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Reagente limitante ed in eccesso in reazione redox

Esercizio con reagente in eccesso in reazione redox

2,00 grammi di MnCl2 vengono fatti reagire con 600 ml di una soluzione acquosa 0,100M di HNO3 secondo la reazione (bilanciata):

3 MnCl2 + 2 HNO3 + 6 HCl → 2 NO + 3 MnCl4 + 4 H2O

Determinare il volume di NO, misurato in condizioni STP, che si sviluppa dalla reazione.

Svolgimento dell'esercizio

Calcoliamo la massa molare di MnCl2:

Mm (MnCl2) = 54,94 + (35,45 · 2) = 125,84 g/mol

Determiniamo il numero di moli di MnCl2:

n (MnCl2) = g / Mm = 2 / 125,84 = 1,589 · 10-2 mol

Determiniamo il numero di moli di HNO3:

n (HNO3) = M · V = 0,1 · 0,6 = 6 · 10-2 mol

Tenendo conto dei coefficienti stechiometrici della reazione bilanciata:

3 MnCl2 + 2 HNO3 + 6 HCl → 2 NO + 3 MnCl4 + 4 H2O

bisogna determinare quale tra MnCl2 e HNO3 è il reagente limitante. Un modo meccanico ma efficace per capirlo è di dividere entrambi i valori del numero di moli delle due sostanze per il proprio coefficiente stechiometrico: il valore più piccolo tra i due sarà quello del reagente limitante.

HNO3 = 6 · 10-2 / 2 = 3 · 10-2

MnCl2 = 1,589 · 10-2 / 3 = 0,53 · 10-2

Il valore più piccolo è quello di MnCl2 che pertanto è il reagente limitante.

Considerando i coefficienti stechiometrici della reazione, si nota che per 3 moli di MnCl2 che reagiscono se ne formano 2 di NO, pertanto le moli di NO che si formano facendo reagire 1,589 · 10-2 mol di MnCl2 sono:

3 : 2 = 1,589 · 10-2 : X

da cui:

X = (2 · 1,589 · 10-2 ) / 3 = 1,06 · 10-2 mol di NO

Tenendo conto infine che 1 mole di qualsiasi gas nelle condizioni STP occupa un volume di 22,4 litri, si ha che:

V (NO) = 22,4 · 1,06 · 10-2 = 0,237 l

Quindi il volume di NO, misurato in condizioni STP, che si sviluppa dalla reazione è di 0,237 litri.

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