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ESERCIZIO Calcolare la massa di solfato di alluminio che si ottiene facendo reagire 68.6 g di acido solforico e 52.3 g di idrossido di alluminio. Quale è la resa della reazione se dopo l’esperimento in laboratorio si ottengono 60 g di prodotto?

1) Scrivere le formule dei composti 2) Scrivere l’equazione della reazione 3) Bilanciare la reazione 4) Determinare i numeri di moli corrispondenti alle masse dei reagenti 5) Determinare se c’è e quale è il REAGENTE LIMITANTE 6) Calcolare la massa del prodotto

1) Definire formule dei reagenti e prodotti Acido solforico: solf ---> S

(n.o.: +4 +6)

-ico ---> n.o. più alto ---> +6 SO3 + H2O → H2SO4 Idrossido di alluminio: Al: n.o. +3 uso formula generale Me(OH)n , dove Me= Al e n = n.o. (Al) = +3 Al(OH)3 Solfato di alluminio: Al: n.o. :+3 solfato: ione ottenuto dalla dissociazione dell’acido solforico: H2SO4 → 2H+ + SO42Al2(SO4)3

2) Scrivere reazione H2SO4 + Al(OH)3 → Al2(SO4)3

3) Bilanciare la reazione H2SO4 + Al(OH)3 → Al2(SO4)3 • parto dal metallo: Al ---> metto un 2 prima di Al(OH)3 • bilancio non-metallo: S ---> metto un 3 prima di H2SO4 • bilancio H: aggiungo 6 H2O • bilancio O: OK 3 H2SO4

+ 2 Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6 H2O

Una volta bilanciata, l’equazione chimica fornisce i rapporti in cui i reagenti reagiscono pe formare una certa quantità di prodotto. Si può quindi dire che 3 molecole di H2SO4 reagiscono con 2 molecole di Al(OH)3 per dare una molecola di sale e 6 di acqua. Ma si possono usare anche le moli, in quanto è una grandezza direttamente proporzionale al numero di molecole (ogni mole è costituita da 6.02*1023 molecole). Quindi:

“3 mol di H2SO4 reagiscono con 2 mol di Al(OH)3 per dare 1 mol di Al2(SO4)3“

4) Calcolo delle moli corrispondenti alla quantità in grammi per ogni reagente

n° moli =

q.tà composto (g) PM (g/mol)

PM (g/mol) = ∑ PA (g/mol)

H2SO4 ---> q.tà (g) = 68.6 g ---> H : 1.008 g/mol S : 32.066 g/mol O : 15.999 g/mol

PM (g/mol) = [(1.008*2) + 32.066 + (15.999*4)] g/mol = = 98.078 g/mol

n° mol = 68.6 g / (98.078 g/mol) = 0.699 mol Al(OH)3 ---> q.tà (g) = 52.3 g ---> Al : 26.981 g/mol H : 1.008 g/mol O : 15.999 g/mol

PM (g/mol) = [ 26.981 + (1.008*3)+ (15.999*3)] g/mol = = 78.002 g/mol

n° mol = 52.3 g / (78.002 g/mol) = 0.670 mol

NB: Se non ricordo la formula posso anche impostante la proporzione: “Se 98.078 g è il peso di una mole, 68.6 g è il peso di x moli” 98.078 g : 1 mol = 68.6 g : x x = (1 mol * 68.6 g) / 98.078 g= = 0.699 mol

5) Valutare la presenza di un reagente limitante Le quantità utilizzate durante un esperimento possono però non essere nel rapporto indicato dalla reazione chimica, e quindi esserci una quantità maggiore di un reagente (definito in eccesso) o, se si vede da un altro punto di vista, una quantità minore del secondo reagente. Quest’ultimo viene chiamato REAGENTE LIMIANTE in quanto è quello che limita la reazione: una volta che il reagente limitante è finito (reagendo e diventando prodotto) la reazione si ferma, nonostante nell’ambiente di reazione ci sia ancora presente un po’ del secondo reagente (quello definito “in eccesso”) che non ha reagito. E’ necessario quindi utilizzare la quantità di reagente limitante per calcolare la quantità di prodotto che si ottiene dopo la reazione.

Esempio: se un’industria ha 5 volanti e 8 intelaiature di automobili, alla fine potrà vendere solo 5 automobili complete e 3 intelaiature rimarranno in magazzino, non utilizzate. Quindi i volanti, in quanto in quantità minore, rappresentano il reagente l imitante, mentre le intelaiature, il reagente in eccesso.

3 H2SO4

+ 2 Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6 H2O

---> 2 metodi per trovare il REAGENTE LIMITANTE: 1) Calcolo il numero di mol di un reagente che teoricamente dovrei avere se tutte le moli del primo reagiscono completamente. Poi confronto questo valore con la quantità che invece ho nella reazione.

“Se 3 mol di H2SO4 reagiscono con 2 mol di Al(OH)3 , allora 0.699 mol di H2SO4 reagirebbero con x mol di Al(OH)3” 3 mol di H2SO4

:

2 mol di Al(OH)3 = 0.699 mol di H2SO4 : x mol di Al(OH)3 X= 2 * 0.699 / 3 = 0.466 mol di Al(OH)3

Quindi 0.699 mol di H2SO4 reagiscono con 0.466 mol di Al(OH)3. Ma la quantità di Al(OH)3 nell’esperimento è più alta (0.670 mol): ciò significa che Al(OH)3 è in eccesso al H2SO4. Quindi il reagente limitante è H2SO4.

2) Divido il numero di moli di un reagente per il suo coefficiente stechiometrico presente nell’equazione chimica. Il valore più basso ottenuto sarà indicherà il reagente limitante: H2SO4 ---> 0.699 / 3 = 0.233

0.233 < 0.335

Al(OH)3 ---> 0.670 / 2 = 0.335 H2SO4 è il REAGENTE LIMITANTE

6) Calcolo delle moli e grammi di prodotto ottenuto ---> Utilizzo le moli di H2SO4 per fare i calcoli in quanto è il reagente limitante.

3 H2SO4

+ 2 Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6 H2O

“Se 3 mol di H2SO4 danno 1 mol di Al2(SO4)3 , allora 0.699 mol di H2SO4 reagirebbero dando x mol di Al2(SO4)3” 3 mol di H2SO4

:

1 mol di Al2(SO4)3 = 0.699 mol di H2SO4 : x mol di Al2(SO4)3 X = 1 * 0.699 / 3 = 0.233 mol di Al2(SO4)3

La quantità di Al2(SO4)3 ottenuta da 0.699 mol di H2SO4 è di 0.233 mol. La quantità in grammi si calcola applicando la seguente formula:

q.tà composto (g) = n° moli (mol) * PM (g/mol) Al2(SO4)3---> Al : 26.981 g/mol S : 32.066 g/mol O : 15.999 g/mol

PM = [(26.981*2) + (3*32.066) + (15.999*12)] g/mol = = 342.15 g/mol

q.tà composto = 0.233 mol * 342.15 g/mol = 79.72 g

7) Calcolo della resa Dal calcolo stechiometrico, la quantità finale di prodotto dovrebbe essere di 79.72 g (resa del 100%). Sperimentalmente però si può ottenere una quantità minore (non tutte le moli dei reagenti si trasformano in prodotti). Nel caso si fossero ottenuti 60 g, quale sarebbe la resa?

RESA =

Moli (o grammi) ottenute moli (o grammi) teorici ottenibili

resa = (60 g / 79.72 g) * 100 = 75.3 %

* 100