Esercizi su stechiometria dei composti

Home » Esercizi su stechiometria dei composti

Esercizi di stechiometria dei composti chimici

Questo articolo presenta 14 esercizi su stechiometria dei composti, ciascuno con spiegazioni facili da capire e ben dettagliate. Il materiale è progettato per supportare studenti di ingegneria, fisica, biologia e chimica nel corso di chimica inorganica e generale, risultando particolarmente utile anche per chi si approccia per la prima volta alla disciplina.

La stechiometria dei composti chimici costituisce un ambito essenziale della chimica, focalizzato sulle relazioni quantitative tra gli elementi di un composto e sulle proporzioni con cui questi si combinano. L’analisi stechiometrica consente di determinare le quantità precise di ciascun elemento, applicando le leggi fondamentali della chimica a reazioni e formule. Gli esercizi su stechiometria dei composti permettono di consolidare queste competenze attraverso applicazioni pratiche e metodologie rigorose.

Scarica gli esercizi svolti

Ottieni il documento contenente 11 esercizi risolti, per migliorare la tua comprensione della stechiometria dei composti chimici per il corso di chimica generale.

Esercizi su stechiometria dei composti: autori e revisori

Leggi...

Autore: Fulvio Benintende .

Revisori: Joan Pasqual Guilabert.

Esercizi su stechiometria dei composti: testi degli esercizi

Esercizio 1 $(\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Determinare la formula grezza di un composto contenente $\text{36,85} \, \text{g}\%$ $\text{N}$ ( $A_r = \text{14,008}$ ) e $\text{63,14} \, \text{g}\%$ $\text{O}$ ( $A_r = 16$ ).

Svolgimento.

In ogni composto il quantitativo di moli di atomi degli elementi coinvolti corrisponde sempre ad un numero intero. Si procede dapprima a trovare il numero di moli di atomi di ogni specie dividendo la massa per la massa atomica relativa ( $A_r$ ):

$n_N = \frac{m_N}{A_r_N} = \frac{\text{36,85} \, \text{g}}{\text{14,008} \, \text{g/mol}} = \text{2,64} \, \text{mol}$

$n_O = \frac{m_O}{A_r_O} = \frac{\text{63,14 }\, \text{g}}{16 \, \text{g/mol}} = \text{3,95} \, \text{mol}.$

Per rendere interi i valori delle moli si dividono quelli ottenuti per quello più piccolo, ricavando così gli indici per ogni specie:

$\text{indice}_N = \frac{n_N}{n_N} = \frac{\text{2,64} \, \text{mol}}{\text{2,64} \, \text{mol}} = 1, \quad \text{indice}_O = \frac{n_O}{n_N} = \frac{\text{3,95} \, \text{mol}}{\text{2,64 }\, \text{mol}} = \text{1,5}.$

Per l’ossigeno si è ottenuto un numero non intero. È necessario quindi moltiplicare tutti gli indici per l’intero più piccolo che restituisca numeri interi contemporaneamente per ogni indice, in questo caso: 2.

La formula grezza risulta quindi:

$\boxcolorato{chimica}{\text{N}_2\text{O}_3. }$

Nota: È possibile verificare la correttezza del risultato ottenuto facendo riferimento ai numeri di ossidazione delle specie in gioco, che sommate devono restituire il valore zero:

$2 \cdot \text{N}^{+3} + 3 \cdot \text{O}^{-2} = 2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = 6 - 6 = 0.$

Esercizio 2 $(\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Un composto contiene: $\text{4,19} \, \text{g}\%\,\text{H}$ ( $A_r = \text{1,008}$ ); $\text{29,22} \, \text{g}\%\,\text{Si}$ ( $A_r = \text{28,09}$ ); $\text{66,58} \, \text{g}\% \,\text{O}$ ( $A_r = 16$ ). Determinare la sua formula grezza.

Svolgimento.

$n_H = \frac{m_H}{A_r_H} = \frac{\text{4,19} \, \text{g}}{\text{1,008} \, \text{g/mol}} = \text{4,16} \, \text{mol}$

$n_{Si} = \frac{m_{Si}}{A_r_{Si}} = \frac{\text{29,22} \, \text{g}}{\text{28,09} \, \text{g/mol}} = \text{1,04} \, \text{mol}$

$n_O = \frac{m_O}{A_r_O} = \frac{\text{66,58} \, \text{g}}{16 \, \text{g/mol}} = \text{4,16 }\, \text{mol}$

$\begin{aligned} &\text{indice}_H = \frac{n_H}{n_{Si}} = \frac{\text{4,16} \, \text{mol}}{\text{1,04} \, \text{mol}} = 4, \\ &\text{indice}_{Si} = \frac{n_{Si}}{n_{Si}} = \frac{\text{1,04} \, \text{mol}}{\text{1,04 }\, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_O = \frac{n_O}{n_{Si}} = \frac{\text{4,16} \, \text{mol}}{\text{1,04} \, \text{mol}} = 4. \end{aligned}$

La formula grezza è:

$\boxcolorato{chimica}{ \text{H}_4\text{SiO}_4}$

La somma dei numeri di ossidazione:

$4 \cdot \text{H}^{+1} + 1 \cdot \text{Si}^{+4} + 4 \cdot \text{O}^{-2} = 4 \cdot (+1) + 1 \cdot (+4) + 4 \cdot (-2) = 4 + 4 - 8 = 0.$

Esercizio 3 $(\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Dall’analisi quantitativa di un minerale contenente calcio, carbonio, ossigeno si sono ottenuti i seguenti risultati: $\text{40,04} \, \text{g}\%\,\text{Ca}$ ( $A_r = \text{40,08}$ ); $\text{12,00} \, \text{g}\%\,\text{C}$ ( $A_r = \text{12,01}$ ); $\text{47,96}\%\,\text{O}$ ( $A_r = 16$ ). Calcolare la formula grezza.

Svolgimento.

$n_{Ca} = \frac{m_{Ca}}{A_r_{Ca}} = \frac{\text{40,04} \, \text{g}}{\text{40,08} \, \text{g/mol}} = 1 \, \text{mol}$

$n_C = \frac{m_C}{A_r_C} = \frac{12 \, \text{g}}{\text{12,01} \, \text{g/mol}} = 1 \, \text{mol}$

$n_O = \frac{m_O}{A_r_O} = \frac{\text{47,96} \, \text{g}}{16 \, \text{g/mol}} = 3 \, \text{mol}$

$\begin{aligned} &\text{indice}_{Ca} = \frac{n_{Ca}}{n_{Ca}} = \frac{1 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_C = \frac{n_C}{n_{Ca}} = \frac{1 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_O = \frac{n_O}{n_{Ca}} = \frac{3 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 3. \end{aligned}$

La formula grezza è:

$\boxcolorato{chimica}{\text{CaCO}_3. }$

La somma dei numeri di ossidazione:

$1 \cdot \text{Ca}^{+2} + 1 \cdot \text{C}^{+4} + 3 \cdot \text{O}^{-2} = 2 + 4 - 6 = 0.$

Esercizio 4 $(\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Determinare la formula grezza di un acido contenente: $\text{2,05} \, \text{g}\% \,\text{H}$ ( $A_r = \text{1,008}$ ), $\text{32,69} \, \text{g}\% \,\text{S}$ ( $A_r = \text{32,07}$ ), $\text{65,25} \, \text{g}\% \,\text{O}$ .

Svolgimento.

$n_H = \frac{m_H}{A_r_H} = \frac{\text{2,05} \, \text{g}}{\text{1,008} \, \text{g/mol}} = \text{2,03} \, \text{mol}$

$n_S = \frac{m_S}{A_r_S} = \frac{\text{32,69} \, \text{g}}{\text{32,07} \, \text{g/mol}} = \text{1,02} \, \text{mol}$

$n_O = \frac{m_O}{A_r_O} = \frac{\text{65,25} \, \text{g}}{16 \, \text{g/mol}} = \text{4,08} \, \text{mol}$

$\begin{aligned} &\text{indice}_H = \frac{n_H}{n_S} = \frac{\text{2,03} \, \text{mol}}{\text{1,02} \, \text{mol}} = 2, \\ &\text{indice}_S = \frac{n_S}{n_S} = \frac{\text{1,02} \, \text{mol}}{\text{1,02} \, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_O = \frac{n_O}{n_S} = \frac{\text{4,08} \, \text{mol}}{\text{1,02} \, \text{mol}} = 4 \end{aligned}$

La formula grezza è:

$\boxcolorato{chimica}{\text{H}_2\text{SO}_4 }$

La somma dei numeri di ossidazione:

$2 \cdot \text{H}^{+1} + 1 \cdot \text{S}^{+6} + 4 \cdot \text{O}^{-2} = 2 + 6 - 8 = 0.$

Esercizio 5 $(\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Il metanolo è un composto organico contenente: $\text{37,48} \, \text{g}\% \,\text{C}$ , $\text{12,58} \, \text{g}\% \,\text{H}$ , $\text{49,93} \, \text{g}\% \,\text{O}$ . Determinare la formula grezza.

Svolgimento.

$n_H = \frac{m_H}{A_r_H} = \frac{\text{12,58} \, \text{g}}{\text{1,008} \, \text{g/mol}} = \text{12,48} \, \text{mol}$

$n_C = \frac{m_C}{A_r_C} = \frac{\text{37,48} \, \text{g}}{\text{12,01 }\, \text{g/mol}} = \text{3,12} \, \text{mol}$

$n_O = \frac{m_O}{A_r_O} = \frac{\text{49,93} \, \text{g}}{16 \, \text{g/mol}} = \text{3,12 }\, \text{mol}$

$\begin{aligned} &\text{indice}_H = \frac{n_H}{n_C} = \frac{\text{12,48} \, \text{mol}}{\text{3,12} \, \text{mol}} = 4, \\ &\text{indice}_C = \frac{n_C}{n_C} = \frac{\text{3,12} \, \text{mol}}{\text{3,12} \, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_O = \frac{n_O}{n_C} = \frac{\text{3,12} \, \text{mol}}{\text{3,12} \, \text{mol}} = 1. \end{aligned}$

La formula grezza è:

$\boxcolorato{chimica}{ \text{CH}_3\text{OH}.}$

La somma dei numeri di ossidazione:

$(\text{CH}_3)^{+1} + (\text{OH})^{-1} = 1 - 1 = 0.$

Esercizio 6 $(\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Determinare la formula grezza di un composto sapendo che è un composto biidrato e che la sua mole contiene: $\text{40,08}\, \text{g}$ $\text{Ca}$ ( $A_r = \text{40,08}$ ), $\text{32,06} \, \text{g}\, \text{S}$ ( $A_r = \text{32,07}$ ), $\text{95,99}\, \text{g}\,\text{O}$ , $\text{4,03} \, \text{g}$ $\text{H}$ .

Svolgimento.

$n_{Ca} = \frac{m_{Ca}}{A_r_{Ca}} = \frac{\text{40,08} \, \text{g}}{\text{40,08} \, \text{g/mol}} = 1 \, \text{mol}$

$n_S = \frac{m_S}{A_r_S} = \frac{\text{32,06 }\, \text{g}}{\text{32,07} \, \text{g/mol}} = 1 \, \text{mol}$

$n_O = \frac{m_O}{A_r_O} = \frac{\text{95,99} \, \text{g}}{16 \, \text{g/mol}} = 6 \, \text{mol}$

$n_H = \frac{m_H}{A_r_H} = \frac{4,03 \, \text{g}}{1,008 \, \text{g/mol}} = 4 \, \text{mol}$

$\begin{aligned} &\text{indice}_{Ca} = \frac{n_{Ca}}{n_{Ca}} = \frac{1 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_S = \frac{n_S}{n_{Ca}} = \frac{1 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 1, \\ &\text{indice}_O = \frac{n_O}{n_{Ca}} = \frac{6 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 6, \\ &\text{indice}_H = \frac{n_H}{n_{Ca}} = \frac{4 \, \text{mol}}{1 \, \text{mol}} = 4. \end{aligned}$

La formula grezza è:

$\boxcolorato{chimica}{ \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O}.}$

Si noti che essendo un composto biidrato, che contiene cioè moli d’acqua nel proprio reticolo cristallino, la formula grezza deve evidenziarne il numero.

La somma dei numeri di ossidazione:

$1 \cdot \text{Ca}^{+2} + 1 \cdot \text{S}^{+6} + 4 \cdot \text{O}^{-2} = 2 + 6 - 8 = 0$

$4 \cdot \text{H}^{+1} + 2 \cdot \text{O}^{-2} = 4 - 4 = 0.$

Esercizio 7 $(\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . L’urea ha formula $CO(NH$_2$)$_2$$ $(Mr = \text{60,062})$ . Determinare la sua composizione percentuale.

Svolgimento.

Si noti, a differenza degli esercizi precedenti, che qui gli indici degli elementi sono dati e la richiesta risulta inversa: trovare le percentuali in peso di ogni specie. Si procede dunque al contrario. In ogni mole di urea si hanno:

$n_C \cdot \text{Ar}_C = 1 \cdot \text{12,01} = \text{12,01} \, \text{g di carbonio}$

$n_O \cdot \text{Ar}_O = 1 \cdot 16 = 16 \, \text{g di ossigeno}$

$n_N \cdot \text{Ar}_N = 2 \cdot \text{14,01} = \text{28,02} \, \text{g di azoto}$

$n_H \cdot \text{Ar}_H = 4 \cdot \text{1,008} = \text{4,032} \, \text{g di idrogeno}.$

Si impostano ora delle semplici proporzioni:

$\text{60,062} \, \text{g} : 100\% = \text{12,01} \, \text{g} : x \quad \Rightarrow \quad x = \frac{100 \cdot \text{12,01}}{\text{60,062}} \approx 20\% \, \text{carbonio}$

$\text{60,062} \, \text{g} : 100\% = 16 \, \text{g} : y \quad \Rightarrow \quad y = \frac{100 \cdot 16}{\text{60,062}} \approx \text{26,6}\% \, \text{ossigeno}$

$\text{60,062} \, \text{g} : 100\% = \text{28,02} \, \text{g} : z \quad \Rightarrow \quad z = \frac{100 \cdot \text{28,02}}{\text{60,062}} \approx \text{46,7}\% \, \text{azoto}$

$\text{60,062} \, \text{g} : 100\% = \text{4,032} \, \text{g} : k$

$\boxcolorato{chimica}{ k = \frac{100 \cdot \text{4,032}}{\text{60,062}} \approx \text{6,7}\% \, \text{idrogeno}.}$

Esercizio 8 $(\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Composizione percentuale del carbonato di sodio $Na$_2$CO$_3$$ $(Mr =\text{ 105,99})$ .

Svolgimento.

In ogni mole di carbonato di sodio si hanno:

$n_{\text{Na}} \cdot \text{Ar}_{\text{Na}} = 2 \cdot \text{22,99} = \text{45,98} \, \text{g di sodio}$

$n_C \cdot \text{Ar}_C = 1 \cdot \text{12,01} = \text{12,01 }\, \text{g di carbonio}$

$n_O \cdot \text{Ar}_O = 3 \cdot 16 = 48 \, \text{g di ossigeno}$

Si passa alle proporzioni:

$\text{105,99 }\, \text{g} : 100\% = \text{45,98 }\, \text{g} : x \quad \Rightarrow \quad x = \text{43,4}\% \, \text{sodio}$

$\text{105,99 }\, \text{g} : 100\% = \text{12,01} \, \text{g} : y \quad \Rightarrow \quad y = \text{11,3}\% \, \text{carbonio}$

$\text{105,99} \, \text{g} : 100\% = 48 \, \text{g} : z$

$\boxcolorato{chimica}{ z = \text{45,3}\% \, \text{ossigeno}.}$

Esercizio 9 $(\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Calcolare la massa (g) dei singoli elementi in $500 \, \text{g}$ di glucosio $C$_6$H$_{12}$O$_6$$ $(Mr = \text{180,16})$

Svolgimento.

In $500 \, \text{g}$ di sostanza vi sono:

$n_{\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6} = \frac{m_{\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6}}{\text{Mr}} = \frac{500}{\text{180,16}} \approx \text{2,78} \, \text{mol}.$

In $\text{2,78}$ moli di glucosio:

$\boxcolorato{chimica}{ \text{2,78} \cdot n_C \cdot \text{Ar}_C = \text{2,78 }\cdot 6 \cdot \text{12,01 }= \text{200,33} \, \text{g di carbonio}}$

$\boxcolorato{chimica}{ \text{2,78} \cdot n_H \cdot \text{Ar}_H =\text{ 2,78} \cdot 12 \cdot \text{1,008 }= \text{33,39} \, \text{g di idrogeno}}$

$\boxcolorato{chimica}{\text{2,78} \cdot n_O \cdot \text{Ar}_O = \text{2,78} \cdot 6 \cdot 16 = \text{266,88} \, \text{g di ossigeno}. }$

Esercizio 10 $(\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Composizione percentuale della cromite $FeCr$_2$O$_4$$ $(Mr = \text{223,85})$

Svolgimento.

In ogni mole di cromite si hanno:

$n_{\text{Fe}} \cdot \text{Ar}_{\text{Fe}} = 1 \cdot \text{55,85 }= \text{55,85} \, \text{g di ferro}$

$n_{\text{Cr}} \cdot \text{Ar}_{\text{Cr}} = 2 \cdot 52 = 104 \, \text{g di cromo}$

$n_O \cdot \text{Ar}_O = 4 \cdot 16 = 64 \, \text{g di ossigeno}.$

Si passa alle proporzioni:

$\boxcolorato{chimica}{\text{223,85} \, \text{g} : 100\% = \text{55,85} \, \text{g} : x \quad \Rightarrow \quad x = \text{24,9}\% \, \text{ferro}}$

$\boxcolorato{chimica}{\text{223,85} \, \text{g} : 100\% = 104 \, \text{g} : y \quad \Rightarrow \quad y = \text{46,5}\% \, \text{cromo} }$

$\boxcolorato{chimica}{ \text{223,85} \, \text{g} : 100\% = 64 \, \text{g} : z \quad \Rightarrow \quad z = \text{28,6}\% \, \text{ossigeno}.}$

Esercizio 11 $(\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar)$ . Calcolare la composizione percentuale dei seguenti sali idrati:

$CuSO$_4$·5H$_2$O (Mr = \text{249,7})$
$NaBO$_3$·4H$_2$O (Mr = \text{153,86}).$

Svolgimento punto 1

In ogni mole di solfato di rame pentaidrato:

$n_{\text{Cu}} \cdot \text{Ar}_{\text{Cu}} = 1 \cdot \text{63,55} = \text{63,55} \, \text{g di rame}$

$n_S \cdot \text{Ar}_S = 1 \cdot \text{32,07} = \text{32,07} \, \text{g di zolfo}$

$n_O \cdot \text{Ar}_O = 9 \cdot 16 = 144 \, \text{g di ossigeno}$

$n_H \cdot \text{Ar}_H = 10 \cdot \text{1,008} = \text{10,08} \, \text{g di idrogeno}.$

Si passa alle proporzioni:

$\boxcolorato{chimica}{\text{249,7 }\, \text{g} : 100\% = \text{63,55 }\, \text{g} : x \quad \Rightarrow \quad x = \text{25,5}\% \, \text{rame} }$

$\boxcolorato{chimica}{ \text{249,7} \, \text{g} : 100\% = \text{32,07} \, \text{g} : y \quad \Rightarrow \quad y = \text{12,8}\% \, \text{zolfo}}$

$\boxcolorato{chimica}{\text{249,7 }\, \text{g} : 100\% = \text{144} \, \text{g} : z \quad \Rightarrow \quad z = \text{57,7}\% \, \text{ossigeno}}$

$\boxcolorato{chimica}{\text{249,7 }\, \text{g} : 100\% = \text{10,08} \, \text{g} : k \quad \Rightarrow \quad k = 4\% \, \text{idrogeno}. }$

Svolgimento punto 2

In ogni mole di borato di sodio tetraidrato:

$n_{\text{Na}} \cdot \text{Ar}_{\text{Na}} = 1 \cdot \text{22,99} = \text{22,99} \, \text{g di sodio}$

$n_B \cdot \text{Ar}_B = 1 \cdot \text{10,81 }= \text{10,81} \, \text{g di boro}$

$n_O \cdot \text{Ar}_O = 7 \cdot 16 = 112 \, \text{g di ossigeno}$

$n_H \cdot \text{Ar}_H = 8 \cdot\text{ 1,008 }=\text{ 8,06} \, \text{g di idrogeno}.$

Si passa alle proporzioni:

$\boxcolorato{chimica}{ \text{ 153,86} \, \text{g} : 100\% = \text{ 22,99} \, \text{g} : x \quad \Rightarrow \quad x = 15\% \, \text{sodio}}$

$\boxcolorato{chimica}{\text{ 153,86 }\, \text{g} : 100\% = \text{ 10,81} \, \text{g} : y \quad \Rightarrow \quad y = 7\% \, \text{boro} }$

$\boxcolorato{chimica}{ \text{ 153,86 }\, \text{g} : 100\% = 112 \, \text{g} : z \quad \Rightarrow \quad z = \text{ 72,8}\% \, \text{ossigeno}}$

$\boxcolorato{chimica}{\text{ 153,86 }\, \text{g} : 100\% = \text{ 8,06} \, \text{g} : k \quad \Rightarrow \quad k = \text{ 5,2}\% \, \text{idrogeno}. }$

Bibliografia

Leggi...

Esercizi tratti da: A. Post Barocchi, A. Tagliabue – CHIMICA progetto modulare – 2007 S. Lattes, C. Editori Spa – Torino – Printed in Italy per conto della casa editrice Vincenzo Bona Spa – Torino.

Menu

Chiudi

Esercizi su stechiometria dei composti

Esercizi di stechiometria dei composti chimici

Scarica gli esercizi svolti

Esercizi su stechiometria dei composti: autori e revisori

Leggi...

Esercizi su stechiometria dei composti: testi degli esercizi

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento.

Svolgimento punto 1

Svolgimento punto 2

Bibliografia

Leggi...

Tutti gli articoli di chimica inorganica

Leggi...

Tutte le cartelle di Chimica inorganica

Leggi...

Approfondimenti esterni

Leggi...

Suggerimenti, refusi ed errori