Reazione tra ferro e acido solforico
Calcoli stechiometrici riguardanti la reazione tra ferro e acido solforico
Data la seguente reazione da bilanciare:
Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2
Calcolare i grammi di una soluzione di H2SO4 al 95%m/m necessari per attaccare 200 g di ferro.
Si determini inoltre il volume di idrogeno che si sviluppa dalla reazione alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm.
Svolgimento dell'esercizio
Bilanciamo la reazione:
2 Fe + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3 H2
Determiniamo le moli di ferro:
n = g / Mm = 200 / 55,84 = 3,58 mol
in cui 55,84 g/mol è la massa molare del ferro.
Fe e H2SO4 reagiscono nel rapporto di 2 : 3.
Pertanto 3,58 mol di Fe reagiscono con:
(3,58 / 2) · 3 = 5,37 mol di H2SO4
Determiniamo i grammi di H2SO4 puro che reagiscono:
g = n · Mm = 5,37 mol · 98,08 g/mol = 526,7 g
in cui 98,08 g/mol è la massa molare dell'acido solforico.
Siccome la soluzione è al 95%m/m è sufficiente impostare una proporzione per determinare i grammi della soluzione necessari per attaccare i 200 g di ferro.
95 : 100 = 526,7 : X
da cui:
X = 554,4 g
Pertanto i grammi della soluzione al 95%m/m necessari per attaccare i 200 g di ferro sono esattamente 554,4 g.
Passiamo ora alla seconda parte dell'esercizio.
Le moli di H2 che si formano sono uguali alle moli di H2SO4 reagite (nella equazione chimica H2 e H2SO4 sono nel rapporto di 3 : 3 e quindi di 1 : 1).
Il gas si trova nelle condizioni normali (temperatura di 0°C e pressione di 1 atm).
Una mole di qualsiasi gas nelle condizioni normali (c.n.) occupa un volume di 22,4 L.
Pertanto 5,37 mol di H2 occupano un volume di:
V = 5,37 · 22,4 = 120,23 L
Dalla reazione si sviluppano pertanto 120,23 L di idrogeno calcolato nelle c.n.
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