Esercizi di stechiometria risolti e commentati
La stechiometria, spesso considerata difficile dai neofiti, è fondamentale per comprendere l’equilibrio chimico. Prima di approfondire quest’ultimo, è essenziale studiare la stechiometria, che si occupa del calcolo delle quantità di reagenti e prodotti di una reazione a partire dalle equazioni chimiche bilanciate.
Sebbene esistano metodi generali per risolvere esercizi di stechiometria, come il bilanciamento delle reazioni, conversioni moli-grammi e l’uso dei coefficienti stechiometrici, ci sono casi in cui queste generalizzazioni non sono sufficienti e occorre ricorrere all’esperienza e all’intuito per risolvere i problemi.
In questi casi, è fondamentale esercitarsi e non demoralizzarsi, poiché con impegno e ragionamento approfondito, ogni problema può essere risolto con successo.
Ecco alcuni esercizi particolari che richiedono un approccio di ragionamento specifico.
Esercizio 1: Volume di idrogeno raccolto su acqua
Un campione di magnesio con massa di 1.00 g reagisce con 100 cm^3 di HCl 0.123 M. È richiesto di calcolare il volume di idrogeno raccolto su acqua a 25°C, considerando la pressione del vapore acqueo.
La reazione bilanciata è:
Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Le moli di magnesio sono pari a:
moli di magnesio = 1.00 g/24.305 g/mol = 0.0411
Le moli di HCl disponibili sono pari a:
0.100 dm^3 · 0.123 M = 0.0123
Le moli di H2 ottenute dalla reazione sono:
0.0123/2 = 0.00615
La pressione del vapore acqueo è sottratta dalla pressione totale del gas per ottenere la pressione del gas che si sta misurando. Dopo i calcoli, si ottiene un volume di 0.156 L.
Esercizio 2: Percentuale in massa di carbonato di potassio
Una miscela di carbonato di potassio e carbonato di sodio con massa di 2.513 g viene titolata con 19.98 cm^3 di HCl 0.212 M. È richiesto di calcolare la percentuale in massa di carbonato di potassio nella miscela.
Dopo i calcoli, si ottiene che la percentuale di carbonato di potassio è pari al 45.9%.
Esercizio 3: Formula empirica e molecolare di un idrocarburo
Un idrocarburo gassoso avente volume 9.8 cm^3 viene bruciato in presenza di ossigeno, producendo un volume di 73.5 cm^3 di prodotti della combustione. Dopo un trattamento con NaOH concentrato, il volume diventa 24.5 cm^3. Si richiede di determinare la formula empirica e molecolare dell’idrocarburo.
Dopo i calcoli, si determina che la formula molecolare è C5H5.
Esercizio 4: Percentuale in massa del nitrito di sodio
Un campione contenente nitrito di sodio e materiale inerte viene trattato con una soluzione di cerio (IV) e successivamente retrotitolato con una soluzione di ferro (II). Si chiede di determinare la percentuale in massa del nitrito di sodio nel campione.
Dopo i calcoli, si determina che la percentuale di nitrito di sodio nel campione iniziale è pari al 38.7%.