Soluzione Esercizi Conoscere La Chimica

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  • 1 Conoscere la Chimica CAPITOLO 2

    Piero Zanello, Roberto Gobetto, Robertino Zanoni Conoscere la Chimica Soluzioni degli esercizi

    CAPITOLO 2

    Esercizio 1. Risoluzione Poich si ha a che fare con abbondanze relative espresse in percentuali, si prenda come riferimento un campione di 100 atomi di litio. Di questi 100 atomi, 7,42 atomi hanno massa 6,0151 u.m.a., mentre 92,58 atomi hanno massa 7,0160 u.m.a. La massa totale dei due gruppi di atomi sar pari a: massa di 100 atomi di litio = 7,426,0 151 u.m.a. + 92,58 7,0160 u.m.a. = = 44,632 u.m.a. + 649,541 u.m.a. = 694,173 u.m.a.

    Poich tale valore rappresenta la massa di 100 atomi di litio, dividendo per 100 si ottiene la massa atomica di un singolo atomo: 694,173 u.m.a.

    massa atomica del litio = = 6,9417 u.m.a. 100

    Esercizio 2. Risoluzione Su 100 atomi di stronzio, 0,56 atomi hanno massa 83,9134 u.m.a., 9,86 atomi hanno massa 85,9094 u.m.a., 7,00 atomi hanno massa 86,9089 u.m.a., 82,58 atomi hanno massa 87,9056 u.m.a.. Pertanto, la massa totale di 100 atomi di stronzio sar pari a: massa di 100 atomi di stronzio = 0,5683,9134 u.m.a. + 9,8685,9094 u.m.a.+ 7,0086,9089 u.m.a.+ 82,5887,9056u.m.a.= = 46,992 u.m.a. + 847,067 u.m.a. + 608,36 u.m.a. + 7259,52 u.m.a. = 8761,939 u.m.a. Poich tale valore rappresenta la massa di 100 atomi, dividendo per 100 si ottiene la massa di un singolo atomo di stronzio: 8761,939 u.m.a.

    massa atomica dello stronzio = = 87,62 u.m.a. 100

    Esercizio 3. Risoluzione Presi 100 atomi di gallio, indicando con x gli atomi di 69Ga con massa di 68,926 u.m.a., avremo (100 x) atomi di 71Ga con massa di 70,925 u.m.a.. Sapendo che la massa atomica media di un atomo di gallio di 69,723 u.m.a., la massa complessiva di 100 atomi di gallio sar:

    massa di 100 atomi di gallio = 69,723 u.m.a. 100 = 6972,3 u.m.a.

  • 2 Conoscere la Chimica CAPITOLO 2

    Pertanto:

    x 68,926 u.m.a. + (100 x) 70,925 u.m.a. = 6972,3 u.m.a. da cui

    x = numero di atomi di 69Ga = 60,1

    100 x = numero di atomi di 71Ga = 39,9 Risulta quindi che il 69Ga rappresenta il 60,1%, mentre il 71Ga costituisce il 39.9%.

    Esercizio 4. Risoluzione

    a) Nella formula di Ca(C2H3O2)2 sono contenuti 1 atomo di calcio, 4 atomi di carbonio, 6 atomi di idrogeno e 4 atomi di ossigeno.

    Sapendo che il peso atomico del calcio 40,0784 (u.m.a.), il peso atomico del carbonio 12,0111 (u.m.a.), il peso atomico dellidrogeno 1,0079 (u.m.a.) e il peso atomico dellossigeno 15,9994 (u.m.a.), il peso formula di Ca(C2H3O2)2 paria a:

    peso formula Ca(C2H3O2)2 = 1 40,0784 (u.m.a.) + 4 12,0111 (u.m.a.) + 6 1,0079 (u.m.a.) + + 4 15,9994 (u.m.a.) = 158,1678 (u.m.a.)

    b) Nella formula di CH3CH2COOH sono contenuti 3 atomi di carbonio, 6 atomi di idrogeno e 2 atomi di ossigeno.

    Il peso formula di CH3CH2COOH uguale a: peso formula CH3CH2COOH = 312.0111 (u.m.a.) + 61.0079 (u.m.a.) + 215.9994 (u.m.a.) = 74,0795 (u.m.a.)

    c) Nella formula di (NH4)3PO4 sono contenuti 3 atomi di azoto, 12 atomi di idrogeno, 1 atomo di fosforo e 4 atomi di ossigeno.

    Poich il peso atomico dellazoto 14.0067 (u.m.a.) e il peso atomico del fosforo 30.9738 (u.m.a.), il peso formula di (NH4)3PO4 pari a:

    peso formula (NH4)3PO4 = 314,0067 (u.m.a.) + 121,0079 (u.m.a.) + 130,9738 (u.m.a.) + 415,9994 (u.m.a.) =

    = 149,0870 (u.m.a.)

    Esercizio 5. Risoluzione

    a) Poich la molecola di metano contiene 1 atomo di carbonio e 4 atomi di idrogeno, il suo peso molecolare 16,0424; ovvero una mole di metano pesa 16,0424 g. Pertanto, 1.60 g conterranno:

    1.60 g : 16,0427 g = 0,10 moli

    b) In una mole di metano vi sono 6,0221023 atomi, pertanto, in 0,10 moli di metano vi saranno: 6,0221023 0,10 = 6,021022 atomi

    c) Poich in ogni molecola di metano vi sono 4 atomi di idrogeno, in 0,10 moli di metano vi saranno:

    6,021022 atomi 4 = 2,411023 atomi di idrogeno

  • 3 Conoscere la Chimica CAPITOLO 2

    Esercizio 6. Risoluzione Poich 1 mole di atomi di magnesio ha massa paria a 24.312 g, 2,50 moli di magnesio hanno massa pari a:

    24.312 g 2,50 = 60,78 g di magnesio Esercizio 7. Risoluzione Poich 1 mole di rame ha massa pari a 63.54 g, in 12,000 g di rame sono contenute:

    12,0000 g/mol : 63,54 g = 0.1888 moli Poich in una mole di rame sono contenuti 6,0221023 atomi di rame, 0.1888 moli di rame contengono:

    0.1888 moli 6,0221023 atomi/mol = 1,1371023 atomi Esercizio 8. Risoluzione Per calcolare il numero complessivo di moli di CO2 occorre conoscere innanzitutto il numero di moli di CO2 contenute in 2,32 g. La massa di una mole di CO2 pari a:

    massa molare CO2 = 112,01 g/mol + 215,999 g/mol = 44,01 g/mol

    Il numero di moli di CO2 contenute in 2,32 g quindi uguale a:

    2,32 g : 44,01 g/mol = 0,053 mol In totale, il numero di moli di CO2 uguale a:

    moli totali di CO2 = 0,053 mol + 0,624 mol = 0,677 mol Poich in una mole di CO2 sono contenute 6,022 10

    23 molecole di CO2, il numero di molecole totale uguale a:

    molecole totali di CO2 = 6,022 1023 molecole/mol 0,677 mol = 4,081023 molecole

    Esercizio 9. Risoluzione Per calcolare la massa di uranio occorre determinare il numero di moli di uranio:

    moli di uranio = 4,01 1023 atomi : 6,0221023 atomi/mol = 0,666 mol

    La massa di uranio pu essere determinata sapendo che la massa molare delluranio di 238.03 g/mol:

    massa di uranio = 238,03 g/mol 0,666 mol = 158,5 g

  • 4 Conoscere la Chimica CAPITOLO 2

    Esercizio 10. Risoluzione Per rispondere al quesito sufficiente confrontare il numero di moli di CO2 e di N2, sapendo che vi diretta proporzionalit tra numero di molecole e numero di moli. La massa di una mole di CO2 pari a 44,01 g, quindi dividendo la massa di CO2 per la massa di una mole di CO2 si ricava il numero di moli di anidride carbonica.

    moli di CO2 = 176 g : 44,01 g/mol = 3,999 moli

    Analogamente, sapendo che la massa di una mole di azoto di 28,01 g, il numero di moli di N2 pari a:

    moli di N2 = 168 g : 28,01 g/mol = 5,998 mol Poich il numero di moli di N2 superiore a quello di CO2, anche il numero di molecole di azoto sar maggiore rispetto al numero di molecole di anidride carbonica.

    Esercizio 11. Risoluzione In una mole di nitrato di ammonio, NH4NO3, vi sono 2 moli di N, 4 moli di H e 3 moli di O. Convertendo le moli in masse, si ottiene (per una mole di nitrato di ammonio):

    (N) 2 mol 14,01 g/mol = 28,02 g di azoto (H) 4 mol 1,008 g/mol = 4,032 g di idrogeno (O) 3 mol 16,00 g/mol = 48,00 g di ossigeno

    Pertanto:

    massa molare NH4NO3 = 80,052 g Per ottenere le percentuali dei vari elementi occorre calcolare il rapporto (moltiplicato per 100, per tener conto della percentuale) tra le masse dei vari elementi e la massa molecolare:

    massa % N = (28,02 g : 80,052 g) 100 = 35,00% massa % H = (4,032 g : 80,052 g) 100 = 5,04% massa % O = (48,00 g : 80,052 g) 100 = 59,96%

    Esercizio 12. Risoluzione Questo problema ripercorre lo schema del procedimento per determinare la formula minima o empirica dalla composizione percentuale.

    a) Considerando 100 g di campione, lazoto che rappresenta il 36,8%, presente in quantit pari a 36,8 g. b) Lossigeno costituisce la restante parte, cio il 63,2%, e quindi presente in quantit pari a 63,2 g. c) Per calcolare le moli di azoto si devono dividere i grammi di azoto per la massa molare dellazoto:

    moli di azoto in 100 grammi di campione = 36,8 g : 14,01 g/mol = 2,63 mol

    d) Analogamente si procede per lossigeno:

    moli di ossigeno in 100 grammi di campione = 63,2 g : 16,00 g/mol = 3,95 mol

    e) Il rapporto tra il numero di moli di azoto e di ossigeno presenti :

    moli N / moli O = 2,63 mol : 3,95 mol = 0.666

  • 5 Conoscere la Chimica CAPITOLO 2

    f) il rapporto di 0,666 tra azoto e ossigeno indica che le moli di azoto sono i 2/3 rispetto alle moli di ossigeno. Quindi la sostanza in esame avr formula minima (o empirica): N2O3.

    Esercizio 13. Risoluzione Considerando 100 grammi di composto incognito, avremo 69,7 g di K, 1,8 g di H, 28,5 g di O. Calcoliamo il numero di moli di K, H e O presenti in 100 grammi di questo campione.

    moli di K = 69,7 g : 39,10 g/mol = 1,78 mol moli di H = 1,8 g : 1,008 g/mol = 1,78 mol moli di O = 28,5 g : 16,00 g/mol = 1,78 mol

    Poich il numero di moli di K, H e O in 100 g di campione identico, la formula empirica : KOH.

    Esercizio 14. Risoluzione Sulla base delle percentuali indicate, in 100 grammi di fenolo vi sono: 76,57 g di C, 6,43 g di H, 17,00 g di O. Calcoliamo le moli di C, H e O presenti in questi 100 grammi di campione.

    moli di C = 76,57 g : 12