Pressione esercitata da Cl in recipiente con Cl gassoso + Fe

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In un recipiente del volume di 1.000 cc, contenente cloro gassoso alla pressione di 2 atm e alla temperatura di 24 °C, si provoca la combustione di 1 g di ferro. Se al termine della reazione si pesano 2,53 g di tricloruro di ferro (solido), e la temperatura è salita a 40 °C, quale sarà la pressione esercitata dal cloro che non ha reagito? Si consideri trascurabile il volume occupato dal ferro e dal cloruro.

[DNAnna]

La quantità di cloro contenuta nel recipiente si ricava applicando l'equazione di stato dei gas ideali:
P*V = n*R*T
2*1 = n*0,082*297
da cui: n = 0,082 moli

0,082 moli di Cl2 (PM = 70,9) corrispondono a: 0,082*70,9 = 5,81 g.

Sappiamo che il ferro reagisce con il cloro secondo un rapporto ponderale che deve soddisfare la legge di Proust.

In FeCl3 i rapporti di peso fra ferro e cloro sono: 55,85 : 106,35, ossia 1 : 1,9.

Se tutto il grammo di ferro avesse reagito si sarebbero ottenuti 2,9 g di cloruro, ma poiché, dopo la reazione vengono pesati solo 2,53 g di composto, ciò vuol dire che parte del ferro non ha preso parte alla reazione.

Il peso del ferro che ha reagito può essere trovato, sapendo che il peso-formula del cloruro ferrico è 162,5, risolvendo la seguente proporzione:
162,5 : 2,53 = 56 : X
da cui: X = 0,87 g

Analogamente per il cloro:
162,5 : 2,53 = 106,5 : Y da cui: Y = 1,66 g

I grammi di cloro rimasti nel recipiente saranno pertanto: 5,81 - 1,66 = 4,15 g, dove 4,15 g di Cl2 corrispondono a 4,15 : 70,9 = 0,058 moli.

La temperatura, durante l'esperimento, è salita a 313 K, per cui la nuova pressione sarà:
P*V = n*R*T
e quindi, sostituendo i valori trovati:
P*1 = 0,05*0,082*313

da cui: P = 1,49 atm