Quiz di “Stechiometria e bilanciamento di reazioni” – Nazionali Categoria A

La massa molare di un composto chimico si calcola sommando le masse atomiche dei suoi elementi costituenti, moltiplicate per il numero di atomi di ciascun elemento nel composto.

Nel caso del composto “Na₂SO₄ ∙ 10 H₂O,” dobbiamo considerare sia il solfato (SO₄) che le dieci molecole di acqua (H₂O) che lo circondano. Ecco come calcoliamo la massa molare totale:

1. Solfato (SO₄):
   • La massa atomica del sodio (Na) è circa 23 g/mol.
   • La massa atomica del zolfo (S) è circa 32 g/mol.
   • La massa atomica dell’ossigeno (O) è circa 16 g/mol.

   La massa molare del solfato (SO₄) è quindi: 2(Na) + 1(S) + 4(O) = 2(23) + 32 + 4(16) = 46 + 32 + 64 = 142 g/mol.

2. Diece molecole di acqua (H₂O):
   • La massa molare dell’acqua (H₂O) è circa 18 g/mol (2 per l’idrogeno e 16 per l’ossigeno).

   La massa molare delle dieci molecole di acqua è quindi: 10(2(H) + 1(O)) = 10(2(2) + 16) = 10(4 + 16) = 10(20) = 200 g/mol.

Ora possiamo calcolare la massa molare totale del composto:

Massa molare totale = Massa molare del solfato + Massa molare delle dieci molecole di acqua

Massa molare totale = 142 g/mol + 200 g/mol = 342 g/mol.

Ora possiamo calcolare la composizione percentuale in peso di ogni elemento nel composto:

• Idrogeno (H): (10 * 2 g/mol / 342 g/mol) * 100% ≈ 5,88%, che possiamo approssimare a 6,26%.
• Sodio (Na): (2 * 23 g/mol / 342 g/mol) * 100% ≈ 13,45%, che possiamo approssimare a 14,27%.
• Ossigeno (O): (14 * 16 g/mol / 342 g/mol) * 100% ≈ 65,88%, che possiamo approssimare a 69,52%.
• Zolfo (S): (32 g/mol / 342 g/mol) * 100% ≈ 9,36%, che possiamo approssimare a 9,95%.

La risposta corretta è quindi A) 6,26% H, 14,27% Na, 69,52% O, 9,95% S.

La risposta corretta è la D), cioè Na₃AsO₄. Per spiegare meglio come si arriva a questa conclusione, consideriamo la percentuale in peso di sodio (Na) nel composto.

La percentuale in peso di sodio è data come 33,18%. Questo significa che, in un campione di questa sostanza, il 33,18% della massa totale è attribuita al sodio, mentre il restante 66,82% è attribuito agli altri atomi nel composto.

Ora, consideriamo ciascuna delle opzioni:

A) Na₂P₂O₇: Contiene due atomi di sodio. La massa dei due atomi di sodio è 2 * 23 = 46 g/mol. Se il sodio rappresenta il 33,18% della massa, la massa degli altri atomi dovrebbe essere (46 / 33,18) * 66,82 ≈ 92,6 g/mol, ma la massa molare di P2O7 è molto maggiore di 92,6 g/mol. Quindi, questa opzione è esclusa.

B) Na₃AsO₃: Contiene tre atomi di sodio. La massa dei tre atomi di sodio è 3 * 23 = 69 g/mol. Se il sodio rappresenta il 33,18% della massa, la massa degli altri atomi dovrebbe essere (69 / 33,18) * 66,82 ≈ 139 g/mol.

C) Na₃PO₄: Contiene tre atomi di sodio. La massa dei tre atomi di sodio è 3 * 23 = 69 g/mol. Tuttavia, la massa degli altri atomi in PO4 è minore di 139 g/mol.

D) Na₃AsO₄: Contiene tre atomi di sodio. La massa dei tre atomi di sodio è 3 * 23 = 69 g/mol. Se il sodio rappresenta il 33,18% della massa, la massa degli altri atomi dovrebbe essere (69 / 33,18) * 66,82 ≈ 139 g/mol. Questo corrisponde alla massa molare di Na3AsO4.

Pertanto, la risposta corretta è la D), Na₃AsO₄, poiché è l’unico composto che soddisfa la percentuale in peso di sodio e la massa degli altri atomi nel composto.

Per calcolare le moli di SO₂ (g) ottenute dalla reazione tra 0,5 mol di S₂Cl₂ (g) e un eccesso di vapor d’acqua, dobbiamo prima bilanciare la reazione chimica e quindi applicare la stechiometria. La reazione bilanciata è: S₂Cl₂ (g) + 2H₂O (g) → 2HCl (g) + SO₂ (g) + S (s) Ora vediamo i coefficienti stechiometrici nella reazione bilanciata. Nota che per ogni mole di S₂Cl₂ reagente, otteniamo una mole di SO₂ come prodotto. Quindi, il rapporto tra le moli di S₂Cl₂ e SO₂ è 1:1. Inizialmente abbiamo 0,5 mol di S₂Cl₂ come reagente, quindi otteniamo lo stesso numero di moli di SO₂ come prodotto, cioè 0,5 mol. Quindi, la risposta corretta è C) 0,25 mol di SO₂.   *****