Un calcolo stechiometrico

Rosanna ha scritto:
Salve professoressa, ho difficoltà a risolvere questo esercizio. Per favore mi può aiutare?
Alla temperatura di 25 °C, in un recipiente di 4,00 L contenete H₂O allo stato liquido, si introducono 3,00 g di anidride fosforica. Il composto reagisce secondo la reazione:

P₄O_10(s) + H₂O_(l) → H₃PO₄

Grammi di H₃PO₄?

Ecco l’aiuto:

Prima di tutto è necessario bilanciare la reazione; i coefficienti che si introducono con il bilanciamento consentono di determinare i rapporti molari di reazione. Per risolvere il problema basta esprimere in moli la massa di anidride fosforica, determinare sulla base del rapporto molare di reazione la quantità in moli di H₃PO₄ che si forma e calcolarne infine la corrispondente massa.

L’unica relazione che devi tener presente è m = n·m_molare, dove m è la massa di sostanza, n è la sua quantità in moli e m_molare è la sua massa molare; quest’ultima grandezza si esprime in g/mol e corrisponde numericamente al peso molecolare relativo, M_r, della sostanza.

Il procedimento è questo:

P₄O_10(s) + 6 H₂O_(l) → 4 H₃PO₄

n P₄O_10(s) : n H₃PO₄ = 1 mol P₄O₁₀ : 4 mol H₃PO₄

(il significato della proporzione è che da 1 mol di anidride fosforica si ottengono 4 mol di acido fosforico)

M_r P₄O₁₀ = 4 MA_r P + 10 MA_r O = 283,89

m_molare P₄O₁₀ = 283,89 g/mol

n = m / m_molare = 3,00 g/283,89 g/mol = 1,06·10^-2 mol

n H₃PO₄ = 4 mol H₃PO₄· n P₄O_10(s) / 1 mol P₄O₁₀ = 4×1,06·10^-2 mol = 4,24·10^-2 mol

M_r H₃PO₄ = 3 MA_r H + MA_r P + 4 MA_r O = 97,994

m_molare H₃PO₄ = 97,994 g/mol

m H₃PO₄ = n H₃PO₄ · m_molare = 4,24·10^-2 mol · 97,994 g/mol = 4,15 g

In conclusione, la massa di acido fosforico che si ottiene facendo reagire con sufficiente acqua 3,00 g di anidride fosforica è 4,15 g.