REAZIONI CHIMICHE E STECHIOMETRIA
01. Le reazioni chimiche
Index
02. Come bilanciare una reazione
03. Tipi di reazioni chimiche
04. I calcoli stechiometrici
05. Esercizi
.01
LE REAZIONI CHIMICHE
Una reazione chimica è la trasformazione di una o più sostanze, chiamate reagenti, in altre, chiamate prodotti, dovuta alla scissione di legami esistenti nei reagenti e alla formazione di nuovi legami nei prodotti.
Conoscendo simboli e formule delle sostanze coinvolte in una reazione chimica e riportando le formule dei reagenti a sinistra della freccia di reazione e a destra quelle dei prodotti, si ottiene una rappresentazione della reazione chiamata schema di reazione
CH4 + O2 → CO2 + H2O
Schema di reazione della combustione del metano
REAGENTI → PRODOTTI
Nello schema di reazione, utilizzando opportuni simboli è possibile indicare:
- gli stati fisici dei reagenti e dei prodotti
- le condizioni in cui si svolge la reazione
- se la reazione avviene con formazione di un precipitato o con sviluppo di gas
- se la reazione procede fino ad esaurimenti dei reagenti oppure no
.02
COME BILANCIARE UNA REAZIONE CHIMICA
In una qualsiasi reazione chimica, il numero complessivo di atomi in una reazione chimica non deve cambiare passando dai reagenti ai prodotti
Lo schema di reazione deve essere BILANCIATO
I reagenti e i prodotti devono essere complessivamente formati dallo stesso numero e tipo di atomiI
Lavoisier, "Legge della conservazione della massa"
Reazione di combustione del metano
CH4 O2. CO2 H2O
La reazione CH4 + O2 → CO2 + H2O non è bilanciata
CH4 2O2. CO2 2H2O
La reazione CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O è bilanciata
I numeri posti davanti alle formule chimiche di O2 e H2O, che hanno permesso di bilanciare la reazione sono detti coefficienti stechiometrici
Bilanciare una reazione chimica significa individuare i coefficienti stechiometrici, ovvero i numeri da anteporre alle formule delle sostanze coinvolte affinché reagenti e prodotti siano complessivamente formarti dallo stesso numero e tipo di atomi; i numeri scelti come coefficienti stechiometrici devono essere i più piccoli possibili
Lo schema di reazione bilanciato è detto equazione chimica
I coefficienti stechiometrici di una reazione chimica indicano sia il numero di particelle delle sostanze coinvolte sia il loro numero di moli, ovvero i rapporti quantitativi tra le particelle o le moli delle sostanze coinvolte in una reazione chimica
La reazione bilanciata CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O significa:
- " 1 molecola di CH4 reagisce con 2 molecole di O2 a dare 1 molecola di CO2 e 2 molecole di H2O"
ovvero il numero di molecole di ciascuno dei componenti della reazione è legato agli altri dal rapporto 1 : 2 : 1 : 2
Significato quantitativo microscopico
- " 1 mole di CH4 reagisce con 2 moli di O2 a dare 1 mole di CO2 e 2 moli di H2O"
Significato quantitativo macroscopico
ovvero il numero di moli di ciascuno dei componenti della reazione è legato agli altri dal rapporto 1 : 2 : 1 : 2
Per bilanciare uno schema di reazione si deve tenere presente che:
- non si possono mai modificare gli indici delle formule
- devono essere rappresentate solo le specie chimiche che effettivamente partecipano alla reazione
- il coefficiente stechiometrico 1 si omette
- i coefficienti stechiometrici devono presentare i minori valori possibili
- devono essere calcolati per primi i coefficienti stechiometrici degli atomi dei metalli e poi, nell'ordine, quelli dei non metalli, dell'idrogeno e dell'ossigeno
Un breve video per imparare a bilanciare le reazioni chimiche
.03
TIPI DI REAZIONI CHIMICHE
In base al tipo di processo che si verifica tra le sostanze reagenti le reazioni si distinguono in:
- reazioni di sintesi
- reazini di decomposizione
- reazioni di scambio semplice o spostamento
- reazioni di doppio scambio
REAZIONI DI SINTESI
REAZIONI DI DECOMPOSIZIONE
Nelle reazioni di sintesi due o più atomi o molecole reagiscono tra loro per dare un unico composto come prodotto finale
Nelle reazioni di decomposizione da un unico composto si ottengono due o più composti o elementi
A + B → AB
AB → A + B
REAZIONI DI SCAMBIO SEMPLICE
REAZIONI DI DOPPIO SCAMBIO
Nelle reazioni di scambio semplice, un elemento libero sposta un altro elemento da un suo composto.
Nelle reazioni di doppio scambio, due composti si scambiano i «partner» (atomi, di ioni o gruppi poliatomici)
AB + CD → AD + BC
A + BC → AC + B
.04
STECHIOMETRIA
La stechiometria è lo studio delle relazioni quantitative tra le sostanze coinvolte in una reazione chimica.
L’aspetto quantitativo di una reazione può essere descritto considernado il numero di atomi, molecole e unità formula o il numero di moli dei reagenti e dei prodotti. Le informazioni quantitative fornite da un’equazione chimica si deducono dai coefficienti stechiometrici.
In generale, il procedimento da seguire nei calcoli di stechiometria si articola nelle seguenti fasi:
- scrivere e bilanciare l’equazione di reazione del processo
- costruire la tabellina delle moli
- determinare le masse molari delle sostanze coinvolte
- calcolare la quantità di sostanza in moli del reagente e/o del prodotto dati
- usare i coefficienti stechiometrici per determinare, tramite una proporzione, le quantità di sostanza in moli della sostanza richiesta
- trasformare la quantità di sostanza, n, in grammi.
Esempio. Calcola quanti grammi di CO2 si ottengono dalla combustione di 12g di CO. Calcola inoltre quanti grammi di O2 sono necessari.
- Scrivere e bilanciare la reazione
CO + O2 → CO2 (reazione non bilanciata) 2CO + O2 → 2CO2 (reazione bilanciata)
- Costruire la tabellina delle moli
Dalla stechiometria della reazione:
.05
ESERCIZI
5. Al(OH)3 + H2CO3 → Al2(CO3)3 + H2O 6. C5H10 + O2 → CO2 + H2O 7. CaCl2 + H3PO4 → Ca(PO4)2 + HCl 8. Fe2O3 + Al → Al2O3 + Fe
Bilancia le seguenti reazioni 1. NH3 + CuO → Cu + N2 + H20 2. Zn + HCl → ZnCl2 + H2 3. KOH + H2S → K2S + H2O 4. Cl2 + O2 → Cl2O5
Risolvi i seguenti problemi di calcolo stechiometrico Problema N.1 Quanti grammi di fosfato di zinco, Zn3(PO4)2, si formano per reazione di 10,0 g di Zn con acido fosforico secondo la reazione Zn + H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H2? Problema N.2 Quanti grammi di vapore acqueo e quanti grammi di ferro devono reagire per produrre 375 g di tetraossido di triferro (Fe3O4) secondo la reazione Fe + H2O → Fe3O4 + H2? Problema N.3 Calcola i grammi di rame che ottieni dalla reazione di 6,5 g di zinco secondo la seguente reazione: CuSO4(aq) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4(aq)
Problema N.4 La produzione di ferro dai suoi minerali avviene negli altiforni. Una delle reazioni che avviene è tra il carbonio, sottoforma di coke, e l'emetite, Fe203, secondo il seguente schema di reazione: C(s) + Fe2O3(s) → Fe(s) + CO(g). Bilancia la reazione e determina i grammi di carbonio e di ossido ferrico necessari per ottenere 111,6 g di ferro. Problema N.5 Il silicio (Si) è preparato con la seguente reazione: SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g). Se la reazione ha inizio con 1,0 mole di SiO2 e 2,0 moli di C, calcola quali saranno le masse di tutte le sostanze a reazione completata.
1- REAZIONI CHIMICHE E STECHIOMETRIA
prof.gfranchi
Created on March 29, 2021
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REAZIONI CHIMICHE E STECHIOMETRIA
01. Le reazioni chimiche
Index
02. Come bilanciare una reazione
03. Tipi di reazioni chimiche
04. I calcoli stechiometrici
05. Esercizi
.01
LE REAZIONI CHIMICHE
Una reazione chimica è la trasformazione di una o più sostanze, chiamate reagenti, in altre, chiamate prodotti, dovuta alla scissione di legami esistenti nei reagenti e alla formazione di nuovi legami nei prodotti.
Conoscendo simboli e formule delle sostanze coinvolte in una reazione chimica e riportando le formule dei reagenti a sinistra della freccia di reazione e a destra quelle dei prodotti, si ottiene una rappresentazione della reazione chiamata schema di reazione
CH4 + O2 → CO2 + H2O
Schema di reazione della combustione del metano
REAGENTI → PRODOTTI
Nello schema di reazione, utilizzando opportuni simboli è possibile indicare:
.02
COME BILANCIARE UNA REAZIONE CHIMICA
In una qualsiasi reazione chimica, il numero complessivo di atomi in una reazione chimica non deve cambiare passando dai reagenti ai prodotti
Lo schema di reazione deve essere BILANCIATO
I reagenti e i prodotti devono essere complessivamente formati dallo stesso numero e tipo di atomiI
Lavoisier, "Legge della conservazione della massa"
Reazione di combustione del metano
CH4 O2. CO2 H2O
La reazione CH4 + O2 → CO2 + H2O non è bilanciata
CH4 2O2. CO2 2H2O
La reazione CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O è bilanciata
I numeri posti davanti alle formule chimiche di O2 e H2O, che hanno permesso di bilanciare la reazione sono detti coefficienti stechiometrici
Bilanciare una reazione chimica significa individuare i coefficienti stechiometrici, ovvero i numeri da anteporre alle formule delle sostanze coinvolte affinché reagenti e prodotti siano complessivamente formarti dallo stesso numero e tipo di atomi; i numeri scelti come coefficienti stechiometrici devono essere i più piccoli possibili
Lo schema di reazione bilanciato è detto equazione chimica
I coefficienti stechiometrici di una reazione chimica indicano sia il numero di particelle delle sostanze coinvolte sia il loro numero di moli, ovvero i rapporti quantitativi tra le particelle o le moli delle sostanze coinvolte in una reazione chimica
La reazione bilanciata CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O significa:
ovvero il numero di molecole di ciascuno dei componenti della reazione è legato agli altri dal rapporto 1 : 2 : 1 : 2
Significato quantitativo microscopico
Significato quantitativo macroscopico
ovvero il numero di moli di ciascuno dei componenti della reazione è legato agli altri dal rapporto 1 : 2 : 1 : 2
Per bilanciare uno schema di reazione si deve tenere presente che:
Un breve video per imparare a bilanciare le reazioni chimiche
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TIPI DI REAZIONI CHIMICHE
In base al tipo di processo che si verifica tra le sostanze reagenti le reazioni si distinguono in:
REAZIONI DI SINTESI
REAZIONI DI DECOMPOSIZIONE
Nelle reazioni di sintesi due o più atomi o molecole reagiscono tra loro per dare un unico composto come prodotto finale
Nelle reazioni di decomposizione da un unico composto si ottengono due o più composti o elementi
A + B → AB
AB → A + B
REAZIONI DI SCAMBIO SEMPLICE
REAZIONI DI DOPPIO SCAMBIO
Nelle reazioni di scambio semplice, un elemento libero sposta un altro elemento da un suo composto.
Nelle reazioni di doppio scambio, due composti si scambiano i «partner» (atomi, di ioni o gruppi poliatomici)
AB + CD → AD + BC
A + BC → AC + B
.04
STECHIOMETRIA
La stechiometria è lo studio delle relazioni quantitative tra le sostanze coinvolte in una reazione chimica.
L’aspetto quantitativo di una reazione può essere descritto considernado il numero di atomi, molecole e unità formula o il numero di moli dei reagenti e dei prodotti. Le informazioni quantitative fornite da un’equazione chimica si deducono dai coefficienti stechiometrici.
In generale, il procedimento da seguire nei calcoli di stechiometria si articola nelle seguenti fasi:
Esempio. Calcola quanti grammi di CO2 si ottengono dalla combustione di 12g di CO. Calcola inoltre quanti grammi di O2 sono necessari.
CO + O2 → CO2 (reazione non bilanciata) 2CO + O2 → 2CO2 (reazione bilanciata)
Dalla stechiometria della reazione:
.05
ESERCIZI
5. Al(OH)3 + H2CO3 → Al2(CO3)3 + H2O 6. C5H10 + O2 → CO2 + H2O 7. CaCl2 + H3PO4 → Ca(PO4)2 + HCl 8. Fe2O3 + Al → Al2O3 + Fe
Bilancia le seguenti reazioni 1. NH3 + CuO → Cu + N2 + H20 2. Zn + HCl → ZnCl2 + H2 3. KOH + H2S → K2S + H2O 4. Cl2 + O2 → Cl2O5
Risolvi i seguenti problemi di calcolo stechiometrico Problema N.1 Quanti grammi di fosfato di zinco, Zn3(PO4)2, si formano per reazione di 10,0 g di Zn con acido fosforico secondo la reazione Zn + H3PO4 → Zn3(PO4)2 + H2? Problema N.2 Quanti grammi di vapore acqueo e quanti grammi di ferro devono reagire per produrre 375 g di tetraossido di triferro (Fe3O4) secondo la reazione Fe + H2O → Fe3O4 + H2? Problema N.3 Calcola i grammi di rame che ottieni dalla reazione di 6,5 g di zinco secondo la seguente reazione: CuSO4(aq) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4(aq)
Problema N.4 La produzione di ferro dai suoi minerali avviene negli altiforni. Una delle reazioni che avviene è tra il carbonio, sottoforma di coke, e l'emetite, Fe203, secondo il seguente schema di reazione: C(s) + Fe2O3(s) → Fe(s) + CO(g). Bilancia la reazione e determina i grammi di carbonio e di ossido ferrico necessari per ottenere 111,6 g di ferro. Problema N.5 Il silicio (Si) è preparato con la seguente reazione: SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g). Se la reazione ha inizio con 1,0 mole di SiO2 e 2,0 moli di C, calcola quali saranno le masse di tutte le sostanze a reazione completata.