Rosanna ha scritto:
Salve professoressa, ho avuto difficoltà con questi esercizi. Per favore mi potrebbe aiutare a risolverli?
- Si calcolino le frazioni molari di solvente e soluto in una soluzione acquosa 3,10 N di CsOH di densità 1,28 g cm-3.
- Una soluzione acquosa di HCl ha d = 0,890 g mL-1 e la frazione molare del soluto vale 0,319. Calcolare la normalità della soluzione.
Gli esercizi si risolvono così:
Per calcolare la frazione molare, Χ (chi), di soluto e solvente è necessario determinarne la loro quantità in moli; la frazione molare di un componente, infatti, è definita come il rapporto tra la sua quantità in moli e la somma delle quantità in moli di tutti i componenti, che in questo caso sono soluto e solvente.
Dalla normalità della soluzione puoi ricavare la quantità in moli di soluto presente in 1 L di soluzione; la normalità, infatti, indica il numero di equivalenti di soluto contenuti in 1 L di soluzione. Poiché sia la base CsOH sia l’acido HCl sono monofunzionali (hanno cioè soltanto un gruppo OH basico e un atomo di idrogeno acido), in entrambi i casi un equivalente di soluto corrisponde a una mole di soluto.
Per determinare la quantità in moli di solvente è necessario conoscerne la massa; a partire dalla densità della soluzione si determina, prima, la massa dell’intera soluzione e da questa si sottrae, poi, la massa del soluto.
Nel secondo esercizio servono le stesse conoscenze; dalla frazione molare del soluto si ricava quella del solvente (la loro somma, infatti, deve essere uguale a 1), si indica con x la quantità in moli totale (nsoluto + nsolvente) e si esprimono le masse di soluto e solvente in funzione della frazione molare; per determinare il valore dell’incognita si uguaglia la somma delle masse di soluto e solvente alla massa di 1 L di soluzione e si calcola poi la quantità in moli di HCl che, essendo riferita a 1 L di soluzione, ha un valore coincidente con la normalità della soluzione.
I calcoli in dettaglio sono questi:
Esercizio 1.
n CsOH = 3,10 mol Vsoluz. = 1,00 L dsoluz. = 1,28 g cm-3 = 1280 g L-1
dsoluz. = msoluz./Vsoluz. msoluz =. dsoluz.·Vsoluz.= 1280 g L-1 · 1,00 L = 1280 g
m CsOH = n·mmolare = 3,1 mol · 149,912 g/mol = 464,7 g
m H2O = msoluz. - m CsOH = (1280 – 464,7) g = 815,3 g
n H2O = m H2O / mmolare = 815,3 g/18,02 g/mol = 45,24 mol
ntotale = n H2O + n CsOH = (3,10 + 45,2) mol = 48,3 mol
Χ H2O = n H2O / ntotale = 45,2 mol/48,3 mol = 0,936
Χ CsOH = n CsOH / ntotale = 3,10 mol/48,3 mol = 0,064
Esercizio 2.
Χ HCl = n HCl/ntotale = 0,319 Χ H2O = 1 - Χ HCl = 1 - 0,319 = 0,681 = n H2O/ntotale
ntotale = x
n HCl = Χ HCl · ntotale = 0,319x n H2O = Χ H2O· ntotale = 0,681x
m HCl = n HCl·mmolare = 0,319x mol · 36,46 g/mol = 11,63x g
m H2O = n H2O·mmolare = 0,681x mol · 18,02 g/mol = 12,27x g
dsoluz. = 0,890 g cm-3 = 890 g L-1
Vsoluz. = 1,00 L msoluz =. dsoluz.·Vsoluz.= 890 g L-1 · 1,00 L = 890 g
msoluz = m H2O + m HCl 890 g = (12,27x + 11,63x) g
890 = 23,9x x = 37,24
n HCl = 0,319x = 0,319 × 37,24 = 11,9 mol
n HCl = neq HCl
Normalità soluzione HCl = neq HCl/V = 11,9 eq/1,00 L = 11,9 N
(Commento: dubito che una soluzione così concentrata di HCl possa avere una densità così piccola!)
