Esercizi sulla mole: numero di molecole, massa molecolare e altri calcoli con la costante di Avogadro

Gli esercizi sulla mole sono molto più di semplici calcoli, perché sono il ponte che collega la teoria alla pratica. Ti aiutano a comprendere concetti complessi attraverso esempi concreti, rendendo l’apprendimento più efficace e meno astratto.

La mole è un concetto fondamentale in chimica e ti sarà utile non solo per il test di ammissione, ma anche per gli studi universitari.

Per svolgere molti esercizi sulla mole devi conoscere il numero di Avogadro, perché fornisce un collegamento tra il mondo microscopico di atomi e molecole e il mondo macroscopico che possiamo misurare in laboratorio.

I quiz di chimica a cui puoi rispondere in modo corretto utilizzando la costante di Avogadro includono:

• Calcolo del numero di molecole dato numero di moli di una sostanza 🧪
• Calcolo della massa molecolare di una sostanza a partire dal suo peso in grammi ⚖️
• Calcolare le proporzioni di reagenti e prodotti in una reazione chimica basandosi sulle moli 🧠
• Calcolare il volume occupato da una certa quantità di gas a condizioni standard ⚛️

Nei prossimi scroll vediamo come svolgere gli esercizi sulla mole utilizzando la costante di Avogadro per ottenere il punteggio massimo nei quesiti di chimica sull’argomento.
Cominciamo 🥽🧑‍🔬

Il numero di Avogadro e il concetto di mole

Il numero di Avogadro, indicato con N₀, è un particolare concetto che riporta il numero di particelle elementari, atomi oppure molecole, che sono presenti in una mole di sostanza.

A questo punto pare evidente che dobbiamo andare a rivedere anche la definizione di mole.

La mole è l’unità di misura del Sistema Internazionale da utilizzare per determinare la quantità di sostanza, il termine deriva dal latino moles, -is che significa “mucchio” o “pila” e oò. suo simbolo è “mol” 📚
Essa indica la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle elementari (atomi, molecole o altre particelle) uguale al numero di atomi contenuti in 12 g dell’isotopo ¹²C ⚛️

Infatti, una mole di una sostanza contiene sempre lo stesso numero di particelle, indipendentemente da quale questa sia. Per esempio, una mole di Na contiene lo stesso numero di particelle di una mole di Fe.

Ma quante sono queste particelle?

1 mole = 6,022 x 10²³ particelle

Insomma, una mole corrisponde proprio al numero di Avogadro.

Come calcolare la mole negli esercizi di chimica?

Conoscendo la massa in grammi (m) di un determinato campione di sostanza possiamo calcolare
il numero di moli con la seguente formula:

n = m / M

dove:

• n è il numero di moli (mol)
• m è la massa del campione (g)
• M è la massa molare (g/mol)

La massa in grammi di una mole di un qualsiasi elemento rappresenta la sua massa molare (M) e l’unità di misura è grammi per mole (g/mol).

Molti elementi sono frequentemente utilizzati in esperimenti di laboratorio e in reazioni chimiche quotidiane, rendendo la loro conoscenza pratica essenziale.
Quindi, conoscere le masse molari degli elementi comuni velocizza i calcoli in chimica, specialmente durante esperimenti o test ✍️

Ecco una tabella delle masse molari (g/mol) da imparare 🧠

Elemento	Simbolo	Massa Molare (g/mol)
Idrogeno	H	1
Elio	He	4
Boro	B	11
Carbonio	C	12
Azoto	N	14
Ossigeno	O	16
Fluoro	F	19
Sodio	Na	23
Magnesio	Mg	24,3
Alluminio	Al	27
Fosforo	P	31
Zolfo	S	32
Cloro	Cl	35,45
Potassio	K	39
Calcio	Ca	40
Cromo	Cr	52
Ferro	Fe	55,85
Rame	Cu	63
Zinco	Zn	65
Iodio	I	127
Piombo	Pb	207

Vediamo un esercizio sulla mole con cui applicare la formula n = m / M 🧠

Domanda: quante moli sono contenute in 880 g di anidride carbonica?

Soluzione:

• scriviamo la formula – n CO₂ = m CO₂ / (M C + M O₂) ✍️
• sostituiamo i valori – n CO₂ = 880 g/ [12 + (16×2)] g/mol 🔢
• effettuiamo i calcoli – n CO₂ = 20 mol 💯

Calcolare la mole negli esercizi con la costante di Avogadro

Possiamo svolgere gli esercizi sulla mole anche utilizzando un’altra formula, ovvero:

n = N_p / N_A

dove:

• n è il numero di moli (mol)
• N_p è il numero di particelle (g)
• N_A è la Costante di Avogadro (mol^-1)

Conoscendo il numero di particelle (N_p) di un campione di sostanza è possibile calcolare il numero di moli dividendo N_p per la costante di Avogadro (N_A). 

Vediamo un esercizio sulla mole con cui applicare la formula n = N_p / N_A 🧪

Domanda: calcolare il numero di moli di 24,088 x 10²³ particelle di acido cianidrico HCN.

Soluzione:

• scriviamo la formula – n HCN = N_p HCN / N_A ✍️
• sostituiamo i valori – n HCN = 24,088 x 10²³/ (6,022 x 10²³/ 1 mol) 🔢
• effettuiamo i calcoli – n HCN = 4 mol 💯

Questa formula è utile in situazioni dove si lavora con particelle individuali, come atomi o molecole ⚛️
Per esempio, se si conosce il numero esatto di atomi in un campione, si può usare questa formula per determinare quante moli di quella sostanza sono presenti.
Ciò fornisce un collegamento diretto tra il livello microscopico (particelle singole) e quello macroscopico (moli).

La scoperta del numero di Avogadro risale al 1811, quando il chimico italiano Amedeo Avogadro studiò i gas e formulò il principio che porta il suo nome: volumi uguali di gas diversi, a parità di temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di molecole 📊
Questo principio rivoluzionario introdusse l’idea di molecole composte da più atomi.

Ipotesi di Avogadro e volume molare

Dall’ipotesi di Avogadro deriva che una mole di un qualsiasi gas, in condizioni standard, occupa sempre lo stesso volume, anche detto volume molare.

Il volume di un gas a una data temperatura e a una data pressione è direttamente proporzionale alla quantità di gas espressa in moli 🎈

Le condizioni STP (Standard Temperature and Pressure) sono una convenzione adottata in chimica per standardizzare le condizioni di misura dei gas.

In queste condizioni, la pressione (P) è fissata a 1 atmosfera (atm) e la temperatura (T) a 273 Kelvin (0°C) 🥶

Se le condizioni dei gas rispettano i parametri STP, il volume occupato da una mole di qualsiasi gas ideale è circa 22.4 litri ed è ottenibile attraverso la formula

n = V_STP / V_M

dove:

• n è il numero di moli (mol)
• V_STP è il volume occupato dal gas in condizioni STP (L)
• V_M è il volume molare (L)

Il valore del volume molare è utilizzato per calcolare il volume occupato da un gas sotto condizioni standard, facilitando confronti e calcoli in chimica e fisica 🧠

Esercizi sulla mole: metodi di risoluzione

Gli esercizi sulla mole possono essere risolti attraverso diversi metodi, in base alle informazioni fornite e agli obiettivi specifici dei quesiti:

• Conversione massa-mole – usando la formula n = m / M, dove n è il numero di moli, m è la massa della sostanza, e M è la sua massa molare. Utile per calcolare la quantità di moli a partire dalla massa data.
• Calcolo del numero di particelle – applicando n = Np / NA, dove Np è il numero di particelle (atomi, molecole) e NA è il numero di Avogadro. Usato per determinare il numero di moli da un conteggio preciso delle particelle.
• Conversione volume-mole per i gas – utilizzando la legge dei gas ideali, n = V_STP / V_M, per calcolare i moli di un gas a partire dal suo volume, pressione e temperatura.

Ora vediamo alcuni esercizi sulla mole per fare pratica con le formule viste fino a ora e sviluppare dei metodi efficaci per risolvere alcuni quesiti 🧪

Esercizio 1: calcolare il peso molare

Domanda: quante moli sono contenute in 42 g di H₂CO₃? (PM: C = 12 g/mol, O = 16 g/mol, H = 1 g/mol)

• 3 mol
• 1 mol
• 0.68 mol
• 2.4 mol
• 0.10 mol

Soluzione: la formula chimica H₂CO₃ indica che abbiamo 2 atomi di idrogeno (H), 1 atomo di carbonio (C) e 3 atomi di ossigeno (O).

Ora, dobbiamo calcolare la massa molecolare di H₂CO₃.
Per farlo, moltiplichiamo il numero di atomi di ciascun elemento per la loro massa atomica 🔢

Nella domanda ci viene dato che la massa atomica di C è 12 g/mol, O è 16 g/mol e H è 1 g/mol.

Per calcolare la massa molecolare di H2CO3, facciamo il seguente calcolo: (2 * 1) + 12 + (3 * 16) = 62 g/mol.
Utilizzando questo valore possiamo calcolare le moli utilizzando la formula: n = m / M ✍️
Nel nostro caso, abbiamo 42g di H2CO3.

Quindi, calcoliamo i moli come segue: 42g / 62 g/mol = 0.68 mol.
Quindi, la risposta corretta è la terza opzione, 0.68 mol 💯

Esercizio 2: utilizzare il volume molare

Qual è il volume in litri occupato da 22 g di CO₂ (44 g/mol) alla pressione di 1 atm e alla temperatura di 273 K?

• 9,64 L
• 22,41 L
• 1,64 L
• 47 L
• 11,21 L

Soluzione: Per rispondere a questa domanda, possiamo utilizzare l’equazione dei gas ideali n = V_STP / V_M 🧠

Prima di tutto, dobbiamo convertire la massa di CO₂ in moli.
Utilizzando n = m / M otteniamo n = 22 g / 44 g/mol 👉 0,5 mol.

Quindi, abbiamo 0,5 mol di CO₂.

A condizioni STP (1 atm e 273 K), il volume molare di un gas ideale è 22,4 L/mol 📚
Quindi, il volume occupato da 0,5 moli di CO₂ sarà:

V_STP = n × V_M 👉 0,5 moli × 22,4 L/mol = 11,2 L

Quindi, la risposta corretta è l’ultima, 11,21 L 💯

Esercitazioni illimitate di chimica

Affrontare vari esercizi sulla mole ti prepara a risolvere problemi diversi. Ogni esercizio è un piccolo puzzle da decifrare, migliorando così le tue capacità analitiche e di problem solving 🧠

Non limitarti a un solo tipo di esercizio. Prova problemi diversi per abituarti a diverse tipologie di domande e mantenere un approccio flessibile per rispondere correttamente 💯

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