CHIMICA FISICA I: TERMODINAMICA Corso di Laurea in … · CHIMICA FISICA I: TERMODINAMICA Corso di...
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CHIMICA FISICA I: TERMODINAMICA Corso di Laurea in Scienza dei Materiali II prova parziale - 21 Dicembre 2017 1) La pressione osmotica di una soluzione acquosa di saccarosio alla temperatura di 30 °C è pari a 2.47 atm. Determinare l’innalzamento ebullioscopico. * Confrontare il risultato con quello ottenuto usando la costante ebullioscopica dell’acqua, Kb=0.513 K kg mol -1 (commentare). 2) L’energia libera di eccesso molare di soluzioni solide di Au e Ni può essere espressa nella forma: = (24.140 + 38.280 − 14.230 ) (1 − 2600 K ) J mol −1 Per una miscela equimolare alla temperatura T=1100 K: (a) dire se c’è calore di mescolamento e, in caso positivo, se si tratta di un processo esotermico o endotermico; (b) determinare il potenziale chimico dei due componenti (riferito a quello dei puri separati). * Calcolare il coefficiente d’attività dei due componenti. 3) La tensione di vapore di 1-bromobutano a 1-clorobutano può essere espressa nella forma ln ∗ Pa = 17.076 − 1584.8 −111.88 ln ∗ Pa = 20.612 − 2688.1 −55.725 Si determini la composizione della miscela liquida e del vapore con essa in equilibrio a T=305 K e p=9750 Pa. Assumere che la miscela abbia comportamento ideale. * Giustificare l’ipotesi di comportamento ideale. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- *Domande facoltative. Si chiede di: Raccogliere le risposte a tutte le domande alla fine di ciascun esercizio; Indicare sempre le ipotesi fatte e le approssimazioni usate; Fornire i valori numerici di grandezze dimensionali nelle unità SI; Fare uso di una rappresentazione grafica, quando questo sia possibile. - R=8.31447 J mol -1 K -1 ; 1 atm=760 Torr=1.01325 bar; 1 F=96485 C mol -1 ; g=9.822 m s -2 - Per l’equazione di Debye-Hückel (soluzione acquosa a 25 °C): A′ = 1.173 oppure A=0.5092 Grandezze termodinamiche a 298.15 K Cp,m (H2O, s, T=0°C) = 37.65 J mol -1 K -1 MM (H2O) = 18.01528 g mol -1 Volume molare (H2O)= 18.11 mL mol -1 Tb (H2O) = 99.61 °C M olecular D f H°/kJ mol –1 D f G°/kJ mol –1 S ° /J mol –1 K –1 C p /J mol –1 K –1 formula Name Crys. Liq. Gas Crys. Liq. Gas Crys. Liq. Gas Crys. Liq. Gas H 2 O Water -285.8 -241.8 -237.1 -228.6 70.0 188.8 75.3 33.6 H O Hydrogen peroxide -187.8 -136.3 -120.4 -105.6 109.6 232.7 89.1 43.1
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CHIMICA FISICA I: TERMODINAMICA
Corso di Laurea in Scienza dei Materiali
II prova parziale - 21 Dicembre 2017
1) La pressione osmotica di una soluzione acquosa di saccarosio alla temperatura di 30 °C è pari a 2.47 atm. Determinare l’innalzamento ebullioscopico.
* Confrontare il risultato con quello ottenuto usando la costante ebullioscopica dell’acqua, Kb=0.513 K kg mol-1 (commentare).
2) L’energia libera di eccesso molare di soluzioni solide di Au e Ni può essere espressa nella forma:
𝐺𝑚𝐸 = 𝑥𝑁𝑖𝑥𝐴𝑢(24.140𝑥𝐴𝑢 + 38.280𝑥𝑁𝑖 − 14.230𝑥𝐴𝑢𝑥𝑁𝑖) (1 −
𝑇
2600 K ) J mol−1
Per una miscela equimolare alla temperatura T=1100 K:
(a) dire se c’è calore di mescolamento e, in caso positivo, se si tratta di un processo esotermico o endotermico;
(b) determinare il potenziale chimico dei due componenti (riferito a quello dei puri separati).
* Calcolare il coefficiente d’attività dei due componenti.
3) La tensione di vapore di 1-bromobutano a 1-clorobutano può essere espressa nella forma
ln𝑝𝐵𝑟
∗
Pa= 17.076 −
1584.8𝑇
𝐾−111.88
ln𝑝𝐶𝑙
∗
Pa= 20.612 −
2688.1𝑇
𝐾−55.725
Si determini la composizione della miscela liquida e del vapore con essa in equilibrio a T=305 K e p=9750 Pa. Assumere che la miscela abbia comportamento ideale.
* Giustificare l’ipotesi di comportamento ideale.
------------------------------------------------------------------------------------------------------- *Domande facoltative. Si chiede di:
Raccogliere le risposte a tutte le domande alla fine di ciascun esercizio;
Indicare sempre le ipotesi fatte e le approssimazioni usate;
Fornire i valori numerici di grandezze dimensionali nelle unità SI;
Fare uso di una rappresentazione grafica, quando questo sia possibile. - R=8.31447 J mol-1 K-1; 1 atm=760 Torr=1.01325 bar; 1 F=96485 C mol-1; g=9.822 m s-2 - Per l’equazione di Debye-Hückel (soluzione acquosa a 25 °C): A′ = 1.173 oppure A=0.5092
Grandezze termodinamiche a 298.15 K
Cp,m (H2O, s, T=0°C) = 37.65 J mol-1 K-1 MM (H2O) = 18.01528 g mol-1
Volume molare (H2O)= 18.11 mL mol-1 Tb
(H2O) = 99.61 °C
ST
AN
DA
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SU
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(contin
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)
Molecular DfH°/kJ mol–1 DfG°/kJ mol–1 S°/J mol–1 K–1 Cp/J mol–1 K–1
formula Name Crys. Liq. Gas Crys. Liq. Gas Crys. Liq. Gas Crys. Liq. Gas
H2O Water -285.8 -241.8 -237.1 -228.6 70.0 188.8 75.3 33.6
H2O2 Hydrogen peroxide -187.8 -136.3 -120.4 -105.6 109.6 232.7 89.1 43.1
H2O2Sn Tin(II) hydroxide -561.1 -491.6 155.0
H2O2Sr Strontium hydroxide -959.0
H2O2Zn Zinc hydroxide -641.9 -553.5 81.2
H2O3Si Metasilicic acid -1188.7 -1092.4 134.0
H2O4S Sulfuric acid -814.0 -690.0 156.9 138.9
H2O4Se Selenic acid -530.1
H2S Hydrogen sulfide -20.6 -33.4 205.8 34.2
H2S2 Hydrogen disulfide -18.1 15.5 84.1 51.5
H2Se Hydrogen selenide 29.7 15.9 219.0 34.7
H2Sr Strontium hydride -180.3
H2Te Hydrogen telluride 99.6
H2Th Thorium hydride -139.7 -100.0 50.7 36.7
H2Zr Zirconium(II) hydride -169.0 -128.8 35.0 31.0
H3ISi Iodosilane 270.9 54.4
H3N Ammonia -45.9 -16.4 192.8 35.1
H3NO Hydroxylamine -114.2
H3O2P Hypophosphorous acid -604.6 -595.4
H3O3P Phosphorous acid -964.4
H3O4P Phosphoric acid
(orthophosphoric acid) -1284.4 -1271.7 -1124.3 -1123.6 110.5 150.8 106.1 145.0
H3P Phosphine 5.4 13.4 210.2 37.1
H3Sb Stibine 145.1 147.8 232.8 41.1
H3U Uranium(III) hydride -127.2 -72.8 63.7 49.3
H4IN Ammonium iodide -201.4 -112.5 117.0
H4N2 Hydrazine 50.6 95.4 149.3 159.4 121.2 238.5 98.9 48.4
H4N2O2 Ammonium nitrite -256.5
H4N2O3 Ammonium nitrate -365.6 -183.9 151.1 139.3
H4N4 Ammonium azide 115.5 274.2 112.5
H4O4Si Orthosilicic acid -1481.1 -1332.9 192.0
H4O7P2 Pyrophosphoric acid -2241.0 -2231.7
H4P2 Diphosphine -5.0 20.9
H4Si Silane 34.3 56.9 204.6 42.8
H4Sn Stannane 162.8 188.3 227.7 49.0
H5NO Ammonium hydroxide -361.2 -254.0 165.6 154.9
H5NO3S Ammonium hydrogen sulfite -768.6
H5NO4S Ammonium hydrogen sulfate -1027.0
H6Si2 Disilane 80.3 127.3 272.7 80.8
H8N2O4S Ammonium sulfate -1180.9 -901.7 220.1 187.5
H8Si3 Trisilane 92.5 120.9
H9N2O4P Diammonium hydrogen
phosphate -1566.9 188.0
H12N3O4P Ammonium phosphate -1671.9
He Helium 0.0 126.2 20.8
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