Un problema sulla resa di reazione

Alessandro ha scritto:
Gentile Prof.ssa Fiorani, non riesco a risolvere il seguente esercizio.

1,0 g di pentacloruro di fosforo gassoso è messo in un recipiente da 0,25 L. Alla temperatura di 600 °C si decompone in tricloruro di fosforo e cloro, entrambi gassosi.
(a) Partendo dalle condizione descritte, determinare i grammi di cloro formatesi con una resa dell’87%.
(b) Completare il quesito (a) determinando il volume del tricloruro di fosforo che si viene a formare.

Mi può cortesemente aiutare? La ringrazio. Cordiali saluti.

Ecco l’aiuto:

Prima di tutto è necessario scrivere l’equazione di reazione e determinare la quantità in moli di PCl_5(g) che si introduce nel recipiente:

PCl_5(g) = PCl_3(g) + Cl_2(g)

n PCl₅ = m/m_molare = 1,0 g/208,24 g/mol = 4,8·10^-3 mol

I rapporti molari di reazione sono tutti uguali a 1; se la reazione fosse completa, dalla dissociazione di 4,8·10^-3 mol di PCl_5(g) si otterrebbero, pertanto, 4,8·10^-3 mol di PCl_3(g) e 4,8·10^-3 mol di Cl_2(g). La quantità massima di cloro ottenibile dalla reazione, che è anche detta resa teorica di cloro, è quindi pari a 4,8·10^-3 mol.

Ora è necessario ricordare la definizione di resa percentuale:

“La resa percentuale (R_P) di un prodotto è il rapporto, espresso in forma percentuale, tra la quantità di prodotto effettivamente ottenuta (resa effettiva R_E) e quella massima ottenibile (resa teorica R_T) ed è sempre inferiore al 100%: R_P = (R_E/R_T) × 100”.

A partire dal valore della resa percentuale, si può a questo punto determinare la resa effettiva, cioè la quantità di cloro che si ottiene effettivamente dalla reazione:

R_E = (R_P /100) · R_T = (87/100) × 4,8·10^-3 mol = 4,2·10^-3 mol

m_effettiva Cl₂ = n · m_molare = 4,2·10^-3 mol · 70,906 g/mol = 0,30 g

Per quanto riguarda il tricloruro di fosforo, se lo si lascia nello stesso recipiente di reazione e tale recipiente è chiuso e rigido, non può che occupare tutto il volume a sua disposizione, cioè 0,25 L. Se, invece, dovessi determinarne la massa, dovresti tener presente che la resa effettiva in moli è identica a quella del cloro; moltiplicandola per la massa molare del PCl₃ puoi pertanto determinare la massa effettiva di tricloruro di fosforo prodotta dalla reazione.

Tutto chiaro?

Cari saluti anche a te.