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Esercizi sul calcolo stechiometrico

Calcolo Stechiometrico

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Esercizi sul calcolo stechiometrico

Questo articolo presenta 14 esercizi sul calcolo stechiometrico, progettati per supportare studenti di ingegneria, fisica, biologia e chimica nella preparazione all’esame di chimica inorganica ed generale. Il materiale segue un approccio progressivo, offrendo spiegazioni dettagliate per ogni passaggio, risultando particolarmente utile per chi affronta questa materia per la prima volta.

Gli esercizi sul calcolo stechiometrico coprono i seguenti argomenti fondamentali:

  • determinazione dei rapporti di combinazione tra elementi come zolfo, ossigeno, carbonio e magnesio;
  • calcolo delle masse molecolari relative di composti, come l’acido solforico;
  • determinazione del numero di moli e molecole in sostanze come il carbonato di calcio, applicando il numero di Avogadro.

Ogni esercizio sul calcolo stechiometrico è corredato da soluzioni dettagliate e spiegazioni passo-passo, facilitando la comprensione dei concetti chiave. Questo materiale rappresenta una risorsa efficace per la preparazione agli esami e l’approfondimento della chimica stechiometrica.

Scarica gli esercizi svolti

Ottieni il documento contenente 14 esercizi risolti, per migliorare la tua comprensione della stechiometria per il corso di chimica generale.

 

Esercizi sul calcolo stechiometrico: autori e revisori

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Autore: Fulvio Benintende .  

Revisori: Joan Pasqual Guilabert.  

 

Esercizi sul calcolo stechiometrico: testi degli esercizi

 

Esercizio 1 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Il rapporto di combinazione1 (in grammi) tra zolfo e ossigeno nel triossido di zolfo \text{SO}_3 è 1:\text{1,5}. Calcolare i grammi di ossigeno che si combinano con 8\, \text{g} di zolfo.
 
 

    \[\]

  1. Legge delle proporzioni definite e costanti, J.L. Proust. ↩

Svolgimento.

Il quesito è di semplice risoluzione, basta infatti impostare la proporzione tra masse:

    \[ 1 : \text{1,5} = 8 : x \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{x = \frac{8 \cdot \text{1,5}}{1} = 12 \, \text{g ossigeno}. }\]

 

Esercizio 2 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Quanti grammi di ossigeno si combinano con 15\, \text{g} di carbonio nel composto \text{CO}_2 se il rapporto di combinazione fra carbonio e ossigeno è 1:\text{2,66}?

Svolgimento.

Impostiamo la proporzione tra le masse:

    \[ 1 : \text{2,66} = 15 : x \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{ x = \frac{\text{2,66} \cdot 15}{1} = \text{39,9} \, \text{g ossigeno}.}\]

 

Esercizio 3 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Il rapporto di combinazione tra magnesio e ossigeno nell’ossido di magnesio \text{MgO} è 1:\text{0,66}. Che cosa accade ponendo a reagire 1\, \text{g} di magnesio e 1\, \text{g} di ossigeno?

Svolgimento.

Dal momento che 1\, \text{g} di magnesio reagisce con \text{0,66}\, \text{g} di ossigeno:

    \[ 1 : \text{0,66} = 1 : x \quad \Rightarrow \quad x = \frac{\text{0,66} \cdot 1}{1} = \text{0,66} \, \text{g ossigeno}. \]

È evidente che dalla reazione rimarrà dell’ossigeno non reagito, in quantità pari a:

    \[\boxcolorato{chimica}{ m_{\text{O, residuo}} = 1 - \text{0,66} = \text{0,34} \, \text{g}.}\]

 

Esercizio 4 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare la massa molecolare relativa (\text{Mr}) dell’acido solforico \text{H}_2 \text{SO}_4.

Svolgimento.

Si sommano le masse atomiche relative dei singoli elementi del composto, moltiplicate per il numero di moli di atomi delle singole specie:

    \[ M_{\text{r}}_{(\text{H}_2 \text{SO}_4)} = 2 \cdot A_{\text{r}}_{(\text{H})} + A_{\text{r}}_{(\text{S})} + 4 \cdot A_{\text{r}}_{(\text{O})} = 2 \cdot \text{1,008} + \text{32,07} + 4 \cdot 16 = \text{98,09} \, \text{g/mol}. \]

Quindi

    \[\boxcolorato{chimica}{ M_{\text{r}}_{(\text{H}_2 \text{SO}_4)}=\text{98,09} \, \text{g/mol}.}\]

 

Esercizio 5 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Quante molecole sono contenute in 500\, \text{g} di \text{CaCO}_3?

Svolgimento.

In una mole di composto sono presenti \text{6,023} \cdot 10^{23} molecole di quel composto (A. Avogadro). Se una mole di carbonato di calcio ha massa molecolare relativa M_r = \text{100,09} \, \text{g/mol}, in 500\, \text{g} di sostanza saranno presenti:

    \[ n_{\text{CaCO}_3} = \frac{m_{\text{CaCO}_3}}{M_r} = \frac{500}{\text{100,09}} \approx 5 \, \text{mol} \, \text{CaCO}_3 \]

con la seguente proporzione “moli – numero di Avogadro” si risponde infine al quesito:

    \[ 1 : \text{6,023} \cdot 10^{23} = 5 : x \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{x = \frac{5 \cdot \text{6,023} \cdot 10^{23}}{1} = \text{3,012} \cdot 10^{24} \, \text{molecole}. }\]

 

Esercizio 6 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare le moli di cloro (\text{Cl}_2) corrispondenti a \text{3,01} \cdot 10^{24} molecole.

Svolgimento.

È sufficiente impostare una proporzione, tenendo sempre a mente il concetto di numero di Avogadro:

    \[ 1 : \text{6,023} \cdot 10^{23} = x : \text{3,01} \cdot 10^{24} \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{ x = \frac{\text{3,01} \cdot 10^{24}}{\text{6,023} \cdot 10^{23}} = 5 \, \text{mol}.}\]

 

Esercizio 7 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare il numero di moli di metano \text{CH}_4 (M_r = \text{16,042}) corrispondenti a \text{2,55} \cdot 10^{24} molecole di questo gas.

Svolgimento.

(1)   \begin{equation*} 1:\text{6,023} \cdot 10^{23} = x : \text{2,55} \cdot 10^{24} \end{equation*}

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{x = \frac{\text{2,55}\cdot 10^{24}}{\text{6,023} \cdot 10^{23}} = \text{4,2} \, \text{mol} . }\]

 

Esercizio 8 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Quante molecole sono contenute in 450\, \text{g} di \text{HClO}_4 (M_r = \text{100,46})?

Svolgimento.

Si procede come nell’esercizio 5.

    \[ n_{\text{HClO}_4} = \frac{m_{\text{HClO}_4}}{M_r} = \frac{450}{\text{100,46}} \approx 4,5 \, \text{mol} \]

    \[ 1 : \text{6,023} \cdot 10^{23} = \text{4,5} : x \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{x = \frac{\text{4,5} \cdot \text{6,023}\cdot 10^{23}}{1} = \text{2,71} \cdot 10^{24} \, \text{molecole}. }\]

 

Esercizio 9 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare la massa assoluta (m_a) di una molecola di biossido di carbonio, \text{CO}_4 , sapendo che la sua massa molecolare relativa è M_r = \text{44,01}.

Svolgimento.

Si ricordi che:

    \[ m_a = \frac{M_r}{N_a} \]

dove N_a è il numero di Avogadro.

    \[\boxcolorato{chimica}{m_a = \frac{M_r}{N_a} = \frac{\text{44,01}}{\text{6,023} \cdot 10^{23}} = \text{7,3} \cdot 10^{-23} \, \text{g}. }\]

 

Esercizio 10 (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare:

  1. quanti grammi di etano, \text{C}_4\text{H}_6 (M_r = \text{30,07}), in condizioni normali2

    , sono contenuti in 5\, \text{L} di tale gas;

  2. quante molecole reali vi sono.

 
 

    \[\]

  1. T = 0^\circ\mathrm{C}, \; P = 1 \, \mathrm{atm}. ↩

Svolgimento punto 1.

Si ricordi che il volume occupato da 1 mole di qualsiasi sostanza allo stato gassoso, in condizioni normali, è pari a \text{22,414} litri (volume molare). In 5\, \text{L} di etano si trovano quindi:

    \[ 1 : \text{22,414} = x : 5 \quad \Rightarrow \quad x = \frac{5}{\text{22,414} } = \text{0,22 } \, \text{mol} \]

Ricaviamo ora i rispettivi grammi con la proporzione “moli – massa”:

    \[ 1 : M_r =\text{0,22 } : y \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{y = \frac{\text{0,22 } \cdot \text{30,07}}{1} = \text{6,62 }\, \text{g}. }\]

Svolgimento punto 2.

Come negli esercizi precedenti:

    \[ 1 : \text{6,023 } \cdot 10^{23} = \text{0,22 } : z \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{z = \frac{\text{0,22 } \cdot \text{6,023 } \cdot 10^{23}}{1} = \text{1,33 }\cdot 10^{23} \, \text{molecole}. }\]

 

Esercizio 11 (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Una bombola contiene \text{3,5}\, \text{kg} di gas azoto (N_2 \rightarrow M_r = \text{28,02}). Calcolare:

  1. quante moli di molecole sono contenute nella bombola e che volume occupano in condizioni normali (c.n.);
  2. quante molecole reali.

Svolgimento punto 1.

In \text{3,5}\, \text{kg} (3500 \, \text{g}) di azoto vi sono:

    \[ 1 : \text{ 28,02 } = x : 3500 \quad \Rightarrow \quad x = \frac{3500}{\text{ 28,02 }} = \text{124,9 } \, \text{mol} \]

Che occupano, in c.n., un volume pari a:

    \[ 1 : \text{22,414 } =\text{124,9 } : y \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{y = \frac{\text{22,414 } \cdot \text{124,9 } }{1} \approx 2800 \, \text{L}.}\]

Svolgimento punto 2.

Impostare la proporzione sul numero di Avogadro:

    \[ 1 : \text{6,023 } \cdot 10^{23} = \text{124,9 } : z \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{z = \frac{\text{124,9 } \cdot \text{6,023 } \cdot 10^{23}}{1} = \text{ 7,52 } \cdot 10^{25} \, \text{molecole}.}\]

 

Esercizio 12 (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Qual è la massa, in condizioni normali (c.n.), di metano \text{CH}_4 (M_r = \text{16,04 }) contenuta in 20\, \text{L} di tale gas?

Svolgimento.

Si imposta la proporzione “moli – volume molare”:

    \[ 1 : \text{22,414 } = x : 20 \quad \Rightarrow \quad x = \frac{20}{\text{22,414 }} =\text{0,9 } \, \text{mol}. \]

Ricaviamo ora i rispettivi grammi con la proporzione “moli – massa”:

    \[ 1 : M_r_{\text{CH}_4} = \text{0,9 }: y \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{y = \frac{\text{0,9 } \cdot \text{16,04 }}{1} = \text{14,44 } \, \text{g}. }\]

 

Esercizio 13 (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare:

  1. quale volume occupano in condizioni normali (c.n.) 160\, \text{g} di ammoniaca \text{NH}_3 (M_r = \text{17,03 });
  2. quante molecole reali sono presenti.

Svolgimento punto 1.

A 160\, \text{g} di ammoniaca corrispondono:

    \[ 1 : \text{17,03 } = x : 160 \quad \Rightarrow \quad x = \frac{160}{\text{17,03 }} = \text{9,4 }\, \text{mol}. \]

Che in volume occupano:

    \[ 1 : \text{22,414} = \text{9,4 } : y \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{ y = \frac{\text{9,4 } \cdot \text{22,414}}{1} = \text{210,7 } \, \text{L}. }\]

Svolgimento punto 2.

Si ricorre a una proporzione “moli – numero di Avogadro”:

    \[ 1 : \text{6,023 } \cdot 10^{23} =\text{9,4 }: z \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{ z = \frac{\text{9,4 } \cdot \text{6,023 } \cdot 10^{23}}{1} = \text{5,66} \cdot 10^{24} \, \text{molecole}.}\]

 

Esercizio 14 (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Quale volume occupano, in c.n., \text{1,25 } \cdot 10^{24} molecole di \text{CO}_2.

Svolgimento.

Per trovare il volume richiesto è necessario conoscere preventivamente il numero di moli di gas coinvolte:

    \[ 1 : \text{6,023 } \cdot 10^{23} = x : \text{1,25 } \cdot 10^{24} \quad \Rightarrow \quad x = \frac{\text{1,25 } \cdot 10^{24}}{\text{6,023 } \cdot 10^{23}} \approx 2 \, \text{mol}. \]

A 2 moli corrispondono poi:

    \[ 1 : \text{22,414 } = 2 : y \]

da cui

    \[\boxcolorato{chimica}{y = \frac{2 \cdot \text{22,414 } }{1} =\text{ 44,8 } \, \text{L}. }\]

 

Esercizi sul calcolo stechiometrico: bibliografia

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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.


 

 

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    Per ulteriori approfondimenti, si consiglia il sito didattico ChemEd X.






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