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

La domanda si basa su una reazione chimica in cui un idrocarburo di formula C₂H_x reagisce con l’ossigeno per produrre anidride carbonica (CO₂) e acqua (H₂O). L’obiettivo è determinare la formula dell’idrocarburo, ossia il valore di _x nella formula C₂H_x.

La reazione data è la seguente:C₂H_x (g) + (2 + x/4) O₂ (g) → 2 CO₂ (g) + (x/2) H₂O (g)

Dalla reazione, puoi notare che per ogni mole di idrocarburo (C₂H_x) reagente, vengono prodotte 2 moli di CO₂ e x/2 moli di H₂O. Inoltre, nell’enunciato, si afferma che si producono 6,0 moli di acqua (H₂O) quando si fanno reagire 3,0 moli di idrocarburo. Pertanto, per determinare la formula dell’idrocarburo, puoi calcolare il valore di x utilizzando il rapporto tra il numero di moli di acqua prodotte e il numero di moli di idrocarburo reagente:

x/2 = 6,0 moli di H₂O / 3,0 moli di idrocarburo = 2

Da questa equazione, risulta che _x = 2 * 2 = 4. Quindi, la formula dell’idrocarburo è C₂H₄. La risposta corretta è quindi l’opzione C) C₂H₄, che corrisponde all’etilene.

La reazione di decomposizione del clorato di potassio (KClO₃) è rappresentata come segue:

2 KClO₃ → 2 KCl + 3 O₂

Questo significa che ogni molecola di KClO₃ produce tre molecole di O₂ durante la decomposizione. Per calcolare la quantità di O₂ prodotta da una data quantità di KClO₃, possiamo seguire i seguenti passaggi:

1. Calcolare le moli di KClO₃ fornite: 30,63 g / 122,55 g/mol = 0,25 mol. Questo è fatto dividendo la massa fornita per la massa molare di KClO₃.
2. Utilizzare il rapporto stechiometrico della reazione per determinare quante moli di O₂ sono prodotte: 0,25 mol × 3 = 0,75 mol. Ogni mol di KClO₃ produce 3 moli di O₂.
3. Calcolare la massa di O₂ prodotta: 0,75 mol × 16 g/mol = 12 g. Questo è fatto moltiplicando le moli di O₂ per la massa molare dell’ossigeno (O₂).

Quindi, la quantità di O₂ prodotta dalla decomposizione di 30,63 g di KClO₃ è 12 g, e la risposta corretta è la D) 12 g.

Per risolvere questo problema, possiamo seguire i seguenti passaggi:

1. Inizia bilanciando l’equazione chimica data per la reazione:

2 AlCl₃ + 3 H₂ → 2 Al + 6 HCl

2. Calcola la massa molare del cloruro di alluminio (AlCl₃), che è data dalla somma delle masse atomiche degli atomi coinvolti: 27 (Al) + 3 * 35.45 (Cl) = 133.35 g/mol.
3. Ora calcoliamo le moli di AlCl₃ iniziali (5000 g) dividendo la massa data per la massa molare:

Moli di AlCl₃ = 5000 g / 133.35 g/mol ≈ 37.5 mol

4. Successivamente, calcola il numero di moli di idrogeno (H₂) utilizzando la legge dei gas ideali, dato il volume (850 L), la temperatura (misurata a condizioni standard, quindi 273 K) e la costante dei gas (0.0821 L atm / K mol):

Moli di H₂ = (850 L) / (0.0821 L atm / K mol * 273 K) ≈ 37.9 mol

5. Osserviamo che l’idrogeno è in difetto nella reazione perché la quantità stechiometrica richiederebbe 56.25 moli di idrogeno (calcolato dalla proporzione nell’equazione chimica).

6. Poiché l’idrogeno è in difetto, il numero di moli di alluminio (Al) sarà determinato dalle moli di idrogeno. Utilizzando la proporzione dalla reazione chimica, calcoliamo le moli di alluminio:

Moli di Al = (Moli di H₂) * (2/3) ≈ 37.9 mol * (2/3) ≈ 25.27 mol

7. Infine, calcoliamo la massa di alluminio utilizzando le moli di alluminio e la sua massa atomica (27 g/mol):

Massa di Al = (Moli di Al) * (27 g/mol) ≈ 25.27 mol * 27 g/mol ≈ 682 g

Quindi, la quantità di alluminio ottenuta è di circa 682 g, il che corrisponde alla risposta C.