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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