II FACOLTÀ DI INGEGNERIA-TARANTO · (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la...

P O L I T E C N I C O D I B A R I

I I F A C O L T À D I I N G E G N E R I A - T A R A N T O

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale

ESAME DI CHIMICA del 13 febbraio 2006

1) Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione che avviene in ambiente basico:

(aq)2

3(g)(l)87(aq)3 CONOHCNO −− +→+ Dopo aver bilanciato la reazione calcolare:

(a) quanti grammi di C7H8 sono ossidati completamente da 9 moli di ; −3NO

(b) quanti litri di gas NO si sviluppano a 25°C e alla pressione di 1 atm se si fanno reagire 18 moli di con 2 moli di C−

3NO 7H8. (vale 6 punti) 2) Per le seguenti specie chimiche: , , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura classica oppure razionale (IUPAC).

2NO -3HCO 42SOH 43POH

(vale 6 punti) 3) In 800 ml di una soluzione al 5,0% in peso di cloruro di ammonio (d=1,07 g/ml) si fanno assorbire completamente 8,96 l di ammoniaca gassosa (misurati a condizioni normali). Calcolare il pH della soluzione:

(a) prima del gorgogliamento dell’ammoniaca; (b) dopo il gorgogliamento della ammoniaca.

[La costante di dissociazione dell’ammoniaca è Kb = 1,8·10-5 (mol/l). Nel caso (b) si consideri che il volume della soluzione rimanga invariato dopo il gorgogliamento della ammoniaca] (vale 7 punti) 4) Calcolare la solubilità del PbCl2 (espressa in g/l):

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,10 M di Pb(NO3)2

[ ] 3 -5S 10 1,17K (mol/l)⋅=

(vale 3 punti) 5) Applicando le leggi di Faraday calcolare per quanto tempo deve passare una corrente di 2,10 A per depositare 0,837 g di ferro da una soluzione di solfato ferroso. (vale 3 punti) 6) Dopo aver introdotto la funzione termodinamica di stato G (energia libera di Gibbs), dimostrare che a temperatura e pressione costante: 0∆G ≤ è un criterio di spontaneità e reversibilità per le reazioni chimiche tanto quanto . 0∆Stot ≥(vale 5 punti)

1

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Soluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (13 febbraio 2006)

1) Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione che avviene in ambiente basico:

(aq)2

3(g)(l)87(aq)3 CONOHCNO −− +→+ Dopo aver bilanciato la reazione calcolare:

(a) quanti grammi di C7H8 sono ossidati completamente da 9 moli di −3NO ;

(b) quanti litri di gas NO si sviluppano a 25°C e alla pressione di 1 atm se si fanno reagire 18 moli di −

3NO con 2 moli di C7H8. (vale 6 punti)

Svolgimento:

OH 5CO 7NO 12OH 2HCNO 12____________________________________________________________

1 OH 29 e 36OC7OH 05HC

36m.c.m. 12 OH 4ONOH 2e 3ON

(l)2(aq)2

3(g)(aq)(l)87(aq)-3

(l)2(aq)2

3

)4(

(aq)(l)87

)78(

(aq)(g)

2)(

(l)2(aq)-3

5)(

++→++

×++→+

=×+→++

−−

−−+

−−

−+

−+

(a)

][ 69]/[ 92 129PMng

129

12

nn 12:1n:n

]/[ 92]/[ )8127(PM

878787

-3

87-387

87

HCHCHC

NOHCNOHC

HC

gmolgmol

mol

molgmolg

=⋅=⋅=

==⇔=

=+×=

(b) Il C7H8 è in eccesso perchè:

molmolmol 2 5,1 1218

12n

n 12:1n:n-

87-387

ClOHCNOHC <===⇔=

NO3- è, di conseguenza, il reagente limitante.

molmol 81 1 81 1212nn 12:12n:n -

3-3 NONONONO =⋅=⋅=⇔=

][ 38,4401

2980,0821 81

PRTnV NONO l

atm

KKmol

atml

mol =⋅

⋅⋅

⋅=⋅=

3) In 800 ml di una soluzione al 5,0% in peso di cloruro di ammonio (d=1,07 g/ml) si fanno assorbire completamente 8,96 l di ammoniaca gassosa (misurati a condizioni normali). Calcolare il pH della soluzione:

(a) prima del gorgogliamento dell’ammoniaca; (b) dopo il gorgogliamento della ammoniaca.

[La costante di dissociazione dell’ammoniaca è Kb = 1,8∙10-5 (mol/l). Nel caso (b) si consideri che il volume della soluzione rimanga invariato dopo il gorgogliamento della ammoniaca] (vale 7 punti)

Svolgimento:

2

(a) [NH4Cl]=?

g, g 842100

5856ClNH Massa

g 856mlg 1,07ml 800soluzione Massa

4 =⋅=

=⋅=

M, l,

mol, mol,

molg ,

g, 0180

800Cl][NH800553

842n 4ClNH4==⇔==

:acida idrolisi dà NH

M 1,0][NH][ClCl][NHClNHClNH

4

4-

4-

44+

++ ===⇔+→

NH4

+(aq) + H2O(l) ⇄ NH3(aq) + H3O+

(aq) i) CS - -

eq) Cs -x x x

⇒⋅≅⋅

⋅=== )/(10556,5

101,8101

KKKK 10-

-5

-14

b

wai lmol

⇒>⋅≈⋅

= +− 380108,1

10556,50,1

KC 9

10a

S

sas

2

as

2

s

2

4

33a CKx

CxK

Cx

xCx

][NH]O[H][NH

K ⋅=⇒=⇔≅−

=⋅

= +

+

[ ] [ ] 63,410357,2log0,110556,5logCKlogOHlogpH -510

-1010sa10310 ≅⋅−=⋅⋅−=⋅−=−=⇒ +

(b) abbiamo una soluzione tampone:

tampone105,0][NH]NH[

1,0M 5,0 8,0

40,0]NH[ 40,0 414,22

96,8n4

33NH3

⇒<=<⇔==⇒≅= +lmolmol

moll

l

NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4

+(aq) + OH-

(aq) i) 0,5 1,0 - eq) 0,5-x 1,0+x x

,01 5,0 extamponesoluzione <<⇒

[ ] [ ][ ] [ ]

0,80,4101,8

nn

KCC

KxCx-C

KOHNH

OHNHK 5

s

bb

s

bb

s

bb

3

4b ⋅⋅=⋅=⋅≅

+⋅=⇒

⋅= −−

−+

[ ]{ }( ) 8,955,0414)10(9log14

0,80,4101,8log14OHlog14pOH14pH

610

51010

=−+≅⋅+=

=

⋅⋅+=−−=−=

−

−−

4) Calcolare la solubilità del PbCl2 (espressa in g/l):

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,10 M di Pb(NO3)2

[ 3 -5S 10 1,17K (mol/l)⋅= ]

(vale 3 punti)

Svolgimento

3

(a)

2s s 10171K ClPbPbCl 35

s-

2 (mol/l) , -⋅=+⇔ ++

( ) (mol/l)(mol/l) , - 23 -5

3 s235s 101,43

410 1,17

4K

s2ss10171K −⋅=⋅

==⇒⋅=⋅=

≅⋅⋅=⋅⋅= −−

lg

molg

lmol

lmolg/l) 977,3 106,278101,43PM101,43( s 2

PbCl2

2

(b)

2s s0,1 2ClPbPbCl -

2

++⇔ ++

0,1s0,1 0,1s ≈+⇔<<<

[ ] [ ]

[ ] [ ] [ ] (mol/l)3 5-

5-2

-52-s

105,4140,1

10 1,17 s10 1,172s0,1

10 1,17ClPbK

−

++

⋅=⋅

⋅=⇔⋅=⋅

⋅=⋅=

≅⋅⋅=⋅⋅= −−

lg

molg

lmol

lmollg 505,1 106,278101,43PM105,41)/( s 2

PbCl3

2

5) Applicando le leggi di Faraday calcolare per quanto tempo deve passare una corrente di 2,10 A per depositare 0,837 g di ferro da una soluzione di solfato ferroso. (vale 3 punti)

Svolgimento: Il solfato ferroso in acqua è totalmente dissociato: (aq)

24(aq)(aq)4 SOFeFeSO −++ +→

moleq 2 ZFe2eFe e

Fe =→+ −++

Fe

FeeFe

eFe

FeFeFe PAI

FmZ t

ZPA

FtIE

FtIm

⋅⋅⋅

=⇒⋅⋅

=⋅⋅

=

[S]

molgA

eqCg

moleq

1377,46 55,8452,1

96500 0,8372 t =

⋅

⋅⋅=⇒

P O L I T E C N I C O D I B A R I I I F A C O L T À D I I N G E G N E R I A - T A R A N T O


ESAME DI CHIMICA del 24 febbraio 2006

1) Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione che avviene in ambiente acido:

(g)2(aq)(l)188(aq)4 COMnHCMnO +→+ ++−

Dopo aver bilanciato la reazione calcolare quanti litri di gas CO2 si sviluppano a 25°C e alla pressione di 1 atm se si fanno reagire 100 ml di una soluzione di −

4MnO 2,5 N con 1,14g di C8H18. (vale 6 punti) 2) La costante di equilibrio della seguente reazione:

H2(g)+ Br2(g) ⇄ 2HBr(g)

alla temperatura di 327,4°C è KP=50. In un recipiente chiuso vengono introdotti 810 g di acido bromidrico (PM= 81 g/mol) e 10 g di idrogeno (PM= 2 g/mol) e si riscalda alla temperatura di 327,4°C. Calcolare:

(a) quanti grammi di HBr, di H2 e di Br2 (PM= 160 g/mol) sono presenti all’equilibrio; (b) la KP a 248°C sapendo che l’entalpia standard di reazione (∆H°reaz) è uguale a 32,55 KJ/mol.

(vale 8 punti) 3) Le soluzioni (a), (b) e (c) sono state preparate nel seguente modo:

(a) facendo assorbire 4,483 l, misurati a condizioni normali, di NH3 gassosa in 2,0 l d’acqua; (b) sciogliendo 0,082 g di CH3COONa in 10,0 l d’acqua; (c) mescolando 500 ml di una soluzione 0,4 M di NH4Cl con 200 ml di una soluzione 0,5 M di NH3.

Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(CH3COOH) = 1,8∙10-5 (mol/l) e Kb (NH3) = 1,8∙10-5 (mol/l); considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]. (vale 6 punti) 4) Calcolare il prodotto di solubilità (Ks) di Ag2CrO4, sapendo che la f.e.m. della seguente pila di concentrazione:

Ag(-) Ag(+) | soluzione satura di Ag2CrO4 || Ag+(0,100 M) |

è uguale a 0,1704 V. (vale 5 punti) 5) Descrivere il legame covalente con la teoria dell’orbitale molecolare (evidenziando le condizioni che permettono la combinazione di orbitali atomici a dare orbitali molecolari) e ricavare, tramite tale teoria, la configurazione elettronica, l’ordine di legame e le proprietà magnetiche della molecola O2. (vale 5 punti)

1

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Soluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (24 febbraio 2006)

1) Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione che avviene in ambiente acido:

(g)2)((l)188(aq)4 COMnHCMnO +→+ ++−aq

Dopo aver bilanciato la reazione calcolare quanti litri di gas CO2 si sviluppano a 25°C e alla pressione di 1 atm se si fanno reagire 100 ml di una soluzione di −

4MnO 2,5 N con 1,14g di C8H18. (vale 6 punti)

Svolgimento:

OH 24CO 8Mn 1030HHCMnO 10____________________________________________________________

1 50H e 50OC8 OH 16HC

05m.c.m. 10 OH 4nM8He 5OMn

(l)2(g)2(g)(aq)(l)188(aq)-4

(g)2

4)(

(l)2(l)188

)49(

(l)2(aq)

2)(

(aq)-4

7)(

++→++

×++→+

=×+→++

+++

+−+−

+++

+−+

mol

moleq

eq

eqll

eqVNmoleq

molmolgg

molgmolg

05,05

25,0 Z

n n

25,0 1,05,2n inoltre 5Z

01,0]/[ 114

14,1n

]/[ 114]/[ )18128(PM

e

e

MnO

ee

HC

HC

-4MnO

-4MnO

-4

-4MnO-

4MnO

188

188

===

=⋅=⋅==

==

=+×=

Dalla stechiometria della reazione risulta che:

0,01 0,00510

0,05n:0,05 1:10n:0,05

05,0nper 1:10n:n

188188

-4188-

4

HCHC

MnOHCMnO

molmol

mol

<==⇒=

==

Il −

4MnO è, di conseguenza, il reagente limitante.

04,010

80,05n

8:10n:0,05 8:10n:n

2

22-4

CO

COCOMnO

mol=⋅

=⇒

=⇒=

2

][ 977,01

2980,0821 04,0

PRTnV

22 COCO l atm

KKmol

atml

mol =⋅

⋅⋅

⋅=⋅=

2) La costante di equilibrio della seguente reazione:

H2(g)+ Br2(g) ⇄ 2HBr(g)

alla temperatura di 327,4°C è KP=50. In un recipiente chiuso vengono introdotti 810 g di acido bromidrico (PM= 81 g/mol) e 10 g di idrogeno (PM= 2 g/mol) e si riscalda alla temperatura di 327,4°C. Calcolare:

(a) quanti grammi di HBr, di H2 e di Br2 (PM= 160 g/mol) sono presenti all’equilibrio; (b) la KP a 248°C sapendo che l’entalpia standard di reazione (∆H°reaz) è uguale a 32,55 KJ/mol.

(vale 8 punti) Svolgimento:

molmolggmol

molgg 5

]/[ 210n 10

]/[ 81810n

2HHBr ====

(a)

H2(g)+ Br2(g) = 2HBr(g) Moli iniziali) 5 - 10 Moli all’eq) 5+x +x 10-2x

Osservazione: la reazione è senza variazioni di moli (cioè ∆ν=0) quindi

χnCP KKKK ===

xx)(5x)2(10 50

nnnK

2

BrH

2HBr

n22

⋅+−

=⇔⋅

= 22 x)2(10 )x(5x50 −=+⋅⇒

22 x440x-001 x5050x2 +=+⇒ 0 100290x46x 2 =−+⇔

( )mol 328,0

922,320290-

921840084100290-

92100464290290-

x2

=+

=++

=⋅⋅++

=⇔

][ 48,52 160 0,328 g 0,328n

][ 66,10 2 5,328 g 5,3280,32855n

][ 86,756 81 344,9 g 344,90,3282-102x- 10n

22

22

BB

HH

HBrHBr

gmol

gmolmolx

gmol

gmolmolx

gmol

gmolmol

rr =⋅=⇒==

=⋅=⇒=+=+=

=⋅=⇒=⋅==

(b)

( ) ( )molJmolKJH reazione / 32550/ 55,32 ==°∆

3

−

=⇒

−=⇔

−

∆= 521

14,600

1314,8

32550

21 505211

4,6001

314,832550

50ln11

12ln exx

TTRH

KK

P

P

51,18248 50 5211

4,6001

314,832550

≈°⇒⋅=

−

CKex P 3) Le soluzioni (a), (b) e (c) sono state preparate nel seguente modo:

(a) facendo assorbire 4,483 l, misurati a condizioni normali, di NH3 gassosa in 2,0 l d’acqua; (b) sciogliendo 0,082 g di CH3COONa in 10,0 l d’acqua; (c) mescolando 500 ml di una soluzione 0,4 M di NH4Cl con 200 ml di una soluzione 0,5 M di NH3.

Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(CH3COOH) = 1,8∙10-5 (mol/l) e Kb (NH3) = 1,8∙10-5 (mol/l); considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]. (vale 6 punti)

Svolgimento

(a)

mol

mollln 20,0

2,4142

,48343NH == [ ] M

lmol

Vn

1,0 0,2

2,0NHC 3NH3b ====⇔


+(aq) + OH-

(aq) Concentrazioni iniziali Cb - - Concentrazioni all’eq. Cb -x x x

⇒>⋅≈⋅

= +− 3801055,5

108,11,0

KC 3

5b

b

bbb

2

bb

2

b

2

3

4b CKx

CxK

Cx

xCx

][NH][OH][NHK ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅=

−+

[ ] 35 10342,11,0108,1OHx −−− ⋅=⋅⋅==⇒

[ ] [ ] 13,111487,210342,1logOlogpOH 31010 =−=⇔≅⋅−=−=⇒ −− pOHpHH

(b)

[ ] M 100,10,10 82,0

0,082COONaCH 4COONaCH3

3 −⋅=⋅

==l g/mol

gV

n

[ ] [ ] M 100,1COONaCHCOOCH 43

-3

−⋅== idrolisi basica dello ione acetato:

CH3COO-(aq) +

H2O(l) ⇄ CH3COOH(aq) + OH-

(aq)

Concentrazioni iniziali Cs - - Concentrazioni all’eq. Cs -x x x

4

⇒⋅≅⋅⋅

=== )/(1056,5108,1

101KKKK 10-

-5

-14

a

wbi lmol ⇒>⋅≈

⋅⋅

= +−

380108,11056,5

101KC 5

10-

4

a

S

[ ][ ] sb

s

2

bs

2

s

2

-3

-3

b CKxCxK

Cx

Cx

COOCH][OHCOOHCHK ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅=

x

[ ] [ ] 63,610358,2log1011056,5logCKloglogpOH -710

4-1010sb1010 ≅⋅−=⋅⋅⋅−=⋅−=−=⇒ −−OH

7,376,6314pOH14pH =−=−=⇒

(c)

moll,, lmol 20,05040VMnn ClNHNH 44

=⋅=⋅==+

moll,, lmol 10,02050VMn

3NH =⋅=⋅=

NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4+

(aq) + OH-(aq)

Moli iniziali) 0,10 0,20 - Moli all’eq) 0,10-x 0,20+x x

tamponesoluzioneexH ⇒<<⇒==+

20,0 10,0210,020,0

n

n

3

4

NH

N

[ ]20,010,0108,1

nnK 5

sale

baseb ⋅⋅=⋅= −−OH

[ ] 05,5)109(log20,010,0108,1loglogpOH 6

105

1010 ≅⋅−=

⋅⋅−=−=⇒ −−−OH

95,805,514pOH14pH =−=−=⇒

4) Calcolare il prodotto di solubilità (Ks) di Ag2CrO4, sapendo che la f.e.m. della seguente pila di concentrazione:

Ag(-) Ag(+) | soluzione satura di Ag2CrO4 || Ag+(0,100 M) |

è uguale a 0,1704 V. (vale 5 punti)

Svolgimento:

[ ] [ ][ ] [ ] [ ] 4 2K 2 s 2s

CK C2CAg32

s

42

s)(4)(4(s)2

ssssAg

rOAgrOAgrO aqaq

=⋅=⇔=⇒

⋅=+⇔+

=+=+

−+

++

⋅=∆=][][log0591,0...

AgAgEmef

−+

++

⋅=⇔][][log0591,0 0,170

AgAg

s21,0log0591,0 0,1704 ⋅=⇔

lmols

s5

0591,00,1704

0591,00,1704

10542,6102

1,0 10 2

1,0 −⋅=

⋅

=⇔=⇔

[ ] [ ]3

12525s 1012,110542,610542,62

⋅≅⋅⋅⋅⋅= −−−

lmolK

Politecnico di Bari - II Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Esame di Chimica 6CFU

Appello straordinario per fuori corso del 10/04/2006 1) Lo ione nitrato, in ambiente acido, ossida il disolfuro ferroso (pirite) a ione ferrico e ione solfato, riducendosi a monossido di azoto:

(aq)4(aq) 3

(g)(s)2(aq)-3 SO Fe NO FeS NO =+ ++→+

Dopo aver bilanciato la reazione calcolare quanti litri di gas NO si sviluppano a condizioni normali se si fanno reagire 500 ml di una soluzione di −

3NO 6,0 N con 0,4 moli di pirite. (vale 8 punti ) 2) Dopo averne calcolato il numero dei doppietti direzionati, disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più significative) di: acido ipofosforoso, ione idrogenocarbonato e ione clorato. (vale 6 punti ) 3) Un reattore viene caricato a 327 °C fino alla pressione di 3,75 atm con una miscela gassosa al 80% di A e al 20% di B. Dopo che è stato raggiunto l’equilibrio:

D3C B 4A (g)(g)(g)(g) +⇔+

la pressione totale nel recipiente di reazione è 3,25 atm. Calcolare: (a) i valori della KP e KC a 327 °C; (b) il valore di KP a 777 °C sapendo che la variazione di entalpia standard della reazione è ∆H°r = 20 KJ/mol. (vale 7 punti ) 4) Una soluzione A viene preparata mescolando 450 ml di una soluzione 0,3 M di acetato di sodio (CH3COONa) con 250 ml di una soluzione 0,5 M di acido acetico (CH3COOH). Una soluzione B viene preparata portando a 800 ml, tramite aggiunta di acqua, 120 ml di una soluzione al 7,40% in peso di acido acetico (d= 1,05 g/ml ). Determinare il pH delle soluzioni A e B, e calcolare la f.e.m. della pila di concentrazione, che si ottiene immergendo nelle due soluzioni due elettrodi di platino, sui quali gorgoglia idrogeno a pressione atmosferica: Pt Pt

H2(g)(1atm)│ H+(soluzione A) ││ H+(soluzione B) │ H2(g)(1atm) (Ka dell’acido acetico = 1,8∙10-5 mol/l). (vale 9 punti).

1

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Soluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (10 Aprile 2006)

1) Lo ione nitrato, in ambiente acido, ossida il disolfuro ferroso (pirite) a ione ferrico e ione solfato, riducendosi a monossido di azoto:

(aq)4(aq) 3


Dopo aver bilanciato la reazione calcolare quanti litri di gas NO si sviluppano a condizioni normali se si fanno reagire 500 ml di una soluzione di −

3NO 6,0 N con 0,4 moli di pirite.

Svolgimento:

OH 22SO Fe5NO4HFeS5NO____________________________________________________________

1 16H e 15OS2 Fe OH 8SFe

15m.c.m. 5 OH 2NO4He 3ON

(l)2(aq)4(aq)3

(g)(aq)(s)2(aq)-3

(aq)(aq)4

6)(

(aq)3

(l)2(s)2

1)(2)(

(l)2(g)

2)(

(aq)(aq)-3

5)(

+++→++

×+++→+

=×+→++

=++

+−=+

+−+

++−

+

eqll

eqVN

eqmoleqmoln

moleqmol e

FeS

0,35,00,6n

0,6 15 4,0 Zn 15 Ze 4,0n

e

eFeS

eFeS

-3NO

2FeS222FeS2

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=⇒==

L’ −

3NO è il reagente limitante e verrà ovviamente tutto consumato. Per conoscere le moli di NO e, quindi, il volume sviluppato basta calcolare le moli di −

3NO poiché )n( 5:5n:n -

3-3 NONONO NOn=⇒= :

NOnmol

moleqeq

moleqmaeql

leqVN

≡⇔===

⇒==⋅=⋅=

-3

-3NO

-3NO

-3

-3NO-

3NO

NOe

e

NO

ee

n13

0,3Z

nn

3Z 0,35,00,6n

][ 414,22414,22 1VnV .. NONO lmol

lmolncamolare =⋅=⋅=

2

2) Dopo averne calcolato il numero dei doppietti direzionati, disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più significative) di: acido ipofosforoso, ione idrogenocarbonato e ione clorato.

Svolgimento: a) Acido ipofosforoso, ossiacido monoprotico (solo uno dei tre idrogeno va legato all’ossigeno):

atetraedriceibridazionspdd 323 4

235..POH ⇒=

+=⇔

POH

H

OH

circa 109°

102

6235.. =×++

=td

POH

H

OH

POH

H

OH

b) ione idrogenocarbonato (oppure ione bicarbonato), anione derivate dalla dissociazione dell’acido carbonico (H2CO3 ossiacido diprotico: ogni idrogeno è legato all’ossigeno):

planaretrigonaleeibridazionspdd 2-3 3

2)1(14..HCO ⇒=

−−+=⇔

C

O

OOH

120°

122

63)1(14. =×+−−++

=td

C

O

OOH

C

O

OOH

C

O

OOH

N.B.: il carbonio non può espandere l’ottetto. c) ione clorato, anione derivate dalla dissociazione dell’acido clorico (HClO3 ossiacido monoprotico: l’idrogeno legato all’ossigeno):

3

ClO

O

O

circa 109°doppiettosolitario

atetraedriceibridazionspdd 3-3 4

2)1(7..ClO ⇒=

−−=⇔

132

63)1(7.. =×+−−

=td

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

N.B.: il cloro può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d.

4

3) Un reattore viene caricato a 327 °C fino alla pressione di 3,75 atm con una miscela gassosa al 80% di A e al 20% di B. Dopo che è stato raggiunto l’equilibrio:

D3C B 4A (g)(g)(g)(g) +⇔+

la pressione totale nel recipiente di reazione è 3,25 atm. Calcolare: (a) i valori della KP e KC a 327 °C; (b) il valore di KP a 777 °C sapendo che la variazione di entalpia standard della reazione è ∆H°r = 20 KJ/mol

Svolgimento:

Calcoliamo innanzitutto le pressioni iniziali dei due gas A e B. Se la pressione iniziale è 3,75 atm e i gas A e B sono in rapporto 80:20 significa che

atmatmP

atmatmPi

i

B

A

75,075,32,0

0,375,38,0

=⋅=

=⋅=

(a)

4A(g)+ B(g) = 3C(g) D(g) Pressioni iniziali) 3,0 0,75 - - Pressioni all’eq) 3,0-4x 0,75-x 3x x

atm25,3x75,3x3xx75,0x43P equilibrioall'totale =−=++−+−= ⇔=−=⇔ atm5,0)25,375,3(x

atm0,15,043x43PeqA

=⋅−=−= atm25,05,075,0x75,0PeqB =−=−=

atm5,15,03x3PeqC

=⋅== atm5,0xPeqD ==

( )( )

[ ]14

3

4

3

75,625,00,15,05,1 −=

⋅⋅

=⋅⋅

= atmPPPPK

BA

DCP

La reazione avviene con variazioni di moli (cioè ∆ν=-1) quindi: ( ) ( )

[ ]1

1PC

-1CP

ΔυCP

73,184 0060,082175,6RTKK

RTKKRTKK−

−

=⋅

⋅⋅

⋅=⋅=⇒

⋅=⇒⋅=

lmolK

Kmolatmlatm

(b)

( ) ( )molJmolKJH reazione / 20000/ 20 ==°∆

−

=⇒

−=⇔

−

∆= 1050

16001

314,820000

21 75,610501

6001

314,820000

75,6ln11

12ln exx

TTRH

KK

P

P

[ ]110501

6001

314,820000

63,37777 75,6 −

−

≅°⇒⋅= atmCKex P

5

4) Una soluzione A viene preparata mescolando 450 ml di una soluzione 0,3 M di acetato di sodio (CH3COONa) con 250 ml di una soluzione 0,5 M di acido acetico (CH3COOH). Una soluzione B viene preparata portando a 800 ml, tramite aggiunta di acqua, 120 ml di una soluzione al 7,40% in peso di acido acetico (d= 1,05 g/ml ). Determinare il pH delle soluzioni A e B, e calcolare la f.e.m. della pila di concentrazione, che si ottiene immergendo nelle due soluzioni due elettrodi di platino, sui quali gorgoglia idrogeno a pressione atmosferica: Pt Pt

H2(g)(1atm)│ H+(soluzione A) ││ H+(soluzione B) │ H2(g)(1atm) (Ka dell’acido acetico = 1,8∙10-5 mol/l).

Svolgimento (a) pH=? della soluzione A (è una tampone acido):

[ ] molll

molnndiml 135,0450,0 3,0 M 3,0COONaCH 450 -33 COOCHCOONaCH3 =⋅==⇒=

[ ] molll

molndiml 125,0250,0 5,0 M 5,0COOHCH 250 COOHCH3 3=⋅=⇒=

CH3COOH

(aq) + H2O(l) ⇄ CH3COO-

(aq) + H3O+(aq)

Moli iniziali 0,125 0,135 - Moli all’equilibrio 0,125-x 0,135+x x

[ ] [ ][ ]

( )

( ) ) (,

,

COOHCHHCOOCHK

3

3a soluzionedellatotalevolumeVgradodiequazione

Vx

Vx

Vx

T

T

TT °⇔−

⋅+

=⋅

=+−

21250

1350

Tuttavia tamponesoluzioneexCOOHH

COOH ⇒<<⇒== 135,0 125,008,1125,0135,0

n

n

3

-3

C

C

[ ]

⋅=⋅⋅=⋅=⇒ −−+

lmol55

sale

acidoa3 1067,1

135,0125,0108,1

nnKOH

[ ] [ ] 78,41067,1logOHlogpH 510310 ≅⋅−=−=⇒ −+

(b) pH=? della soluzione B:

[ ]l

nV

n

finale

inizialifinale 600,0

COOHCH COOHCHCOOHCH3

33 ==

ggmgmlgmlm inizialesoluzione 88,8126

10040,712605,1120 COOHCH3

=⋅=⇒=⋅=

6

mol

lmgg

PMgn 148,0

060

88,888,8

COOHCHCOOHCH

3

3===⇒

[ ] Ml

molV

n

finale

inizialifinale 185,0

800,0148,0COOHCH COOHCH

33 ===⇒

CH3COOH

(aq) + H2O(l) ⇄ CH3COO-

(aq) + H3O+aq)

Concentrazioni iniziali

0,185 - -

Concentrazioni all’equilibrio

0,185-x x x

[ ] [ ][ ] ( ) gradodiequazione

xx

°⇔−

=⋅

=+−

2185,0COOHCH

HCOOCHK2

3

3a

⇒>⋅≈

⋅= +

− 38010027,1108,1

185,0KaC 4

5a

[ ] [ ][ ] ( ) 185,0Kx

0,185xK

0,185x

185,0COOHCHHCOOCHK a

2

a

22

3

3a ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅=

+−

xx

[ ]

⋅=⋅⋅=⋅==⇒ −−+

lmolx 35

a3 10825,1185,0108,1185,0KOH

[ ] [ ] 74,210825,1logOHlogpH 310310 ≅⋅−=−=⇒ −+

(c) fem=? della pila di concentrazione: Pt Pt

H2(g)(1atm)│ H+(soluzione A) ││ H+(soluzione B) │ H2(g)(1atm)

212

1log0591,0 CCoveCCfem >⇔⋅=

Nel caso specifico [H+] soluzione B=C1 e [H+] soluzione A=C2

[ ][ ] =

⋅⋅

⋅=⋅= −

−

+

+

5

3

1067,110825,1log0591,0log0591,0

A

B

HHfem 0,1205 V


Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Esame di Chimica

Appello straordinario del 15/05/2006

1) Un composto organico è costituito da carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno. Per analizzare carbonio e idrogeno, 4,602 g di composto vengono bruciati con un eccesso di ossigeno. Dalla combustione si ottengono 10,339 g di diossido di carbonio e 2,1166 g di acqua. Per l’analisi dell’azoto si pesano 3,988 g di composto, che sviluppano 325,9 mL di azoto a condizioni normali. La densità relativa del composto rispetto all’idrogeno è dr→H2 = 68,563. Ricavare la formula minima e la formula molecolare del composto. (vale 4,5 punti) 2) Per le seguenti specie chimiche: -

3HSO , -

3NO , 33POH disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura. (vale 4,5 punti) 3) Alla temperatura di 727 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 10 litri, 2,0 mol di metano (CH4) e 2,0 mol di acqua. Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3H2 (g) Sapendo che all’equilibrio la pressione totale della miscela gassosa è 37,28 atm, calcolare:

(a) le frazioni molari della miscela gassosa all’equilibrio; (b) il valore di KP alla temperatura di 727°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 1077°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO(g), CH4(g) e H2O(g) sono rispettivamente -110,5 KJ/mol,-74,4 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.

(vale 7 punti) 4) Una soluzione 0,544 M di un acido debole HA monoprotico ha un pH uguale a 2,85. Dopo aver calcolato la costante di dissociazione acida di HA, determinare quanta acqua bisogna addizionare a 75,0 ml di tale soluzione perchè il pH diventi uguale a 3,00. (vale 8 punti) 5) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1 atm)│ H2O2, H+ ││ Cr2O7

2-, Cr3+, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,01 M ed il pH è uguale a 2,0 ad entrambi gli elettrodi [ VEVE CrHOCrOHHO 232,1;695,0 32

72222 /,/, +=°+=° ++−+ ]. (vale 6 punti)

1

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Risoluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (15 Maggio 2006)

1) Un composto organico è costituito da carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno. Per analizzare carbonio e idrogeno, 4,602 g di composto vengono bruciati con un eccesso di ossigeno. Dalla combustione si ottengono 10,339 g di diossido di carbonio e 2,1166 g di acqua. Per l’analisi dell’azoto si pesano 3,988 g di composto, che sviluppano 325,9 mL di azoto a condizioni normali. La densità relativa del composto rispetto all’idrogeno è dr→H2 = 68,563. Ricavare la formula minima e la formula molecolare del composto. (vale 4,5 punti)

Svolgimento: 4,602 g di wzyx ONHC ⇒ 10,339 g di 2CO e 2,1166 g di OH2

...............N2zOH

2yxCOO )

4y(xONHC 2222wzyx +++→++

n2n nn OHHCOC 22

⋅≡≡⇒

mol g/mol

gPMm

molg/mol

gPMm

235,018

2,116622n2n 235,0 44

10,339 nn OH

OHOHH

CO

COCOC

2

22

2

22

≅⋅=⋅=⋅≡≅==≡⇒

..........N2z.......ONHC 2wzyx +→

n2n

2NN ⋅≡

nN provenienti da 3,988 g di composto = mol

molll 1091,2

22,414

][ 0,32592 2−⋅=

⋅

nN provenienti da 4,602 g di composto = molg g, mol 3360,0 3,988

6024102,91 2 ≅⋅⋅ −

O

HHNNCCtotale

O

HNCtotale

O

O

PAPAnPAnPAnm

PAmmmm

PAm ⋅−⋅−⋅−

=−−−

==On

molmolg

molgmolgmolmolgmol 067,0/16

/ 1235,0/141036,3/12 235,0 g 4,602n2

O =⋅−⋅⋅−⋅−

=−

2:1:7:70,067:0,0336:0,235:0,235n:n:n:n ONHC ≈=

La formula minima è 277 NOHC

molg137,12668,563

molg2 68,563 68,563 d

Wzyx2

Wzyx

2 ONHCH

ONHCHr =⋅=⇔=⇔=→ PM

PM

PM

molg

molg 137)21611471712(PM

277 NOHC =×+×+×+×=

⇔≅ 1277

Wzyx

NOHC

ONHC

PM

PM formula molecolare coincide con quella minima ⇒ 277 NOHC

2

2) Per le seguenti specie chimiche: -3

HSO , -3NO , 33POH disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza

più probabili) ed assegnarne la nomenclatura. (vale4,5 punti)

Svolgimento: a) Anione idrogenosolfito oppure bisolfito (deriva dalla prima dissociazione dell’acido solforoso che è un ossiacido diprotico: l’idrogeno va legato all’ossigeno):

atetraedriceibridazionspdd 3-3 4

2)1(16..HSO ⇒=

−−+=⇔

SO

O

OH

circa 109°doppiettosolitario

132

)1(1636.. =−−+×+

=td cinque sono già impegnati, ne restato da sistemare otto

SO

O

OH

SO

O

OH

SO

O

OH

SO

O

OH

N.B.: l’atomo di zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d. b) anione nitrato:

planaretrigonaleeibridazionspdd 2-3 3

2)1(5..NO ⇒=

−−=⇔

N

O

OO

120°

122

63)1(5. =×+−−+

=td tre sono già impegnati, ne restato da sistemare otto

N

O

OON

O

O

ON

O

OON

OO

O

N.B.: l’azoto non può espandere l’ottetto.

3

c) acido ortofosforoso (è un ossiacido diprotico: solo due idrogeni legati all’ossigeno):


235..POH ⇒=

+=⇔

POH

O

O

circa 109°

H

H

132

6335.. =×++

=td sei sono già impegnati, ne restato da sistemare sette

POH

O

OH

H

POH

O

OH

H

N.B.: l’atomo di fosforo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d.

4

3) Alla temperatura di 727 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 10 litri, 2,0 mol di metano (CH4) e 2,0 mol di acqua. Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3H2 (g) Sapendo che all’equilibrio la pressione totale della miscela è 37,32 atm, calcolare:

(a) le frazioni molari della miscela gassosa all’equilibrio; (b) il valore di KP alla temperatura di 727°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 1077°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO(g), CH4(g) e H2O(g) sono rispettivamente -110,5 KJ/mol,-74,4 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.

(vale 7 punti) Svolgimento

(a) CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3H2 (g)

Moli iniziali: 2 2 - - Moli all’eq.: 2-x 2-x x 3x

mol

mol

mol

mol

mol

l

KKmol

atml

molatmVRT

equilibrioalltotalimoli

546,4273,0242x43xxx2x2n

,7271273,02x2nn

273,0xn

819,03xn

273,02

410000821,01032,37

x10000821,01032,372x4

10

)273727(0821,0)2x4(32,37nP

2x43xxx)(2x2n'

totali

OHCH

CO

H

totalitotale

totali

24

2

=⋅+=+=++−+−=

=−=−==

==

==

⇔≅

−

⋅⋅

=⇒⋅⋅

=+

⇔+⋅

⋅⋅

⋅+=⇒⋅=

+=++−+−==

18,03

06,0546,4273,0

2x4x

38,0546,4

,727124x2

COH

CO

OHCH

2

24

≅⋅=

≅=+

=

≅=+−

==

χχ

χ

χχ

mol mol

molmol

x

(b)

( )( )

[ ]

[ ] [ ]22

22P

222

3

OHCH

3HCO

n

2

nP

Δυ

nP

389,3 10

10000,082110028,5K

10028,5727,1

819,0273,0nn

nnK ve

VRTKK

VRTKK

24

2

atml

Kmol

molo

Kmolatml

=

⋅⋅⋅=⇔

⋅≅⋅

=⋅

⋅=

⋅=⇒

⋅=

⋅⋅

−

−

(c) Per definizione 0H H 20f = , quindi:

( ) ( ) ( ) ( )molJmolKJHHHH fffreazione / 205700/ 7,2058,2414,745,110OH CH -CO 20

400 ==−−−−=+=°∆

[ ]213501

10001

314,8205700

13501

10001

314,8205700

21

11001077 389,3

389,313501

10001

314,8205700

389,3ln11

12

ln

atmCKex

exxTTR

HKK

P

P

P

≈°⇒⋅=

=⇒

−=⇔

−

∆=

−

−

5

4) Una soluzione 0,544 M di un acido debole HA monoprotico ha un pH uguale a 2,85. Dopo aver calcolato la costante di dissociazione acida di HA, determinare quanta acqua bisogna addizionare a 75,0 ml di tale soluzione perchè il pH diventi uguale a 3,00. (vale 8 punti)

Svolgimento

HA(aq) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + A-

(aq) Conc. iniziali) CHA - - Conc. all’eq) CHA -x x x

xCx

[HA]][A]O[H

KHA

23

a −=

⋅=

−+

e per definizione M385,2-pH10 104,11010x ]O[H ]O[H log- pH 33

−− ⋅====⇔= ++ ⇒

63-

2-3

HA

2

a 106,3101,4544,0)10(1,4

xCxK −⋅≅

⋅−⋅

=−

=

Perchè il pH sia 3,00 deve essere [H3O+]=10-pH=1,0∙10-3 M. Si ricava la concentrazione della soluzione di HA in cui [H3O+] = 1,0∙10-3 M dalla Ka calcolata sopra ponendo CHA= y

M102,8y101,0y

)10(1,0103,6 1-3-

2-36 ⋅=⇒

⋅−⋅

=⋅ −

75,0 ml di soluzione 0,544 M contengono:

HAdimoll

moll 21008,4544,0][,07500 −⋅=

×

Nella soluzione M102,8 -1⋅ queste sono contenute in ][146,0102,8

1008,41-

2l

lmolmol

=

⋅

⋅ −

Il volume di acqua che occorre aggiungere è: ][71][071,0][0750,0][146,0 mllll ≡=−

6

5) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1 atm)│ H2O2, H+ ││ Cr2O7

2-, Cr3+, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,01 M ed il pH è uguale a 2,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE CrHOCrOHHO 232,1;695,0 32

72222 /,/, +=°+=° ++−+ ] (vale 6 punti)

Svolgimento

____________________________________________________________

1O7H2Cr14H6eOCr )(

6nm.c.m32H2eOOH )(

232

7

7)(

2

2(0)

21)(

2

×+→+++

==×++→−

++−−+

+−−

O7H2Cr3O8HOCrO3H 23

227222 ++→++ ++−

[ ]

540591,0)695,0232,16

0591,0 1029,31010 +−⋅°∆⋅

⋅≈==En

K Osservazione: M 0,01M 10110][H2,0pH 2-pH =⋅==⇒= −+

V 0,6359]01,0[]01,0[1log

20591,0695,0

]OH[][

log2

0591,0EE2

1022

2

10O/HH,O2

222+=

⋅⋅++=

⋅⋅+°=

+

− +

HPO

0,9759V,01]0[

,01]0[[0,01]log6

0591,0232,1]r[

][H]O[Crlog6

0591,0E 2

14

1023

14-272

10/, 3272

+=⋅

⋅++=⋅

⋅+°= +

+

+ ++−

CE CrHOCr

V 0,3400,6359-0,9759EE. =+=−= −+f.e.m



Appello del 5 giugno 2006 1) 2,078 g di un miscuglio di magnesio (PA=24,30 g/mol) e alluminio (PA=26,98 g/mol) vengono attaccati con acidi minerali, ciò produce l’ossidazione dei due metalli a Mg2+ e Al3+ con contemporanea evoluzione di idrogeno gassoso secondo le seguenti reazioni (già bilanciate):

(g)2(aq)3

(aq)(s)

(g)2(aq)2

(aq)(s)

3HAl 26H2Al

HMg2HMg

+→+

+→+

++

++

L’idrogeno sviluppato viene raccolto: si ottengono 2,622 l, misurati a 27 °C e 750 mmHg. Calcolare la composizione percentuale in peso della miscela (suggerimento: impostare un sistema di due equazioni in due incognite). (vale 4,5 punti) 2) In un reattore viene introdotto CO2 alla pressione di 0,70 atm. In presenza di H2 si stabilisce l’equilibrio:

CO2(g) + H2 (g) ⇄ CO(g) + H2O(g)

Calcolare quale debba essere la pressione parziale di H2 all’inizio della reazione perchè all’equilibrio la pressione parziale di CO sia di 0,60 atm. L’esperienza viene condotta ad una certa temperatura e in tali condizioni KP= 4,40. (vale 7 punti) 3) Una soluzione 0,240 M di un acido debole HA ha pH = 1,824. Calcolare:

(a) la costante di dissociazione di HA; (b) il pH di una soluzione 0,875 M del suo sale NaA; (c) il pH di una soluzione preparata miscelando 200 ml di una soluzione di HA 0,6 M con 100

ml di soluzione di NaA 0,3 M. (vale 9 punti) 4) Assegnata la seguente pila: Pt(-) Cu(+) H2(g)(1 atm)│ H+ ││ Cu2+(0,01 M)│

Calcolare il pH della soluzione acida in cui è immerso l’elettrodo di platino sapendo che la f.e.m. della pila è pari a 0,667 V. [ V0,342E /CuCu +=° ++ ]. (vale 4,5 punti)

5) Rispondere a scelta ad una delle seguenti domande:

1. Descrivere il legame covalente con la teoria dell’orbitale molecolare (evidenziando le condizioni che permettono la combinazione di orbitali atomici a dare orbitali molecolari) e ricavare, tramite tale teoria, la configurazione elettronica, l’ordine di legame e le proprietà magnetiche della molecola O2.

2. Descrivere il modello atomico di Bohr enunciandone i postulati e ricavando la quantizzazione del raggio e dell’energia.

3. Disegnare e commentare il diagramma di stato dell’acqua. 4. Partendo da considerazioni termodinamiche dimostrare che per le pile vale la

relazione: EFnG ∆⋅⋅−=∆ 5. Descrivere le quattro proprietà colligative delle soluzioni. 6. Dopo aver introdotto la funzione termodinamica di stato G (energia libera di Gibbs),

dimostrare che a temperatura e pressione costante: 0ΔG ≤ è un criterio di spontaneità e reversibilità per le reazioni chimiche tanto quanto 0ΔS tot ≥ .

(vale 5 punti)

- 1 -

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Risoluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (5 Giugno 2006)

1) 2,078 g di un miscuglio di magnesio (PA=24,30 g/mol) e alluminio (PA=26,98 g/mol) vengono attaccati con acidi minerali, ciò produce l’ossidazione dei due metalli a Mg2+ e Al3+ con contemporanea evoluzione di idrogeno gassoso secondo le seguenti reazioni (già bilanciate):

(g)2(aq)3

(aq)(s)

(g)2(aq)(aq)(s)

3HAl 6H2Al

HMg2HMg

+→+

+→+

++

++

2

2

L’idrogeno sviluppato viene raccolto: si ottengono 2,622 l, misurati a 27 °C e 750 mmHg. Calcolare la composizione percentuale in peso della miscela (suggerimento: impostare un sistema di due equazioni in due incognite). (vale 4,5 punti)

Svolgimento: Abbiamo due incognite la massa di Mg e la massa di Al, dobbiamo, quindi, impostare un sistema di due equazioni in due incognite. Uno dei possibili sistemi da impostare è:

massa Mg = x e massa Al = y ⇒ 22

3

078,2

HnPA

yPA

x

gyx

totaliAlMg

=⋅+

=+

perchè la stechiometria della reazione prevede che ad ogni mole di Al corrisponde lo sviluppo di 1,5 moli di H2, d’altro canto ad ogni mole di Mg corrisponde lo sviluppo di una mole di H2. Le moli totali di idrogeno si ricavano dalla legge dei gas ideali: PV = nRT

mol0,105K27)(273,15

Kmolatml0,0821

l2,622mmHg760atm1mmHg750

RTPVHn 2totali ≅

+⋅⋅

⋅

⋅⋅==

1050

23

9826324

0782

,,,

,

=⋅+

=+

yx

yx

105023

98263240782

0782

,,,

,

,

=⋅+−

−=

yy

yx

( ) 2982632410503324078229826

0782

⋅⋅⋅=⋅+−⋅⋅

−=

,,,,,,

,

yy

yx

678941379729653129112

0782

,,,,

,

=+−

−=

yy

yx

gy

yx

34919653972

12911267894137

0782

,,,

,,

,

≅−−

=

−=

gy

gx

3491

7290

,

,

=

=

92640835100083510007827290 ,,%,,,% =−=⇒=⋅= Al

ggMg ww

- 2 -

2) In un reattore viene introdotto CO2 alla pressione di 0,70 atm. In presenza di H2 si stabilisce l’equilibrio: CO2(g) + H2 (g) ⇄ CO(g) + H2O(g)

Calcolare quale debba essere la pressione parziale di H2 all’inizio della reazione perchè all’equilibrio la pressione parziale di CO sia di 0,60 atm. L’esperienza viene condotta ad una certa temperatura e in tali condizioni KP= 4,40. (vale 7 punti)

Svolgimento:

Il problema può essere risolto ricorrendo al solito procedimento. Costruiamo la tabella iscrivendovi i dati di cui disponiamo e ponendo uguale ad x la pressione parziale iniziale di H2:

CO2(g) + H2 (g) ⇄ CO(g) + H2O (g) Pressioni iniziali: 0,7 x - - Pressioni “formate”: - - 0,6 0,6 Pressioni “consumate”: 0,6 0,6 - - Pressioni all’equilibrio.: 0,1 x-0,6 0,6 0,6

Ricaviamo la x dalla costante di equilibrio:

3600601040406010

6004046010

6006004042

,),,(,,,

),(,),(,

,,,PP

PPK

22

2

HCO

OHCOP =−⋅⇔

−=⇔

−⋅⋅

=⇔⋅

⋅= x

xx

4181440

264036026403604403602640440 ,,

,,,,,,,, ≅+

=⇒+=⇔=− xxx

La pressione iniziale di H2 deve essere di 1,418 atm. 3) Una soluzione 0,240 M di un acido debole HA ha pH = 1,824. Calcolare:

(a) la costante di dissociazione di HA; (b) il pH di una soluzione 0,875M del suo sale NaA; (c) il pH di una soluzione preparata miscelando 200 ml di una soluzione di HA 0,6 M con 100 ml di soluzione di

NaA 0,3 M. (vale 9 punti)

Svolgimento (a)

HA(aq) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + A-

(aq) Conc. iniziali) CHA - - Conc. all’eq) CHA -x x x

xCx

[HA]][A]O[HK

HA

23

a −=

⋅=

−+

e per definizione M 0,0151010x ]O[H ]O[H log- pH 1,824-pH10 33 ====⇔= −++ ⇒

32

HA

2

a 101,00,0150,240

(0,015)xC

xK −⋅=−

=−

=

(b) Il sale in oggetto NaA, essendo formato dall’anione A- di un acido debole (HA) e dal catione Na+ di una base forte (NaOH), sarà completamente dissociato in acqua. Tuttavia, l’anione A- dà reazione di idrolisi:

M 0,875C][A][Na[NaA] s ==== −+

A-(aq) + H2O(l) ⇄ HA(aq) +OH-

(aq) Conc. iniziali) Cs - - Conc. all’eq) Cs -x x x

][A][OH[HA]K -

-

i⋅

=

⇒⋅=⋅⋅

=== )/(101,010,1101,0

KKKK 11-

3-

-14

a

wbi lmol

0

⇒>>⋅=⋅

= + 380108,75101,0K

C 111-

b

S 0875,0

sbs

2

bs

2

s

2

-

-

b CKxCxK

Cx

Cx

][A][OH[HA]K ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅=

x

- 3 -

[ ] [ ] 5,53102,958log,101,0logCKlogOHlogpOH 6-10

11-10sb1010 ≅⋅−=⋅⋅−=⋅−=−=⇒ − 8750

8,475,5314pOH14pH =−=−=⇒

(c) La soluzione preparata è un tampone acido:

[ ] mol 0,03litri 0,100litrimoli 0,3nn M 0,3NaA di ml100 -ANaA =⋅==⇒=

[ ] mol 0,12litri 0,200litrimoli 0,6n M 0,6HA di ml200 HA =⋅=⇒=

HA(aq) + H2O(l) ⇄ H3O+

(aq) + A-(aq)

moli iniziali) 0,12 - 0,03 moli all’eq) 0,12-x x 0,03+x

( )

( ) soluzione) della totale volume:(Vgrado2diequazione

Vx0,120

Vx0,030

Vx

[HA]][A]O[HK T

T

TT3a °⇔

−

+⋅

=⋅

=−+

Tuttavia tamponesoluzione0,03 e 0,12x10nn

0,10,250,120,03

nn

HA

A

HA

A --⇒<<⇔≤≤⇒==

[ ]( )

( )

⋅=⋅⋅=⋅≈

+⋅==⇒ −−+

lmol104,0

0,300,12101,0

nn

K

Vx0,030

Vx-0,120

KOHVx 33

sale

acidoa

T

Ta3

T

[ ] [ ] 2,398104,0logOHlogpH 310310 ≅⋅−=−=⇒ −+

4) Assegnata la seguente pila: Pt(-) Cu(+) H2(g)(1 atm)│ H+ ││ Cu2+(0,01 M)│

Calcolare il pH della soluzione acida in cui è immerso l’elettrodo di platino sapendo che la f.e.m. della pila è pari a 0,667 V.

[ V0,342E /CuCu +=° ++ ]. (vale 4,5 punti)

Svolgimento

Elettrodo di rame:

V 0,2829]log[102

0,0591V0,342]log[Cu2

0,0591EE 2-/CuCu =++=+°= ++

+ ++

Elettrodo ad idrogeno:

pH0,05911

][H0,0591log0P

][H0,0591logEE2

2H

/HH ⋅−=+=+°=++

− +

−+ −= EEf.e.m.

pH0,05910,2829pH)0,0591(0,2829 ⋅+=⇒⋅−−= f.e.m.f.e.m.

0,05910,2829pH −

=⇒f.e.m.

6,500,0591

0,28290,667pH ≅−

=⇒



Appello del 23 giugno 2006 1) Una certa quantità di un composto gassoso contenente solo carbonio e idrogeno viene bruciata e

fornisce 22,96 g di CO2 e 9,378 g di H2O. Sapendo che 5,1 g del composto occupano a 650 torr e 35

°C un volume di 2,68 l, calcolarne la formula molecolare. (vale 3 punti)

2) L’anione dicromato, in ambiente acido, ossida l’acetone OHC 63 ad anidride carbonica,

riducendosi ad ione cromico:

(g)2(aq)3

(l)63(aq)2

72 COCrOHCOCr +→+ +−

Dopo aver bilanciato la reazione calcolare:

(a) quanti grammi di C3H6O sono ossidati completamente da 16 moli di 272C −Or ;

(b) quanti litri di gas CO2 si sviluppano a condizioni normali se si fanno reagire 0,1 moli di

C3H6O con 100 ml di una soluzione 1,2 M di 272OCr − (suggerimento: uno dei reagenti

potrebbe essere in difetto). (vale 7 punti)

3) Per l’equilibrio:

CO2(g) + H2 (g) ⇄ CO(g) + H2O(g)

KC è uguale a 1,61 ad una certa temperatura. Calcolare quale debba essere la concentrazione

iniziale di CO2 perchè, impiegando una concentrazione iniziale di H2 di 0,00536 mol/l, la

concentrazione all’equilibrio di CO sia di 0,00106 mol/l. CO e H2O non sono inizialmente

presenti.(vale 7 punti)

4) 15,8 g di Ca(CH3COO)2 (acetato di calcio: PM Ca(CH3COO)2= 158 u.m.a.) vengono addizionati a

500 ml di una soluzione di acido acetico al 1,20% in peso di densità d= 1,00 g/ml. Calcolare il pH

prima e dopo l’aggiunta del sale. [Ka(CH3COOH) = 1,8∙10-5 (mol/l) e assumere che il volume non

vari dopo l’aggiunta] (vale 8 punti)

5) Calcolare Ks a 25°C del bromato di argento AgBrO3, sapendo che a questa temperatura la f.e.m.

della pila di concentrazione:

Ag(-) Ag(+)

| soluzione satura di AgBrO3 || Ag+(0,0734M) |

è uguale a 0,066 V. (vale 5 punti)

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Risoluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (23 Giugno 2006)

1) Una certa quantità di un composto gassoso contenente solo carbonio e idrogeno viene bruciata e fornisce 22,96 g di CO2 e 9,378 g di H2O. Sapendo che 5,1 g del composto occupano a 650 torr e 35 °C un volume di 2,68 l, calcolarne la formula molecolare. (vale 3 punti)

Svolgimento:

mx di ⇒ 22,96 g di e 9,378 g di yxHC 2CO OH2

OH2y

xCOO )4y

(xHC 222yx +→++

n2n nn OHHCOC 22

⋅≡≡⇒

mol g/mol

gPM

mmol

g/molg

PM

m ,

18 9,378

n2n , 44

22,96 nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

20421225220 ≅⋅=⋅=⋅≡≅==≡⇒

2:11,042:0,522n:n HC ≈=

La formula minima è 21HC

Tuttavia dalla legge dei gas perfetti: RTPV

mPMRT

PM

mPVRTnPV yx

yx

yx

yx HCHC

HC

HC⋅=⇔⋅=⇔⋅=

( ) g/mol 56,29 l 2,68

torr 760atm 1

torr 650

K 308,15Kmol

atml 0,0821g 5,1

PMyxHC ≅

⋅⋅

⋅⋅

⋅⋅

=

molg

molg 1421112 =×+×= )(PM

21HC

⇔≈== 402414

2956,

,

277

Wzyx

NOHC

ONHC

PM

PM formula molecolare ⇒ ( ) 8421 HCHC4 ⇒×

2) L’anione dicromato, in ambiente acido, ossida l’acetone ad anidride carbonica, riducendosi ad ione cromico: OHC 63

(g)2(aq)3

(l)63(aq)2

72 COCrOHCOCr +→+ +−

Dopo aver bilanciato la reazione calcolare:

(a) quanti grammi di C3H6O sono ossidati completamente da 16 moli di ; 272C −Or

(b) quanti litri di gas CO2 si sviluppano a condizioni normali se si fanno reagire 0,1 moli di C3H6O con 100 ml di

una soluzione 1,2 M di (suggerimento: uno dei reagenti potrebbe essere in difetto). 272OCr −

(vale 7 punti) Svolgimento:

(l)2(g)2(aq)3

(aq)(l)63(aq)2-

72

(aq)(g)2(l)2(aq)3

(l)2(l)63(aq)(aq)2-

72

(aq)(g)2

4)(

(l)2(l)63

)34

(

(l)2(aq)3

(aq)(aq)2-

7

6)(

2

OH 41 CO 9Cr 16H 64OHC 3OCr 8

H 48 e 48CO 9OH 56 Cr 16 OH 15OHC 3H 112e 48OCr 8

___________________________________________________________________________________

3 H 16 e 16OC3OH 5OHC

48m.c.m. 8 OH 7 Cr 2H 14e 6OCr

++→++

++++→++++

×++→+

=×+→++

++

+−++−

+−+−

++−+

(a) [g/mol] 58[g/mol] 16)11612(3PM OHC 63

=×+×+×=

mol 61683

n83

n 8:3n:n 2-7263

2-7263 OCrOHCOCrOHC =⋅=⋅=⇔=

- 1 -

[g] 348[g/mol] 58mol 6PMng OHCOHCOHC 636363=⋅=⋅=

(b) ( ) mol 0,120l 0,100l

mol 1,2n

lmol

1,2V

n

lmol

1,2M 1,2]O[Cr 2-72

2-72

OCrOCr2-

72 =⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⇒⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⇔⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛==

mol 0,1 mol 0,0450,1283

n83

n 8:3n:n 2-7263

2-7263 OCrOHCOCrOHC ⇒<=⋅=⋅=⇔= l’acetone C3H6O è il reagente

in eccesso; l’anione dicromato è il reagente limitante:

mol 0,1350,1289

n89

n 8:9n:n 2-722

2-722 OCrCOOCrCO =⋅=⋅=⇔=

( ) ( )l 3,026 mol

l 22,414mol 0,135Vn V c.n. a molareCOCO 22

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅=⋅=

3) Per l’equilibrio:

CO2(g) + H2 (g) ⇄ CO(g) + H2O(g)

KC è uguale a 1,61 ad una certa temperatura. Calcolare quale debba essere la concentrazione iniziale di CO2 perchè, impiegando una concentrazione iniziale di H2 di 0,00536 mol/l, la concentrazione all’equilibrio di CO sia di 0,00106 mol/l. CO e H2O non sono inizialmente presenti. (vale 7 punti)

Svolgimento:

Il problema può essere risolto ricorrendo al solito procedimento. Costruiamo la tabella iscrivendovi i dati di cui disponiamo e ponendo uguale ad x la concentrazioni iniziale di CO2:

CO2(g) + H2 (g) ⇄ CO(g) + H2O (g)

Concentrazioni iniziali: x 0,00536 - - Concentrazioni “formate”: - - 0,00106 0,00106 Concentrazioni “consumate”: 0,00106 0,00106 - - Concentrazioni all’equilibrio.: x-0,00106 0,00430 0,00106 0,00106

Ricaviamo la x dalla costante di equilibrio:

3-3-

6-

3-

6-6-6-6-3-

6-6-6-

2

22

2C

101,221106,932

108,46198

106,932

107,33838101,1236x101,1236107,33838-x106,932

101,1236)104,558-(0,0043x1,61104,558-0,0043x

[0,00106]1,61

[0,0043]0,00106]-[x[0,00106][0,00106]

1,61][H][CO

O][H[CO]K

⋅≅⋅

⋅=

=⋅

⋅+⋅=⇔⋅=⋅⋅

⇔⋅=⋅⋅⇔⋅

=

⇔⋅

⋅=⇔

⋅⋅

=

La concentrazione iniziale di CO2 deve essere di 0,00122 (mol/l). 4) 15,8 g di Ca(CH3COO)2 (acetato di calcio: PM Ca(CH3COO)2= 158 u.m.a.) vengono addizionati a 500 ml di una soluzione di acido acetico al 1,20% in peso di densità d= 1,00 g/ml. Calcolare il pH prima e dopo l’aggiunta del sale. [Ka(CH3COOH) = 1,8·10-5 (mol/l) e assumere che il volume non vari dopo l’aggiunta] (vale 8 punti)

Svolgimento

(a) Per conoscere il pH prima dell’aggiunta dell’acetato di calcio dobbiamo necessariamente calcolare la concentrazione molare dell’acido acetico (CH3COOH):

g6,00g5001001,20

massag500mlg

1,0ml500massa COOHCHsoluzione 3=⋅=⇒=⋅=

mol0,10

molg

60

g6,00PM

mn

COOHCH

COOHCHCOOHCH

3

3

3===⇒

assa

[ ] ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛===l

mol0,2

l 0,500mol 0,10

V

nCOOHCH

COOHCH3

3

- 2 -

Per il calcolo del pH costruiamo il solito schema:

CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇄ CH3COO-(aq) + H3O+

(aq)

Conc. iniziali) 0,20 - - Conc. all’eq.) 0,20 -x x x

( ) grado2diequazionex0,20

x101,8

xCx

COOH][CH]O[H]COO[CH

K2

5

a

2

3

3-

3a °⇔

−=⋅⇔

−=

⋅= −

+

Vediamo se è possibile la solita approssimazione:

⇒>>⇔≤⇒>⋅≈⋅

= +−

xC0,05380101,111101,8

0,20KaC

a4

5a α

( ) 0,20x

101,80,20x

x0,20x

101,82

522

5 =⋅⇔≅−

=⋅ −−

[ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅=⋅⋅==⇒ −−+

lmol

103,60,20101,8xOH 653

[ ] 2,72103,6logOHlogpH 610310 ≅⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ ⋅−=−=⇒ −+

(b) L’aggiunta dell’acetato fa sì che si formi una soluzione tampone acida; per il calcolo del pH sarà necessario conoscere sia le moli di acido acetico sia le moli dell’anione acetato. L’acetato di calcio Ca(CH3COO)2 in acqua si dissocia completamente essendo formato dall’anione CH3COO- di un acido debole (CH3COOH) e dal catione Ca++ di una base forte (Ca(OH)2):

(aq)-

3(aq)(s)23 COOCH 2Ca COO)Ca(CH +→ ++

,quindi, le moli dell’anione acetato sono doppie rispetto a quelle dell’acetato di calcio.

mol0,10

molg

1

g15,8PM

massan

23

23

23COO)Ca(CH

COO)Ca(CHCOO)Ca(CH ===⇒

58

mol0,20mol0,102n2n

23-

3COO)Ca(CHCOOCH =⋅=⋅=⇒

CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇄ CH3COO-(aq) + H3O+

(aq)

moli iniziali) 0,10 0,20 - moli all’eq.) 0,10-x 0,20+x x

( )

( ) soluzione) della totale volume:(Vgrado2diequazione

Vx0,10

Vx

Vx0,20

COOH][CH]O[H]COO[CH

K T

T

TT

3

3-

3a °⇔

−

⋅+

=⋅

=+

Tuttavia

tamponesoluzione0,10 e 0,20x10n

n0,12

0,100,20

n

n

COOCH

COOCH

COOCH

COOCH

3

-3

3

-3 ⇒<<⇔≤≤⇒==

HH

[ ]( )

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅=⋅⋅=⋅=⋅≈+

−

⋅==⇒ −−+

lmol

109,00,200,10

101,8nn

K

V0,20V

0,10

K

Vx0,20

Vx0,10

KOHVx 65

sale

acidoa

T

Ta

T

Ta3

T

5,046]109,0[log]OH[logpH 610310 ≅⋅−=−=⇒ −+

- 3 -

5) Calcolare Ks a 25°C del bromato di argento AgBrO3, sapendo che a questa temperatura la f.e.m. della pila di concentrazione: Ag(-) Ag(+) | soluzione satura di AgBrO3 || Ag+(0,0734M) | è uguale a 0,066 V. (vale 5 punti)

Svolgimento

−+

−+

++

⋅=⋅===][Ag

0,0734log0,0591

][Ag

][Aglog0,05910,066∆Ef.e.m.

0,05910,066

10][Ag

0,0734

0,05910,066

][Ag

0,0734log =⇔=

−+

−+

3

0,05910,066

105,61

10

0,0734][Ag −−

+ ⋅==⇒

x x

BrOAgAgBrO(aq)

(aq)(s)3 3

−+ +⇔

( ) 5232s 103,14105,61x][BrO][AgK

3

−−−+ ⋅=⋅==⋅=

- 4 -



Appello del 3 luglio 2006

1) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e azoto ha dato i seguenti risultati: da 0,400 g si sono ottenuti 0,568 g di CO2 e 0,580 g di H2O, oltre ad azoto molecolare. Calcolare la formula molecolare della sostanza e i ml a c.n. di N2 prodotto durante l’analisi sapendo che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno è 15,5. (vale 4 punti) 2) Bilanciare le seguenti ossidoriduzioni:

• Reazione che avviene in ambiente acido:

(aq)4(aq)4

(aq)2

(s)2(aq)4 HClOSnMnSnClMnO ++→+ ++−

• Reazione che avviene in ambiente basico:

(g)2(s)3(aq)4(l)83 COCr(OH)CrOHC +→+ =

Per l’ultima reazione calcolare quanti ml di CO2 si sviluppano a 27°C e 770 torr se si fanno reagire 0,44 g di propano (C3H8) con 100 ml di una soluzione 0,5 M di cromato. (vale 11 punti) 3) La costante di equilibrio alla temperatura di 950 °C per la reazione:

CO(g) + H2O(g) ⇄ CO2(g) + H2 (g)

è K = 0,64. Calcolare la frazione molare di ciascun componente quando si raggiunge l’equilibrio partendo da 2,0 mol di ossido di carbonio e 2,0 mol di acqua. Al sistema in equilibrio si aggiungono 1,5 mol di CO e 2 mol di CO2. Stabilire in quale direzione si sposta l’equilibrio e calcolare il numero di moli di ciascun componente quando si raggiunge il nuovo equilibrio. (vale 8 punti) 4) Determinare la costante di dissociazione Ka dell’acido formico HCOOH sapendo che la fem della pila schematizzata di seguito è 0,358V e che il potenziale standard dell’elettrodo ad argento/cloruro di argento è 0,222 V: Pt(-) Ag(+) H2(g) (1 atm)│ [HCOOH]o= 0,14 M ││ [Cl]=1,0 M │AgCl(s) (vale 7 punti)

- 1 -

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Risoluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (03 Luglio 2006)

1) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e azoto ha dato i seguenti risultati: da 0,400 g si sono ottenuti 0,568 g di CO2 e 0,580 g di H2O, oltre ad azoto molecolare. Calcolare la formula molecolare della sostanza e i ml a c.n. di N2 prodotto durante l’analisi sapendo che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno è 15,5. (vale 4 punti)

Svolgimento: 0,400 g di zyx NHC ⇒ 0,568 g di 2CO e 0,580 g di OH2

2222zyx N2zOH

2yxCOO )

4y(xNHC ++→++

n2n nn OHHCOC 22

⋅≡≡⇒

mol g/mol

gPMm

molg/mol

gPMm

0,0644418

0,58022n2n

0,01291 44

0,568 nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

n2n

2NN ⋅≡

N

HHCCtotale

N

HCtotale

N

N

PAPAnPAnm

PAmmm

PAm ⋅−⋅−

=−−

==Nn

mol

g/mog/molg/mogg 0,0129

l 14 10,06444l 12 0,01291 0,400n N ≅

⋅−⋅−=

1:5:10,01291:0,06444:0,01291n:n:n NHC ≈=

La formula minima è 151 NHC

molg

molgPM

PM

PM0,1315,52 15,5 15,5 d

zyx2

zyx

2 NHCH

NHCHr =⋅=⇔=⇔=→

molg

molg 31)11451112(PM

1NHC 51=×+×+×=

⇔=1151

Wzyx

NHC

ONHC

PM

PM formula molecolare coincide con quella minima ⇒ NCH5

Il volume di azoto molecolare è:

[ ] [ ]lmolmol

lncamolarencamolare 1446,0

20129,0414,22

2nV nV V N

.. N.. N 22=⋅

=⋅=⋅=

- 2 -

2) Bilanciare le seguenti ossidoriduzioni: • Reazione che avviene in ambiente acido:

(aq)4(aq)4

(aq)2

(s)2(aq)4 HClOSnMnSnClMnO ++→+ ++−

• Reazione che avviene in ambiente basico:

(g)2(s)3(aq)4(l)83 COCr(OH)CrOHC +→+ = Per l’ultima reazione calcolare quanti ml di CO2 si sviluppano a 27°C e 770 torr se si fanno reagire 0,44 g di propano (C3H8) con 100 mL di una soluzione 0,5 M di cromato. (vale 11 punti)

Svolgimento: Reazione che avviene in ambiente acido (usare H+):

OH 23 HClO 01Sn 5 Mn 18H 74SnCl 5MnO 18

H 07 e 09HClO 01Sn 5 OH 27 Mn 18OH 04SnCl 5H 441e 09MnO 18

_______________________________________________________________________________________________________

5 H 14 e 18OClH 2SnOH 8ClSn

09m.c.m. 18 OH 4 MnH 8e 5OMn

(l)2(aq)4(aq)4

(aq)2

(aq)(s)2(aq)-4

(aq)(aq)4(aq)4

(l)2(aq)2

(l)2(s)2(aq)(aq)-4

(aq)(aq)4

7)((aq)

4(l)2(s)2

1)(2)(

(l)2(aq)2

(aq)(aq)-4

7)(

+++→++

+++++→++++

×+++→+

=×+→++

+++

+−+++−

+−+

+−+

++−+

Reazione che avviene in ambiente basico (usare OH-):

OH 40 CO 9Cr(OH) 20 OH 38HC 3CrO 20

OH 42e 60CO 9 OH 100 Cr(OH) 20 OH 60 HC 3OH 80e 60CrO 20

_______________________________________________________________________________________________________

3 OH 14e 20OC 3 OH 20 HC

60m.c.m. 20 OH 5 (OH)CrOH 4e 3OCr

(aq)-

(g)2(s)3(l)2(l)83(aq)4

(l)2(g)2(aq)-

(s)3(aq)-

(l)83(l)2(aq)4

(l)2(g)2

4)((aq)

-(l)83

)38(

(aq)-

(s)3

3)(

(l)2(aq)4

6)(

++→++

++++→++++

×++→+

=×+→++

=

−−=

−+−

+−=

+

[g/mol] 441)[g/mol]812(3PM83HC =×+×= ⇒ mol

molgg 01,0

)/(4440,4n

83HC ==

( ) mol 0,05l 0,100l

mol 5,0nl

mol 5,0V

n

lmol 5,0M 0,5][CrO

4

4

CrOCrO

4 =⋅

=⇒

=⇔

== =

==

mol 0,01 mol 0,00750,05203n

203n 20:3n:n

483483 CrOHCCrOHC ⇒<=⋅=⋅=⇔= ==

L’anione cromato è il reagente limitante.

- 3 -

mol 0,02250,05209n

209n 20:9n:n

4242 CrOCOCrOCO ⇒=⋅=⋅=⇔= ==

ml

torratmtorr

Kl

mlKmol

atmlmol25,547

760770

15,00310000821,00225,0

PTRn

V

TRnVP

22

22

COCO

COCO

=⋅

⋅⋅

⋅⋅

=⋅⋅

=

⇔⋅⋅=⋅

3) La costante di equilibrio alla temperatura di 950 °C per la reazione:

CO(g) + H2O(g) ⇄ CO2(g) + H2 (g) è K = 0,64. Calcolare la frazione molare di ciascun componente quando si raggiunge l’equilibrio partendo da 2,0 mol di ossido di carbonio e 2,0 mol di acqua. Al sistema in equilibrio si aggiungono 1,5 mol di CO e 2 mol di CO2. Stabilire in quale direzione si sposta l’equilibrio e calcolare il numero di moli di ciascun componente quando si raggiunge il nuovo equilibrio. (vale 8 punti)

Svolgimento (a)

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Moli iniziali: 2 2 - -

Moli all’equilibrio: 2-x 2-x x x Poiché la reazione avviene senza variazioni di moli 0=∆ν :

nCP KKKKK ===== χ64,0

Quindi possiamo calcolare x così:

( ) ( ) ( )( ) 056,256,236,04464,0

264,0

2264,0 222

2

2

2

22 =−+⋅⇔+−⋅=⇔−

=⇔−⋅−

⋅=

⋅

⋅== xxxxx

xx

xxxx

nnnn

KOHCO

HCO

( ) ( )

89,0(0,36)2

2,356,2(0,36)2

56,2(0,36)456,256,2x

2

≅⋅

+−=

⋅⋅⋅−+−

=

11,1211,1289,089,0

222=−==−=== xnxnnn OHCOHCO 422 =++−+−= xxxxntotali

277504111

42

222504890

4

2

22

, mol mol,-xχχ

, mol

mol,xχ χ

OHCO

HCO

≅===

≅===

(b) La direzione in cui si sposta l’equilibrio quando si aggiungono 1,5 mol di CO e 2,0 mol di CO2 non si può prevedere utilizzando il principio dell’equilibrio mobile, poiché la variazione di quantità di un componente riguarda sia un composto scritto a destra che uno scritto a sinistra del segno di equilibrio. Bisogna allora calcolare il nuovo quoziente di reazione Q al momento dell’aggiunta dei due gas e confrontarlo con la K.

Poiché Qn è maggiore di Kn, l’equilibrio si sposterà a sinistra.

- 4 -

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Moli iniziali: 1,11+1,5 1,11 0,89+2 0,89

Moli all’equilibrio: 2,61+y 1,11+y 2,89-y 0,89-y

( ) ( )( ) ( )

( ) ( )( ) ( ) ⇔

+⋅+−⋅−

=⇔+⋅+−⋅−

=⋅

⋅==

yyyy

yyyy

nnnn

KOHCO

HCO

11,161,289,089,264,0

11,161,289,089,264,0

2

22

( ) ( ) ( ) ( )

( )

)(accettare0,608

72,00,96121,3992

72,00,9239041,3992

accettare)(non 3,278

72,01,033856641,957760641,3992

72,0)0,717956()36,0(41,39921,3992

0,89 essere comunque,deve, :neosservazio00,7179561,3992-36,0

8908925721264071040670418541441

890892111612640

2

2

22

≈

=±+

=±+

=

≈

=−±+

=⋅⋅−±+

=

⇔<=+

⇔+=+++

⇔−⋅−=+⋅+

y

y

yyy

yy,y-,-,y,y,y,,

y,y,y,y,,

2,82811,13,21861,20,28289,02,28289,2

222=+==+==−==−= ynynynyn OHCOHCO

4) Determinare la costante di dissociazione Ka dell’acido formico HCOOH sapendo che la fem della pila schematizzata di seguito è 0,358V e che il potenziale standard dell’elettrodo ad argento/cloruro di argento è 0,222 V: Pt(-) Ag(+) H2(g) (1 atm)│ [HCOOH]o= 0,14 M ││ [Cl]=1,0 M │AgCl(s) (vale 7 punti) Svolgimento:

P

][Hlog2

0,0591E ][Cl log0,0591EEEΔE2

2H

20

/HH0

/AgClAgCl,

+−

−+ ⋅−−⋅+=−= +−

x][H =+

⇒⋅⋅−= xlog22

0,0591222,0358,0 0,0591

222,0358,0 xlog −−=

⋅===== −−

−−

++

lmol330,20,0591

222,0358,0

3 100,51010]O[H][Hx

HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO- (aq) + H3O+

(aq) (i) 0,14 - -

(eq) 0,14-x x x

[mol/l] 101,850,135

102,51050,14)105(

x0,14x

[HCOOH]]O[H][HCOOKa 4

5

3

2323 −

−

−

−+−

⋅=⋅

=⋅−

⋅=

−=

⋅=

Politecnico di Bari - II Facoltà di Ingegneria CdL in Ingegneria Industriale

1° esonero di Chimica - 16 Novembre 2006

COGNOME_____________________________________NOME __________________________

Traccia 1

1) 10 g di un miscuglio di FeS2 e Na2S contengono il 49,74 % in peso di zolfo. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti) 2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e azoto ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 3,184 g si sono ottenuti 7,922 g di anidride carbonica e 1,621 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 52,65 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti) 3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

2NO -3HCO -

3ClO

4) 51 g di H2SO4 reagiscono con 14 g di Fe(OH)3 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H2SO4 + Fe(OH)3 → Fe2(SO4)3 + H2O Calcolare quanti grammi di Fe2(SO4)3 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti) 5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

C5H12 + MnO4- Mn2+ + CO2

ambienteacido

Hg2Cl2 + CrO4

-2 Cr(OH)3 + Hg(OH)2 + ClO4-ambiente

basico (vale 7 punti) 6) Descrivere il modello atomico di Bohr enunciandone i postulati e ricavando la quantizzazione del raggio e dell’energia. (vale 5 punti)



COGNOME_____________________________________NOME __________________________

Traccia 2

1) 20 g di un miscuglio di CuCl2 e NaCl contengono il 56,31 % in peso di cloro. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti) 2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e ossigeno ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 1,101 g si sono ottenuti 2,646 g di anidride carbonica e 0,540 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 54,624 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti) 3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

2CO -4HSO -

2ClO

4) 50 g di H3PO4 reagiscono con 20 g di Ca(OH)2 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + H2O Calcolare quanti grammi di Ca3(PO4)2 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti) 5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

FeS2 + Cr2O7-2 Cr3+ + Fe3+ + SO2

ambienteacido

C3H8 + CrO4

-2 Cr(OH)3 + CO3-2ambiente

basico (vale 7 punti) 6) Enunciare, corredandoli con opportuni esempi, il principo di Pauli ed la regola Hund. Descrivere, infine, le proprietà periodiche degli elementi. (vale 5 punti)



COGNOME_____________________________________NOME __________________________

Traccia 3

1) 30 g di un miscuglio di SnCl2 e KCl contengono il 44,51 % in peso di cloro. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti) 2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e zolfo ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 0,8534 g si sono ottenuti 1,584 g di anidride carbonica e 0,324 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 70,56 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti) 3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

2SO -24SO 33POH

4) 99,2 g di H2S reagiscono con 39 g di Al(OH)3 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H2S + Al(OH)3 → Al2S3 + H2O Calcolare quanti grammi di Al2S3 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti) 5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

C6H14 + NO3- NO + CO2

ambienteacido

Cu2S + MnO4-2 MnO2 + Cu(OH)2 + SO3

-2ambientebasico

(vale 7 punti) 6) Enunciare, corredandole ove necessario con opportuni esempi, le cinque leggi fondamentali della chimica. (vale 5 punti)



COGNOME_____________________________________NOME __________________________

Traccia 4

1) 40 g di un miscuglio di FeCl2 e CaCl2 contengono il 57,52 % in peso di cloro. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti) 2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e bromo ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 12,955 g si sono ottenuti 10,562 g di anidride carbonica e 4,324 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 107,11 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti) 3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

3SO 23POH -4ClO

4) 36 g di H3AsO4 reagiscono con 72 g di Ba(OH)2 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H3AsO4 + Ba(OH)2 → Ba3(AsO4)2 + H2O Calcolare quanti grammi di Ba3(AsO4)2 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti) 5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

As2S3 + NO3- NO + SO2 + AsO4

-3ambienteacido

C6H10 + MnO4

-2 MnO2 + CO3-2ambiente

basico (vale 7 punti) 6) Descrivere il legame covalente con la teoria dell’orbitale molecolare (evidenziando le condizioni che permettono la combinazione di orbitali atomici a dare orbitali molecolari) e ricavare, tramite tale teoria, la configurazione elettronica, l’ordine di legame e le proprietà magnetiche della molecola O2. (vale 5 punti)



COGNOME_____________________________________NOME __________________________

Traccia 5

1) 50 g di un miscuglio di CaBr2 e LiBr contengono il 84,77 % in peso di bromo. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti) 2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e iodio ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 9,897 g si sono ottenuti 7,922 g di anidride carbonica e 1,081 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 163,66 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti) 3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

2SO -24SO -ClO

4) 58,8 g di H3PO4 reagiscono con 24,3 g di Sr(OH)2 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H3PO4 + Sr(OH)2 → Sr3(PO4)2 + H2O Calcolare quanti i grammi di Sr3(PO4)2 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti) 5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

C5H8 + ClO4- Cl2 + CO2

ambienteacido

AsBr3 + CrO4

-2 Cr(OH)3 + BrO3- + AsO4

-3ambientebasico

(vale 7 punti) 6) Descrivere il legame metallico secondo la teoria dell’orbitale molecolare. Definire la differenza tra un conduttore, un semiconduttore ed un isolante, e descrivere, infine, il drogaggio dei semiconduttori. (vale 5 punti)



COGNOME_____________________________________NOME __________________________

Traccia 6

1) 60 g di un miscuglio di ZnBr2 e NiBr2 contengono il 72,31 % in peso di bromo. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti) 2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e cloro ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 8,652 g si sono ottenuti 17,604 g di anidride carbonica e 2,702 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 85,84 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti) 3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

3BF -3HSO 3HPO

4) 8,52 g di H2S reagiscono con 53,43 g di Fe(OH)3 secondo la seguente reazione (da bilanciare):

H2S + Fe(OH)3 → Fe2S3 + H2O Calcolare quanti grammi di Fe2S3 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti) 5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

C4H10 + Cr2O7-2 CO2 + Cr3+ambiente

acido

Cu2S + MnO4-2 Cu(OH)2 + SO3

-2 + MnO2ambiente

basico (vale 7 punti) 6) Descrivere le forze secondarie di legame. (vale 5 punti)

Risoluzione traccia N.1 1) 10 g di un miscuglio di FeS2 e Na2S contengono il 49,74 % in peso di zolfo. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio.(vale 4 punti)

Svolgimento Dati: Fe= 55,847 uma S=32,06 uma Na=22,98977 uma FeS2=119,967 uma Na2S=78,0365 uma

g 4,974g 10100

49,74S di massa =⋅=

Indicando con x e y rispettivamente la massa di FeS2 e Na2S:

g 4,974ySNa

SxFeS

S2

g 10yx

22

=⋅+⋅⋅

=+

4,974y

78,036506,23x

119,96706,232

10yx

=⋅+⋅⋅

=+

( ) 4,974y 0,4108y-100,5345

y-10x

=+⋅

=

4,974y 0,41080,5345y5,345

y-10x

=+−

=

0,4108)0,5345(5,345- 4,974y

y-10x

+−=

=

g 3,0 y

g73-10y-10x

≅

===

( ) % 03%70100FeS %% 100SNa %% 70% 100g 10g 7FeS % 2w2w2w =⋅−=−==⋅=

Soluzioni traccia N°1 pag. 1

2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e azoto ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 3,184 g si sono ottenuti 7,922 g di anidride carbonica e 1,621 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 52,65 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti)

Svolgimento 3,184 g di 7,922 g di e 1,621 g di zyx NHC ⇒ 2CO OH 2

2222zyx N2zOH

2yxCOO )

4y(xNHC ++→++

n2n nn OHHCOC 22⋅≡≡⇒

mol 0,180g/mol 18,0152

g 1,6212PMm

2n2n

mol 0,180g/mol 44,0098

g 7,922PMm

nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

N

HHCCtotale

N

HCtotale

N

NN PA

PAnPAnmPA

mmmPAmn ⋅−⋅−

=−−

==

mol 0,060g/mol 14,0067

g/mol 1,00790,18g/mol 12,011mol 0,180g 3,184n N ≅⋅−⋅−

=

1:3:30,06:0,18:0,18n:n:n NHC ==

La formula minima è 133 NHC

molg13,061 52,65

molg2,0158 PM52,65

PMPM

52,65 dzyx

2

zyx

2 NHCH

NHCHr =⋅=⇔=⇔=→

molg53,0634

molg1)14,006731,00793(12,011PM

1NHC 33=×+×+×=

⇔≈ 2PMPM

133

zyx

NHC

NHC formula molecolare 266 NHC


3) Per le seguenti specie chimiche: , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura (classica oppure IUPAC). (vale 4,5 punti)

2NO -3HCO -

3ClO

Svolgimento

a) diossido di azoto (oppure biossido di azoto): 2NO

32,525d.d.NO2 ≈==⇔ si approssima a tre (ibridazione trigonale planare sp2) e si tiene conto

che un elettrone è spaiato: 120°

N

O

Oelettrone spaiato

8,52

625d.t. =×+

= 2,5 doppietti sono già impegnati, ne restano da sistemare 6.

Formule di risonanza:

N

O

ON

O

O

N

O

O

N.B.: l’azoto non può espandere l’ottetto. b) anione idrogenocarbonato (oppure anione bicarbonato), anione derivate dalla dissociazione dell’acido carbonico H

-3HCO

2CO3 (ossoacido diprotico: ogni idrogeno è legato all’ossigeno):

planaretrigonaleeibridazionsp32

1)(14d.d.HCO 2-3 ⇒=

−−+=⇔

C

O

OOH

120°

212

631)(14d.t. =×+−−++

=

quattro doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare otto. Formule di risonanza:


C

O

OOH

C

O

OOH

C

O

OOH

N.B.: il carbonio non può espandere l’ottetto. c) , anione clorato, anione derivate dalla dissociazione dell’acido clorico HClO-

3ClO 3 (ossiacido monoprotico: l’idrogeno è legato all’ossigeno):

ClO

O

O

doppiettosolitario circa 109°

atetraedriceibridazionsp42

1)(7d.d.ClO 3-3 ⇒=

−−=⇔

132

631)(7d.t. =×+−−

= quattro doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare nove.


ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O

ClO

O

O



4) 51 g di H2SO4 reagiscono con 14 g di Fe(OH)3 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H2SO4 + Fe(OH)3 → Fe2(SO4)3 + H2O Calcolare quanti grammi di Fe2(SO4)3 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti)

Svolgimento

Bilanciare, innanzitutto, la reazione 3 H2SO4 + 2 Fe(OH)3 → Fe2(SO4)3 + 6 H2O

Calcoliamo le moli dei reagenti:

mol0,520(g/mol)98,073

g51,0PMm

n42

42

42

SOH

SOHSOH ===

mol0,131(g/mol)106,8689g14,0

PMm

n3

3

3

Fe(OH)

Fe(OH)Fe(OH) ===

3 H2SO4 + 2 Fe(OH)3 → Fe2(SO4)3 + 6 H2O Moli iniziali 0,520 0,131 - - Moli consumate 0,196 0,131 - - Moli formate - - 0,06505 0,393 Totale 0,324 - 0,06505 0,393

mol0,131mol0,347mol0,52032x

2:3x:mol0,5202:3n:n342 Fe(OH)SOH

>≅⋅=⇒

=⇒=

⇒ il Fe(OH)3 è in difetto, esso è il reagente limitante. Le moli di H2SO4 effettivamente consumate sono:

mol196,0mol0,13123y

2:3mol0,131:2:3n:n342 Fe(OH)SOH

≅⋅=⇒

=⇒= y

Le moli di Fe2(SO4)3 e H2O formate sono rispettivamente:

mol06505,0mol0,13121n

2:1mol0,131:n2:1n:n

342

3423342

)(SOFe

)(SOFeFe(OH))(SOFe

=⋅=⇒

=⇒=

mol393,0mol0,13126n

2:6mol0,131:n2:6n:n

OH

OHFe(OH)OH

2

232

=⋅=⇒

=⇒=

I grammi di Fe2(SO4)3 e H2O sono:

g26,011molg8698,399mol0,06505PMnm

342342342 )(SOFe)(SOFe)(SOFe ≅⋅=⋅=

g08,7molg0158,18mol0,393PMmm OHOHOH 222

≅⋅=⋅=


5) Bilanciare la seguenti reazioni di ossidoriduzione:

C5H12 + MnO4- Mn2+ + CO2

ambienteacido

Hg2Cl2 + CrO4

-2 Cr(OH)3 + Hg(OH)2 + ClO4-ambiente

basico vale 7 punti)

Svolgimento RED

a) 2

4)(++

2)(H -4

7)(

125

)5

12(

OC +nM OMn + HC+++− +

→ OX

OH 78Mn 32 CO 25 H 96MnO 32 HC 5

OH 281Mn 32 H 601e 601CO 25 H 562e 601MnO 32OH 50 HC 5 _____________________________________________________________________________

32 OH 4nM H 8e 5OMn red)

160532mcm 5 H 32e 32OC 5 OH 10 HC ox)

2++

2-4125

2++-

2--

42125

2++

2)(--

4

7)(

-2

4)(

2125

)5

12(

++→++

++++→++++

×+→++

=×=×++→+

+

++

++

+

++−

RED

b) -4

7)(

2

2)(

3

3)(OH2

4

6)(

2

)1(

2

1)(

OCl + (OH)Hg + (OH)Cr OCr + ClHg- +++

−+−+

→ OX

-3

-422

2422

-32

--422

-24

-22

-3

3)(

2-2

4

6)(

2--

4

7)(

2

2)(-

2

1)(

2

1)(

OH 10 Cr(OH) 6 ClO 2 + Hg(OH) 2 OH 61 CrO 6 ClHg

OH 30 Cr(OH) 6 OH 8 e 18 ClO 2 + Hg(OH) 2 OH 24e 18 CrO 6 OH 20 ClHg

_________________________________________________________________________________________

6 OH 5 (OH)Cr OH 4e 3 OCr red)

18mcm 1 OH 8 e 18 OCl 2 + (OH)Hg 2 OH 20 ClHg ox)

++→++

++++→++++

×+→++

=×++→+

−

−

+−

+

++−+


Risoluzione traccia N.2 1) 20 g di un miscuglio di CuCl2 e NaCl contengono il 56,31 % in peso di cloro. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti)

Svolgimento Dati: Cu= 63,546 uma Cl=35,453 uma Na=22,98977 uma CuCl2=134,452 uma NaCl=58,4428 uma

g ,26211g 20100

56,31Cl di massa =⋅=

Indicando con x e y rispettivamente la massa di CuCl2 e NaCl:

g ,26211yNaCl

ClxCuCl

Cl2

g 20yx

2

=⋅+⋅⋅

=+

,26211y

58,4428 35,453x

134,452 35,4532

10yx

=⋅+⋅⋅

=+

( ) ,26211y 0,6066y-200,5273

y-20x

=+⋅

=

,26211y 0,60660,5273y10,546

y-02x

=+−

=

0,6066)0,5273(10,546- 11,262y

y-02x

+−=

=

9,03g y

g10,979,03-02y-02x

≅

===

( ) % 15,45%85,54100CuCl %% 100NaCl %% 85,45% 100g 20

g 10,97CuCl % 2ww2w =⋅−=−==⋅=


2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e ossigeno ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 1,101 g si sono ottenuti 2,646 g di anidride carbonica e 0,540 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 54,624 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti)

Svolgimento 1,101 g di 2,646 g di e 0,540 g di zyx OHC ⇒ 2CO OH 2

OH2yxCOO )

2z-

4y(xOHC 222zyx +→++


mol 0,060g/mol 18,0152

g 0,5402PMm

2n2n

mol 0,060g/mol 44,0098

g 2,646PMm

nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

O

HHCCtotale

O

HCtotale

O

OO PA

PAnPAnmPA


=−−

==

mol 0,020g/mol 15,9994

g/mol 1,00790,060g/mol 12,011mol 0,060 g 1,101nO ≅⋅−⋅−

=

1:3:30,02:0,060:0,060n:n:n OHC ==

La formula minima è 133 OHC

molg111,110 54,624

molg2,0158 PM52,65

PMPM

52,65 dzyx

2

zyx

2 OHCH

OHC

Hr =⋅=⇔=⇔=→

molg55,056

molg1)15,999431,00793(12,011PM

1OHC 33=×+×+×=

⇔≈ 2PMPM

133

zyx

OHC

OHC formula molecolare 266 OHC



2CO -4HSO -

2ClO

Svolgimento

a) , diossido di carbonio (oppure anidride carbonica): 2CO

224d.d.CO2 ==⇔ ibridazione sp lineare

180°

O C O

82

624d.t. =×+

= due doppietti sono già impegnati, ne restano da sistemare 6.


O C O O C O O C O O C O

N.B.: il carbonio non può espandere l’ottetto. b) , anione idrogeno solfato o bisolfato o solfato acido, anione derivate dalla prima dissociazione dell’acido solforico H

-4HSO

2SO4 (ossoacido diprotico: ogni idrogeno è legato all’ossigeno):

42

(-1)-16d.d.HSO-4 =

+=⇔ ibridazione tetraedrica sp3

S

O

OO

O

H circa 109°

612

(-1)-1646d.t. =+×+

= cinque doppietti sono già impegnati, ne restano da sistemare undici.


S

O

OO

O

H

S

O

OO

O

H

S

O

OO

O

H

S

O

OO

O

H

S

O

OO

O

H

S

O

OO

O

H

S

O

OO

O

H

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d.


c) , anione clorito, anione derivate dalla dissociazione dell’acido cloroso HClO-

2ClO 2 (ossoacido monoprotico: l’idrogeno è legato all’ossigeno):

ClO

O

doppiettisolitari circa 109°


1)(7d.d.ClO 3-2 ⇒=

−−=⇔

102

621)(7d.t. =×+−−

= quattro doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare sei.


ClO

O

ClO

O

ClO

O



4) 50 g di H3PO4 reagiscono con 20 g di Ca(OH)2 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + H2O Calcolare quanti grammi di Ca3(PO4)2 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti)

Svolgimento Bilanciare, innanzitutto, la reazione

2 H3PO4 + 3 Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 6 H2O Calcoliamo le moli dei reagenti:

mol0,510(g/mol)97,995

g50,0PMm

n43

43

43

POH

POHPOH ===

mol0,267(g/mol)74,0946g20,0

PMm

n2

2

2

Ca(OH)

Ca(OH)Ca(OH) ===

2 H3PO4 + 3 Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 6 H2O Moli iniziali 0,510 0,267 - - Moli consumate 0,178 0,267 - - Moli formate - - 0,089 0,534 Totale 0,332 - 0,089 0,534

mol0,267mol0,735mol0,51023x

3:2x:mol0,5103:2n:n243 Ca(OH)POH

>≅⋅=⇒

=⇒=

⇒ il Ca(OH)2 è in difetto, esso è il reagente limitante. Le moli di H3PO4 effettivamente consumate sono:

mol178,0mol0,26732y

3:2mol0,267:3:2n:n243 Ca(OH)POH

≅⋅=⇒

=⇒= y

Le moli di Ca3(PO4)2 e H2O formate sono rispettivamente:

mol0,089mol0,13131n

3:1mol0,267:n3:1n:n

243

2432243

)(POCa

)(POCaCa(OH))(POCa

≅⋅=⇒

=⇒=

mol534,0mol0,26736n

3:6mol0,267:n3:6n:n

OH

OHCa(OH)OH

2

222

=⋅=⇒

=⇒=

I grammi di Ca3(AsO4)2 e H2O sono:

g27,606molg310,1827mol0,089PMnm

243243243 )(POCa)(POCa)(POCa ≅⋅=⋅=


≅⋅=⋅=



FeS2 + Cr2O7-2 Cr3+ + Fe3+ + SO2

ambienteacido

C3H8 + CrO4

-2 Cr(OH)3 + CO3-2ambiente

basico (vale 8 punti) RED

a) 2

4)(3

3)(3

3)(H2

72

6)(

2

1)(2)(

OS + eF + rC OCr + SFe+

++

++

−+−+ +

→


OX

OH 53 + 22Cr SO 12 + Fe 6 H 106 OCr 11 FeS 6

OH 77 + 22Cr H 48e 66SO 12 + Fe 6 H 154e 66 OCr 11 OH 24 + FeS 6

____________________________________________________________________________________

11 OH 7 + rC2 H 41e 6 OCr red)

66611mcm 6 H 8e 11OS 2 + eF OH 4 + SFe ox)

23

232

722

23

232

7222

23

3)(2

72

6)(

2

4)(3

3)(

22

1)(2)(

+++−

++−++−−

++

+−−+

+−+

++−+

+→++

+++→+++

×→++

=×=×++→

RED

b) 2-3

4)(

3

3)(OH 2-

4

6)(

83

)38(

OC +r(OH)C OCr + HC+++− −

→ OX

OH 22Cr(OH) 20 CO 9 OH 29 + CrO 20 H3C

OH 100Cr(OH) 20 OH 51 +e 60CO 9 OH 80 + e 60 CrO 20OH 78 H3C

______________________________________________________________________________

20 OH 5r(OH)C OH 4 + e 3 OCr red)

60mcm 3 OH 17 +e 20OC3 OH 26 HCox)

-3

2-32

2-483

-32

2-32

2-4

-83

-3

3)(

22-

4

6)(

22-

3

4)(-

83

)38(

++→+

+++→+++

×+→+

=×+→+

−−

+−

+

−+−

Risoluzione traccia N.3 1) 30 g di un miscuglio di SnCl2 e KCl contengono il 44,51 % in peso di cloro. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio.(vale 4 punti)

Svolgimento Dati: Sn= 118,69 uma Cl=35,453 uma K=39,0963 uma SnCl2=189,596 uma KCl=74,5493 uma

g ,35331g 30100


Indicando con x e y rispettivamente la massa di SnCl2e KCl:

g 13,353yKClClx

SnClCl2

g 30yx

2

=⋅+⋅⋅

=+

353,31y

74,5493453,35x

189,596453,352

30yx

=⋅+⋅⋅

=+

( ) ,35331y 0,4756y-300,3740

y-30x

=+⋅

=

353,31y 0,4756y 0,374011,22

y-30x

=+−

=

0,4756)0,3740(11,22- 13,353y

y-30x

+−=

=

g 20,994 y

g 9,006g20,994-03y-30x

≅

===

( ) % 02,03% 98,96100SnCl %% 100KCl %% 98,96% 100g 30

g 20,994SnCl % 2ww2w =⋅−=−==⋅=


2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e zolfo ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 0,8534 g si sono ottenuti 1,584 g di anidride carbonica e 0,324 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 70,56 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti)

Svolgimento 0,8534 g di 1,584 g di e 0,324 g di zyx SHC ⇒ 2CO OH 2

2222zyx SO zOH2yCOx O z)

4y(xSHC ++→+++


mol 0,036g/mol 18,0152

g 0,3242PMm

2n2n

mol 0,036g/mol 44,0098

g 1,584PMm

nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

S

HHCCtotale

S

HCtotale

S

SS PA

PAnPAnmPA


=−−

==

mol 0,012g/mol 32,06

g/mol 1,00790,036g/mol 12,011mol 0,036g 0,8534nS ≅⋅−⋅−

=

1:3:30,012:0,036:0,036n:n:n SHC ==

La formula minima è 133 SHC

molg23,241 70,56

molg2,0158 PM 70,56

PMPM

70,56 dzyx

2

zyx

2 NHCH

NHCHr =⋅=⇔=⇔=→

molg,11717

molg1)06,2331,00793(12,011PM

133 SHC =×+×+×=

⇔≈ 2PMPM

133

zyx

SHC

SHC formula molecolare 266 SHC



2SO -24SO 33POH

Svolgimento a) diossido di zolfo oppure anidride solforosa: 2SO

326d.d.SO2 ==⇔ ibridazione trigonale planare sp2

120°

S

O

O

doppiettosolitario

92

626d.t. =×+

= restano da sistemare 6 doppietti. Formule di risonanza:

S

O

OS

O

O

S

O

OS

O

O

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d. b) anione solfato, anione derivate dalla completa dissociazione dell’acido solforico H-2

4SO 2SO4 (ossoacido diprotico: ogni idrogeno è legato all’ossigeno):


2)(6d.d.SO 2-4 ⇒=

−−=⇔

circa 109°

S

O

OO

O

612

2)(646d.t. =−−×+

= quattro doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare dodici.



S

O

OO

OS

O

OO

O S

O

OO

OS

O

OO

O

S

O

OO

O S

O

OO

O S

O

OO

O ECC...

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d. c) , acido fosforoso (ossoacido diprotico: due idrogeni sono legati all’ossigeno, l’altro direttamente al fosforo):

33POH


235..POH ⇒=

+=⇔

POH

O

OH

H

circa 109°13

26335.. =

×++=td

sei doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare sette.

POH

O

OH

H

POH

O

OH

H



4) 99,2 g di H2S reagiscono con 39 g di Al(OH)3 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H2S + Al(OH)3 → Al2S3 + H2O Calcolare quanti grammi di Al2S3 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti)

Svolgimento

Bilanciare, innanzitutto, la reazione 3 H2S + 2 Al(OH)3 → Al2S3 + 6 H2O


mol2,916(g/mol)34,0158g99,2

PMm

nSH

SHSH

2

2

2===

mol0,500(g/mol)78,00344g39,0

PMm

n3

3

3

Al(OH)

Al(OH)Al(OH) ===

3 H2S + 2 Al(OH)3 → Al2S3 + 6 H2O Moli iniziali 2,916 0,500 - - Moli consumate 0,750 0,500 - - Moli formate - - 0,250 1,500 Totale 2,166 - 0,250 1,500

mol0,500mol1,944mol2,91632x

2:3x:mol2,9162:3n:n32 Al(OH)SH

>=⋅=⇒

=⇒=

⇒ l’ Al(OH)3 è in difetto, esso è il reagente limitante. Le moli di H2S effettivamente consumate sono:

mol750,0mol0,50023y

2:3mol0,500:2:3n:n32 Al(OH)SH

=⋅=⇒

=⇒= y

Le moli di Al2S3 e H2O formate sono rispettivamente:

mol0,250mol0,50021n

2:1mol0,500:n2:1n:n

32

32332

SAl

SAlAl(OH)SAl

=⋅=⇒

=⇒=

mol1,500mol0,50026n

2:6mol0,500:n2:6n:n

OH

OHAl(OH)OH

2

232

=⋅=⇒

=⇒=

I grammi di Al2S3 e H2O sono:

g,53673molg143,150mol0,250PMnm

323232 SASASA ≅⋅=⋅= lll


≅⋅=⋅=



C6H14 + NO3- NO + CO2

ambienteacido

Cu2S + MnO4-2 MnO2 + Cu(OH)2 + SO3

-2ambientebasico

(vale 7 punti)

Svolgimento RED

a) 2

4)(2)(H -3

5)(

146

)6

14(

OC + ON ON + HC+++− +

→ OX

OH 04 NO 38 CO 18 H 83NO 38 HC 3

OH 76 NO 38 H 114e 114CO 6 H 152e 114NO 38OH 36 HC 3

_____________________________________________________________________________

38 OH 2ON H 4e 3ON red)

114338mcm 3 H 38e 38OC 6 OH 12 HC ox)

22-3146

2-

2--

32146

2

2)(--

3

5)(

-2

4)(

2146

)6

14(

++→++

++++→++++

×+→++

=×=×++→+

+

++

++

+

++−

RED

b) 2-3

4)(

2

2)(

2

4)(OH2

4

6)((-2)

2

1)(

OS + (OH)Cu + OMn OMn + SCu- +++

−++

→ OX

-2

2-322

242

-22

-2-322

-24

-2

-2

4)(

2-2

4

6)(

2-2-

3

4)(

2

2)(-

2)(

2

1)(

OH 6 MnO 4 SO + Cu(OH) 2 OH 5 MnO 4 SCu

OH 61 MnO 4 OH 3 e 8 SO + Cu(OH) 2 OH 8e 8 MnO 4 OH 10SCu

_________________________________________________________________________________________

4 OH 4 OMn OH 2e 2 OMn red)

8mcm 1 OH 3 e 8 OS + (OH)Cu 2 OH 10 SCu ox)

++→++

++++→++++

×+→++

=×++→+

−

−

+−

+

++−+


Risoluzione traccia N.4 1) 40 g di un miscuglio di FeCl2 e CaCl2 contengono il 57,52 % in peso di cloro. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti)

Svolgimento Dati: Fe= 55,847 uma Cl=35,453 uma Ca=40,08 uma FeCl2= 126,753 uma CaCl2=110,986 uma

g 23,008g 40100


Indicando con x e y rispettivamente la massa di FeCl2 e CaCl2:

g 23,008yCaCl

Cl2xFeCl

Cl2

g 40yx

22

=⋅⋅

+⋅⋅

=+

,00823y

110,986 35,4532x

126,753 35,4532

40yx

=⋅⋅

+⋅⋅

=+

( ) ,00823y 0,6389y-400,5594

y-40x

=+⋅

=

,00823y 0,6389y 0,559422,376

y-04x

=+−

=

0,6389)0,5594(22,376- ,00823y

y-04x

+−=

=

7,95g y

g32,057,95-04y-04x

≅

===

( ) % 88,19%12,80100CuCl %% 100CaCl %% 12,80% 100g 40

g 32,05FeCl % 2w2w2w =⋅−=−==⋅=


2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e bromo ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 12,955 g si sono ottenuti 10,562 g di anidride carbonica e 4,324 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 107,11 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti)

Svolgimento 12,955 g di ⇒ 10,562 g di e 4,324 g di zyx BrHC 2CO OH 2

.....OH2yxCOO )

4y(xBrHC 222zyx ++→++


mol 0,48g/mol 18,0152

g 4,3242PMm

2n2n

mol 0,24g/mol 44,0098

g 10,562PMm

nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

Br

HHCCtotale

Br

HCtotale

Br

BrBr PA

PAnPAnmPA


=−−

==

mol 0,12g/mol 79,904

g/mol 1,00790,48g/mol 12,011mol 0,24 g 12,955n Br ≅⋅−⋅−

=

1:4:20,12:0,48:0,24n:n:n BrHC ==

La formula minima è 142 BrHC

molg215,912 54,624

molg2,0158 PM 107,11

PMPM

52,65 dzyx

2

zyx

2 BrHCH

BrHCHr =⋅=⇔=⇔=→

molg107,958

molg1)79,90441,00792(12,011PM

1BrHC 42=×+×+×=

⇔≈ 2PMPM

142

zyx

BrHC

BrHC formula molecolare 284 BrHC



3SO 23POH -4ClO

Svolgimento

a) triossido di zolfo oppure anidride solforica: 3SO


120°

S

O

OO

122

636d.t. =×+

= tre doppietti sono già impegnati, ne restano da sistemare 9.


SO

S

O

OS

O

OS

O

OO O O O

SOO

O

SO

O

OS

O

O

O

O

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d. b) , acido ipofosforoso (ossoacido monoprotico: due idrogeni sono legati al fosforo, l’altro all’ossigeno):

23POH


35d.d.POH 323 ⇒=

+=⇔

POH

O

HH

circa 109°

106235.. =2

×++=td

cinque doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare altri cinque:

POH

O

HH

POH

O

HH



c) , anione perclorato, anione derivate dalla dissociazione dell’acido perclorico HClO-4ClO 4 (ossoacido

monoprotico: l’idrogeno è legato all’ossigeno):


1)(7d.d.ClO 3-4 ⇒=

−−=⇔

circa 109°

ClO

O

O

O

612

641)(7d.t. =×+−−



Cl

O

OO

O

Cl

O

OO

O

Cl

O

OO

O

+ altre 3 di ugualepeso


Cl

O

OO

O




4) 36 g di H3AsO4 reagiscono con 72 g di Ba(OH)2 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H3AsO4 + Ba(OH)2 → Ba3(AsO4)2 + H2O Calcolare quanti grammi di Ba3(AsO4)2 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti)


2 H3AsO4 + 3 Ba(OH)2 → Ba3(AsO4)2 + 6 H2O Calcoliamo le moli dei reagenti:

mol0,254(g/mol)141,9429g36,0

PMm

n43

43

43

AsOH

AsOHAsOH ===

mol0,420(g/mol)171,3446g72,0

PMm

n2

2

2

Ba(OH)

Ba(OH)Ba(OH) ===

2 H3AsO4 + 3 Ba(OH)2 → Ba3(AsO4)2 + 6 H2O Moli iniziali 0,254 0,420 - - Moli consumate 0,254 0,381 - - Moli formate - - 0,127 0,762 Totale - 0,039- 0,127 0,762

mol0,420mol0,381mol0,25423x

3:2x:mol0,2543:2n:n243 Ba(OH)AsOH

<=⋅=⇒

=⇒=

⇒ il Ba(OH)2 è in eccesso, H3AsO4 è il reagente limitante. Le moli di Ba(OH)2 effettivamente consumate sono proprio 0,381 mol. Le moli di Ba3(AsO4)2 e H2O formate sono rispettivamente:

mol0,127mol0,38131n

3:1mol0,381:n3:1n:n

243

2432243

)(AsOBa

)(AsOBaBa(OH))(AsOBa

=⋅=⇒

=⇒=

mol762,0mol0,38136n

3:6mol0,381:n3:6n:n

OH

OHBa(OH)OH

2

222

=⋅=⇒

=⇒=

I grammi di Ba3(AsO4)2 e H2O sono:

g87,608molg,8284896mol0,127PMnm

243243243 )(AsOBa)(AsOBa)(AsOBa ≅⋅=⋅=

g,28031molg18,0158mol762,0PMmm OHOHOH 222

≅⋅=⋅=



As2S3 + NO3- NO + SO2 + AsO4

-3ambienteacido

C6H10 + MnO4-2 MnO2 + CO3

-2ambientebasico

(vale 7 punti) RED

a) -34

5)(

2

4)(2)(H

3

5)(

3

2)(

2

3)(

sOA + OS + ON ON + SAs+++

−+−+ +

→


OX

OH 2 + NO 22 AsO 6 + SO 9 H 4 NO 22 S3As

OH 44 + NO 22 H 84e 66AsO 6 + SO 9 H 88e 66 NO 22 OH 42+ S3As

_________________________________________________________________________________

22 OH 2 + ON H 4e 3 ON red)

66322mcm 3 H 28e 22sOA 2 + OS 3 OH 14+ SAs ox)

23-

42332

23-

423232

2

2)(

3

5)(

3-4

5)(

2

4)(

23

2)(

2

3)(

+→++

+++→+++

×→++

=×=×++→

+−

+−+−−

++−−

+

+−++−+

RED

b) 2-3

4)(

2

4)(OH 2-

4

6)(

106

)6

10(

OC +nOM OMn + HC+++− −

→ OX

-2

2-32

2-4106

-22

2-32

2-4

-106

-2

4)(

22-

4

6)(

22-

3

4)(-

106

)6

10(

OH 22MnO 17 CO 6 OH 6 + MnO 17 HC

OH 68MnO 17 OH 28 +e 34CO 6 OH 34 + e 34 MnO 17 OH 46 HC

______________________________________________________________________________

17 OH 4nOM OH 2 + e 2 OMn red)

34mcm 1 OH 28 +e 34OC6 OH 46 HCox)

++→+

+++→+++

×+→+

=×+→+

−−

+−

+

−+−

Risoluzione traccia N.5 1) 50 g di un miscuglio di CaBr2 e LiBr contengono il 84,77 % in peso di bromo. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti)

Svolgimento Dati: Ca = 40,08 uma Br = 79,904 uma Li = 6,941 uma CaBr2 = 199,888 uma LiBr = 86,845 uma

g 42,385g 50100

84,77Br di massa =⋅=

Indicando con x e y rispettivamente la massa di CaBr2 e LiBr:

g 42,385yLiBrBrx

CaBrBr2

g 50yx

2

=⋅+⋅⋅

=+

42,385y

86,845904,79x

199,888904,792

50yx

=⋅+⋅⋅

=+

( ) 42,385y 0,9201y-500,7995

y-50x

=+⋅

=

42,385y 0,9201y 0,799539,975

y-50x

=+−

=

0,9201)0,7995(39,975- 42,385y

y-50x

+−=

=

g 19,98 y

g 30,0219,98-50y-50x

≅

===

( ) % ,9693%04,60100CaBr %% 100LiBr %% 04,06% 100g 50

g 30,02CaBr % 2ww2w =⋅−=−==⋅=


2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e iodio ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 9,897 g si sono ottenuti 7,922 g di anidride carbonica e 1,081 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 163,66 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti)

Svolgimento 9,897 g di 7,922 g di e 1,081 g di zyx IHC ⇒ 2CO OH 2

.....OH2yxCOO )

4y(xIHC 222zyx ++→++


mol 0,120g/mol 18,0152

g 1,0812PMm

2n2n

mol 0,180g/mol 44,0098

g 7,922PMm

nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

I

HHCCtotale

I

HCtotale

I

II PA

PAnPAnmPA


=−−

==

mol 0,060g/mol 126,9045

g/mol 1,00790,120g/mol 12,011mol 0,1809,897gnI ≅⋅−⋅−

=

1:2:30,06:0,12:0,18n:n:n IHC ==

La formula minima è 123 IHC

molg90,329 52,65

molg2,0158 PM 163,66

PMPM

163,66 dzyx

2

zyx

2 NHCH

IHCHr =⋅=⇔=⇔=→

molg,95641

molg1)126,904521,00793(12,011PM

123 IHC =×+×+×=

⇔≈ 2PMPM

123

zyx

IHC

IHC formula molecolare 246 IHC



2SO -24SO -ClO

Svolgimento a) diossido di zolfo oppure anidride solforosa: 2SO


120°

S

O

O

doppiettosolitario

92

626d.t. =×+

= tre doppietti sono già impegnati, ne restano da sistemare sei.


S

O

OS

O

O

S

O

OS

O

O

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d. b) anione solfato, anione derivate dalla completa dissociazione dell’acido solforico H-2

4SO 2SO4 (ossoacido diprotico: ogni idrogeno è legato all’ossigeno):


2)(6d.d.SO 2-4 ⇒=

−−=⇔

circa 109°

S

O

OO

O

612

2)(646d.t. =−−×+




S

O

OO

OS

O

OO

O S

O

OO

OS

O

OO

O

S

O

OO

O S

O

OO

O S

O

OO

O ECC...

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d. c) , anione ipoclorito, anione derivate dalla dissociazione dell’acido clorico HClO-ClO 3 (ossiacido monoprotico: l’idrogeno è legato all’ossigeno):

ClOdoppietti

solitaricirca 109°


1)(7d.d.ClO 3- ⇒=−−

=⇔

72

61)(7d.t. =+−−

= quattro doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare tre.

C’è solo una formula sterica:

ClO


4) 58,8 g di H3PO4 reagiscono con 24,3 g di Sr(OH)2 secondo la seguente reazione acido-base (da bilanciare):

H3PO4 + Sr(OH)2 → Sr3(AsO3)2 + H2O Calcolare quanti i grammi di Sr3(PO4)2 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti)

Svolgimento

Bilanciare, innanzitutto, la reazione 3 H3PO4 + 2 Sr(OH)2 → Sr3(PO4)2 + 6 H2O


mol0,600(g/mol)97,995

g58,8PMm

n43

43

43POH

POHPOH ===

mol0,200(g/mol)121,6346g24,3

PMm

n2

2

2

Sr(OH)

Sr(OH)Sr(OH) ≅==

2 H3PO4 + 3 Sr(OH)2 → Sr3(PO4)2 + 6 H2O Moli iniziali 0,600 0,200 - - Moli consumate 0,133 0,200 - Moli formate - - 0,100 0,600 Totale 0,467 - 0,100 0,600

mol0,200mol0,900mol0,60023x

3:2x:mol0,6003:2n:n243 Sr(OH)POH

>=⋅=⇒

=⇒=

⇒ il Sr(OH)2 è in difetto, esso è il reagente limitante. Le moli di H3PO4 effettivamente consumate sono:

mol133,0mol0,20032y

3:2mol0,200:3:2n:n243 Sr(OH)POH

=⋅=⇒

=⇒= y

Le moli di Sr3(PO4)2 e H2O formate sono rispettivamente:

mol067,0mol0,20031n

3:1mol0,200:n3:1n:n

243

2432243

)(POSr

)(POSrSr(OH))(POSr

=⋅=⇒

=⇒=

mol400,0mol0,20036n

3:6mol0,200:n3:6n:n

OH

OHSr(OH)OH

2

222

=⋅=⇒

=⇒=

I grammi di Sr3(PO4)2 e H2O sono:

g,3430molg8027,452mol0,067PMnm

24324323 )(POSr)(POSr(PO4)Sr ≅⋅=⋅=


≅⋅=⋅=



C5H8 + ClO4- Cl2 + CO2

ambienteacido

AsBr3 + CrO4-2 Cr(OH)3 + BrO3

- + AsO4-3ambiente

basico (vale 7 punti)

Svolgimento RED

a) 2

4)(

2

(0)H -4

7)(

85

)58(

OC +l OCl + HC++− +

→ C OX

OH 62Cl CO 5 H 44ClO HC

OH 612Cl H 28e 28CO 5 H 23e 284ClO OH 10 HC

_________________________________________________________________

2 OH 8lC H 61e 14OCl2 red)

28mcm 1 H 28e 28OC 5 OH 10 HC ox)

222-485

22-

2--

4285

22

(0)--

4

7)(

-2

4)(

285

)58(

++→++

++++→++++

×+→++

=×++→+

+

++

++

++−

RED

b) 3-4

5)(-3

5)(

3

3)(OH2

4

6)(

3

)1(3)(

OAs + OBr + (OH)Cr OCr + BrAs- +++

−+−+

→ OX

-3

3-4

-32

243

-32

-3-4

-32

-24

-3

-3

3)(

2-2

4

6)(

2-3-

4

5)(-3

5)(-

3

1)(3)(

OH 22 Cr(OH) 20 AsO 3 + BrO 9 OH 14 CrO 20 AsBr 3

OH 100 Cr(OH) 20 OH 39 e 60 AsO 3 + BrO 9 OH 80e 60 CrO 20 OH 78 AsBr 3

_________________________________________________________________________________________

20 OH 5 (OH)Cr OH 4e 3 OCr red)

60mcm 3 OH 13 e 20 OAs + OBr 3 OH 26 BrAs ox)

++→++

++++→++++

×+→++

=×++→+

−

−

+−

+

++−+


Risoluzione traccia N.6 1) 60 g di un miscuglio di ZnBr2 e NiBr2 contengono il 72,31 % in peso di bromo. Calcolare la composizione percentuale del miscuglio. (vale 4 punti)

Svolgimento Dati: Zn = 65,38 uma Br = 79,904 uma Ni =58,69 uma ZnBr2=225,188uma NiBr2 = 218,498uma

g 43,386g 60100

72,31Br di massa =⋅=

Indicando con x e y rispettivamente la massa di ZnBr2 e NiBr2:

g ,38643yNiBr

BrxZnBr

Br2

g 60yx

22

=⋅+⋅⋅

=+

,38643y

218,498 ,904972x

225,188 ,904972

60yx

=⋅⋅

+⋅⋅

=+

( ) ,38643y 0,7314y-600,7097

y-60x

=+⋅

=

,38643y 0,7314y 0,709742,582

y-06x

=+−

=

0,7314)0,7097(42,582- 43,386y

y-06x

+−=

=

g 37,05 y

g22,9537,05-60y-06x

≅

===

( ) % 38,25%61,75100 ZnBr%% 100NiBr %% 61,75% 100g 60

g 37,05 ZnBr% 2w2w2w =⋅−=−==⋅=


2) L’analisi di una sostanza organica costituita da carbonio, idrogeno e cloro ha fornito i seguenti risultati: per combustione di 8,652 g si sono ottenuti 17,604 g di anidride carbonica e 2,702 g di acqua. Ricavare la formula minima della sostanza. Sapendo, inoltre, che la densità gassosa della sostanza relativa all’idrogeno molecolare è 85,84 stabilirne la formula molecolare. (vale 4,5 punti)

Svolgimento 8,652 g di 17,604 g di e 2,702 g di zyx ClHC ⇒ 2CO OH 2

...OH2yxCOO )

4y(xClHC 222zyx ++→++


mol 0,300g/mol 18,0152

g 2,7022PMm

2n2n

mol 0,400g/mol 44,0098

g 17,604PMm

nn

OH

OHOHH

CO

COCOC

2

2

2

2

2

2

≅⋅=⋅=⋅≡

≅==≡⇒

Cl

HHCCtotale

Cl

HCtotale

Cl

ClCl PA

PAnPAnmPA


=−−

==

mol 0,010g/mol 35,453

g/mol 1,00790,060g/mol 12,011mol 0,060 g 8,652n Cl ≅⋅−⋅−

=

1:3:40,10:0,300:0,400n:n:n ClHC ==

La formula minima è 133 ClHC

molg985,172 85,84

molg2,0158 PM 85,84

PMPM

52,65 dzyx

2

zyx

2 ClHCH

HC

Hr =⋅=⇔=⇔=→

Cl

molg,52168

molg1)35,45331,00794(12,011PM

1ClHC 34=×+×+×=

⇔≈ 2PMPM

1ClHC

OHC

34

zyx formula molecolare 268 ClHC



3BF -3HSO 3HPO

Svolgimento

a) trifluoruro di boro: 3BF

32

33d.d.BF3 =+

=⇔ ibridazione sp2 trigonale

B

F

F F120°

212

733d.t. =×+

= quattro doppietti sono già impegnati, ne restano da sistemare non. Non ci sono

formule di risonanza significative perchè il fluoro è più elettronegativo del boro:

B

F

F F

N.B.: il boro non può espandere l’ottetto. b) anione idrogenosolfuto o bisolfito o solfito acido, anione derivate dalla prima dissociazione dell’acido solforoso H

-3HSO

2SO3 (ossoacido diprotico: ogni idrogeno è legato all’ossigeno):

42

(-1)-16d.d.HSO-3 =

+=⇔ ibridazione tetraedrica sp3

circa 109°

S

O

O

O

H

doppiettosolitario

312

(-1)-1636d.t. =+×+

= restano da sistemare 8 doppietti. Formule di risonanza:

S

O

O

O

H

S

O

O

O

H

S

O

O

O

H

N.B.: lo zolfo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d c) , acido metafosforico ossoacido monoprotico (l’idrogeno è legato all’ossigeno): 3HPO


planaretrigonaleeibridazionsp32

15d.d.HPO 33 ⇒=

+=⇔

P

O

O O

120°

H

122

6315d.t. =×++

= quattro doppietti sono già impegnati, ne restato da sistemare otto.


P

O

O OH P

O

O OH P

O

O OHP

O

O OH

N.B.: il fosforo può espandere l’ottetto perchè utilizza gli orbitali 3d.


4) 8,52 g di H2S reagiscono con 53,43 g di Fe(OH)3 secondo la seguente reazione (da bilanciare):

H2S + Fe(OH)3 → Fe2S3 + H2O Calcolare quanti grammi di Fe2S3 e H2O vengono prodotti. Assegnare, infine, la nomenclatura dell’acido, della base e del sale. (vale 5 punti)


3 H2S + 2 Fe(OH)3 → 2 Fe2S3 + 6 H2O


mol0,250(g/mol)34,0758g8,52

PMm

nSH

SHSH

2

2

2===

mol0,500(g/mol)106,8689

g53,43,0PMm

n3

3

3

Fe(OH)

Fe(OH)Fe(OH) ===

2 H2S + 3 Fe(OH)3 → Fe2S3 + 6 H2O

Moli iniziali 0,250 0,500 - - Moli consumate 0,250 0,375 - - Moli formate - - 0,125 0,750 Totale - 0,125 0,125 0,750

mol0,500mol0,167mol0,25032x

2:3x:mol0,2502:3n:n32 Fe(OH)SH

<≅⋅=⇒

=⇒=

⇒ il Fe(OH)3è in eccesso, H2S è il reagente limitante. Le moli di H2S effettivamente consumate sono proprio 0,250 mol. Le moli di Fe2S3 e H2O formate sono rispettivamente:

mol0,083mol0,25031n

3:1mol0,250:n3:1n:n

32

32232

SF

SFSHSF

≅⋅=⇒

=⇒=

e

ee

mol500,0mol0,25036n

3:6mol0,250:n3:6n:n

OH

OHSOH

2

222

=⋅=⇒

=⇒=H

I grammi di Fe2S3 e H2O sono:

g25,71molg874,072mol0,083PMnm

323232 SFSFSF ≅⋅=⋅= eee


≅⋅=⋅=



C4H10 + Cr2O7-2 CO2 + Cr3+ambiente

acido

Cu2S + MnO4-2 Cu(OH)2 + SO3

-2 + MnO2ambiente

basico (vale 7 punti) RED

a) 2

4)(3

3)(H 2-

72

6)(

104

)4

10(

OC +rC OCr + HC+

+++− +

→ OX

OH 67 + Cr 26 CO 12 H 104 OCr 13 HC 3

OH 91 + Cr 26 H 78e 78CO 12 H 182 e 78 OCr 13 OH 24 + HC 3_________________________________________________________________________

13 OH 7 + rC2 H 41 e 6 OCr red)

78mcm 3 H 26e 26OC4 OH 8 + HCox)

23

22-

72104

23

22-

722104

23

3)(2-

72

6)(

2

4)(

2104

)4

10(

++

++−+−

++

+−+

+−+−

+→++

+++→+++

×→++

=×++→

RED

b) 2-3

4)(

2

2)(

2

4)(OH2

4

6)(2)(1)(

2 OS + u(OH)C OMn OMn + SCu+++

−+−+

+→−

OX

OH 6MnO 4SO + Cu(OH) 2 OH 5 MnO 4 SCu

OH 61MnO 4OH 3 + e 8SO + Cu(OH) 2 OH 8 e 8 MnO 4 OH 01 SCu

____________________________________________________________________________________________

4 OH 4OMn OH 2 e 2 OMn red)

8mcm 1 OH 3 + e 8OS + u(OH)C 2 OH 10 SCu ox)

22-

3222

42

222-

3222

42

2

4)(

22

$

6)(

22-

3

4)(

2

2)(2)(

2

1)(

−−

−−−−−

−+

−−+

−++

−−+

++→++

+++→++++

×+→++

=×+→+


P O L I T E C N I C O D I B A R I I I F A C O L T À D I I N G E G N E R I A - T A R A N T O


2° esonero di Chimica 27 Gennaio 2006

T r a c c i a n . 1


CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3H2 (g) Sapendo che all’equilibrio sono presenti 0,819 mol di idrogeno (H2), calcolare:

(a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di KP, Kc, Kχ e Kn a 727°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 1227°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO(g), CH4(g) e H2O(g) sono rispettivamente -110,5 KJ/mol,-74,4 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.

[Prestare attenzione alle dimensioni di

⋅⋅

≡

⋅=

Kmolatml

KmolJR 0821,0 314,8 ]


(a) sciogliendo 0,092 g di acido formico HCOOH (P.M.=46,0 g/mol) in 2,0 l d’acqua; (b) sciogliendo 1,958 g di bromuro di ammonio NH4Br (P.M.= 97,9 g/mol) in 2,0 l d’acqua; (c) mescolando 600 ml di una soluzione 0,4 M di formiato di sodio HCOONa con 200 ml di una soluzione 0,6 M di acido formico HCOOH.

Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1∙10-4 (mol/l) e Kb (NH3) = 1,8∙10-5 (mol/l); considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]. (vale 7 punti) 3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1atm)│ H2O2, OH- ││ MnO4

-, OH-│MnO2(s) Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pOH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE OHMnOMnOOHOHO 595,0;146,0 ,/,/ 24222

+=°−=° −−− ] (vale 6 punti) 4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del difluoruro di bario )(BaF2 :

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,06 M di ioni fluoruro.

[ 3 -7S 10 1,84K (mol/l)⋅= ]

(vale 4 punti) 5) Disegnare e commentare il diagramma di stato dell’acqua. (vale 5 punti)


I I F A C O L T À D I I N G E G N E R I A - T A R A N T O Corso di Laurea in Ingegneria Industriale


T r a c c i a n . 2

1) Alla temperatura di 727 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 100 litri, 2,0 mol di monoossido di carbonio (CO) e 2,0 mol di idrogeno (H2). Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

2 CO(g) + 2 H2(g) ⇄ CH4(g) + CO2(g)

Sapendo che all’equilibrio sono presenti 1,048 mol di idrogeno (H2), calcolare: (a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di Kp, Kc, Kχ e Kn a 727°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 227°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO2(g), CH4(g) e CO(g) sono rispettivamente -393,5 KJ/mol, -74,4 KJ/mol e -110,5 KJ/mol.


⋅⋅

≡

⋅=

Kmolatml

KmolJR 0821,0 314,8 ]


(a) sciogliendo 0,0085 g di ammoniaca NH3 (P.M.=17,0 g/mol) in 2,0 l d’acqua; (b) sciogliendo 1,682 g di formiato di potassio HCOOK (P.M.= 84,1 g/mol) in 2,0 l d’acqua; (c) mescolando 400 ml di una soluzione 0,4 M di NH4Cl con 200 ml di una soluzione 0,6 M di NH3.

Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1 10-4 mol/l e Kb (NH3) = 1,8 10-5 mol/l; considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]. (vale 7 punti) 3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1 atm)│ H2O2, H+ ││ ClO4

-, Cl-, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE ClHClOOHHO 389,1;695,0 /,/, 4222

+=°+=° −+−+ ] (vale 6 punti) 4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del difluoruro di calcio )(CaF2 :

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,03 M di ioni flururo.

[ 3 -10S 10 1,46K (mol/l)⋅= ]

(vale 4 punti) 5) Partendo da considerazioni termodinamiche dimostrare che per le pile vale la relazione: EFnG ∆⋅⋅−=∆ (vale 5 punti)




T r a c c i a n . 3

1) Alla temperatura di 400 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 100 litri, 8,0 mol di acido cloridrico (HCl) e 4,0 mol di ossigeno (O2). Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

4HCl(g) + O2(g) ⇄ 2Cl2(g) + 2H2O(g) Sapendo che all’equilibrio sono presenti 3,594 mol di cloro (Cl2), calcolare:

(a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di Kp, Kc, Kχ e Kn a 400°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 200°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di HCl(g) e H2O(g) sono rispettivamente -92,3 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.


⋅⋅

≡

⋅=

Kmolatml

KmolJR 0821,0 314,8 ]



Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1 10-4 mol/l e Kb (NH3) = 1,8 10-5 mol/l; considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]. (vale 7 punti) 3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) Cr(OH)3(s)│ CrO4

=, OH- ││ MnO4=, OH-│MnO2(s)

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pOH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE OHMnOMnOOHOHCrCrO 600,0;130,0 ,/,)(/ 2434

+=°−=° −=−= ] (vale 6 punti) 4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del diioduro di piombo )(PbI2 :

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,06 M di ioni ioduro.

[ 3 -9S 10 948,K (mol/l)⋅= ]

(vale 4 punti) 5) Descrivere le quattro proprietà colligative delle soluzioni. (vale 5 punti)




T r a c c i a n . 4

1) Alla temperatura di 700 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 20 litri, 8,0 mol di metano (CH4) e 8,0 mol di acido solfidrico (H2S). Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

CH4 (g) + 2H2S(g) ⇄ CS2(g)+ 4H2(g) Sapendo che all’equilibrio sono presenti 4,240 mol di idrogeno (H2), calcolare:

(a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di Kp, Kc, Kχ e Kn a 700°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 1200°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CH4(g), H2S (g), e CS2(g) sono rispettivamente -74,4 KJ/mol, -20,6 KJ/mol, e-115,3 KJ/mol.


⋅⋅

≡

⋅=

Kmolatml

KmolJR 0821,0 314,8 ]



Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1 10-4 mol/l e Kb (NH3) = 1,8 10-5 mol/l; considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]. (vale 7 punti) 3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) NO(g) (1 atm)│NO3

-, H+ ││ ClO3-, Cl-, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE ClHClONOHNO 451,1;957,0 /,/, 33

+=°+=° −+−+− ] (vale 6 punti) 4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del difluoruro di piombo 2PbF :


[ 3-7S 10 7,12K (mol/l)⋅= ]

(vale 4 punti) 5) Dopo aver enunciato la funzione termodinamica di stato G (energia libera di Gibbs) dimostrare che una sua variazione a temperatura e pressione costante è minore o uguale al lavoro utile cambiato di segno ( )utileLG −≤∆ . (vale 5 punti)

Risoluzione delle tracce del secondo esonero( 27 Gennaio 2006) di Chimica per il corso di Laurea in Ingegneria Industriale:

T r a c c i a n . 1


CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3H2 (g) Sapendo che all’equilibrio sono presenti 0,819 mol di idrogeno (H2), calcolare:

(a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di KP, Kc, Kχ e Kn a 727°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 1227°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO(g), CH4(g) e H2O(g) sono rispettivamente -110,5 KJ/mol,-74,4 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.

Svolgimento (a)

CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2 (g) i) 2 2 - -

eq) 2-x 2-x x 3x

mol mol

molmol

546,4273,0242x43xxx2x2n273,0xn

,7271273,02x2nn 273,03819,0x819,0x3

nx3

totali

CO

OHCH

H

24

2

=⋅+=+=++−+−===

=−=−==⇔==⇒=

⇒=

18,0CO%3H%

0,6100546,4273,0100100

2x4xCO%

0,38100546,4

,727110010024x2OH%CH%

v2v

COv

OH2v4v 2

≅⋅=

≅⋅=⋅=⋅+

=

≅⋅=⋅=⋅+−

==

mol mol

molmol

x

χ

χ

(b)

( )( )

[ ]

[ ] [ ]

( ) ( )( ) ( )

( )[ ]

( ) ( )( ) ( )

[ ]( )

32

22

2totali

n2

totali

2

n

2P2Δυ

P

24

2

22

2n

C

2

2

n

2P

C2

CPΔυ

CP

22

22P

222

3

OHCH

3HCO

n

2

nP

Δυ

nP

10433,2546,4

10028,5n

K

VRTn

VRTK

PKKPKPKK

10028,5)10(

10028,5VKK

RTV

RTK

RTKKRTKKRTKK

389,3 10

10000,082110028,5K

10028,5727,1

819,0273,0nnnn

KV

RTKKV

RTKK24

2

−−

−−

⋅⋅

−

−

⋅=⋅

==

⋅

==⇒⋅=⋅=

⋅=

⋅==

⇒

⋅

==⇒⋅=⇒⋅=

=

⋅⋅⋅=⇒

⋅≅⋅

=⋅

⋅=⇒

⋅=⇒

⋅=

molmol

lmol

lmol

atml

Kmol

mol

Kmolatml

χχχ

(c) ( ) ( ) ( ) ( )molJmolKJHHHH fffreazione / 205700/ 7,2058,2414,745,110OH CH -CO 2

04

00 ==−−−−=+=°∆

[ ]215001

10001

314,8205700

15001

10001

314,8205700

21

12351227 389,3

389,315001

10001

314,8205700

389,3ln11

12ln

atmCKex

exxTTR

HKK

P

P

P

≈°⇒⋅=

=⇒

−=⇔

−

∆=

−

−

2) Le soluzioni (a), (b) e (c) sono state preparate nel seguente modo:


Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1∙10-4 (mol/l) e Kb (NH3) = 1,8∙10-5 (mol/l); considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi].

Svolgimento

(a)

[ ] Ml

gV

nHCOOH 3

molga 101

0,2 6,04 092,0HCOOHC −⋅=⋅

===

HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO-

(aq) + H3O+(aq)

i) Ca - - eq) Ca -x x x

⇒<≈⋅⋅

= −

−

38076,4101,2

101KaC

4

3a non posso fare approssimazioni, devo risolvere l’equazione di secondo grado:

( ) 0CKxKxxCKxxC

xK aaa2

aa2

a

2

a =⋅−⋅+⇒−=⇔−

=

[ ] ( )

[ ] [ ] 44,31065,3logOHlogpH

1065,32

10403,9101,22

101101,24101,2101,22

CK4KKOHx

410310

444

34244aa

2aa

3

≅⋅−=−=⇒

⋅≅⋅+⋅−

=

=⋅⋅⋅⋅+⋅+⋅−

=⋅++−

==⇒

−+

−−−

−−−−+

M

(b)

[ ] M 0,010,2 97,9

1,958Br NH BrNH4

4 =⋅

==l g/mol

gV

n

M 0,01]Br NH[]NH[ 44 ==+ idrolisi acida dell’ione ammonio:

NH4+

(aq) + H2O(l) ⇄ NH3(aq) + H3O+(aq)

i) CS - - eq) Cs -x x x

⇒⋅≅⋅

⋅=== )/(10556,5

101,8101

KKKK 10-

-5

-14

b

wai lmol

⇒>⋅≈⋅

⋅= +

−

−

380108,110556,5

101KC 8

10

2

a

S

sas

2

as

2

s

2

4

33a CKx

CxK

Cx

Cx

][NH]O[H][NHK ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅= +

+

x

[ ] [ ] 63,510357,2log10110556,5logCKlogOHlogpH -610

2-1010sa10310 ≅⋅−=⋅⋅⋅−=⋅−=−=⇒ −+

(c)

moll,, lmol 24,06040VMnn HCOONaHCOO- =⋅=⋅==

moll,, lmol 12,02060VMnHCOOH =⋅=⋅=


(aq) + H3O+(aq)

i) 0,12 0,24 - eq) 0,12-x 0,24+x x

tamponesoluzioneex ⇒<<⇒== 24,0 12,0212,024,0

nn

HCOOH

HCOO-

[ ]24,012,0101,2

nnKOH 4

sale

acidoa3 ⋅⋅=⋅= −+

[ ] 98,324,012,0101,2logOHlogpH 4

10310 ≅

⋅⋅−=−=⇒ −+

3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1atm)│ H2O2, OH- ││ MnO4

-, OH-│MnO2(s) Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pOH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE OHMnOMnOOHOHO 595,0;146,0 ,/,/ 24222

+=°−=° −−− ]

Svolgimento

24OHOMnO2H3eOMn )(

6..3O2H2eO2OHOH )(

2

)4(

24

7)(

22

(0)

2

1)(

2

×+→+++

==×++→+−

−+

−−+

−−−

nmcm

-------------------------------------------------------------------------------- O2H2OHMnO2O3MnO2O3H 222422 +++→+ −−

[ ]

750591,0)146,0(595,06

0591,0 1069,11010 +−−⋅°∆⋅

⋅===En

K

Osservazione: M 0,110][OH1pOH -pOH ==⇒= −

V 0,05735]1,0[]1,0[

1log2

0591,0146,0]OH[]OH[

1log2

0591,0EE 210222

10OH,O/HO 222−=

⋅⋅+−=

⋅⋅+°= −− −

0,6541V,1]0[

[0,1]log3

0,05910,595][OH

][MnOlog3

0,0591EE 4104

-4

10OH,/MnOMnO 24+=⋅++=⋅+°= −+ −−

( ) V 0,7110,057350,6541EE. ≅−−+=−= −+f.e.m

4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del difluoruro di bario )(BaF2 :


[ 3 -7S 10 1,84K (mol/l)⋅= ]

Svolgimento

(a) 2s s

10 1,84K F 2BaBaF 3-7s

-22 (mol/l)⋅=+⇔ +

( ) )/(1058,3410 84,1

4K210 84,1K 33

-73 s237-

s lmolsss(mol/l) −⋅=⋅

==⇒⋅=⋅=

(b)

2s 0,06 s 2FBaBaF -2

2

++⇔ +

0,062s 0,06 0,062s ≈+⇔<<<

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ])/(1011,5

06,010 84,1 10 84,106,0

10 84,1FBaK

52

7-7-2

7-2-2s

lmolss −

+

⋅=⋅

=⇔⋅=⋅

⋅=⋅=

T r a c c i a n . 2

1) Alla temperatura di 727 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 100 litri, 2,0 mol di monoossido di carbonio (CO) e 2,0 mol di idrogeno (H2). Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

2 CO(g) + 2 H2(g) ⇄ CH4(g) + CO2(g)

Sapendo che all’equilibrio sono presenti 1,048 mol di idrogeno (H2), calcolare: (a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di Kp, Kc, Kχ e Kn a 727°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 227°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO2(g), CH4(g) e CO(g) sono rispettivamente -393,5 KJ/mol, -74,4 KJ/mol e -110,5 KJ/mol.

Svolgimento

(a) 2CO(g) + 2H2 (g) ⇄ CH4(g) + CO2 (g)

i) 2 2 - - eq) 2-2x 2-2x x x

mol

moln

molmol

H

048,3476,0242x-4xxx22x22n

048,1n

476,0 xnn 476,02048,12x048,12x2

048,12x-2n2x-2

totali

CO

COCH

H

2

24

2

=⋅−==++−+−=

==

===⇔=−

=⇒−=

=⇒=

62,15100048,3476,0100100

2x4xCH%CO%

38,34100048,3

,048110010024x2H%CO%

2

2

CO4v2v

OH2vv

≅⋅=⋅=⋅−

==

≅⋅=⋅=⋅−−

==

mol mol

molmol

x

χ

χ

(b)

( )( )

[ ]

[ ] [ ]

( ) ( )( ) ( )

( )[ ]

( ) ( )( ) ( )

[ ]( )

7447,1048,3

1878,0n

K

VRTn

VRTK

PKKPKPKK

1878)100(

1878,0VKK

RTV

RTK

RTKKRTKKRTKK

2786,0 100

10000,08211878,0K

1878,0048,1476,0

nnnn

KV

RTKKV

RTKK

2

2

2-totali

n2-

totali

2-

n

2-P2-Δυ

P

2

2

2

2-n

C

2-

2-

n

2P

C2

CPΔυ

CP

22

2P

24

2

2H

2CO

COCHn

2

nP

Δυ

nP2

24

===

⋅

==⇒⋅=⋅=

===

⇒

⋅

==⇒⋅=⇒⋅=

=

⋅⋅=⇒

≅=⋅⋅

=⇒

⋅=⇒

⋅=

−

−

−

−

−

−

−−

⋅⋅

−

−−

molmol

lmol

lmol

atml

Kmol

mol

Kmolatml

χχχ

(c) ( ) ( )molJmolKJHHHH fffreazione /357400/ 4,357 110,5 74,4- -393,5CO CH CO 0

40

20 −=−=+=−+=°∆

[ ] 2185001

10001

314,8357400

5001

10001

314,8357400

21

1030,1227 2786,0

2786,05001

10001

314,8357400

2786,0ln11

12ln

−+

−−

−−

⋅≈°⇒⋅=

=⇒

−

−=⇔

−

∆=

atmCKex

exxTTR

HKK

P

P

P



Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1 10-4 mol/l e Kb (NH3) = 1,8 10-5 mol/l; considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi].

Svolgimento

(a)

[ ] Ml

gV

n 4

molg

NH3b 105,2

0,2 7,01 0085,0NHC 3 −⋅=⋅

===


+(aq) + OH-

(aq) i) Cb - -

eq) Cb -x x x

⇒<≈⋅⋅

= −

−

38089,13108,1105,2

KbC

5

4b non posso fare approssimazioni, devo risolvere l’equazione di secondo grado:

( ) 0CKxKxxCKxxC

xK bbb2

bb2

b

2

b =⋅−⋅+⇒−=⇔−

=

[ ] ( )

[ ] [ ] 77,91423,410868,5logOlogpOH

10868,52

103537,1108,12

105,2108,14108,1-108,12

CK4KKOHx

41010

445

45255bb

2bb

=−=⇔≅⋅−=−=⇒

⋅≅⋅+⋅−

=

=⋅⋅⋅⋅+⋅+⋅−

=⋅++−

==⇒

−−

−−−

−−−−−

pOHpHH

M

(b)

[ ] M 0,010,2 84,1

1,682HCOOK HCOOK =⋅

==l g/mol

gV

n

[ ] [ ] MHCOO 01,0HCOOK ==− idrolisi basica dello ione formiato:

HCOO-aq) + H2O(l) HCOOH(aq) + OH-

(aq) i) Cs - -

eq) Cs -x x x

⇒⋅≅⋅

⋅=== )/(10762,4

102,1101

KKKK 11-

4-

-14

a

wbi lmol ⇒>⋅≈

⋅⋅

= +−

380101,210762,4

101KC 8

11-

2

a

S

sbs

2

bs

2

s

2

-

-

b CKxCxK

Cx

Cx

]COO[][OH[HCOOH]K ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅=

xH

[ ] [ ] 16,61090,6log10110762,4logCKloglogpOH -710

2-1110sb1010 ≅⋅−=⋅⋅⋅−=⋅−=−=⇒ −−OH

7,846,1614pOH14pH =−=−=⇒

(c)


=⋅=⋅==+


3NH =⋅=⋅=

NH3(aq) + H2O(l) NH4+

(aq) + OH-(aq)

i) 0,12 0,16 - eq) 0,12-x 0,16+x x


16,0 12,033,112,016,0

n

n

3

4

NH

N

[ ]16,012,0108,1

nnK 5

sale


[ ] 87,4)1035,1(log16,012,0108,1loglogpOH 5

105

1010 ≅⋅−=

⋅⋅−=−=⇒ −−−OH

9,134,8714pOH14pH =−=−=⇒

3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1 atm)│ H2O2, H+ ││ ClO4

-, Cl-, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE ClHClOOHHO 389,1;695,0 /,/, 4222

+=°+=° −+−+ ]

Svolgimento

1O4HCl88eOCl )(

8..42H2eOOH )(

2

)1(-

4

7)(

2

(0)

2

1)(

2

×+→+++

==×++→−−

+−−+

+−−

H

nmcm

-------------------------------------------------------------------------------- O4HCl4OClOO4H 22422 ++→+ −−

[ ]

930591,0)695,0(389,18

0591,0 1076,81010 +−⋅°∆⋅

⋅===En

K Osservazione: pH=1 M 0,110][H -pH ==⇒ +

V 0,66545[0,1][0,1]log

20,05910,695

]O[H][Hlog

20,0591EE

2

1022

2

10O/HH,O 222+=⋅++=⋅+°=

+

− +

1,4481V[0,1]

[0,1][0,1]log8

0,05911,389][Cl

][H][ClOlog8

0,0591EE8

10

8-4

10/ClH,ClO4+=

⋅⋅++=

⋅⋅+°= −

+

+ −+−

V 0,7830,66545-1,4481EE. ≅=−= −+f.e.m

4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del difluoruro di calcio )(CaF2 :

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,03 M di ioni flururo.

[ 3 -10S 10 1,46K (mol/l)⋅= ]

Svolgimento

(a)

2s s 10 1,46K 2BCaF 3-10

s-

2 (mol/l)Fa ⋅=+⇔ ++

( ) )/(1032,3410 1,46

4K210 1,46K 43

-103 s2310-

s lmolsss(mol/l) −⋅=⋅

==⇒⋅=⋅=

(b)

2s 0,03 s F2BCaF -

2

++⇔ ++a

0,032s 0,03 0,032s ≈+⇔<<<

[ ] [ ][ ] [ ] [ ] )/(1062,1

03,010 1,46 10 1,4603,0

10 1,46FBaK

72

10-10-2

-102-s

lmolss −

++

⋅=⋅

=⇔⋅=⋅

⋅=⋅=

T r a c c i a n . 3

1) Alla temperatura di 400 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 100 litri, 8,0 mol di acido cloridrico (HCl) e 4,0 mol di ossigeno (O2). Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

4HCl(g) + O2(g) ⇄ 2Cl2(g) + 2H2O(g) Sapendo che all’equilibrio sono presenti 3,594 mol di cloro (Cl2), calcolare:

(a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di Kp, Kc, Kχ e Kn a 400°C;

(c) il valore di Kp alla temperatura di 200°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di HCl(g) e H2O(g) sono rispettivamente -92,3 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.

Svolgimento

(a) 4HCl(g) + O2(g) ⇄ 2Cl2(g) + 2H2O(g)

i) 8 4 - - eq) 8-4x 4-x 2x 2x

mol

mol mol

mol

mol l

203,10797,112x212xx2x4x48n

203,2797,14x4n812,0797,148x48n

797,12594,3x594,3x2

nx2 594,3nn

totali

OHCl

COHCl

2

222

=−=−=++−+−=

=−=−=⇒=⋅−=−=

⇔==⇒=

⇒===

97,7HCl)%OH%Cl(%100O%

21,59100mol 10,203mol 2,203100χ100

x-124x-8HCl%

35,22100mol 10,203mol 3,594100χ100

x122xOH%Cl%

v2v2v2v

COv

OH2v2v 2

=++−=

≅⋅=⋅=⋅=

≅⋅=⋅=⋅−

==

(b)

( ) ( )( ) ( )

[ ]

[ ] [ ]

( ) ( )( ) ( )

( )[ ]

( ) ( )( ) ( )

[ ]( )

7,9644203,1028,945

nK

VRTn

VRTK

PKKPKPKK

94528)100(

28,945VKK

RTV

RTK

RTKKRTKKRTKK

81,1710 100

6730,082128,945K

28,945406,0812,0

594,3594,3nnnn

KV

RTKKV

RTKK

1

1

1-totali

n1-

totali

1-

n

1-P1-Δυ

P

1

1

1

1-n

C

2-

2-

n

2P

C2

CPΔυ

CP

11

1P

14

22

O4HCl

2OH

2Cl

n

1

nP

Δυ

nP2

22

===

⋅

==⇒⋅=⋅=

===

⇒

⋅

==⇒⋅=⇒⋅=

=

⋅⋅=⇒

≅⋅⋅

=⋅⋅

=⇒

⋅=⇒

⋅=

−

−

−

−

−

−

−−

⋅⋅

−

−−

molmol

lmol

lmol

atml

Kmol

mol

Kmolatml

χχχ

(c) ( ) ( )molJHHH ffreazione / -114400(KJ/mol) 114,4 -92,3)](4[ -)-241,8(2HCl 4 -OH 2 0

20 =−=⋅⋅=⋅=°∆

[ ] 1 54731

6731

314,8114400-

4731

6731

314,8-114400

21

10763,9200 81,1710

81,17104731

6731

314,8114400-

81,1710ln11

12ln

−+

−

−

⋅≈°⇒⋅=

=⇒

−=⇔

−

∆=

atmCKex

exxTTR

HKK

P

P

P



Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1 10-4 mol/l e Kb (NH3) = 1,8 10-5 mol/l; considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi]

Svolgimento

(a)

[ ] Ml

gV

nHCOOH 3

molga 102,1

5,2 6,04 138,0HCOOHC −⋅=⋅

===

HCOOH(aq) + H2O(l) ⇄ HCOO-

(aq) + H3O+(aq)


⇒<≈⋅⋅

= −

−

380715,5101,2102,1

KaC

4

3a non posso fare approssimazioni, devo risolvere l’equazione di secondo grado:

( ) 0CKxKxxCKxxC

xK aaa2

aa2

a

2

a =⋅−⋅+⇒−=⇔−

=

[ ] ( )

[ ] [ ] 39,31008,4logOHlogpH

1008,42

100257,1101,22

102,1101,24101,2-101,22

CK4KKOHx

410310

434

34244aa

2aa

3

≅⋅−=−=⇒

⋅≅⋅+⋅−

=

=⋅⋅⋅⋅+⋅+⋅−

=⋅++−

==⇒

−+

−−−

−−−−+

M

(b)

[ ] M 0,0150,2 97,9

2,937Br NH BrNH4

4 =⋅

==l g/mol

gV

n

[ ] [ ] MNH 01,0Br NH44 ==+ idrolisi acida dell’ione ammonio:

NH4+

aq) + H2O(l) ⇄ NH3(aq) + H3O+(aq)

i) CS - - eq) Cs -x x x

⇒⋅≅⋅

⋅=== )/(10556,5

101,8101

KKKK 10-

-5

-14

b

wai lmol

⇒>⋅≈⋅⋅

= +−

−

380107,210556,5

105,1KC 8

10

2

a

S

sas

2

as

2

s

2

4

33a CKx

CxK

Cx

Cx

][NH]O[H][NHK ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅= +

+

x

[ ] [ ] 54,510887,2log105,110556,5logCKlogOHlogpH -610

2-1010sa10310 ≅⋅−=⋅⋅⋅−=⋅−=−=⇒ −+

(c)

moll,, lmol 27,03090VMnn HCOONaHCOO- =⋅=⋅==

moll,, lmol 175,025070VMnHCOOH =⋅=⋅=

HCOOH(aq) + H2O(l) ⇄ HCOO-

(aq) + H3O+(aq)

i) 0,12 0,24 - eq) 0,12-x 0,24+x x

tamponesoluzioneex ⇒<<⇒== 24,0 12,0543,1175,027,0

nn

HCOOH

HCOO-

[ ]24,012,0101,2

nnKOH 4

sale

acidoa3 ⋅⋅=⋅= −+

[ ] 98,324,012,0101,2logOHlogpH 4

10310 ≅

⋅⋅−=−=⇒ −+

3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) Cr(OH)3(s)│ CrO4

=, OH- ││ MnO4=, OH-│MnO2(s)

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pOH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE OHMnOMnOOHOHCrCrO 600,0;130,0 ,/,)(/ 2434

+=°−=° −=−= ]

Svolgimento

34OHOMnO2H2eOMn )(

6nm.c.m2O4He3OCr5OH(OH)Cr )(

2

4)(

24

6)(

24

)6(

3

3)(

×+→+++

==×++→+−

−+

−=+

−=+

−+

-------------------------------------------------------------------------------- −== +++→+ 2OHO2H2MnO2CrO3MnO 2Cr(OH) 22443

[ ]

740591,0)130,0(600,06

0591,0 1029,11010 +−−⋅°∆⋅

⋅===En

K

Osservazione: M 0,110][OH1pOH -pOH ==⇒= −

V 0,0512,1]0[,1]0[log

30,05910,130

][OH][CrOlog

30,0591EE 5105

410OH,/Cr(OH)CrO 34

−=⋅+−=⋅+°= −

=

− −=

0,6591V,1]0[

[0,1]log3

0,05910,600][OH

][MnOlog2

0,0591EE 41044

10OH,/MnOMnO 24+=⋅++=⋅+°= −

=

+ −=

( ) V 0,71030,0512-0,6591EE. ≅−+=−= −+f.e.m

4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del diioduro di piombo )(PbI2 :

(a) in acqua pura; (b) in una soluzione 0,06 M di ioni ioduro.

[ 3 -9S 10 948,K (mol/l)⋅= ]

Svolgimento

(a)

2s s (mol/l)10 8,49K 2IPbPbI 3 -9

s-

2 ⋅=+⇔ ++

( ) (mol/l)101,285410 8,49

4Ks2ss(mol/l)10 8,49K 33

-93 s23 9-

s−⋅=

⋅==⇒⋅=⋅=

(b)

2s 0,06 s 2IPbPbI -

2

++⇔ ++

0,062s 0,06 0,062s ≈+⇔<<<

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ](mol/l)102,36

0,0610 8,49 s10 8,490,06s

10 8,49IPbK

62

9-9-2

-92-s

−

++

⋅=⋅

=⇔⋅=⋅

⋅=⋅=

T r a c c i a n . 4

1) Alla temperatura di 700 °C si pongono, in un recipiente vuoto del volume di 20 litri, 8,0 mol di metano (CH4) e 8,0 mol di acido solfidrico (H2S). Si instaura il seguente equilibrio omogeneo:

CH4 (g) + 2H2S(g) ⇄ CS2(g)+ 4H2(g) Sapendo che all’equilibrio sono presenti 4,240 mol di idrogeno (H2), calcolare:

(a) la composizione percentuale in volume della miscela gassosa all’equilibrio; (b) i valori di Kp, Kc, Kχ e Kn a 700°C; (c) il valore di Kp alla temperatura di 1200°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CH4(g), H2S (g), e CS2(g) sono rispettivamente -74,4 KJ/mol, -20,6 KJ/mol, e-115,3 KJ/mol.

Svolgimento

(a) CH4 (g) + 2H2S(g) ⇄ CS2(g) + 4H2(g)

i) 8 8 - - eq) 8-x 8-2x x 4x

mol

molmol

mol mol

18,121,062162x164xx2x8x8n

6,941,068x8n 5,881,06282x8n

1,06 xn 1,064

4,240x

4,2404xn4x

totali

CHSH

CS

H

42

2

2

=⋅+=+=++−+−=

=−=−=⇔=⋅−=−=

==⇔==⇒

=⇒=

45,32100 12,18 5,88100χ100

2x162x8SH%

30,38100 12,18 6,94100χ100

2x16x-8CH%

85,5100 12,18 ,061100χ100

2x16xCS%

40,23100 12,18 ,2404100χ100

2x164xH%

SH2v

CH4v

CS2v

H2v

2

4

2

2

≅⋅=⋅=⋅+−

=

≅⋅=⋅=⋅+

=

≅⋅=⋅=⋅+

=

≅⋅=⋅=⋅+

=

molmol

molmolmolmol

molmol

(b)

( )( )

[ ]

[ ] [ ]

( ) ( )( ) ( )

( )[ ]

( ) ( )( ) ( )

[ ]( )

32

2

2totali

n2

totali

2

n

2P2Δυ

P

23

2

2

2n

C

2

2

n

2P

C2

CPΔυ

CP

22

2P

22

4

2SHCH

4HCS

n

2

nP

Δυ

nP

10349,412,18

4278,1n

K

VRTn

VRTK

PKKPKPKK

10569,3)20(

4278,1VKK

RTV

RTK

RTKKRTKKRTKK

778,22 20

9730,08214278,1K

4278,188,5)94,6(24,406,1

nnnn

KV

RTKKV

RTKK24

22

−

−

⋅⋅

⋅===

⋅

==⇒⋅=⋅=

⋅===

⇒

⋅

==⇒⋅=⇒⋅=

=

⋅⋅=⇒

≅⋅

=⋅⋅

=⇒

⋅=⇒

⋅=

molmol

lmol

lmol

atml

Kmol

mol

Kmolatml

χχχ

(c) ( ) ( ) ( ) ( )molJmolKJHHHH fffreazione / 300/ 3,06,2024,743,115SH 2CH -CS 2

04

02

0 ==⋅−−−−=⋅+=°∆

[ ]214731

9731

314,8300

14731

9731

314,8300

21

067,231200 778,22

778,2214731

9731

314,8300

778,22ln11

778,222ln

atmCKex

exxTTR

HK

P

P

≈°⇒⋅=

=⇒

−=⇔

−

∆=

−

−



Calcolare il pH di ciascuna soluzione. [Ka(HCOOH) = 2,1 10-4 mol/l e Kb (NH3) = 1,8 10-5 mol/l; considerare nei casi (a) e (b) che il volume della soluzione coincida con quello del solvente; nel caso (c) considerare i volumi delle soluzioni additivi].

Svolgimento

(a)

[ ] Ml

gV

n 3

molg

NH3b 105,1

0,5 7,01 1275,0NHC 3 −⋅=⋅

===


+(aq) + OH-

(aq) i) Cb - -

eq) Cb -x x x

⇒<≈⋅⋅

= −

−

38033,83108,1105,1

KbC

5

3b non posso fare approssimazioni, devo risolvere l’equazione di secondo grado:

( ) 0CKxKxxCKxxC

xK bbb2

bb2

b

2

b =⋅−⋅+⇒−=⇔−

=

[ ] ( )

[ ] [ ] 19,101481,310556,1logOlogpOH

10556,12

102913,3108,12

105,1108,14108,1-108,12

CK4KKOHx

41010

445

35255bb

2bb

=−=⇔≅⋅−=−=⇒

⋅≅⋅+⋅−

=

=⋅⋅⋅⋅+⋅+⋅−

=⋅++−

==⇒

−−

−−−

−−−−−

pOHpHH

M

(b)

[ ] M 0,00750,4 84,1

2,523HCOOK HCOOK =⋅

==l g/mol

gV

n

[ ] [ ] M 0,0075HCOOK ==−HCOO idrolisi basica dello ione formiato:

HCOO-aq) + H2O(l) ⇄ HCOOH(aq) + OH-

(aq) i) Cs - -

eq) Cs -x x x

⇒⋅≅⋅

⋅=== )/(10762,4

102,1101

KKKK 11-

4-

-14

a

wbi lmol ⇒>⋅≈

⋅⋅

= +−

380106,110762,4

105,7KC 8

11-

3

a

S

sbs

2

bs

2

s

2

-

-

b CKxCxK

Cx

Cx

]COO[][OH[HCOOH]K ⋅=⇒=⇔≅

−=

⋅=

xH

[ ] [ ] 22,610976,5log105,710762,4logCKloglogpOH -710

3-1110sb1010 ≅⋅−=⋅⋅⋅−=⋅−=−=⇒ −−OH

7,786,2214pOH14pH =−=−=⇒

(c)


=⋅=⋅==+


3NH =⋅=⋅=

NH3(aq) + H2O(l) ⇄ NH4+

(aq) + OH-(aq)

i) 0,14 0,32 - eq) 0,14-x 0,32+x x


32,0 14,033,114,032,0

n

n

3

4

NH

N

[ ]32,014,0108,1

nnK 5

sale


[ ] 10,5)10875,7(log32,014,0108,1loglogpOH 6

105

1010 ≅⋅−=

⋅⋅−=−=⇒ −−−OH

8,90,10514pOH14pH =−=−=⇒

3) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) NO(g) (1 atm)│NO3

-, H+ ││ ClO3-, Cl-, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne, inoltre, la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,1 M ed il pH è uguale a 1,0 ad entrambi gli elettrodi. [ VEVE ClHClONOHNO 451,1;957,0 /,/, 33

+=°+=° −+−+− ]

Svolgimento

1O3HCl6H6eOCl )(

6nm.c.m24H3eONO2HON )(

2

1)(-

3

5)(

3

5)(

2

2)(

×+→+++

==×++→+−−

+−−+

+−−++

-------------------------------------------------------------------------------- -

323 Cl 2H2NOOHClO2NO ++→++ +−−

[ ]500591,0

)957,0(451,160591,0 1042,11010 +

−⋅°∆⋅

⋅===En

K Osservazione: pH=1 M 0,110][H -pH ==⇒ +

V 0,85851[0,1][0,1]log

30,05910,957

P][H][NOlog

30,0591EE

4

10NO

43

10/NOH,NO3+=

⋅⋅++=

⋅⋅+°=

+−

− +−

1,3328V[0,1]

[0,1][0,1]log6

0,05911,451][Cl

][H][ClOlog6

0,0591EE6

10

6-4

10/ClH,ClO3+=

⋅⋅++=

⋅⋅+°= −

+

+ −+−

V 0,47430,8585-1,3328EE. ≅=−= −+f.e.m

4) Calcolare la solubilità espressa in mol/l del difluoruro di piombo 2PbF :


[ 3-7S 10 7,12K (mol/l)⋅= ]

Svolgimento

(a)

2s s (mol/l)10 7,12K 2FPbPbF 3-7

s-

2 ⋅=+⇔ ++

( ) (mol/l)105,625410 7,12

4Ks2ss(mol/l)10 7,12K 33

-73 s237-

s−⋅=

⋅==⇒⋅=⋅=

(b)

2s 0,3 s 2FPbPbF -

2

++⇔ ++

0,32s 0,3 0,32s ≈+⇔<<<

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ](mol/l)107,91

0,310 7,12 s10 7,120,3s

10 7,12FPbK

62

7-7-2

-72-s

−

++

⋅=⋅

=⇔⋅=⋅

⋅=⋅=

POLITECNICO DI BARI-II FACOLTÀ DI INGEGNERIA


Esame di Chimica del 12 Febbraio 2007

1) Lo ione nitrato, in ambiente acido, ossida il disolfuro ferroso (pirite) a ione ferrico e

ione solfato, riducendosi a monossido di azoto:

(aq)4(aq) 3


Dopo aver bilanciato la reazione, calcolare quanti litri di gas NO si sviluppano a 798 torr e

27°C se si fanno reagire 750 ml di una soluzione di 4,0 N con 4,79868 g di pirite. −3NO

(vale 8 punti)

2) Alla temperatura di 1227 °C, in un recipiente chiuso, ponendo a reagire 2,0 mol di CO e

4,0 mol di H2, l’equilibrio omogeneo (da bilanciare):

CO(g) + H2 (g) ⇄ CH4(g) + H2O(g)

viene raggiunto quando, all’interno del recipiente, si misura una densità di 1,04 g/l e una

pressione totale di 10,0 atm. Calcolare:

(a) KP e Kc a 1227°C;

(b) Kp a 727°C sapendo che le entalpie standard di formazione (H°f) di CO(g), CH4(g) e

H2O(g) sono rispettivamente -110,5 KJ/mol, -74,4 KJ/mol e -241,8 KJ/mol.

(vale 9 punti)

3) Assegnata la seguente pila a 25°C:

Ag (+) Pt(-)

│ soluzione acquosa satura di Ag2SO4││ CH3COOH(aq) (0,1 M) │H2(1 atm)

Calcolare la f.e.m. della pila sapendo che V0,800 E/AgAg

+=° + , e

.

3–5SOAgS (mol/l)10 · 1,20 K

42=

(mol/l)10 · 1,8 K –5COOHCHa 3

=

(vale 7 punti)

4) Per le seguenti specie chimiche: , , , disegnare la formula di

struttura (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la nomenclatura

(classica oppure IUPAC).

2NO -3HCO -2

3SO 23POH

(vale 6 punti)

POLITECNICO DI BARI-II FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Industriale

Esame di Chimica Appello del 26 Febbraio 2007

1) 13,60 g di un miscuglio di magnesio (PA=24,30 g/mol) e ferro (PA=55,85 g/mol) vengono attaccati con acidi minerali, ciò produce l’ossidazione dei due metalli a Mg2+ e Fe3+ con contemporanea evoluzione di idrogeno gassoso secondo le seguenti reazioni (da bilanciare):

(g)2(aq)3

(aq)(s)

(g)2(aq)2

(aq)(s)

H Fe H Fe

HMgH Mg

+→+

+→+

++

++

L’idrogeno sviluppato viene raccolto a condizioni normali: si ottengono 8,9656 litri. Calcolare la composizione percentuale in peso della miscela. (vale 5 punti)

2) L’anione clorito, in ambiente basico, ossida il solfuro arsenioso ad anione arseniato e anione solfato, riducendosi ad anione cloruro:

(aq)2

4(aq)3

4(aq)-

(s)32(aq)-2 SO AsO Cl SAs ClO −− ++→+

Dopo aver bilanciato la reazione, calcolare quanti grammi di solfuro arsenioso possono essere completamente ossidati da 700 ml di una soluzione 0,8 N di . −

2ClO(vale 7 punti)

3) Un reattore viene caricato a 1127 °C fino alla pressione di 4,0 atm con una miscela gassosa al 60% in volume di A e al 40% in volume di B. Dopo che è stato raggiunto l’equilibrio:

2 A (g) + 3 B (g) ⇄ 4 C(g)+ 2 D(g)

la pressione totale nel recipiente di reazione è 4,4 atm. Calcolare: KP e KC a 1127 °C; il ∆H° di reazione sapendo che KP a 777 °C è pari a 492,2 atm.

(vale 7 punti)

4) 7,908 g di Ca(CH3COO)2 vengono addizionati a 250 ml di una soluzione di acido acetico al 1,20% in peso di densità 1,00 g/ml. Calcolare il pH prima e dopo l’aggiunta di acetato di calcio. La costante di dissociazione per l’acido acetico è 1,8·10–5 mol/l e assumere che il volume non vari dopo l’aggiunta. (vale 7 punti)

5) Per le seguenti specie chimiche: , , , disegnare la formula di struttura (con le formule di risonanza più probabili).

2CO -3NO -

3HSO 33POH

(vale 4 punti)


Esame di Chimica Appello del 22 Giugno 2007

1) 21,74 g di un miscuglio di FeS2 e ZnS vengono bruciati completamente con ossigeno secondo le reazioni irreversibili (da bilanciare):

(g)2(s)(g)2(s)2 SO FeOO FeS +→+

(g)2(s)(g)2(s) SO ZnOO ZnS +→+ Tutta la SO2 formata reagisce completamente con 150 ml di una soluzione 4,0 N di CrO4

2- secondo la reazione di ossidoriduzione (da bilanciare in ambiente basico):

SOCr(OH)SO CrO (aq)2

43(g)2(aq)2

4−− +→+

Calcolare le percentuali in peso di FeS2 e ZnS nel miscuglio. (Suggerimento: dopo aver determinato le moli di SO2 impostare un sistema di due equazioni in due incognite per calcolare le percentuali). (Punteggio esercizio: 9/30) 2) Ad una data temperatura, in un recipiente del volume di 10 litri è presente la miscela gassosa di equilibrio derivante dalla reazione:

A(g) + B(g) C(g) + D(g)

La composizione di tale miscela è la seguente: 6 mol di C, 4 mol di D, 8 mol di A ed 1 mol di B. Calcolare il numero di moli di D che devono essere introdotte nel recipiente affinché, a temperatura costante, la concentrazione di B diventi 0,3 M. (Punteggio esercizio: 8/30) 3) 6,0 g di cloruro di ammonio (NH4Cl) sono addizionati a 375 ml di una soluzione all’1,37% in peso di ammoniaca (NH3) e di densità 0,994 g/ml. Calcolare il pH prima e dopo l’aggiunta di NH4Cl. [Kb (NH3) = 1,8·10-5 (mol/l) ]. (Punteggio esercizio: 7/30)

4) Assegnata la seguente pila: Pt (-) Pt (+) O2(g)(1 atm)│ H2O2, H+ ││ Cr2O7

2-, Cr3+, H+│

Scrivere e bilanciare la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne la costante di equilibrio. Calcolare, infine, la f.e.m. della pila quando tutte le concentrazioni delle specie in soluzione sono 0,03 M ed il pH è uguale a 1,5 ad entrambi gli elettrodi [ VEVE CrHOCrOHHO 232,1;695,0 32

72222 /,/, +=°+=° ++−+ ]. (Punteggio esercizio: 6/30)

POLITECNICO DI BARI-II FACOLTÀ DI INGEGNERIA


Appello del 2 Luglio 2007

1) Bilanciare le seguenti reazioni di ossidoriduzione in ambiente basico:

(s)2(aq)-24(s)2(s)2(aq)

24 MnOSOCu(OH)SCuMnO ++→+−

in ambiente acido

(g)2(aq)3

(s)1410(aq)2

72 COCrHCOCr +→+ +−

(Punteggio esercizio: 7/30)

2) La costante di equilibrio KP del sistema (reazione omogenea):

AB(g) A(g) + B(g)

è 0,20 atm a 25°C e 0,65 atm a 55°C. Calcolare la temperatura alla quale, alla pressione totale di 3,5 atm, la specie A presente all’equilibrio costituisca il 10% in volume della miscela gassosa, sapendo che inizialmente è stata introdotta nel sistema una miscela equimolare di AB e B. (Punteggio esercizio: 9/30)

3) A 160 ml di una soluzione 0,01 M di acido formico (HCOOH) si fanno due aggiunte successive di 40 ml di idrossido di sodio (NaOH) 0,02 M. Calcolare il pH della soluzione iniziale di HCOOH e il pH delle soluzioni ottenute in seguito a ciascuna aggiunta di NaOH. (La costante di dissociazione dell’acido formico è Ka = 1,8·10–4 mol/l e si ritengano, inoltre, i volumi additivi) (Punteggio esercizio: 8/30)

4) Calcolare il prodotto di solubilità (Ks) di Cd3(AsO4)2, sapendo che la f.e.m. della seguente pila di concentrazione allo ione Cd++:

Cd (-) Cd (+) │ soluzione satura di Cd3(AsO4)2 ││ [Cd++]= 0,1 M │

è uguale a 0,1755 V. (Punteggio esercizio: 6/30)


Esame di Chimica AA 2007-2008 Appello del 12 maggio 2008

1) Sapendo che lo ione BiO3- in ambiente acido ossida MnI2 a MnO4

- e IO3-,

riducendosi a ione Bi3+:

(aq)-3(aq)4(aq)

3(s)2(aq)

-3 IOMnOBiMnIBiO ++→+ −+

calcolare:

a) il volume di soluzione 0,50 M di ione metabismutato (BiO3-) necessario per

ossidare completamente 3,0 g di ioduro manganoso (MnI2); b) la quantità di ioduro manganoso residua se si fanno reagire 800 ml di una

soluzione 0,050 N di ione metabismutato con 1,0 g di ioduro manganoso. (Punteggio esercizio: 8/30) 2) La costante di equilibrio per la reazione:

H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g) vale 45 a 500°C. Calcolare all’equilibrio la pressione totale della miscela gassosa e le moli di iodio, se si mettono a reagire 1,0 mol di H2 e 2,0 mol di I2 in un reattore di 25 litri a 500°C. (Punteggio esercizio: 6/30) 3) A 50 ml di una soluzione 0,10 M di acido formico (HCOOH) si aggiungono 108 mg di idrossido di sodio (NaOH). Calcolare il pH della soluzione prima e dopo l’aggiunta di NaOH. Per l’acido formico Ka = 1,78·10-4 M. (Punteggio esercizio: 6/30) 4) Calcolare a quale volume occorre diluire 1,0 ml di una soluzione 0,5 M di acido acetico (CH3COOH) affinché il suo pH raddoppi. Per l’acido acetico Ka = 1,8·10-5 M. (Punteggio esercizio: 4/30) 5) La solubilità del cromato di argento (Ag2CrO4) in acqua pura è 6,54·10–5 M. Calcolare quanti mg di Ag2CrO4 si sciolgono in:

a) 250 ml di acqua pura; b) 500 ml di una soluzione 0,10 M del sale solubile Na2CrO4.

(Punteggio esercizio: 6/30)

Soluzioni_esame_12_maggio_2008

Pag. 1

1

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Soluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (12 maggio 2008)

1) Sapendo che lo ione BiO3

- in ambiente acido ossida MnI2 a MnO4- e IO3

-, riducendosi a ione Bi3+:

(aq)-3(aq)4(aq)

3(s)2(aq)

-3 IOMnOBiMnIBiO ++→+ −+

calcolare:

a) il volume (in ml) di soluzione 0,50 M di ione metabismutato (BiO3-) necessario per ossidare

completamente 3,0 g di ioduro manganoso (MnI2); b) la quantità di ioduro manganoso residua se si fanno reagire 800 ml di una soluzione 0,050 N di

ione metabismutato con 1,0 g di ioduro manganoso. (Punteggio esercizio: 8/30)

Svolgimento:

IO 4 2MnO OH 31Bi 17MnI 2H 62BiO 17

H 40 e 34 IO 4 2MnO OH 51Bi 17OH 20MnI 2H 102e 34BiO 17_______________________________________________________________________________

2 H 20 e 17 OI 2 OMn OH 10IMn ox)

34172m.c.m. 17 OH 3BiH 6e 2OBi red)

-3

-42

32

-3

-3

-42

322

-3

-3

5)(-4

7)(

22

1)(2)(

23-

3

5)(

+++→++

+++++→++++

×+++→+

=⋅=×+→++

++

+−++−

+−++−+

++−+

a)

mol 0,08262

mol 0,00971717 2

n17n 17:2n:n

mol 0,009717[g/mol] 308,74699

[g] 3,0n

[g/mol] 308,74699[g/mol] 126,90447)2(54,938049M

2-3

-32

2

2

MnIBiOBiOMnI

MnI

MnI

≅⋅

=⋅

=⇒=

==

≅⋅+=

[ml] 165,2[l] 0,1652[mol/l] 0,5

mol 0,0826 M

nV

V

nM

-3

-3

-3

-3

-3

-3

BiO

BiOBiO

BiO

BiOBiO ====⇒=

(b)

[eq] 05508,0[eq/mol] 17[mol] 0,00324 znn

[eq/mol] 17z

mol 0,00324[g/mol] 308,74699

[g] 1,0n

eMnIMnI

eqMnI

eMnI

MnI

222

2

2

=⋅=⋅=

=

≅=

[eq] 0,04[l] 0,800[eq/l] 0,050 V Nn V

nN -

3-3

-3

-3

-3

-3 BiOBiOBiO

BiO

BiOBiO =⋅=⋅=⇒= eq

eq


Pag. 2

2

Gli equivalenti di MnI2 non reagiti sono pari a: [eq] 0,01508[eq] 0,04- [eq] 05508,0reagitinon neq

MnI2==

da cui

[mol]108,87[eq/mol] 17

[eq] 0,01508 z

nreagitenon n 4-

eMnI

eqreagitinon ,MnI

MnI2

2

2⋅===

[g] 0,274[g/mol] 308,74699[mol] 108,87PMnreagitinon g -4MnIreagitenon ,MnIMnI 222

≅⋅⋅=⋅= 2) La costante di equilibrio per la reazione:

H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g) vale 45 a 500°C. Calcolare all’equilibrio la pressione totale della miscela gassosa e le moli di iodio, se si mettono a reagire 1,0 mol di H2 e 2,0 mol di I2 in un reattore di 25 litri a 500°C. (Punteggio esercizio: 6/30)

Svolgimento:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Moli all’inizio) 1 2 -

Moli all’equilibrio) 1-x 2-x 2x

χnCP KKKKK 0112Δ ====⇔=−−=ν , quindi

( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )090135x 41x

4x45x135x 90 4xx3x245 4xx2x-x245

2xx2x145 45x2x1

2xK

2

222222

22

=+−⇒

=+−⇒=+−⋅⇒=+−⋅⇒

=−⋅−⋅⇒=−⋅−

=

( )82

346513582

1476018225135412

90414135135x2 ±+

=−±+

=⋅

⋅⋅−±+=

acccetare 0,928

82

58,8641351x0 essere deve perchè scartare 2,364

=±+

=

<<

[ ]mol 1,072928,02x-2 n

2I =−== Per il calcolo della pressione totale (PTOT) essendo la reazione senza variazioni di moli (∆ν=0) ed il volume costante, essa rimane costante. Infatti

inizialiTOT,inizial,Iinizial,HHI,eq,eqI,eqHeq TOT, nnn32x x-2x-1 n nn n2222

=+==++=++=

[ ]( )[ ][ ] [ ]atm 7,616l 25

K500273,15Kmol

atml 0,0821 mol 3

VRTnP TOTTOT =

+⋅

⋅⋅

⋅=⋅=


Pag. 3

3

3) A 50 ml di una soluzione 0,10 M di acido formico (HCOOH) si aggiungono 108 mg di idrossido di sodio (NaOH). Calcolare il pH della soluzione prima e dopo l’aggiunta di NaOH. Per l’acido formico Ka = 1,78∙10-4 M. (Punteggio esercizio: 6/30)

Svolgimento:

• Prima dell’aggiunta di NaOH:

HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO-(aq) + H3O+

(aq) i) Ca - -

eq) Ca -x x x

[ ] [ ][ ] xC

xHCOOH

OHHCOOKa

23

-

a −=

⋅=

+

⇒≥≈⋅

= − 380 8561,1078,11,0

KaC

4a posso trascurare la x rispetto a Ca

aa2

a

2

a CKxCxK ⋅=⇔=

[ ] ( )

[ ] [ ] 2,3751078,1logOHlogpH

1078,11,01078,1CKOHx

510310

54aa3

≅⋅−=−=⇒

⋅=⋅⋅=⋅==⇒

−+

−−+

• Dopo l’aggiunta di NaOH:

[ ] [ ]mol 005,0l 050,0l

mol 0,1VCn HCOOHHCOOH a,HCOOH =⋅

=⋅=

[ ] [ ] [ ] [ ] +− =≡=

=

⋅

=

⋅

==NaOH

3

NaOH

3

NaOH

NaOHNaOH nnmol 0,0027

molg39,9971

g 0,108

molg39,9971

mg10

gmg 108

PM

mg10

gmg 108

PMmn

Acido debole HCOOH(aq)

Base forte + OH-

(aq) sale

HCOO-(aq)

acqua + H2O (l)

Moli iniziali) 0,0050 0,0027 - Moli finali) 0,0023 - 0,0027

abbiamo una soluzione tampone: [ ][ ] 101,852mol 0027,0mol 0050,0

nn

nn1,0

sale

acido

HCOO

HCOOH

-

<≅==<


(aq) + H3O+(aq)

i) nacido nsale - eq) nacido-x nsale+x x

[ ] [ ][ ]

⋅

+

=⋅

=+

totale

acido

totaletotale

sale

3-

a

Vx-nV

xV

xn

HCOOHOHHCOOK poiché

nx-n

nxn

acidoacido

salesale

≅⇒

≅+


Pag. 4

4

[ ]sale

acidoa

totale

sale

totale

acido

a

totale

sale

totale

acido

a3totale n

nK

VnVn

K

Vxn

Vx-n

KOHV

x ⋅=

⋅≅

+

⋅==

⇒ +

[ ] [ ] 3,819101,5163log0,00270,0023101,78log

nnKlogOHlogpH 4

104

10sale

acidoa10310 ≅⋅−=

⋅⋅−=

⋅−=−=⇒ −−+

4) Calcolare a quale volume occorre diluire 1,0 ml di una soluzione 0,5 M di acido acetico (CH3COOH) affinché il suo pH raddoppi. Per l’acido acetico Ka = 1,8∙10-5 M. (Punteggio esercizio: 4/30)

Svolgimento:

pH iniziale:

CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) +

H3O+(aq)


[ ] [ ]

[ ] xCx

COOHCHOHCOOCHK

a

2

3

3-

3a −

=⋅

=+

⇒≥≈⋅

= − 380 27777,78108,15,0

KaC

5a posso trascurare la x rispetto a Ca

aa2

a

2

a CKxCxK ⋅=⇔=

[ ] ( )

[ ] [ ] [ ] 2,52103log109logOHlogpH

1095,0108,1CKOHx

310

610310

65aa3

≅⋅−=⋅−=−=⇒

⋅=⋅⋅=⋅==⇒

−−+

−−+

pH doppio: 5,04

[ ] [ ] ,045--pH3310 1010OH,045OHlogpH ==⇒=−=⇒ ++

[ ] [ ]

[ ][ ]

[ ][ ]

[ ][ ]( ) [ ]

a

pHa

pH2nuovaa

pH2pHa

nuovaaa

2pHpHnuovaaa

pHnuovaa

2pH

a3

nuovaa

23

3

3-

3a

K10K10C

1010KCK1010CK

10C10K

OHCOH

COOHCHOHCOOCHK

−⋅−

⋅−−−−

−

−

+

++

⋅+=⇒

=⋅−⋅⇒=−⋅⇒

−=⇒

−≅

⋅=

Applicando la formula delle diluizioni per le soluzioni chimiche:

[ ] diluizione volumesoluzione nuova della volumeVV CM l 0,001VCMoveVMVM x2nuovaa21a12211 ≡==≡=≡=

[ ]

[ ] [ ][ ] [ ]l 3874,36l 0,001

108,110 108,1 0,51

lmol

108,110108,110

lmol 0,5l 0,001

lmol

K10K10

lmol 0,5l 0,001

V K

10K10 l

mol 0,5l 0,001

4,1008,10

5

5

04,5504,52

a

pHa

pH2x

xa

pHa

pH2

=⋅⋅+⋅⋅⋅

=

⋅

⋅⋅⋅+

⋅

=

⋅

⋅+

⋅

=⇒

⋅⋅+

=

⋅

−−

−

−

−−⋅−−⋅−

−⋅−

V


Pag. 5

5

5) La solubilità del cromato di argento (Ag2CrO4) in acqua pura è 6,54∙10–5 M. Calcolare quanti mg di Ag2CrO4 si sciolgono in:

a) 250 ml di acqua pura; b) 500 ml di una soluzione 0,10 M del sale solubile Na2CrO4.

(Punteggio esercizio: 6/30) Svolgimento:

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]312-35-322-4

2

5-

(aq)-24(aq)(s)42

M1,1189·10 6,54·1044ss s 2CrOAgKs

quindiM 6,54·10soves s 2

CrO2AgCrOAg

=⋅==⋅=⋅=

=

+⇔

+

+

a)

[ ] [ ]

[ ] [ ]mg 5,424ml 250

lml10

mgg10

molg 331,7301

lmol 6,54·10ml 250in sciolti mg

ml 250

lml10

mgg10

molgPM

lmol sml 250

mlmg '' sml 250in sciolti mg

lml10

mgg10

molgPM

lmol s

lml10

mgg10

lg ' s

mlmg '' s

molgPM

lmols

lg ' s

3

3

5-

3

3

CrOAg

3

3

CrOAg3

3

CrOAg

42

42

42

≅⋅

⋅

⋅

=⇒

⋅

⋅

⋅

=⋅

=⇒

⋅

⋅

=

⋅

≡

⇒

⋅

=

b) [ ] [ ] [ ]-2

442 CrONa2CrONaM 0,1 =⋅== +

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

⋅≅

⋅=

⇒

⋅=⇒

⋅≈+⋅=⋅==

<<+−

+⇔

+

+

lmol 101,6725

0,141,1189·10

lmol s

0,14s1,1189·10

0,14ss0,1s 2CrOAgM1,1189·10Ks

quindi0,1s oves0,1 2s eq)

0,1 i)

CrO2AgCrOAg

6-12-

212-

222-4

2312-

(aq)-24(aq)(s)42

[ ] [ ]

[ ] [ ]mg 0,278ml 500

lml10

mgg10

molg 331,7301

lmol 101,6725CrONa di M 0,1 ml 500in sciolti mg

ml 500

lml10

mgg10

molgPM

lmol sml 500

mlmg '' sCrONa di M 0,1 ml 500in sciolti mg

3

3

6-42

3

3

CrOAg42 42

≅⋅

⋅

⋅

⋅=⇒

⋅

⋅

⋅

=⋅

=

Politecnico di Bari – II Facoltà di Ingegneria – Taranto CdL in Ingegneria Industriale

Esame di Chimica Prova scritta – 11 maggio 2009

1) Dopo aver bilanciato, in ambiente basico, la seguente reazione di ossidoriduzione:

(aq)3(aq)3(aq)3(s)5147 NHHCONOOHC +→+ −−

calcolare quanti grammi di NH3 sono prodotti dalla reazione facendo reagire 8,909 g del composto organico C7H14O5 con 160 mL di una soluzione 2,5 M di anioni NO3-. (Voto max.: 6/30) 2) In un reattore di volume (V) costante a 60 °C vengono introdotti 1,5 mol di N2O4 e 0,5 mol di NO2, si stabilisce il seguente equilibrio:

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

Sapendo che a 60 °C la KC è uguale a 0,0875 (mol/L) e che all'equilibrio la pressione totale della miscela è pari a 1,47 atm, calcolare la pressione parziale delle due specie chimiche all'equilibrio ed il volume (V) del reattore. (Voto max.: 8/30) 3) A 400 mL di una soluzione 0,01 M di acido formico (HCOOH: un acido debole monoprotico) si aggiungono 800 mL di una soluzione 0,005 M di idrossido di sodio (NaOH). Calcolare il pH della soluzione prima e dopo l’aggiunta di NaOH sapendo che il pH di una soluzione 0,03 M di acido formico è pari a 2,653. (Voto max.: 7/30) 4) A 25°C, calcolare il prodotto di solubilità (Ks) del fosfato di cadmio [Cd3(PO4)2] sapendo che la f.e.m. della seguente pila a concentrazione allo ione Cd++:

Cd(-) Cd (+)

[Cd++] = 0,01 Msoluzione satura di Cd3(PO4)2

è pari a 0,1755 V a 25 °C. (Voto max.: 4/30) 5) Per la seguente pila a 25°C:

Pt Pt[MnO4

-] =1·10-3 M

[H+] = ?

[ClO3- ] = 1·10-3 M

[Mn++] = 0,1 M[H+] = 0,1 MCl2(g)

(1 atm)

calcolare a quale pH dell’elettrodo di destra la pila risulta scarica (f.e.m.=0). Bilanciare inoltre la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne la costante di equilibrio.

V ,4701 E23 /ClH,ClO=° +− e V ,5071 E

/MnH,MnO4=° +++− .

(Voto max.: 5/30)

- 1 -

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale Soluzioni degli esercizi dell’ESAME DI CHIMICA (11 maggio 2009)

1) Dopo aver bilanciato, in ambiente basico, la seguente reazione di ossidoriduzione:

(aq)3(aq)3(aq)3(s)5147 NHHCONOOHC +→+ −−

calcolare quanti grammi di NH3 sono prodotti dalla reazione facendo reagire 8,909 g del composto organico C7H14O5 con 160 mL di una soluzione 2,5 M di anioni NO3

−. (Voto max.: 6/30)

Svolgimento:

HCO 7 NH 4 OH 3OHC OH NO 4

OH 23 e 32 HCO 7OH 36 NH 4 OH 39OHC OH 24e 32NO 4_______________________________________________________________________________

1 OH 23 e 32 OCH 7 OH 39OHC ox)

32m.c.m. 4 OH 9 HN OH 6e 8ON red)

33514723

23-

3514723

23

4)(

5147

)74(-

3

(-3)

23

5)(

−−−

−−−−−

−−+

−

−−−+

+→+++

++++→++++

×++→+

=×+→++

[ ] 0,05 178,1831

8,909PMm

n5147

5147

5147OHC

OHCOHC mol

molg

g≅

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

==

[ ] [ ]molLL

mol 0,4 0,160 2,5 VM n V

nM -

3-3

-3

-3 NONO

NONO =⋅⎥⎦

⎤⎢⎣⎡=⋅=⇒=

[ ] [ ]molmol 4,0 2,0 1

4 0,051

4nn 1:4 n:n 5147

-35147

-3

OHCNOOHCNO

<=⋅

=⋅

=⇔= reagente in eccesso

[ ] [ ]molmol 05,0 0,1 4

0,44

nn 1:4 n:n

-3

51475147-3

NOOHCOHCNO

>===⇔= reagente limitante

Quindi [ ] [ ]molmol 0,2 405,0 4n n 1:4 n:n

5147351473 OHCNHOHCNH =⋅=⋅=⇔=

[ ] [ ]gmol

gmol 3,4061 17,0305 0,2 PMnm PMm

n333

3

3

3 NHNHNHNH

NHNH =⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⋅=⋅=⇒=

- 2 -

2) In un reattore di volume (V) costante a 60 °C vengono introdotti 1,5 mol di N2O4 e 0,5 mol di NO2, si stabilisce il seguente equilibrio:

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

Sapendo che a 60 °C la KC è uguale a 0,0875 (mol/L) e che all'equilibrio la pressione totale della miscela è pari a 1,47 atm, calcolare la pressione parziale delle due specie chimiche all'equilibrio ed il volume (V) del reattore. (Voto max.: 8/30)

Svolgimento:

Costruiamo il solito schema:

N2O4 ( (g) 2 NO2 (g)

Moli all’inizio) 1,5 0,5 Moli all’equilibrio) 1,5-x 0,5+2x

Quindi all’eq.: x2x25,0x-1,5 n n n eq,NOeq,ONeq TOT, 242

+=++=+= Le frazioni molari di ciascun gas e le rispettive pressioni parziali in funzione di x saranno perciò:

x2x1,542

42 +−

==tot

ON

nn

ONχ 1,47

x2x1,5PP eqTOT,ON 4242 ONχ ⋅

+−

== ⋅

x22x0,52

2 ++

==tot

NO

nn

NOχ

1,47x22x0,5PP eqTOT,NO 22 NOχ ⋅

++

== ⋅

Calcoliamo la KP della reazione: ( ) 1ΔνRTKK Δν

CP +==

[ ] [ ]

2,393 333,15 0,0821 0,0875RTKK CP atmKKmol

atmLL

mol≅⋅⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

⋅⋅

⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⋅=

Utilizziamo le pressioni parziali nella relazione di equilibrio espressa come KP

( )( )

2

ON

NOP

42

2

PP

K =

1,47x2x1,5

1,47x22x0,5

2,393

2

⋅+−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅

++

=

( )( )

( ) ( ) 1,47x22x0,5x1,52,3931,47

x22x0,5

x2x1,52,393

x2x1,5

1,47x22x0,5

2,3932

2

2

2

⋅++

=−⋅⇒⋅++

=+−

⋅⇒

+−

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++

=

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1,47x42x0,25x0,5x32,3931,472x0,5x2x1,52,393 222 ⋅++=+−⋅⇒⋅+=+⋅−⋅⇒

06,81154,1365x 3,487x 5,88xx94,20,36752,393x1,1965x-7,179 222 =−+⇒++=+⇒ È stata ottenuta un’equazione di 2° grado che, risolta, fornisce il seguente risultato:

- 3 -

( ) [ ]mol 0,9253,4872

6,8115)(3,48744,13654,1365x

2

≅⋅

−⋅⋅−+−=

Sostituendo opportunamente il valore trovato possiamo determinare le frazioni molari e le pressioni parziali dei due gas all'equilibrio, che assumono i seguenti valori

196,0925,02925,01,5

x2x1,5

42ONχ =+−

=+−

=

[ ]atm 0,288 1,47196,0PP eqTOT,ON 4242 ONχ ≅⋅== ⋅

804,0196,011x22x0,5

422 ONNO χχ =−=−=++

=

[ ]atm 1,182 1,47804,0PP eqTOT,NO 22 NOχ ≅⋅== ⋅ Calcoliamo ora il volume del recipiente Poiché all'equilibrio si formano complessivamente 2+x = 2 + 0,925 = 2,925 [mol] e la pressione totale è di 1,47 atm, il volume sarà uguale a

[ ] [ ]

[ ] [ ]latm

KKmol

atmlmol 54,4

1,47

333,15 0,0821 2,925

PnRTV ≅

⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⋅⋅

⋅==

- 4 -

3) A 400 ml di una soluzione 0,01 M di acido formico (HCOOH: un acido debole monoprotico) si aggiungono 800 mL di una soluzione 0,005 M di idrossido di sodio (NaOH). Calcolare il pH della soluzione prima e dopo l’aggiunta di NaOH sapendo che il pH di una soluzione 0,03 M di acido formico è pari a 2,653. (Punteggio esercizio: 6/30)

Svolgimento: Prima dell’aggiunta di NaOH:

HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO-(aq) + H3O+

(aq) Conc. iniziali 0,01 - - Conc. all’eq. 0,01 -x x x

[ ] [ ]

[ ] x01,0x

HCOOHOHHCOOK

23

a −=

⋅=

+−

ma non conosciamo la costante acida (Ka) dell’acido formico! Tuttavia sappiamo che il pH di una soluzione 0,03 M di HCOOH è pari a 2,653:

[ ] [ ] M2,6533310 10OH 2,653OHlogpH −++ =⇒=−=⇔

[ ] [ ]

[ ][ ][ ]

( ) 42,653

22,653233

a 101,780103,0

01HCOOH

OHHCOOH

OHHCOOK −−

−++−

⋅≅−

==⋅

=

Tornando alla domanda precedente dobbiamo risolvere la seguente equazione di secondo grado

x-0,01x101,78K

24

a =⋅= −

Infatti non possiamo applicare la solita approssimazione di trascurare la x al denominatore perché:

38056,18101,78

0,01KC

4-a

a <≅⋅

=

( )

( ) ( ) 36244

3

642

242

4

101,2482

10 1,78-410 1,78-10 1,78-]O[Hx

010 1,78-x10 1,78x

xx-0,0110 1,78x-0,01

x10 1,78

−−−−

+

−−

−−

⋅≅⋅⋅−⋅+⋅

==

=⋅⋅+⇔

=⋅⇔=⋅

[ ] [ ] 2,90 101,248logOHlogpH 3

10310 ≅⋅−=−=⇒ −+ Dopo l’aggiunta di NaOH:

[ ] [ ]mol 0,004l 400,0l

mol 0,01VCn HCOOHHCOOHa,HCOOH =⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⋅=

[ ] [ ] +− =≡=⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⋅= NaOHNaOHNaOHNaOH nnmol 0,004l 800,0

lmol 0,005VCn

- 5 -

Avviene la seguente reazione:

acido debole HCOOH

base forte + NaOH

sale HCOONa)

acqua + H2O

Ovvero in forma ionica:

HCOOH(aq) + OH-(aq) HCOO-

(aq) + H2O (l) Moli iniziali) 0,004 0,004 - Moli finali) - - 0,004

Quindi abbiamo una soluzione dello ione HCOO- che darà idrolisi:

HCOO-(aq) + H2O(l) HCOOH(aq) + OH-

(aq) Conc. iniziali CS - - Conc. all’eq. CS-x x x

[ ] [ ]

[ ]11

4

14

a

wbi 105,62

101,78101

HCOOOHHCOOH

KKKK -

-

⋅≅⋅

⋅=

⋅=== −−

−

Per conoscere il pH oltre a calcolare la costante di idrolisi dobbiamo determinare la nuova concentrazione (CS) dello ione HCOO-:

[ ] M 0,0033 0,8 0,4

0,004V

HCOOCtotale

HCOOS ≅

+===

−−

LLmoln

[ ] [ ]-- ove OHxxC

x105,62KS

211

i =−

=⋅=

[ ][ ] [ ]

7,63 6,37-14pOH-14pH

14pOHpH6,37104,30-logOH-logpOH

104,300,0033105,62CKOHquindi380105,872105,62

0,0033KC

710

-10

711-Si

-711-

i

S

===

=+≅⋅==

⋅≅⋅⋅=⋅=>⋅≈⋅

=

−

−+

- 6 -

4) A 25°C, calcolare il prodotto di solubilità (Ks) del fosfato di cadmio [Cd3(PO4)2] sapendo che la f.e.m. della seguente pila a concentrazione allo ione Cd++:

Cd(-) Cd (+)

[Cd++] = 0,01 Msoluzione satura di Cd3(PO4)2

è pari a 0,1755 V a 25 °C. (Voto max.: 4/30)

Svolgimento: Trattandosi di una pila a concentrazione allo ione Cd++, la f.e.m. è uguale a

[ ][ ]−++

+++

=CdCdlog

20,0591f.e.m.

La concentrazione di [ ]++Cd del catodo (polo +) è pari 0,01 M mentre la concentrazione di [ ]++Cd dell’anodo (polo -) è incognita:

[ ][ ] [ ]−++

−++

+++

=⇒=Cd

0,01log2

0,0591 0,1755CdCdlog

20,0591

1010f.e.m. da cui

[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ]mol/L , , -

,,

8

05910175502

0,05910,17552

0,05910,17552

10

1015110

010Cd

10

0,01Cd10 Cd

0,010,05910,17552

Cd 0,01log

⋅≅=⇒

=⇒=⇒⋅

=

⋅−++

⋅−++

⋅

−++

−++

La concentrazione anodica di Cd++ deve essere uguale a quella derivante dal prodotto di solubilità del fosfato di cadmio [Cd3(PO4)2]

( ) ( ) [ ] [ ]

541

2838

S

823

S

(aq)-34(aq)(s)243

10948 3101512

3101513K

310151sCd3sCd2s3sK

2s 3s

PO2 Cd 3 )(POCd

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅≅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅=⇒

⋅=⇒≡=⇒⋅=

+

−++++

++←→

Lmol,,,

,

---

-

- 7 -

5) Per la seguente pila a 25°C:

Pt Pt[MnO4

-] =1·10-3 M

[H+] = ?

[ClO3- ] = 1·10-3 M

[Mn++] = 0,1 M[H+] = 0,1 MCl2(g)

(1 atm)

calcolare a quale pH dell’elettrodo di destra la pila risulta scarica (f.e.m.=0). Bilanciare inoltre la reazione globale che avviene durante il suo funzionamento e calcolarne la costante di equilibrio.

V ,4701 E23 /ClH,ClO=° +− e V ,5071 E

/MnH,MnO4=° +++− .

(Voto max.: 5/30) Svolgimento:

destrasinistrasinistradestradestrasinistra EE0EEEE0 =⇒=−=−=⇔= f.e.m.f.e.m.

È indifferente scegliere il polo di destra o sinistra come anodo o catodo. La semireazione a sinistra scritta nel senso della riduzione è

OH 6 Cl H 21e 10OCl2 22

(0)

3

5)(+→++ +−−

+

da cui il potenziale è ricavabile mediante l’equazione di Nernst:

[ ] [ ] [ ] [ ]

[ ] ( )1810

0,0591470,1101log10

0,0591470,1

11,0101log

100,0591470,1

PHClOlog

100,0591 E E

18

12 23

Cl

12 23

/ClH,ClOsinistra2

23

−⋅+=⋅+=

=⋅⋅

+=⋅

+°=

−

−+−

+−

La semireazione a destra scritta anch’essa nel senso della riduzione è

OH 4 nMH 8e 5OMn 2

2)(

4

7)(+→++ ++

++−−

+

permette di impostare l’equazione di Nernst così:

[ ] [ ][ ]

[ ] [ ][ ]

[ ] [ ]( ) ( ) ( )xx

x

log582

50,0591507,1101log

50,0591507,1

0,1101log

50,0591507,1

MnHMnOlog

50,0591 E E

8 2

8 38 4

/MnH,MnOdestra4

+−⋅+=⋅⋅+=

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅+=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅+°=

−

−

++

+−

+++−

( ) ( ) ( )

( )x

x

log160,236407,151,063870,14

log582

50,0591507,118

100,0591470,1

E E destrasinistra

+−=−

+−⋅+=−⋅+

=

( ) [ ] M 0,842 10H 0,074837516

1,1974log 0,0748375 ≅==⇔−=−

= −+xx

II FACOLTÀ DI INGEGNERIA CdL in INGEGNERIA INDUSTRIALE

ESAME DI CHIMICA

SCRITTO DEL 15 LUGLIO 2009

1) Dopo aver bilanciato la seguente ossidoriduzione che avviene in ambiente basico:

( ) (aq)2

3(aq)3

4(s) 3(s)32(aq)2

4 SO AsO OHCr SAsCrO −−− ++→+ Calcolare quanti grammi di Cr(OH)3 si formano se si fanno reagire 300 mL di una soluzione 0,6 N di CrO4

-2 con 1,230 g di As2S3. (Voto.: 7/30) 2) A 127°C, si pongono 7,5 g del gas SO2Cl2 in un reattore dal volume costante di 1,5 litri. Raggiunto l’equilibrio secondo la reazione:

SO2Cl2 (g) SO2 (g) + Cl2 (g) si constata che nel reattore sono presenti 0,0425 mol di SO2. Calcolare la frazione molare dei componenti la miscela di equilibrio ad equilibrio raggiunto se, nelle identiche condizioni sperimentali, si pongono nel reattore, assieme ai 7,5 g di SO2Cl2, anche 0,0325 mol di Cl2. (Voto: 9/30) 3) Calcolare il pH della soluzione ottenuta mescolando 200 mL di NH3 1,0·10–3 M con 250 mL di HCl 4,0·10–4 M sapendo che la costante basica (Kb) di NH3 è pari a 1,8·10–5 (mol/L). (Voto: 4/30) 4) 6,134 g di acetato di sodio (CH3COONa) vengono addizionati a 250 mL di una soluzione all’1,23 % in peso di CH3COOH (densità=1,01 g/mL). Calcolare il pH della soluzione finale sapendo la costante acida (Ka) di CH3COOH è pari a 1,8·10–5 (mol/L). (Voto: 4/30) 5) Assegnata la seguente pila a 25°C:

Pt Ag[MnO4

-]=0,1 M

[H+] = 0,001 M soluzione satura

(+) (-)

Ag3PO4[Mn++] = 0,1 M

calcolarne la f.e.m. sapendo che i potenziali standard di riduzione del catodo ( +++−°/MnH,MnO4

E ) e dell’anodo

(/AgAg

E +° ) valgono rispettivamente 1,507 V e 0,800 V e che il prodotto di solubilità (Ks) del Ag3PO4 a

25°C è uguale a 8,88·10–17 (mol/L)4. (Voto: 6/30)

II FACOLTÀ DI INGEGNERIA-TARANTO · (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la...

Documents

Transcript of II FACOLTÀ DI INGEGNERIA-TARANTO · (con le formule di risonanza più probabili) ed assegnarne la...