Instructor: Maurizio Casarin

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1 Instructor: Maurizio Casarin Address: Maurizio Casarin: Via Loredan 4, Padova Phone number: ext address: maurizio.casarin@unipd.it Maurizio Casarin Chimica Generale ed Inorganica (Canale L Z)

2 Boyle s Law T=const. P 1 V 1662 (PV) T = constant

3 Amontons Law Guillaume Amontons ( ) P =K (p/t) V = const

4 Charles and Gay-Lussac s Law V P=K Jacques Charles 1787 Joseph Louis Gay-Lussac 1802 (V/T) p =const p=const

5 Avogadro s Law V n@ P,T=K (V/n) p,t = const Amedeo Avogadro ( )

6 Combining Boyle s, Amontons, Charles and Gay-Lussac s and Avogadro s Laws: THE IDEAL GAS LAW PV = nrt R - the (universal, molar, ideal) gas constant R = (15) J/(K mol) R= (14) l atm/(k mol)

7 PRESSURE p = F/A [p] = 1 N / 1 m 2 = 1 Pa 1 bar = 10 5 Pa 1 atm = Pa = bar 1 atm = 760 mmhg = 760 torr VOLUME 1 m 3 = 10 3 dm 3 = 10 3 l = 10 6 cm 3 (cc) 1 dm 3 = 1 l = 10-3 m 3 = 10 3 cm 3 (cc) 1 cm 3 (cc) = 10-3 dm 3 = 10-3 l = 10-6 m 3

8 TEMPERATURE Kelvin, Celsius, Fahrenheit Scales Temperature of freezing water Temperature of boiling water Kelvin Celsius Fahrenheit C = K K = C C = (F - 32) 5/9 F = (9/5) C + 32 K = (F - 32) 5/ F = (9/5) (K ) + 32

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10 1. (MLV Es. 6.2) Calcolare la pressione in atm che è esercitata da ml di O 2 alla temperatura di C; se alla temperatura di 10.5 C la stessa quantità di O 2 occupa un volume di l alla pressione di Pa. p 1 V 1 T 1 = p 2 V 2 T ml P ( )K ml Pa = ( )K P = ml Pa ( )K ml ( )K = Pa

11 2. (MLV Pb 6.4, Es. 6.4 T, Pb 6.5) Determinare la pressione esercitata da moli di CO 2 a) Contenute in un volume di 35.2 l a C; b) Contenute in un volume di l a C; c) Contenute in un volume di l a 10.0 C. T a = = ; V a = 35.2L T b = = ; V b = 0.352L T c = = ; V a = 0.352L PV = nrt P = 0.915mol L atm mol K L P = 0.915mol L atm mol K L P = 0.915mol L atm mol K L =1.011atm =101.1atm = 60.4atm

12 MASSA MOLECOLARE APPROSSIMATA 3. (MLV Es. 6.11) g di una sostanza volatile, portata allo stato gassoso, esercitano una pressione di Pa in un recipiente di 2.50 l alla temperatura di 131 C. Calcolare la Mm approssimata della sostanza. MM = mrt/(pv) 1 atm = Pa MM = 3.241g L Pa mol 1 K K Pa 2.50L = 74.12g mol 1

13 4. (MLV Es. 6.12) Un idrocarburo ha dato all analisi i seguenti risultati: C 85.61%; H 14.38%. Determinare la formula molecolare della sostanza, sapendo che g dell idrocarburo, vaporizzati alla temperatura di C in un recipiente di l, esercitano una pressione di 788 Torr. MM = mrt/(pv) 1 atm = Pa MM = 2.095g L 760torr mol 1 K K 788torr 0.90L moli di C in 100g = moli = 7.13moliC 12 moli di H in 100g = moli =14.38moliH 1 = 83.39g mol 1 formula minima: C 7.13 H C 1 H x + 2x = x = = 5.96 formula chimica: C 6 H 12

14 4. (MLV Es. 6.12) Un idrocarburo ha dato all analisi i seguenti risultati: C 85.61%; H 14.38%. Determinare la formula molecolare della sostanza, sapendo che g dell idrocarburo, vaporizzati alla temperatura di C in un recipiente di l, esercitano una pressione di 788 Torr. eseni cicloesano

15 MM APPROSSIMATA DALLA DENSITÀ ASSOLUTA d = m/v 5. (MLV Es. 6.13) Calcolare la MM approssimata di un gas Z, sapendo che la sua densità è g/l a 22.4 C e a 785 Torr. PV = nrt = g MM RT MM = g V RT P = ρ RT P = 1.286gL L 760torr K 1 mol K 785torr 30.21g/mol =

16 MM APPROSSIMATA DALLA DENSITÀ RELATIVA d 1,2 = d 1 /d 2 6. (MLV Es. 6.15) Calcolare la MM approssimata di un gas incognito, sapendo che possiede una densità di g/l nelle condizioni di T e p a cui la densità di N 2 è g/l. d 1,2 = MM 1 /MM 2 P = d x MM x RT; P = d N 2 MM N2 RT d x MM x RT = d N 2 MM N2 RT MM x = d x d N2 MM N2 = g mol 1 = 44.1g mol 1

17 MISCELE DI GAS NON REATTIVI: LEGGE DI DALTON (PRESSIONI E VOLUMI PARZIALI) p TOT = p A + p B + p C + n TOT = n A + n B + n C + p a = n a RT V ; p b = n b RT V ; P tot = n a RT V + n RT b V + = ( n + n + a b ) RT V = n RT tot V p a P tot = n a n tot = χ a

18 7. (MLV Es. 6.19) In un recipiente di l sono contenuti 2.95 g di una miscela di metano e biossido di carbonio la cui composizione in peso è CH %, CO %. Calcolare le pressioni parziali dei due gas alla temperatura di 27.3 C. 2.95g = 0.894g CH g CH g 0.894g CH 4 = 2.056gCO g CO 2 p CH4 = n CH4 RT V ; RT L atm = V K moli p = n CO CO2 RT 2 V K 1.9L 16g mol 1 = moli CH 4 44g mol 1 = moli CO 2 =12.98 atm moli p CH4 = moli atm moli = 0.73atm p CO2 = moli atm moli = 0.61atm

19 MISCELE DI GAS REATTIVI 8. (MLV Es. 6.21) 2.00 l di H 2 in condizioni normali sono miscelati con un volume di O 2, misurato in condizioni normali, triplo di quello necessario per la trasformazione di tutto l idrogeno presente e il sistema viene portato in condizioni tali da avere la formazione di H 2 O (gassosa). Determinare la pressione esercitata, alla fine della reazione, dalla miscela gassosa, se questa è contenuta in un recipiente di 5.00 l alla temperatura di C.

20 2L H and 1atm n H2 = 1atm 2L mol K L atm K = moli H 2 H O 2 H 2 O 1 volume di H 2 genera 1 volume di H 2 O g e necessita di 1 2 volume di O 2 la legge di Avogadro stabilisce che volumi uguali di gas diversi misurati nelle stesse condizioni di T e P contengono lo stesso numero di moli di gas. Se abbiamo inizialmente moli H 2, avremo: moli di O 2 = moli di O 2. Delle moli di O 2 ne vengono consumate moli per produrre H 2 O; ne restano quindi moli. In totale avremo moli H 2 O moli O 2 residuo atm = 1.21atm 5

21 IL GRADO DI DISSOCIAZIONE 9. (MLV Es. 6.27) Per riscaldamento di NH 4 NO 3 si formano N 2 O ed H 2 O. Calcolare il grado di dissociazione di NH 4 NO 3 sapendo che 10.0 g di nitrato ammonico riscaldati alla temperatura di 235 C, dopo completa gassificazione, esercitano all equilibrio con i prodotti di decomposizione una pressione di 1.90 atm nel volume di 7.80 l. N 2 O α = n Diss /n I

22 NH 4 NO 3 N 2 O+2H 2 O α = moli dissociate moli inizialmente presenti n = n i N2 O NH 4 NO 3 i n tot = n NH4 NO 3 PV RT = n i NH 4 NO 3 α; n = 2 n i H2 α; n = 1 α i O NH 4 NO H2 3 O ( ) n NH4 NO 3 i ( α + 2α +1 α ) = n NH4 1+ 2α NO 3 ( ) ( 1+ 2α ); α = = 0.92

23 ANALISI DEI GAS PER COMBUSTIONE 10. (F Es. 9.10) A 30 ml di un idrocarburo vengono aggiunti 120 ml di O 2. Dopo combustione e raffreddamento il volume risulta uguale a 90 ml e dopo assorbimento su KOH si ha una contrazione di 60 ml. Determinare la formula dell idrocarburo.