl che si formano = 1,137 mol . 53 g/mol =
= 60,261 g
P.M. NH4Cl = 14+1 . 4+35 = 53 uma
5
nNH4Cl che si formano= 3 . 0,379 = 1,137 mol
1molAlCl3 : 3molNH4Cl = 0,379molAlCl3 : xmolNH4Cl
AlCl3 + 3 NH4ClO2 = Al(ClO2)3 + 3 NH4Cl
….dalla stechiometria della rex:
Quante moli di NH4Cl si formano?
AlCl3 è il reagente limitante
0,379 moli di AlCl3 reagiscono con 1,37 moli
di NH4ClO2. Restano 1,53-1,37 = 0,393 moli di
NH4ClO2.
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stechiometria-reagente
limitante
( p.a.: Hg = 200 u.m.a.
Cl = 35 u.m.a.
N = 14 u.m.a.)
Dopo aver bilanciato la reazione stabilire quanti
g di cloruro mercuroso si ottengono dalla
reazione di 10 g di nitrato mercuroso e 3 g di
acido cloridrico.
Hg2(NO3)2 + HCl = Hg2Cl 2 + HNO3
Il nitrato mercuroso reagisce con acido cloridrico
per formare cloruro mercuroso e acido nitrico:
ESERCIZIO 2
6
10 g
524 g/mol
= 0,02 moli
3g
36 g/mol
= 0,08 moli
stechiometria-reagente
limitante
moli di HCl che reagiscono
stechiometricamente con
0,02 moli di Hg2(NO3)2
nHCl = 2 . 0,02 = 0,04 mol
7
1molHg2(NO3)2 : 2molHCl = 0,02molHg2(NO3)2 : x molHCl
….dalla stechiometria della rex:
nHCl =
P.M. HCl = 1 + 35 = 36 uma
nHg2(NO3)2 =
P.M. Hg2(NO3)2 = 524 uma
Calcolo del numero di moli dei reagenti:
Hg2(NO3)2 + 2 HCl = Hg2Cl 2 + 2 HNO3
Bilanciamento della reazione:
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stechiometria-reagente
limitante
= 9,4 g
gHg2Cl2 che si formano = 0,02 mol . 470 g/mol =
P.M. Hg2Cl2 = 470 uma
8
Per ogni mole di Hg2(NO3)2 che reagisce si
forma 1 mole di Hg2Cl2 quindi se reagiscono
0,02 moli di Hg2(NO3)2 si formano 0,02 moli di
Hg2Cl2
1 Hg2(NO3)2 + 2 HCl = 1 Hg2Cl 2 + 2 HNO3
….dalla stechiometria della rex:
quante moli di Hg2Cl2 si formano?
Hg2(NO3)2 è il reagente limitante,
HCl è il reagente in eccesso.
0,02 moli di Hg2(NO3)2 reagiscono con
0,04 moli di HCl. Restano 0,08-0,04=0,04
moli di HCl
stechiometria-reagente
limitante
( p.a.: Fe = 55,8 u.m.a.
S = 32 u.m.a.
O = 16 u.m.a.)
Dopo aver bilanciato la reazione stabilire quanti
g di solfuro ferrico si formano a partire da 3,4 g
di H2S e 5,3 g di Fe(OH)3.
H2S + Fe(OH)3 = Fe2S3 + H2O
L’acido solfidrico reagisce con l’idrossido ferrico
secondo la seguente reazione:
ESERCIZIO 3
9
3,4 g
34 g/mol
5,3 g
107 g/mol
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stechiometria-reagente
limitante
moli di Fe(OH)3 che
reagiscono
stechiometricamente con
0,1 moli di H2S
nFe(OH)3 = 2 . 0,1 / 3 = 0,067 mol
10
3molH2S : 2molFe(OH)3 = 0,1molH2S : x molFe(OH)3
….dalla stechiometria della rex:
nFe(OH)3 =
= 0,049 moli
= 0,1 moli
P.M. Fe(OH)3 = 107 uma
nH 2 S =
P.M. H2S = 34 uma
Calcolo del numero di moli dei reagenti:
3 H2S + 2 Fe(OH)3 = Fe2S3 + 6 H2O
Bilanciamento della reazione:
stechiometria-reagente
limitante
11
gFe2S3 che si formano = 0,024 mol . 208 g/mol =
= 5,096 g
P.M. Fe2S3 = 208 uma
nFe2S3 che si formano = 0,049/2 =0,024 moli
2molFe(OH)3 : 1molFe2S3 = 0,049 molFe(OH)3 : x molFe2S3
3 H2S + 2 Fe(OH)3 = Fe2S3 + 6 H2O
….dalla stechiometria della rex:
quante moli di Fe2S3 si formano?
Le moli di Fe(OH)3 che si hanno a
disposizione sono inferiori a quelle
stechiometricamente richieste per la reazione
di tutto l’acido solfidrico
Fe(OH)3 è il reagente limitante (reagisce
tutto), H2S è il reagente in eccesso.
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stechiometria-reagente
limitante
( p.a.: P = 31u.m.a.
Mg = 24 u.m.a.
O = 16 u.m.a.)
12
Dopo aver bilanciato la reazione stabilire quanti
g di acqua si formano a partire da 18 g di H3PO4
e 17 g di Mg(OH)2.
H3PO4 + Mg(OH)2 = Mg3(PO4)2 + H2O
L’acido fosforico reagisce con l’idrossido di
magnesio secondo la seguente reazione:
ESERCIZIO 4
18 g
98 g/mol
= 0,183 moli
17 g
58 g/mol
= 0,293 moli
stechiometria-reagente
limitante
moli di Mg(OH)2 che
reagiscono
stechiometricamente con
0,183 moli di H3PO4
nMg(OH)2 = 3 . 0,183 / 2 = 0,274 mol
13
2molH3PO4 : 3molMg(OH)2= 0,183molH3PO4 : xmolMg(OH)2
….dalla stechiometria della rex:
nMg(OH)2 =
P.M. Mg(OH)2 = 58 uma
nH3PO4 =
P.M. H3PO4 = 98 uma
Calcolo del numero di moli dei reagenti:
2 H3PO4 + 3 Mg(OH)2 = Mg3(PO4)2 + 6 H2O
Bilanciamento della reazione:
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stechiometria-reagente
limitante
= 9,88 g
gH2O che si formano = 0,549 mol . 18 g/mol =
P.M. H2O = 18 uma
14
nH2O che si formano = 6 . 0,183 / 2 = 0,549 moli
2molH3PO4 : 6molH2O = 0,183molH3PO4 : xmolH2O
2 H3PO4 + 3 Mg(OH)2 = Mg3(PO4)2 + 6 H2O
….dalla stechiometria della rex:
quante moli di H2O si formano?
H3PO4 è il reagente limitante,
Mg(OH)2 è il reagente in eccesso.
0,183 moli di H3PO4 reagiscono con 0,274
moli di Mg(OH)2. Restano 0,293-0,274 =
0,019 moli di Mg(OH)2
stechiometria-reagente
limitante
( p.a.: Fe = 56 u.m.a.
Cl = 35 u.m.a.)
15
Dopo aver bilanciato la reazione stabilire quanti
g di cloruro ferroso si formano dalla reazione tra
10 g di Fe e 4,32 g di HCl
Fe + HCl = FeCl2 + H2
Il ferro reagisce con acido cloridrico secondo la
reazione:
ESERCIZIO 5
10 g
56 g/mol
4.32 g
36 g/mol
= 0,12 moli
= 0,18 moli
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stechiometria-reagente
limitante
16
Ogni mole di Fe reagisce
stechiometricamente con 2 moli di HCl. 0,18
moli di Fe quindi reagiscono
stechiometricamente con 2 . 0,18 = 0,36 moli
di HCl. Si hanno a disposizione solo 0,12
moli di HCl quindi
HCl è il reagente in difetto
1 molFe : 2 molHCl = 0,18 molFe : x molHCl
….dalla stechiometria della rex:
nHCl =
P.M. HCl= 36 uma
nFe =
Calcolo del numero di moli dei reagenti:
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2
Bilanciamento della reazione:
stechiometria-reagente
limitante
= 7,55 g
17
gFeCl2 che si formano = 0,06 mol . 126 g/mol =
P.M. FeCl2 = 126 uma
nFeCl2 che si formano = 0,06 moli
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2
Per ogni mole di Fe che reagisce si forma
una mole di FeCl2. Reagiscono 0,06 moli
di Fe, quindi, si formano 0,06 moli di
FeCl2.
….dalla stechiometria della rex:
quante moli di FeCl2 si formano?
0,12 moli di HCl reagiscono con 0,12/2 =
0,06 moli di Fe. Restano 0,18-0,06 = 0,12
moli di Fe
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stechiometria-reagente
limitante
18
¾ L’idrossido di calcio reagisce con acido
fosforico per dare fosfato di calcio ed acqua.
Calcolare quanti g di fosfato di calcio si formano a
partire da 100 g di idrossido di calcio e 100 g di
acido fosforico. ( Ca = 40 uma; P = 31 uma)
(139,5 g )
¾ Pb(NO3)2 per riscaldamento si decompone
secondo la reazione (da bilanciare):
Pb(NO3)2 = PbO + NO2 + O2
Calcolare la massa di ciascun prodotto di reazione
che si forma quando sono decomposti 10 g di
Pb(NO3)2. (Pb = 207,2 uma; N = 14 uma)
(6,7g PbO; 2,78g di NO2; 0,483g di O2)
¾ Dalla reazione tra nitrito di argento e cloruro di
magnesio si formano cloruro di argento e nitrito di
magnesio. Dopo aver scritto e bilanciato la
reazione, calcolare quanti g di nitrito di magnesio
si formano a partire da 100 g di nitrito di argento e
70 g di cloruro di magnesio. ( Mg = 24 uma; Cl =
35 uma; Ag = 107,8 uma; N = 14 uma) ( 37,7 g )
ESERCIZI
stechiometria-reagente
limitante
19
Si calcoli la massa di solfato di rame anidro che si
forma dalla reazione. ( Cu = 63,55 uma; S = 32
uma) (28,5 g )
Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2
¾ 15 g di rame metallico sono attaccati da acido
solforico concentrato e a caldo.
stabilire quanti g di ZnCl2 si formano facendo
reagire 130 g di Zn con 36,5 g di HCl.
( Zn = 65,38 uma; Cl = 35,45 uma) ( 68,14 g )
Zn + HCl = ZnCl2 + H2
¾ Bilanciata la reazione:
ESERCIZI
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