Leggi e concetti fondamentali sui gas nelle reazioni chimiche
Nella risoluzione degli esercizi relativi ai gas nelle reazioni chimiche, è fondamentale avere padronanza delle leggi che regolano il comportamento dei gas e dei coefficienti stechiometrici coinvolti nelle reazioni. Durante la risoluzione di questi tipi di esercizi, può anche verificarsi la presenza di un reagente limitante, il che richiederà ulteriori calcoli per determinare i prodotti coinvolti.
# Principali leggi sui gas
Legge di Boyle
: Questa legge riguarda il comportamento dei gas a temperatura costante. Esprime la relazione inversa tra pressione e volume, ovvero p1V1 = p2V2.Prima legge di Gay-Lussac
: Valida a pressione costante, questa legge stabilisce una relazione diretta tra volume e temperatura, V1/T1 = V2/T2.Seconda legge di Gay-Lussac
: Questa legge è valida a volume costante e stabilisce una relazione tra pressione e temperatura, p1/T1 = p2/T2.Equazione di stato dei gas
: Questa equazione mette in relazione pressione, volume, temperatura e numero di moli ed è espressa da pV = nRT, dove R rappresenta la costante dei gas.Equazione combinata dei gas
: Questa equazione applica le leggi dei gas quando un gas passa da una certa pressione, volume e temperatura a un’altra pressione, volume e temperatura.Oltre agli esercizi convenzionali sui gas, spesso vengono proposti problemi legati alle reazioni che coinvolgono la produzione di gas, richiedendo un maggiore livello di comprensione da parte dello studente.
# Esempi di esercizi su gas nelle reazioni
1) Calcolo dei grammi di clorato di potassio che si decompongono secondo la reazione bilanciata: KClO3(s) → KCl(s) + O2(g), al fine di ottenere 638 mL di O2 alla temperatura di 128 °C e alla pressione di 752 torr.
2) Calcolo della massa di fosfina che si forma nella reazione bilanciata: P4(s) + 6 H2(g) → 4 PH3(g), considerando 37.5 g di fosforo reagiscono con 83.0 L di H2 a STP.
3) Calcolo del volume di idrogeno gassoso raccolto sull’acqua a 18 °C e alla pressione di 725 mm Hg, ottenuto da 0.840 g di litio nella reazione bilanciata: Li(s) + H2O(l) → LiOH(aq) + H2(g), tenendo conto che a 18 °C la pressione dell’acqua è di 15.48 mm Hg.
4) Determinare la massa di solfato di ammonio che deve reagire con un eccesso di idrossido di sodio, secondo la reazione bilanciata: (NH4)2SO4 + 2 NaOH → 2 NH3(g) + Na2SO4 + 2 H2O, al fine di ottenere 2.00 L di NH3 a STP.
Questi esercizi richiedono l’applicazione delle leggi e dei concetti sui gas, nonché la comprensione dei calcoli stechiometrici per risolverli con successo.