- Quando si diluisce una soluzione, la massa della soluzione finale

A.A. 2005/2006
Laurea triennale in Chimica
Esercitazioni di stechiometria - Corso di Chimica Generale ed inorganica C
ARGOMENTO 4: Espressione della concentrazione e della composizione delle soluzioni (1 h)
- Quando si diluisce una soluzione, la massa della soluzione finale (cioè del risultato della
diluizione) è uguale alla somma delle masse miscelate. Tuttavia, la massa di soluto contenuta
nella soluzione iniziale è la stessa che è presente in quella finale, mentre la massa di solvente
nelle due soluzioni (iniziale e finale) è diversa.
Anche i volumi dei componenti della miscela vengono considerati additivi: questa è
un’approssimazione, in quanto le interazioni soluto-solvente (che sono anche responsabili delle
deviazioni dalla legge di Raoult e di Henry) possono influenzare il volume.
- I problemi sulle diluizioni si basano sull’equivalenza:
C1 x V1 = C2 x V2
dove:
C1 e C2 sono le concentrazioni molari della soluzione diluita e di quella concentrata
V1 e V2 sono i volumi della soluzione diluita e di quella concentrata
- Ciò deriva dal fatto che il n° di moli in gioco è fisso, ma può variare il volume nel quale esse
sono contenute. Ciò fa variare la molarità.
- Concentrazione di una soluzione :
esprime la quantità relativa di soluto rispetto al
solvente. Si può esprimere in modi diversi
Molarità (M)
moli di soluto/litri di soluzione
Normalità (N)
equivalenti di soluto/litri di soluzione
Molalità (m)
moli di soluto/Kg di solvente
Frazione molare (0<χ i <1)
n° moli del componente i / somma delle moli di tutti i
componenti = ni /nTOT
% w/w (percentuale in peso)
(massa di soluto/massa totale della soluzione) x 100
% v/v (percentuale in volume)
(volume di soluto/volume totale della soluzione) x 100
% peso/volume (w/v)
massa di soluto (g)/100 ml di soluzione
ppm (parti per milione)
mg soluto/Kg soluzione
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ARGOMENTO 4: Espressione della concentrazione e della composizione delle soluzioni (1 h)
ESEMPI :
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Calcolare quanti g di acqua e NaCl occorrono per preparare 1000 g di una soluzione al 13% del sale.
Calcolare il volume di soluzione di acido nitrico al 69,8% (d=1,42 g/ml) e di acqua che bisogna mescolare per
preparare 1,0 l di soluzione 0,200 M di acido.
20,0 ml di soluzione acida contenente 0,121 mol/l di Fe(II) sono titolati con 23,5 ml di una soluzione di
permanganato di potassio. Calcolare la molarità della soluzione di permanganato.
Fe2+ + MnO4 - + H+ → Fe3+ + Mn 2+ + H2 O
Calcolare la molarità di una soluzione di KOH ottenuta miscelando 95,0 ml KOH 0,220 M con 35,0 ml KOH 0,400
M, assumendo che i volumi siano additivi.
850,0 ml di una soluzione di HCl 0,157 M vengono mescolati con 30,0 ml di HCl al 32,14% avente densità 1,116
g/ml. Determinare la concentrazione molare della soluzione risultante, considerando additivi i volumi.
Una soluzione di perossido di idrogeno al 30% w/w ha d=1,11 Kg/l. Calcolare il volume di soluzione da prelevare
per ottenere 40,0 ml di soluzione 0,30 M.
Calcolare la massa di acqua che occorre aggiungere a 1,00 Kg di una soluzione di acido nitrico al 56,5% per averne
una al 20%.
Si calcoli il volume di una soluzione di acido solforico 0,100 M che reagisce esattamente con 5,0 g di Zn metallico.
Calcolare la molalità e la frazione molare di una soluzione di potassio ossalato idrato K2 C2 O4 H2 O 0,306 M avente
densità 1,0161 g/ml.
0,010 l di soluzione di HCl 0,150 M sono aggiunti a 0,400 l di una soluzione di HCl 2,50 x 10-3 M. Calcolare la
concentrazione molare della soluzione risultante.
Che volume di una soluzione al 37% in HCl (d=1,190 g/ml) occorre prelevare per ottenere 2,5 l di una soluzione di
HCl 1,00 x 10-2 M.
Una soluzione di acido acetico glaciale ha una d=1,059 g/ml. calcolare quale volume di soluzione occorre prelevare
per avere 250,0 ml di una soluzione 0,100 M. Calcolare la frazione molare della soluzione iniziale.
La densità di una soluzione di acido solforico al 96,4% è 1,835 g/ml. Calcolare il volume della soluzione che
contiene disciolta 1 mol di acido.
Calcolare quanti g di NaOH sono necessari per preparare 1,00 l soluzione 0,100 M di NaOH.
Calcolare la molarità e la molalità di una soluzione di NaOH avente densità d=1,165 g/ml e contenente 43,59 g di
NaOH in 250,0 ml di soluzione
Per preparare 500 ml HCl 0,250 M si ha a disposizione una soluzione di HCl al 34,18% in peso e densità 1,170
g/ml . Calcolare il volume della soluzione che deve essere prelevato.
Calcolare la molarità, la frazione molare e la molalità di una soluzione di ammoniaca al 30% w/w (d=0,892 g/ml).
Qual è la molarità di una soluzione ottenuta prelevando 23,5 ml di questa soluzione concentrata e portandola a
250,0 ml.
SOLUZIONI
1. (x g NaCl/1000 g ) x 100 = 13
da cui x= 130 g NaCl
2. 1,00 l x 0,200 mol/l = 0,200 mol acido nitrico contenute nella soluzione finale.
La molarità di una soluzione di acido nitrico al 69,8% (d = 1,42 g/ml) si ricava come segue:
1 l di soluzione pesa 1420 g, di cui solo 1420/100 x 69,8 = 9,91 x 102 g sono di acido nitrico
Essendo P.M. HNO3 = 63,0 g/mol, avrò che 9,91 x 102 g/63,0 g/mol = 15,7 mol contenute in 1 litro di soluzione.
Quindi la soluzione iniziale di HNO3 è 15,7 M.
Ne deriva che il volume di soluzione concentrata che deve essere prelevato è pari a :
0,200 mol/15,7 mol/l = 12,7 x 10-3 l = 12,7 ml di soluzione di acido al 69,8 %
Questo volume deve essere portato ad 1 litro, addizionando (1000-12,7) ml = 987,3 ml di acqua, per ottenere 1 l di
soluzione 0,200 M
3. 5 Fe2+ + MnO4 - + 8 H+ → 5 Fe3+ + Mn 2+ + 4 H2 O
mol Fe2+ = 0,0200 l x 0,121 mol/l = 2,42 x 10-3 mol
Rapporto stechiometrico Fe/KMO4 = 5:1
Quindi sono necessarie: 2,42 x 10-3 /5 = 4,84 x 10-4 mol di permanganato per reagire completamente. La molarità
della soluzione sarà:
4,84 x 10-4 mol/0,0235 l = 0,0206 M
4. mol1 + mol2 = molTOT e quindi M = molTOT / VTOT
mol1 = 0,0950 l x 0,220 mol/l = 0,0209 mol
mol2 = 0,0350 l x 0,400 mol/ l = 0,0140 mol
M = 0,0349 mol /0,1300 l = 0,268 M
5. mol1 + mol2 = molTOT e quindi M = molTOT / VTOT
mol1 : 0,850 l x 0,157 mol/l = 0,133 mol
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ARGOMENTO 4: Espressione della concentrazione e della composizione delle soluzioni (1 h)
mol2 : 30 ml di soluzione pesano 30,0 x 1,116 g/ml = 33,5 g di cui 33,5/100 x 32,14 = 10,8 g sono di HCl puro, pari
a 10,8 g/36,46 g/mol = 0,295 mol HCl
mol totali = 0,295 + 0,133 = 0,428 mol
V totale = 0,850 + 0,030 l = 0,880 l
[HCl] finale = 0,428 mol/ 0,880 l = 0,486 M
6. 1 l di soluzione di perossido pesa 1110 g e contiene : 1110/100 x 30 = 333 g di perossido
P.M. H2 O2 = 34,01 g/mol
333 g/l /34,01 g/mol = 9,79 M
Poiché V1 x C1 = V2 x C2 avrò che: V2 = (0,040 l x 0,30 mol/l)/9,79 mol/l = 1,22 x 10-3 l = 1,22 ml
7. Su 1000 g di soluzione, 565 g sono di acido nitrico. Volendo ottenere una soluzione al 20% avrò:
565/(1000 + x) · 100 = 20,0, da cui ricavo
x=1,82 x 103 g di acqua
+
2+
8. Zn +
2 H → Zn + H2
1 mol di Zn reagisce con 1 mol di acido solforico (che libera 2 H+).
mol Zn = 5,0 g/65,4 g/mol = 0,0764 mol
Serviranno altrettante mol di acido, che devono essere prelevate da una soluzione 0,100 M. Quindi:
0,0764 mol/0,100 mol/l = 0,76 l di soluzione di acido solforico
9. Su 1 l di soluzione, avrò 0,306 mol di K2 C2 O4 H2 O, pari a
0,306 mol x 184,23 g/mol = 56,37 g ossalato
1 l di soluzione pesa 1016,1 g
Peso del solvente in 1 l di soluzione: (1016,1 – 56,37)g= 959,73 g
molalità = 0,306 mol soluto/0,9597 Kg solvente = 0,318 m
959,73 g acqua/18,02 g/mol = 53,2 mol acqua
Fraz. molare (χ) ossalato = 0,306 mol /(0,306 + 53,2)mol = 0,00572
Fraz. molare (χ) acqua = 53,2 mol /(0,306 + 53,2) mol = 0,994
La somma delle χ deve essere 1!
10. VTOT = 0,410 l
molTOT = (0,010 l x 0,150 mol/l) + (0,400 l x 2,50 x 10-3 mol/l)= 2,50 x 10-3 mol
[HCl] = 2,50 x 10-3 mol/0,410 l = 6,1 x 10-3 M
11. La relazione da tener presente è ancora una volta: V1 x C1 = V2 x C2
1,00 x 10-2 mol/l x 2,5 l = 0,025 mol
La soluzione di HCl concentrato ha la seguente conc. molare:
1190 g/100 x 37 = 440,3 g HCl in 1 l
440,3 g/l /36,46 g/mol = 12,08 M
Quindi: 0,025 mol/12,08 M = 2,07 x 10-3 l = 2,07 ml
12. 1 l di acido acetico pesa 1059 g, dei quali il 100% è acido acetico.
1059 g/l / 60,05 g/mol = 17,6 M (molarità della soluzione di acido acetico glaciale)
Poiché V1 x C1 = V2 x C2 , si avrà:
0,100 M x 0,250 l = 17,6 M x X da cui X=1,42 ml
1,42 ml di acido acetico glaciale devono essere portati a 250 ml. Si otterrà una soluzione di acido acetico 0,100 M.
13. 1 l di soluzione pesa 1835 g, di cui solo 1835/100 x 96,4 = 1769 g sono di acido solforico
Essendo P.M. H2 SO4 = 98,08 g/mol, avrò che 1769 g/l /98,08 g/mol = 18,0 M
Se 1 l contiene 18 mol di acido, 1 mol sarà contenuta in 1/18 l = 0,0556 l
14. 0,100 mol/l x 1,00 l = 0,100 mol
P.M. NaOH = 40,0 g/mol
0,100 mol x 40,0 g/mol = 4,00 g
15. mol NaOH = 43,59 g/40,0 g/mol = 1,090 mol
Molarità = 1,090 mol/0,250 l = 4,359 M
Massa soluzione = (1,165 x 250,0) g = 291,2 g
Massa solvente = (291,2 – 43,59) g = 247,7 g
Molalità = 1,090 mol/0,2477 Kg = 4,400 m
16. La relazione da tener presente è: V1 x C1 = V2 x C2 cioè : n 1 = n 2
n 1 = 0,500 x 0,250 mol/l = 0,125 mol
C1 → 1,00 l pesa 1170 g
1170 g/100 x 34,18 = 399,9 g HCl in 1 l
399,9 g/l /36,46 g/mol = 10,97 M
Quindi V1 = 0,125 mol/10,97 M = 0,0114 l = 11,4 ml
17. 1 l soluzione pesa 892 g, dei quali solo 892 g/100 x 30 = 267,6 g sono di NH3 .
267,6 g/l / 17,03 g/mol = 15,7 M (ammoniaca)
1 l di soluzione contiene: (892,0 – 267,6) g = 624,4 g acqua
624,4 g/l acqua/ 18,02 g/mol = 34,6 M
Fraz. molare NH3 = 15,7 mol / (15,7 + 34,6) mol = 0,312
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ARGOMENTO 4: Espressio ne della concentrazione e della composizione delle soluzioni (1 h)
Fraz. molare H2 O = 34,6 mol / (15,7 + 34,6) mol = 0,688
La somma delle χ deve dare 1!
molalità della soluzione concentrata: 1 l contiene 15,7 mol di ammoniaca e 624,4 g solvente. Quindi
m = 15,7 mol/ 0,6244 Kg = 25,1 m
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