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Esercizi sulla concentrazione

Soluzioni

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In questo articolo sono presenti 36 esercizi sulla concentrazione delle soluzioni, ideati per supportare gli studenti di ingegneria, chimica, fisica e biologia nella preparazione al corso di chimica generale. La dispensa fornisce spiegazioni dettagliate, con soluzioni complete e senza passaggi omessi, rendendo il materiale accessibile anche ai principianti. L’approccio chiaro e metodico facilita la comprensione dei concetti fondamentali e delle procedure di calcolo.

In chimica generale, la concentrazione di una soluzione indica la quantità di soluto presente in una determinata quantità di solvente o soluzione. Questo parametro esprime il grado di dispersione del soluto, determinando la composizione chimica della soluzione.

I termini “concentrazione” e “titolo” descrivono entrambi il rapporto tra soluto e solvente o soluzione, con sfumature di significato che variano a seconda del contesto. Approfondendo questi concetti attraverso gli esercizi sulla concentrazione, gli studenti potranno acquisire una solida comprensione delle loro applicazioni pratiche.

 

Esercizi sulla concentrazione: autori e revisori

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Autore: Fulvio Benintende .  

Revisori: Joan Pasqual Guilabert.  

 

Esercizi sulla concentrazione: testi degli esercizi

 

Esercizio 1 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare la concentrazione percentuale massa/massa di una soluzione ottenuta sciogliendo 10 \, \text{g} di idrossido di sodio in 150 \, \text{g} d’acqua.

Svolgimento.

In generale, la concentrazione percentuale massa/massa di una soluzione (indicata con \%\, m/m) è definita come

\[ \%\, m/m=\frac{m_{\text{soluto}}}{m_{\text{soluzione}}}\cdot 100, \]

dove m_{\text{soluto}} è la massa del soluto e m_{\text{soluzione}} è la massa complessiva della soluzione.

Nel caso in esame:

\[ m_{\text{soluto}} = 10 \,\text{g} \qquad (\text{NaOH}), \]

\[ m_{\text{solvente}} = 150 \,\text{g} \qquad (\text{H}_2\text{O}). \]

La massa totale della soluzione è la somma di soluto e solvente:

\[ m_{\text{soluzione}} = m_{\text{soluto}} + m_{\text{solvente}} = 10\,\text{g} + 150\,\text{g} = 160\,\text{g}. \]

Sostituendo questi valori nella formula della concentrazione percentuale massa/massa si ottiene:

\[ \%\, m/m=\frac{10\,\text{g}}{160\,\text{g}}\cdot 100 = 6{,}25\%. \]

Si ottiene quindi

\[\boxcolorato{chimica}{\%\, m/m = 6{,}25\%.}\]

 

Esercizio 2 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Una bottiglia contiene 750 \, \text{g} di sciroppo al 60\%\, m/m di zucchero. Determinare la quantità in grammi di zucchero presente.

Svolgimento.

Come ricordato nell’Esercizio 1, la concentrazione percentuale massa/massa (\%\, m/m) è definita da

\[ \%\, m/m = \frac{m_{\text{soluto}}}{m_{\text{soluzione}}} \cdot 100 , \]

dove m_{\text{soluto}} è la massa del soluto (in questo caso lo zucchero) e m_{\text{soluzione}} è la massa complessiva della soluzione (lo sciroppo).

Da questa relazione si può ricavare la massa del soluto:

\[ m_{\text{soluto}} = \frac{\%\, m/m \cdot m_{\text{soluzione}}}{100}. \]

Nel nostro caso:

\[ \%\, m/m = 60 \quad\text{e}\quad m_{\text{soluzione}} = 750\,\text{g}, \]

quindi

\[\boxcolorato{chimica}{m_{\text{soluto}} = \frac{60 \cdot 750\,\text{g}}{100} = 450 \, \text{g}.}\]

In alternativa, usando una proporzione “diretta” basata sulla definizione di \%\, m/m:

\[ 100 \, \text{g} : 60 \, \text{g} = 750 \, \text{g} : m_{\text{soluto}}. \]

Questo equivale a dire: “Se in 100 \, \text{g} di soluzione1 ci sono 60 \, \text{g} di zucchero, in 750 \, \text{g} di soluzione quanti grammi di zucchero si hanno?”. Risolvendo la proporzione si giunge allo stesso risultato: m_{\text{soluto}} = 450 \, \text{g}.

   

\[\]

  1. Si ricordi che le definizioni di \%\, m/m, \%\, m/v, \%\, v/v fanno riferimento rispettivamente a 100 \, \text{g} di soluzione e 100 \, \text{mL} di soluzione. ↩

 

Esercizio 3 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Calcolare la massa di NaCl contenuta in 500 \, \text{g} di una soluzione al 20\%\, m/m.

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