Prova scritta d esame

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1 Prova scritta d esame Sono riportati i testi e, successivamente, le soluzioni di prove scritte d esame. Il documento intende dare una informazione sul livello della prova con cui si confronteranno gli studenti. Per la preparazione di raccomanda vivamente di fare riferimento alle lezioni svolte in aula e ai testi consigliati, seguendo la sequenza con cui vengono sviluppati i vari argomenti a partire dagli esempi più semplici fino ai casi più complessi. E fondamentale acquisire comprensione e familiarità con i concetti, le leggi e le relazioni, tenendo conto che tipicamente in un problema d esame non è semplicemente richiesta l applicazione di una formula ma l elaborazione di un problema specifico, come lo studente potrà incontrare nella pratica dei laboratori didattici e di ricerca negli anni di corso successivi o infine nella pratica professionale.

2 FACOLTÀ DI FARMACIA E MEDICINA Prova scritta di Chimica Generale ed Inorganica del 19 giugno 2018 Cognome e Nome (in stampatello).. Matricola. Iscritto al anno nell A. A. 2017/2018 del Corso di Laurea in.. Docente Prof.... Firma all entrata. La durata della prova scritta è fissata in tre ore. Non è ammessa la consultazione di testi ed appunti di Chimica e di Stechiometria Problema 1. 1) Dopo aver bilanciato in forma molecolare la seguente equazione: CrBr 3 + Cl 2 + KOH K 2 CrO 4 + KBrO 4 + KCl + H 2 O calcolare il volume, in litri, di Cl 2 gassoso, misurato a 25 C e alla pressione di 1,00 atm, necessario per reagire quantitativamente, in base all equazione bilanciata, con 7,876 g di CrBr 3, in presenza di un eccesso di KOH. Determinare, inoltre, i grammi di KCl che si ottengono con queste condizioni. 2) Indicare il nome di tutte le sostanze interessate alla reazione, utilizzando le regole della nomenclatura sistematica. (Pesi atomici (u.m.a): Cr = 52,0; Br = 79,9; K = 39,1; O = 16,0; Cl =35,5) Problema 2. L analisi elementare di un composto X (non ionico né volatile), formato da carbonio, idrogeno e ossigeno, ha fornito le seguenti percentuali in peso: carbonio 71,64 % e idrogeno 4,48 %. Sciogliendo 6,32 g di X in 850 ml di etanolo, si è ottenuta una soluzione avente un punto di gelo pari a -97,84 C. Trovare la formula molecolare di X, note le seguenti proprietà dell etanolo: costante crioscopica 1,99 C Kg mol -1, punto di gelo -97,70 C e densità 0,789 g/ml. (Pesi atomici (u.m.a.): C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0 ) Problema 3. 1,00 L di una soluzione acquosa 0,200 M di un acido diprotico debole H 2 A è titolato con una soluzione di idrossido di sodio 0,200 M. Sapendo che il ph al primo punto di equivalenza è 4,74 e che la Ka 2 = 5,26 x10-7, calcolare: (1) la Ka 1 dell acido debole; (2) il ph al secondo punto di equivalenza; (3) il volume di idrossido di sodio necessario a raggiungere il secondo punto di equivalenza.

3 Compito del 19 giugno 2018 Foglio rosa Problema 1 3) Dopo aver bilanciato in forma molecolare la seguente equazione: CrBr 3 + Cl 2 + KOH K 2 CrO 4 + KBrO 4 + KCl + H 2 O calcolare il volume, in litri, di Cl 2 gassoso, misurato a 25 C e alla pressione di 1 atm, necessario per reagire quantitativamente, in base all equazione bilanciata, con 7,876 g di CrBr 3, in presenza di un eccesso di KOH. Determinare, inoltre, i grammi di KCl che si ottengono con queste condizioni. 4) Indicare infine il nome di tutte le sostanze interessate alla reazione, utilizzando le regole della nomenclatura sistematica. (Pesi atomici (u.m.a) Cr = 52,0; Br = 79,9; K = 39,1; O = 16,0; Cl =35,5) Cr +3 Br Cl KOH K 2 Cr +6 O 4 + KBr +7 O 4 + KCl -1 + H 2 O CrBr 3 si ossida, Cl 2 si riduce, ambiente basico 2 Cr +3 Br Cl OH - Cr +6 O e - 2 Cl Br +7 O (3 + 24) e H 2 O 2 CrBr OH Cl 2 2 CrO BrO H 2 O + 54 Cl - ( = 0) 2 CrBr Cl KOH 2 K 2 CrO KBrO KCl + 32 H 2 O g 7,876 Moli di CrBr 3 = = = 0,02700 moli PM 291,7 Moli di Cl 2 necessarie per reagire con 0,02700 moli di CrBr 3 = 2: 27 = 0,027 : x x = 0,3645 = moli Cl 2 gassoso n R T 0,3645 0, Volume di Cl 2 = = = 8,918 Litri P 1 Moli di KCl che si formano a partire dalle 0,02700 moli di CrBr 3 = 2: 54 = 0,027 : y y = 0,729 = moli KCl che si ottengono g di KCl che si formano = moli PM = 0,729 74,6 = 54,38 g di KCl 2) bromuro di cromo(iii) + cloro molecolare + idrossido di potassio cromato di potassio + perbromato di potassio + cloruro di potassio + acqua

4 Compito del 19 giugno 2018 Foglio rosa Problema 2 L analisi elementare di un composto X (non ionico né volatile), formato da carbonio, idrogeno e ossigeno, ha fornito le seguenti percentuali in peso: carbonio 71,64 % e idrogeno 4,48 %. Sciogliendo 6,32 g di X in 850 ml di etanolo si è ottenuta una soluzione avente un punto di gelo pari a -97,84 C. Trovare la formula molecolare di X, note le seguenti proprietà dell etanolo: costante crioscopica 1,99 C Kg mol -1, punto di gelo -97,70 C e densità 0,789 g/ml. Pesi atomici (u.m.a.): C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0 ***************************************** Per 100 g di X: C moli 4.48 moli moli Il rapporto stechiometrico di combinazione corrisponde alla seguente: C 5.97 H 4.48 O 1.49 Dividendo ciascun termine per il più piccolo (1.49) si ha: C 4 H 3 O (formula minima = 67.0 u.m.a.) Inoltre, dai dati sull abbassamento crioscopico: T cr = k cr m T cr cr m cr n X Kg solvente cr g X X(d solvente X cr T cr (d g X solvente ( ( u.m.a Formula molecolare = 2 Formula minima = C 8 H 6 O 2

5 Compito del 19 giugno 2018 compito Rosa Problema 3 1,00 L di una soluzione acquosa 0,200 M di un acido diprotico debole H 2 A è titolato con una soluzione di idrossido di sodio 0,200 M. Sapendo che il ph al primo punto di equivalenza è 4,74 e che la Ka 2 = 5,26 x10-7, calcolare: (1) la Ka 1 dell acido debole; (2) il ph al secondo punto di equivalenza; (3) il volume di idrossido di sodio necessario a raggiungere il secondo punto di equivalenza. ******************************************************************************** Al 1 punto di equivalenza sono state titolate le moli di H 2 A = M x V = 0,200 x 1,00 = 0,200 con un uguale quantità di NaOH: H 2 A Na NaHA + H 2 O Inizio (moli) 0,200 0,200 - Fine (moli) - - 0,200 0,200 Si ottiene un anfolita, e conoscendo il ph possiamo trovare la Ka2: [H 3 O + ] = 10 -ph = 10-4,74 = 1,82 x 10-5 ma [H 3 O + ] = (Ka1 x Ka2) 1/2 e dunque: Ka 1 = [H 3 O + ] 2 /Ka 2 = 3,31 x / 5,26 x10-7 = 6,29 x punto di equivalenza: bisogna neutralizzare completamente NaHA formato: NaHA Na Na 2 A + H 2 O Inizio (moli) 0,200 0,200 Fine (moli) - - 0,200 0,200 Il sale Na 2 A si dissocia in A 2- che dà idrolisi basica: A 2- + H 2 A - + OH - Inizio (moli) 0,200 Fine (moli) 0,200-x x x Sono stati aggiunti2 x 1,00 = 2,00 litri di Na dunque il volume finale è 3,00 litri: per la titolazione di 1L della soluzione dell acido, [OH - ] = [(Kw/Ka 2 ) Cs] 1/2 = [(1x10-14 /5,26 x10-7 )x0,200/3] 1/2 = (1,27 x10-9 ) 1/2 = 3,56 x10-5 M poh = 4,45 ph = 9,55

6 FACOLTÀ DI FARMACIA E MEDICINA Prova scritta di Chimica Generale ed Inorganica del 11 luglio 2018 Cognome e Nome (in stampatello).. Matricola. Iscritto al anno nell A. A. 2017/2018 del Corso di Laurea in.. Docente Prof.... Firma all entrata. La durata della prova scritta è fissata in tre ore. Non è ammessa la consultazione di testi ed appunti di Chimica e di Stechiometria Problema 1. Una miscela gassosa X è costituita da etano (C 2 H 6 ) ed etilene (C 2 H 4 ) ed occupa un volume di 200 ml. Per bruciare quantitativamente la miscela X vengono utilizzati 700 ml di O 2. Inoltre, in seguito all eliminazione di tutta l acqua formatasi nella reazione di combustione, si misura un volume residuo di 430 ml. Sapendo che l 2 introdotto inizialmente era in eccesso, calcolare la percentuale molare dei componenti della miscela X (tutti i volumi vengono misurati nelle stesse condizioni di pressione e temperatura). Problema 2. In un recipiente del volume di 2,00 L ed alla temperatura di 300 C si introducono 0,400 moli di A e,4 moli di B. Calcolare la costante Kc sapendo che a C quando si stabilisce l equilibrio gassoso: A (g) + 2 B (g) 2C (g) + D (g) sono presenti 0,200 moli di C. Calcolare, inoltre, quante moli di B occorre aggiungere al sistema all equilibrio, sempre nello stesso recipiente mantenuto alla temperatura di 300 C, per ottenere 0,400 moli di C. Problema 3. Calcolare la f.e.m della seguente pila, a 25 C: A B Pt HNO 3 0,150 M NH 4 Cl 0,150 M Pt (H 2, 1 atm) V = 200 ml V = 400 ml (H 2, 1 atm) Calcolare, inoltre, la f.e.m della pila a 25 C dopo aver aggiunto 300 ml di una soluzione di KOH 0,150 M in entrambi i compartimenti. Considerare additivi i volumi. La costante di ionizzazione dell ammoniaca è Kb = 1,

7 11 Luglio 2018 Compito Giallo Problema 1 Una miscela gassosa X è costituita da etano (C 2 H 6 ) ed etilene (C 2 H 4 ) ed occupa un volume di 200 ml. Per bruciare quantitativamente la miscela X vengono utilizzati 700 ml di O 2. Inoltre, in seguito all eliminazione di tutta l acqua formatasi nella reazione di combustione, si misura un volume residuo di 4 ml. Sapendo che l 2 introdotto inizialmente era in eccesso, calcolare la percentuale molare dei componenti della miscela X (tutti i volumi vengono misurati nelle stesse condizioni di pressione e temperatura). ***************************************** Posto che x = ml etano ed y = ml etilene C 2 H 6 + 7/2 O 2 C 2 + 3H 2 O x 7/2x 2x 3x C 2 H O 2 C 2 + 2H 2 O y 3y 2y 2y - - x = 140 ml e y = 60 ml A pressione e volume costanti (%) vol = (%) mol,0 % %

8 11 Luglio 2018 Compito Giallo Problema In un recipiente del volume di 2,00 L ed alla temperatura di 300 C si introducono 0,400 moli di A e 0,400 moli di B. Calcolare la costante Kc sapendo che a 300 C quando si stabilisce l equilibrio gassoso: A (g) + 2 B (g) 2C (g) + D (g) sono presenti 0,200 moli di C. Calcolare, inoltre, quante moli di B occorre aggiungere al sistema all equilibrio, sempre nello stesso recipiente mantenuto alla temperatura di 300 C, per ottenere 0,400 moli di C. Si calcola la Kc: A (g) + 2 B (g) 2 C (g) + D (g) Iniz. 0,400 0,400 Eq 0,400 - x 0,400-2 x 2 x x All equilibrio: moli di C = 0,200 = 2 x; dunque x = 0,100 ertanto le moli di D all equilibrio saranno x,1, le moli di A,4-0,100 = 0,300 mentre le moli di B = 0, ,100 = 0,200 [C] 2 [D] (0,200 / V) 2 (0,100 / V) (0,004)/V 3 Kc = = = = 0,333 [A] [B] 2 (0,300/ V) (0,200 / V) 2 (0,012) /V 3 Si vogliono ottenere,4 moli di C finali aggiungendo all equilibrio a moli di B quindi: A (g) + 2B (g) 2 C (g) + D (g) Iniz. 0,300 0,200 + a 0,200 0,100 Eq 0,300 - y 0,200 + a 2y 0, y 0,100 + y Al nuovo equilibrio le moli saranno: C = 0,400 = 0, y ; 2 y = 0,200 ; da cui y = 0,100 le moli di D = 0,100 + y = 0, ,100 = 0,200; le moli di A = 0,300 y = 0,300 0,100 = 0,200 moli B= 0,200 + a 2 y = 0,200 + a 0,200 = a. Le moli da aggiungere, a, si ricavano da Kc [C] 2 [D] (0,400) 2 (0,200) 0,0320 Kc = = = = 0,333 [A] [B] 2 (0,200) (a) 2 (0,200) (a) 2 0,0320 = a 2 ; 0,480 = a 2 a = 0,693 moli di B da aggiungere all equilibrio (0,200) (0,333)

9 Esame del 11 Luglio COMPITO giallo Problema 3 Calcolare la f.e.m della seguente pila, a 25 C: A B Pt HNO 3 0,150 M NH 4 Cl 0,150 M Pt (H 2, 1 atm) V = 200 ml V = 400 ml (H 2, 1 atm) Calcolare, inoltre, la f.e.m della pila a 25 C dopo aver aggiunto 300 ml di una soluzione di KOH 0,150 M in entrambi i compartimenti. Considerare additivi i volumi. La costante di ionizzazione dell ammoniaca è Kb = 1, compartimento A: soluzione di acido forte 0,150 M quindi [H 3 O + ] A = [HNO 3 ] = 0,150 M. compartimento B: NH 4 Cl dà idrolisi acida. 14 [H 3 O + K ] B = W K Cs = Poiché [H 3 O + ] A > [H 3 O + ] B b 5 A = catodo e B = anodo 0,150 = 9, M f.e.m = log [H 3 O + ] A 0,150 = log = 0,250 V [H 3 O + ] B 9, moli di KOH aggiunte in entrambi i compartimenti: = In A: moli di HNO 3 iniziali: 0,150 0,200 = Si ha la seguente reazione: HNO 3 + KOH KNO 3 + H 2 O [KOH] A = [OH - ] = 0,0300 M; [H 3 O + ] A =1x10-14 /0,0300 = 3, In B: moli di NH 4 Cl iniziali: 0,150 0,400 = Si ha la seguente reazione: NH 4 Cl + KOH NH 3 + H 2 O + KCl soluzione tampone [OH - [NH ] B = Kb 3 ] = = 5, M [NH + 4 ] [H 3 O + ] B = = 1, M Poiché [H 3 O + ] B > [H 3 O + ] A B = catodo e A = anodo e quindi la nuova fem sarà: f.e.m = log [H 3 O + ] B = log 1, = 0,162 V [H 3 O + ] A 3,

10 FACOLTÀ DI FARMACIA E MEDICINA Prova scritta di Chimica Generale ed Inorganica del 13 settembre 2018 Cognome e Nome (in stampatello).. Matricola. Iscritto al anno nell A. A. 2017/2018 del Corso di Laurea in.. Docente Prof.... Firma all entrata. La durata della prova scritta è fissata in tre ore. Non è ammessa la consultazione di testi ed appunti di Chimica e di Stechiometria Problema 1. La soluzione A viene ottenuta sciogliendo 95,0 g di NaBr in 1,0 L di acqua. Determinare la molarità, la percentuale in peso e la molalità di una soluzione B, preparata prelevando 250,0 ml della soluzione A e diluendoli successivamente fino ad un volume finale di 400,0 ml (la densità della soluzione B è pari a 1,12 g/ml). Calcolare inoltre quale volume di una soluzione 0,450 M di KBr (C) occorre mescolare con 500 ml di soluzione A per ottenere una soluzione D a concentrazione finale di ioni bromuro pari a 0,728 moli/l. (Considerare i volumi additivi). Pesi atomici (u.m.a.): Na = 23,0; Br = 79,9 Problema 2. La costante di ionizzazione dell acido benzoico, C 6 H 5 COOH, acido monoprotico debole è: Ka = 6, Si dispone di una soluzione acquosa, sol A, 0,120 M di acido benzoico. Determinare: 1) Il ph della soluzione A; 2) I ml di una soluzione di NaOH 0,100 M da aggiungere a 100,0 ml di soluzione A per ottenere una soluzione tampone avente ph = 4,00; 3) Il ph che si ottiene quando a 95 ml della soluzione A sono aggiunti 125 ml di una soluzione 0,140 M di benzoato di sodio, C 6 H 5 COONa; 4) Il ph che si ottiene quando a 50,0 ml della soluzione A sono aggiunti 30 ml di una soluzione 0,200 M di KOH. Considerare additivi i volumi. Problema 3. A 25 C il prodotto di solubilità Ks dello iodato di piombo(ii) è 3,62 x Una soluzione A di nitrato di piombo(ii) ha concentrazione 0,0300 M. Una soluzione B di iodato di sodio ha concentrazione 0,0150 M. Calcolare la concentrazione di tutte le specie in soluzione quando si mescolano: - 2,00 ml della soluzione A con 8,00 ml della soluzione B e diluendo fino ad un volume totale di 3,00 L; - 90,0 ml della soluzione A con 230,0 ml della soluzione B. Calcolare, inoltre, la solubilità dello iodato di piombo(ii) in acqua pura a 25 C. Considerare additivi i volumi.

11 Esame del 13 settembre COMPITO giallo - Problema 1 La soluzione A viene ottenuta sciogliendo 95,0 g di NaBr in 1,0 L di acqua. Determinare la molarità, la percentuale in peso e la molalità di una soluzione B, preparata prelevando 250,0 ml della soluzione A e diluendoli successivamente fino ad un volume finale di 400,0 ml (la densità della soluzione B è pari a 1,12 g/ml). Calcolare inoltre quale volume di una soluzione 0,450 M di KBr (C) occorre mescolare con 500 ml di soluzione A per ottenere una soluzione D a concentrazione finale di ioni bromuro pari a 0,728 moli/l. (Considerare i volumi additivi). Pesi atomici (u.m.a.): Na = 23,0; Br = 79,9 ***************************************** Soluzione A: 9. 1,9,9,9 Soluzione B:,9,, 1, , 1 Mescolamento ( A + ( C ( D ( A ( C = M D (V A+ V C ) (,9, (,4 C) = 0,728(0,500 + V C ) V C = 0,351 L

12 Esame del 13 settembre COMPITO giallo - Problema 2 La costante di ionizzazione dell acido benzoico, C 6 H 5 COOH, acido monoprotico debole è: Ka = 6, Si dispone di una soluzione acquosa, sol A, 0,120 M di acido benzoico. Determinare: 5) Il ph della soluzione A; 6) I ml di una soluzione di NaOH 0,100 M da aggiungere a 100,0 ml di soluzione A per ottenere una soluzione tampone avente ph = 4,00; 7) Il ph che si ottiene quando a 95 ml della soluzione A sono aggiunti 125 ml di una soluzione 0,140 M di benzoato di sodio, C 6 H 5 COONa; 8) Il ph che si ottiene quando a 50,0 ml della soluzione A sono aggiunti 30 ml di una soluzione 0,200 M di KOH. Considerare additivi i volumi. 1) Calcolo del ph soluzione di acido debole, essendo la Ka < 10-3 e la ca > 10-3 si può adoperare l espressione approssimata. [H 3 O + ] = = = 2, ph = 2,56 2) le moli di C 6 H 5 COOH in 100 ml di soluzione A sono = M V = 0,120 x 0,100 = 0,0120 moli. Si vuole ottenere una soluzione tampone avente ph = 4,00. [H 3 O + ] = C 6 H 5 COOH + NaOH C 6 H 5 COONa + H 2 O Inizio (n) 0,0120 x Fine 0,0120 x - x [H 3 O + ] = 10-4 = = 6, = 10-4 ; 0,63 (0,0120 x) = x 1,63 x = 0,00756 ; x = 0,00464 moli di NaOH da aggiungere per ottenere una soluzione tampone con ph = 4,00 che corrispondono a V = = = 0,0464 L ossia 46,4 ml di sol di NaOH 3) le moli di C 6 H 5 COOH sono: n = M V = 0,120 x 0,095 = 0,0114 moli. le moli di C 6 H 5 COONa sono: n = M x V = 0,140 x 0,125 = 0,0175 moli. si ottiene una soluzione tampone C 6 H 5 COOH / C 6 H 5 COONa [H 3 O + ] = = 6, = 4, ph = 4,39 4) le moli di C 6 H 5 COOH sono = M V = 0,120 x 0,050 = 0,006 moli. le moli di KOH sono = M x V = 0,200 x 0,030 = 0,006 moli C 6 H 5 COOH + KOH C 6 H 5 COOK + H 2 O Inizio (n) 0,006 0, ,006 idrolisi basica - Vtot = 0,080 L [C 6 H 5 COOK] = = 0,075 moli/l [OH - ] = = 3, poh = 5,46 ph = 8,54

13 Esame del 13 settembre COMPITO giallo - Problema 3 A 25 C il prodotto di solubilità Ks dello iodato di piombo(ii) è 3, Una soluzione A di nitrato di piombo(ii) ha concentrazione 0,0300 M. Una soluzione B di iodato di sodio ha concentrazione 0,0150 M. Calcolare la concentrazione di tutte le specie in soluzione quando si mescolano: - 2,00 ml della soluzione A con 8,00 ml della soluzione B e diluendo fino ad un volume totale di 3,00 L; - 90,0 ml della soluzione A con 230,0 ml della soluzione B. Calcolare, inoltre, la solubilità dello iodato di piombo(ii) in acqua pura a 25 C. Considerare additivi i volumi. Calcoliamo la solubilità in acqua moli/l di Pb(IO 3 ) 2 Ks = [Pb ++ ] [IO 3 - ] 2 = 4s 3 s = (Ks/4) 1/3 = ( /4) 1/3 = M Si calcolano le concentrazioni dopo il mescolamento; Vtot = 3000 ml (A) - [Pb(NO 3 ) 2 ]i = M V/Vtot= (0,0300 x 0,00200)/3,00 = M (B) - [NaIO 3 ]i = M V/Vtot = (0,0150 x 0,00800)/3,00 = M Pb(NO 3 ) 2 + 2NaIO 3 Pb(IO 3 ) 2 (s) + 2NaNO Verifichiamo se precipita Pb(IO 3 ) 2 [Pb ++ ]i x [IO 3 - ] 2 i = ( ) 2 = 3, < Ks = NON precipita. [Pb ++ ] = ; [IO 3 - ]= ; [NO 3 - ]= ; [Na + ]= Si calcolano le concentrazioni dopo il mescolamento; Vtot = = 320 ml (A) - [Pb(NO 3 ) 2 ]i = M V/Vtot= (0,0300 0,0900)/0,320 = 8, M (B) - [NaIO 3 ]i = M V/Vtot = (0,0150 0,230)/0,320 = 1, M Pb(NO 3 ) 2 + 2NaIO 3 Pb(IO 3 ) 2 + 2NaNO 3 8, , , , , Verifichiamo se precipita Pb(IO 3 ) 2 [Pb ++ ]i [IO - 3 ] 2 i = 0, , = 9, > Ks = quindi precipita La s = (Ks/4c) 1/2 = (3.62 x /4x3,04 x 10-3 ) 1/2 = 5,46 x 10-6 [Pb ++ ] = s + c c =3, ; [IO 3 - ]= 2s = 2 5, = 1, ; [NO 3 - ]= 0,0169 ; [Na + ]= 1,