Leggi dei gas ESERCIZI

Problemi risolti

A) 10 g di alluminio reagiscono con tutto l'acido cloridrico presente in 1500 ml di una soluzione, sviluppando idrogeno che alla pressione di 1 atmosfera e alla temperatura di 27 °C occupa un volume di 9,225 l. Calcolare quanti grammi d alluminio rimangono in soluzione e la molarità della soluzione acida.

La reazione che avviene è la seguente

2Al + 6HCl 3H₂ + 2AlCl₃

Calcoliamo quanti grammi di idrogeno sono necessari per occupare un volume di 9,225 litri a 27 °C e 1 atmosfera

da cui

Calcoliamo quanti grammi di alluminio reagiscono per produrre 0,75 g di idrogeno.

che diventa

54 : 6 = X : 0,75 X = 6,75 g di Al

In soluzione rimangono quindi 10 - 6,75 = 3,25 g di alluminio che non ha reagito.

Calcoliamo ora quante moli di HCl erano presenti in soluzione.

0,75 g di idrogeno corrispondono a W/Pm = 0,75/2 = 0,375 moli.

Poichè dalla stechiometria della reazione deduciamo che ogni 2 moli di acido cloridrico che reagiscono si produce 1 mole di idrogeno, possiamo scrivere le seguente proporzione

2 : 1 = Y : 0,375 Y = 0,75 moli di HCl

poichè 0,75 moli di HCl erano contenute in 1500 ml di soluzione, è semplice calcolarne la molarità

Problemi da risolvere

1. Che pressione verra' esercitata da 0,3 moli di gas contenute in un recipiente di 8 l a 18°C?

2. Quante moli di gas occuperanno un recipiente di 486 cm³ a 10°C e 500 mm Hg di pressione?

Che pressione esercitano 50 gr di O₂ in un recipiente di 5 l a 25°C?

HCl + Zn à H₂ + ZnCl₂

dopo aver bilanciato calcolare che volume occupa l'Idrogeno prodotto dalla reazione di 50 gr di Zinco alla pressione di 4,3 atm ed alla temperatura di 150°C?

5. Na + Cl₂ à NaCl

Dopo aver bilanciato, calcolare che pressione deve sviluppare il Cloro in un recipiente di 10 l a 350°C per reagire completamente con 70 gr di Sodio. Calcolare inoltre quanto Cloruro si forma.

6. Quanti grammi di CO₂ si formeranno dalla combustione di 10 gr di carbonio (C) in 20 l di O₂ ad una atmosfera di pressione e 250°C? Quale dei due reagenti non reagisce completamente e quanto ne rimane alla fine?

Ca(OH)₂ + H₃PO₄ Ca₃(PO₄)₂ + H₂O

Dopo aver bilanciato calcolare:

a) quanti grammi di idrossido di calcio reagiranno completamente con 50 g di acido fosforico

b) quanti grammi di fosfato di calcio si formano facendo reagire 1 mole di idrossido di calcio con un

eccesso di acido fosforico

c) quante atmosfere sviluppa l'acqua in un recipiente di 2,3 l facendo reagire 333 g di Ca(OH)₂ con 3 moli di H₃PO₄ alla temperatura di 157 °C.

d) che volume occupa la stessa quantità di acqua ottenuta al punto c) alla pressione di 1,7 atm e alla

temperatura di 200 °C

L'ossido ferrico viene ridotto a ferro elementare dalla reazione con ossido di carbonio, il quale a sua volta si ossida ad anidride carbonica. Calcolare:

a) Quale sarà la minima quantità di ossido di carbonio che deve reagire per produrre 18,7 g di ferro

b) quante moli di CO reagiscono completamente con 1,3 moli di ossido ferrico

c) che pressione svilupperebbe l'anidride carbonica che si forma dalla reazione b) in un recipiente di 5 l alla temperatura di - 35°C.

Un recipiente di 250 ml contiene cripto a 500 mm di Hg. Un recipiente di 450 ml contiene elio a 950 mm di Hg. I due gas vengono mescolati aprendo un rubinetto che collega i due recipienti. Supponendo che la temperatura rimanga costante, calcolare la pressione parziale del cripto nella miscela, la pressione totale e la percentuale di elio presente nella miscela.

Quanti grammi di Zn debbono essere sciolti in acido solforico per ottenere 500 ml di idrogeno a 20°C e 770 mm di Hg ?

11. Dopo aver aspirato l'aria da un tubo di Crookes viene misurata al suo interno una pressione di 1,2^.10^-5 mm di Hg a 27 °C. Se il suo volume è di 500 ml, quante molecole di gas sono rimaste nel tubo?

L'ossigeno gassoso puro non è necessariamente la fonte meno ingombrante di O₂ per combustibili da usare in volumi limitati a causa della massa della bombola necessaria a contenerlo. Altre fonti più compatte di ossigeno sono l'acqua ossigenata ed il perossido di litio

2H₂O₂ 2H₂O + O₂

2Li₂O₂ 2Li₂O + O₂

Verificare quanto affermato risolvendo i 3 seguenti problemi:

a) Una bombola di 125 kg ha una capacità di 90 l. Calcolare la % (p/p) di O₂ rispetto alla massa totale (ossigeno + bombola) quando il recipiente sia riempito di ossigeno a 140 atm a 25 °C.

b) Calcolare la % (p/p) di O₂ rispetto ad una soluzione al 65 % di H₂O₂ (la massa del recipiente è in questo caso trascurabile).

c) Calcolare la % (p/p) di O₂ utilizzabile rispetto al perossido di litio puro (la massa del recipiente è trascurabile).

Per 'assorbire' l'anidride carbonica espirata dagli astronauti durante voli di piccola durata può essere usato l'ossido di litio, una delle sostanze più efficienti per ciò che riguarda la capacità di assorbimento per unità di massa.

Li₂O + CO₂ Li₂CO₃

Calcolare la capacità di assorbimento in litri di CO₂ assorbita per kg di ossido a 20°C e 1 atm.

14. Che volume di acido solfidrico in condizioni normali è necessario per far precipitare completamente del solfuro piomboso da 500 ml di una 3,63^.10^-2 M di nitrato piomboso.

FeS₂ + O₂ Fe₂O₃ + SO₂

Dopo aver bilanciato calcolare il volume d'aria (composizione 20% ossigeno 80% azoto) necessaria per ossidare in condizioni normali 500 g di pirite (FeS₂) ed il volume di anidride solforosa che si ottiene a 80 °C e 780 mm di Hg

16. Il permanganato do potassio (KMnO₄) si può preparare da biossido di manganese secondo le seguenti rezioni:

MnO₂ + KOH + O₂ K₂MnO₄ + H₂O

K₂MnO₄ + CO₂ + H₂O KMnO4 + KHCO₃ + MnO₂

Dopo aver bilanciato, calcolare il volume di ossigeno necessario per preparare 50 g di permanganato a 25°C e 1 atm.

17. Calcolare il volume di CO₂ che si sviluppa dalla reazione di 10 kg di CaCO₃ puro al 70% con acido cloridrico in eccesso alla pressione di 5 atm e a 25°C.

18. Un recipiente di 5 l alla temperatura di O °C, contiene 15g di anidride solforosa e 8 g di ossigeno. Calcolare la pressione della miscela.

19. Una bombola da 30 l contiene metano (CH₄) alla pressione di 150 atm e alla temperatura di 20°C. Calcolare quanti g di metano rimangono nella bombola dopo che, avendo fatto uscire parte del gas, la pressione si è dimezzata.

20. Calcolare la densità in g/l dell'acido solfidrico alla pressione di 1900 mm di Hg e alla temperatura di 5 °C.

21. Calcolare la densità dell'aria secca a 20 °C e alla pressione di 1 atm, sapendo che la sua composizione (frazione molare) è la seguente: 20,95% di O₂; 78,08% di N₂; 0,94% di Ar; 0,03% di CO₂. Calcolare inoltre la composizione dell'aria espressa come % in peso.

22. Una miscela gassosa ha la seguente composizione in peso: 25 % (p/p) di N₂ e 75% (p/p) di H₂. Sapendo che la pressione totale è di 5 atm, calcolare la pressione parziale dei due gas.

RISOLUZIONI

0,9

2. 0,014

3. 7,46

4. 6,21

5. 7,78 atm

6. 20.5 gr di CO₂; rimangono 4,4 gr di C

7. a) 56,6 g b) 103 g c)137,9 atm d)205,3 l

8. a) 14 g b) 3,9 moli c) 15,2 atm

9. P_Kr = 178 mm P_tot = 789,3 mm c _Kr

10. 1 g

11. 1,933*10¹⁴

12. a) 11,7% b) 30,6% c) 34,8%

13. 801,3 l

14. 408 ml

15. coeff. stech. (4,11 - 2,8) 1282,5 l di aria 235 l di anidride solforosa

16. coeff. stech. (1,4,1 - 1,2) (3,4,2 - 2,4,1) 11,6 l di ossigeno

17. 342 l

18. 2,17 atm

19. 1498 g

20. 3,73 g/l

21. 1,2 g/l ossigeno = 23,1% azoto = 75,5% argon = 1,3% anidride carbonica = 0,045%

22. 4,884 atm 0,116 atm