Verifica di chimica generale del 27 ottobre 2010 SOLUZIONI & SPIEGAZIONI

1.    3,000 moli di una sostanza elementare X pesano 167,541 g; qual è l’elemento X?

Troviamo la quanto pesa ogni mole: 167,541 g : 3,000 mol = 55,847 g/mol

Se una mole di questo elemento pesa 55,847 grammi, allora il suo peso atomico deve essere 55,847. Il Ferro ha esattamente questo peso atomico.

1bis. in 300 grammi di una sostanza elementare X sono contenute 12,34 mol. Qual è l’elemento X?

Ciascuna mole pesa 300 g : 12,34 mol = 24,31 g/mol; L’elemento che ha peso atomico medio 24,3 è Mg.

2.    Calcola la percentuale degli elementi presenti nel solfato di calcio CaSO₄.

Calcoliamo il peso formula arrotondato all’unità: Ca + S + O₄ = 40 + 32 + 16∙4 = 40 + 32 + 48 = 120

Il calcio costituisce il 40/120 = un terzo = 33,3 % del totale

Lo zolfo costituisce il 32/120 ∙ 100 = 26,7% del totale

L’ossigeno costituisce il 48/120 ∙ 100 = 40 % del totale (riprova: 100% – 33,3% – 26,7% = 40,0%)

3. Determina le moli di ossigeno che sono presenti in 3,6 moli di ossido rameico, CuO (scrivi il tuo ragionamento a parole).

Un possibile ragionamento è il seguente: in 3,6 moli di CuO ci sono tante formule CuO, ciascuna contenente un atomo di Cu e un atomo di O. Quindi il numero di formule CuO, di atomi di Cu e di atomi di O sono uguali. Se i numeri sono uguali le moli di atomi di ossigeno sono uguali, a 3,6 mol.

Quante sono le dozzine di scarpe sinistre in 36 dozzine di scatole di scarpe? Dato che in ogni scatola di scarpe c’è una scarpa sinistra, in una dozzina di scatole (12 scatole) ci sarà una dozzina di scarpe sinistre (12 scarpe sinistre). Quindi in 36 dozzine di scatole avremo 36 dozzine di scarpe sinistre.

4. Un composto di ferro e cloro contiene il 34,43% di ferro. Determina la sua formula minima.

Calcoliamo la percentuale di cloro: 100% - 34,43% = 65,57%.

Ora, per risolvere il problema, dobbiamo trovare quanti atomi di cloro ci sono per ogni atomo di ferro. Se ad esempio avremo un atomo di cloro per ogni atomo di ferro, la formula sarà FeCl; se invece avremo due atomi di cloro per ogni atomo di ferro, la formula sarà FeCl₂ ecc. ecc. Per trovare il numero di atomi dell’uno e dell’altro elemento dobbiamo inventarci una certa quantità qualunque di composto. Tanto il rapporto tra atomi di cloro ed atomi di ferro sarà sempre lo stesso. La cosa più semplice è usare 100 grammi di composto.

In 100 g di composto avremo 34,4 g di ferro e 65,57 grammi di cloro combinati.

Da queste quantità dobbiamo ricavare il numero di atomi. Facciamo prima però contando le moli, invece degli atomi singoli. Calcoliamo dunque le moli. Una mole di ferro pesa 55,85 g/mol; una mole di cloro pesa 35,45 g/mole.

n Fe = 34,4 grammi : 55,85 g/mol = 0,616 mol di atomi di Fe;       n Cl = 65,57 g : 35,45 g/mol = 1,850 mol

Vediamo che le moli di cloro sono di più delle moli di ferro. Quante volte di più? 1,850/0,616 = 3,00 (volte). Allora anche gli atomi di cloro saranno il triplo degli atomi di ferro. Quindi la formula sarà FeCl₃.

5. Quante sono le molecole di acqua e quanti gli atomi di idrogeno in 18 grammi d’acqua?

Prima calcoliamo quanto pesa una mole di acqua: H₂ + O = 1∙2 + 16 = 18 (peso molecolare); perciò una mole d’acqua pesa 18 grammi. Nel problema abbiamo 18 grammi di acqua, quindi abbiamo una mole di acqua.

Una mole di qualsiasi cosa contiene 6,022∙10²³ piccole unità di quella cosa. Le unità dell’acqua sono le molecole H₂O, quindi abbiamo 6,022∙10²³ molecole di acqua. Siccome in ogni molecola di acqua ci sono due atomi di H, le moli di atomi di H saranno il doppio delle moli di molecole di acqua = 12,044∙10²³.

6. Stabilisci quale sarà il reagente limitante, quale quello in eccesso e le moli di idrogeno ottenute mettendo a reagire 100 mmoli di magnesio e 100 mmoli di acido cloridrico secondo l’equazione di reazione (da bilanciare) Mg + HCl à MgCl₂ + H₂.

Prima di tutto bilanciamo l’equazione della reazione mettendo un coefficiente 2:

Mg + HCl+HCl à MgCl₂ + H₂.          Mg +                 2HCl à MgCl₂ + 1H₂

Leggiamo l’equazione bilanciata. L’abbiamo bilanciata per leggerla: il bilanciamento non è fine a se stesso. L’equazione bilanciata dice che ogni atomo o mole di Mg deve reagire con 2 molecole o con 2 moli di HCl (per formare una formula MgCl₂ e una molecola di H₂). Insomma l’equazione dice che per una certa quantità chimica di magnesio, occorre una quantità chimica doppia di acido cloridrico.

Siccome invece abbiamo uguali moli (100 mmol di Mg e 100 mmol di HCl), vediamo che HCl non basta perché ce ne vorrebbero 200 mmol. Quindi il reagente limitante è proprio HCl, mentre quello che avanza è il magnesio (una metà, 50 mmol di magnesio, reagiranno con le 100 mmoli di HCl che ci sono, e l’altra metà, cioè altre 50 mmol di magnesio, avanzeranno.)

Rispondiamo ora alla seconda parte del problema: quante sono le moli di idrogeno (H₂) prodotte.

Le molecole di H₂ formate sono uguali in numero agli atomi di magnesio che reagiscono (non certamente a quelli che non reagiscono). Quindi siccome hanno reagito solo metà magnesio = 50 mmol, avremo anche 50 mmoli di H₂ prodotto. Possiamo raggiungere la stessa conclusione basandoci sull’HCl che ha reagito tutto: dall’equazione vediamo che ogni 2 molecole di HCl danno una molecola di H₂. Quindi la metà di 2 = 1.