Una miscela di calcio e argento metallici ha una massa di 12.0 g. La frazione molare dell’argento è 0.4. La miscela viene trattata con una soluzione 1 M di acido cloridrico in eccesso. Calcolare il volume di idrogeno che si sviluppa, misurato in condizioni standard.
Soluzione:
Per sviluppare idrogeno gassoso, deve avvenire una ossidoriduzione. L’idrogeno (E° = 0.000 V) deve ridursi e qualcos’altro deve ossidarsi. Sono disponibili calcio (E° = -2.86 V) e argento (E° = 0.80 V). L’argento ha un potenziale più alto di quello dell’idrogeno, e pertanto non può essere ossidato da quest’ultimo; solo il calcio è responsabile della reazione. Per calcolarne la quantità, impostiamo un sistema che sfrutti i dati a nostra disposizione:
mCa + mAg = 12.0
nAg = 0.4 * (nAg + nCa)
La prima equazione può essere riscritta in funzione delle moli:
nCa*40.1 + nAg * 107.9 = 12.0
Ora il sistema contiene due equazioni e due incognite, e può quindi essere risolto. Il risultato è nCa = 0.107 mol
La reazione di ossidoriduzione che sta avvenendo è la seguente: Ca + 2 H+ → Ca2+ + H2
L’acido è in eccesso, quindi i calcoli stechiometrici vanno fatti in funzione della quantità di Ca. Il rapporto stechiometrico tra Ca e H2 è 1:1, quindi anche la quantità di H2 a fine reazione è pari a 0.107 mol.
Ricordando che il volume molare in condizioni standard per ogni gas è pari a 22.4 L/mol, possiamo calcolare il volume di H2:
V = VM*n = 22.4 * 0.107 = 2.40 L
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