Rendimento percentuale
Calcolo del rendimento percentuale di una reazione di combustione del metano
Dalla reazione di 12,5 moli di metano con 30,0 moli di ossigeno si ottengono 22,5 moli di acqua.
Calcolare il rendimento percentuale della reazione di combustione.
Svolgimento dell'esercizio
L'esercizio propone il calcolo del rendimento percentuale di una reazione di combustione del metano.
La prima cosa da fare è scrivere l'equazione della reazione chimica. Il metano è un composto organico formato da carbonio e idrogeno con formula chimica CH4.
I prodotti della combustione sono pertanto CO2 e H2O (in una reazione di combustione, infatti, tutti i composti organici che contengono atomi di C formano CO2 mentre tutti i composti organici che contengono H formano H2O).
L'equazione chimica non bilanciata è pertanto la seguente:
CH4 + O2 → CO2 + H2O
Per bilanciare gli atomi di H apponiamo davanti alla formula chimica dell'acqua il coefficiente stechiometrico 2 (infatti tra i prodotti abbiamo 2 atomi di H mentre tra i reagenti ne abbiamo 4):
CH4 + O2 → CO2 + 2 H2O
Per bilanciare gli atomi di O apponiamo davanti a O2 il coefficiente stechiometrico 2 (infatti tra i prodotti abbiamo 4 atomi di O mentre tra i reagenti ne abbiamo solamente 2):
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
In questo modo abbiamo bilanciato la reazione chimica.
Il testo dell'esercizio ci dice che 12,5 moli di metano reagiscono con 30,0 moli di ossigeno.
CH4 e O2 reagiscono nel rapporto 1 : 2. Il reagente limitante tra metano e ossigeno è il metano: 12,5 mol di metano richiedono infatti 25,0 moli di ossigeno (ma di ossigeno ne abbiamo a disposizione 30,0 mol, più di quelli che ci servono per la combustione completa del metano).
Quante moli di acqua si dovrebbero formare dalla reazione?
Dall'equazione chimica possiamo notare che per ogni mole di CH4 che reagisce si formano due moli di acqua. Pertanto, se la resa fosse del 100%, le moli di acqua che si dovrebbero formare in seguito alla reazione di combustione sono:
2 · 12,5 = 25,0 mol
In realtà, il testo dell'esercizio ci dice che si formano soltanto 22,5 moli di acqua, meno di quelle che si dovrebbero formare se la resa fosse del 100%.
La resa della reazione chimica è pertanto inferiore al 100%. Calcoliamo dunque la resa della reazione:
In conclusione, il rendimento percentuale della reazione di combustione del metano è del 90%.
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Calcolo della resa percentuale di una reazione chimica
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