CHIMICA GENERALE E INORGANICA Esito e Soluzioni della prova del 13 dicembre 2013
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- Placido De Marco
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1 CHIMICA GENERALE E INORGANICA Esito e Soluzioni della prova del 13 dicembre ) Si fanno reagire 70.8 g di Sb 2 S 3 e 65.8 g di HNO 3 secondo l equazione (da bilanciare): Sb 2 S 3 + NO H + S + H 3 SbO 4 + NO + H 2 O. Calcolare la massa di zolfo ed il volume di NO (misurato a 1 atm e 263 K) prodotti. L equazione bilanciata è 3 Sb 2 S HNO H 2 O 9 S + 6 H 3 SbO NO Le moli utilizzate sono : mol di Sb 2 S 3 (MM = g/mol) = massa/mm = 70.8/339.6 = mol mol di HNO 3 (MM = 63 g/mol) = massa/mm = 65.8/63 = 1.04 mol Il rapporto ideale è mol Sb 2 S 3 /mol HNO 3 = 3/10 = 0.3 Il rapporto utilizzato è mol Sb 2 S 3 /mol HNO 3 = 0.208/1.04 = 0.2 < 0.3; l agente limitante è Sb 2 S 3. Le moli di S prodotte sono mol S = mol Sb 2 S 3 9/3 = = mol Le moli di NO prodotte sono mol NO = mol Sb 2 S 3 10/3 = = mol La massa di S (MA = 32 g/mol) prodotta è massa = mol MA = = 20 g Il volume di NO prodotto è dato dall equazione dei gas perfetti V = nrt/p = / 1 = 15 L 2) 3.00 L (misurati a 1.20 atm e 300 K) di una miscela gassosa contenente vapori di HCl vengono fatti gorgogliare in 300 ml di una soluzione di NH M. Il ph risultante è Calcolare il ph iniziale della soluzione di ammoniaca, la percentuale (in moli) e la pressione parziale dell acido cloridrico nella miscela gassosa K B (NH 3 ) = NH 3 è una base debole. Il suo ph può essere calcolato con l equazione (approssimata) [OH-] Kb[NH 3 ] = = M poh = -Log[OH - ] = - Log = 2.67 ph = 14 poh = = Le mmoli di NH 3 contenute nella soluzione iniziale sono mmol = M V = = 75 mmol La reazione tra NH 3 e HCl (e la corrispondente tabella delle variazioni) è NH 3 + HCl NH 4 Cl 75 x 0 -x -x +x 75-x 0 x Trattandosi di una soluzione tampone, il suo ph è dato dall equazione (approssimata) [H 3 O + ] = K A n A /n B [H 3 O + ] = 10 -ph = = M K A = K w /K B = / = M per cui = (x/75 x) x = mmol di HCl = mmol La pressione parziale va calcolata con l equazione di stato dei gas perfetti P = nrt/v = = /0.3 = 0.30 atm La percentuale in moli è data dal rapporto tra pressione parziale e pressione totale % = P(HCl)/P tot 100 = 0.3/ = 25 %
2 3) Due colluttori anticarie indicano in modo diverso il contenuto di fluoro. Il primo riporta lo 0.05% di fluoruro di sodio, il secondo 225 ppm. Calcolare la molarità [F - ] di entrambi, e determinare qual è il più concentrato. La % è definita come % = massa di soluto/massa totale 100 Le ppm sono definite come ppm = massa di soluto/massa totale 10 6 per cui il fattore di conversione è = 10 6 /100 = 10 4 ppm /% Per cui 0.05 % corrisponde a = 500 ppm 500>225 questa è più concentrata Una soluzione acquosa diluita (d = 1 Kg/L) ha una massa di 10 6 mg/l, per cui il contenuto in massa/volume è /10 6 mg/l di NaF = 0.5 g/l la molarità di NaF (MM = 42 g/mol) = massa/(mm L) = 0.5/42 = M Il contenuto di NaF nella seconda soluzione è g/ L la molarità di NaF (MM = 42 g/mol) = massa/(mm L) = 0.225/42 = M 4) La reazione N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) è esotermica (produce energia).prevedere in che modo le seguenti perturbazioni influenzano la posizione dell'equilibrio e il valore della costante di equilibrio. Giustificare ogni risposta. a) diminuzione della pressione parziale di azoto L equilibrio si sposta verso sinistra, in modo da produrre azoto; la costante non cambia b) aumento della pressione parziale di ammoniaca L equilibrio si sposta verso sinistra, in modo da consumare ammoniaca; la costante non cambia c) diminuzione della temperatura del reattore Basse temperature favoriscono la reazione esotermica (verso destra); la costante aumenta d) aggiunta di un catalizzatore Il catalizzatore non ha effetti né sul verso della reazione, né sulla costante di equilibro e) riduzione della pressione totale, a temperatura costante L equilibrio si sposta nel verso in cui si ha un aumento delle moli; la costante non cambia 2
3 5) Determinare la formula di Lewis, la geometria molecolare, e gli orbitali usati dall atomo centrale nelle seguenti molecole o ioni: a) H 2 S b) N 2 O c) BrF 2 H 2 S N 2 O BrF 2 el. di valenza = = = 21 Form. Di Lewis Classificazione AX2E2 AX2 AX2E3 Geometria Piegata Lineare Lineare H-S-H < 109 N-N-O = 180 F-Br-F = 180 Orb. Utilizzati S usa quattro N usa due orbitali Br usa cinque orbitali sp 3 d(e orbitali sp 3 sp e due orbitali p un orb p per il legami ) per il legame 6) Sulla base dei potenziali di elettrodo, stabilire se ioduro di potassio o cloruro di sodio possono essere ossidati dal biossido di manganese in ambiente acido. Scrivere le equazioni bilanciate e complete che descrivono i fenomeni. Le semireazioni implicate ed i rispettivi potenziali sono: I 2 + 2e - 2 I - (E = 0.54V), Cl 2 + 2e - 2 Cl - (1.35 V); MnO H e - Mn H 2 O (1.23 V) Le semireazioni di ossidazione corrispondono al verso anodico (l opposto di quello tabulato), che vanno accoppiate con la semireazione di riduzione di MnO 2 MnO H I - Mn H 2 O + I 2 E = =0.69 V>0 reazione spontanea (lo ioduro si ossida) MnO H Cl - Mn H 2 O + Cl 2 E = = V<0 reazione non spontanea (il cloruro non si ossida) 3
4 7) In un reattore da 10.0 L si fanno reagire 10 moli di CO e 10 di acqua secondo la reazione CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g), la cui K C vale Calcolare la composizione della miscela all equilibrio. Qual è l effetto del volume del reattore sulla posizione di equilibrio? Si imposta la tabella ICE della variazioni: CO + H 2 O CO 2 + H 2 O Inizio Variazioni -x -x x x Equilibrio 10-x 10 x x x Conc. All Eq 10-x/V 10-x/V x/v x/v K c = [CO 2 ][H 2 O]/[CO][H 2 O] = x 2 /(10-x) 2 = 3.26 (Il volume viene semplificato) 3.26 = x/(10 x) da cui mol di CO 2 = mol di H 2 O = x = 6.42 mol mol di CO = mol di H 2 = = 3.58 mol Poiché la reazione avviene senza variazione del numero di moli, il Volume non ha effetto sulla posizione dell equilibrio (si semplifica nella K) 4
5 Milano,16 dicembre 2013 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA Si comunica il risultato della prova scritta del 13 dicembre 2013: BAGLIONI MARCO N.A. BERTULETTI PAOLO N.A. CASTELLI LORENA 22 CIVELLI BEATRICE Insuff COLOMBO SILVIA N.A. CRISTARELLA EMANUN.A. CRIVELLI ALESSANDRInsuff GAROFALO CHIARA N.A. LABBATE MAURO N.A. MARINONI PAOLO Insuff MASTROLIA ELISA N.A. MUSSAT BEATRICE N.A. NERI DAVIDE N.A. PASQUALINI JULIA N.A. PETROSILLI CLAUDIA N.A. SAPORITI GIULIA 20 TESTA PAOLO 19 VOGLI MEGI Insuff Insuff: deve integrare con una prova orale N.A.: non ammesso all integrazione orale. Sia chi intende accettare il voto proposto, sia chi intende sottoporsi all integrazione orale, deve comunicarlo al docente entro il 19 dicembre. Chi non comunica le sue intenzioni entro tale data, verrà considerato ritirato. Per prendere visione degli scritti o fissare la data dell eventuale prova orale rivolgersi al prof Della Pergola nell ufficio al terzo piano del DISAT o per roberto.dellapergola@unimib.it Il docente del corso Della Pergola 5
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