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Stechiometria di un campione di rame impuro

Esercizio riguardante la stechiometria di un campione di rame impuro

Data la seguente reazione chimica:

3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

Determinare:

a) i grammi di Cu(NO3)2 (MM = 187,56 g/mol) che si ottengono dalla reazione di 50 mL di una soluzione 0,520 M di HNO3 con 0,973 g di un campione di rame (MM = 63,55 g/mol) con purezza del 97,95% (si considerino le impurezze del campione di rame inerti nei confronti dell'acido nitrico).

b) i grammi del reagente in eccesso che rimangono a fine reazione.

Svolgimento dell'esercizio

Determiniamo il numero di moli di HNO3:

nHNO3 = M · V = 0,520 mol/L · 0,050 L = 0,026 mol

Determiniamo i grammi di rame puro:

97,95 : 100 = X : 0,973

Da cui:

X = 97,95 · 0,973 / 100 = 0,953 g

Determiniamo il numero di moli di rame:

nCu = g / MM = 0,953 / 63,55 = 0,0150 mol

Per determinare quale tra i due reagenti (Cu e HNO3) è quello limitante, è sufficiente dividere il valore delle moli di ciascuna sostanza per il suo coefficiente stechiometrico.

Il valore più piccolo indica il reattivo limitante:

0,026 / 8 = 0,00325 mol (HNO3)

0,0150 / 3 = 0,005 mol (Cu)

Tra i due, il valore più piccolo è quello di HNO3 che pertanto è il reagente limitante.

Per 8 moli HNO3 che reagiscono si formano 3 moli Cu(NO3)2.

Per determinare quante moli di Cu(NO3)2 si formano in seguito alla reazione di 0,00325 mol di HNO3 è sufficiente impostare una proporzione:

8 : 3 = 0,026 : X

Da cui:

X = 3 · 0,026 / 8 = 9,75 · 10-3 mol

Che corrispondono a:

n · MM = 9,75 · 10-3 mol · 187,56 g/mol = 1,83 g

Rimane da determinare i grammi del reagente in eccesso che rimangono a fine reazione.

Determiniamo le moli di Cu che reagiscono:

3 : 8 = X : 0,026

Da cui:

X = 3 · 0,026 / 8 = 9,75 · 10-3 mol

Le moli di Cu in eccesso sono:

molCu-ecc = 0,0150 - 9,75 · 10-3 mol = 5,25 · 10-3 mol

che corrispondono a:

n · MM = 5,25 · 10-3 mol · 63,55 g/mol = 0,333 g

Pertanto i grammi di Cu in eccesso sono 0,333 g.

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