COGNOME NOME. (aq) 4(aq)

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1 Politecico di Bari II Facoltà di Igegeria-Tarato CdL i Igegeria Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM70/004) Chimica (1 cfu) Veerdì 18 febbraio prova di esoero TRACCIA N. 1 INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DELLA PROVA SCRITTA. SCRIVETE IL VOSTRO COGNOME E NOME IN STAMPATELLO, LA VOSTRA MATRICOLA E IL NUMERO DI TRACCIA SU CIASCUNO DEI FOGLI PROTOCOLLO CHE CONSEGNERETE. IL TEMPO CONCESSO È DI ORE E 0 MINUTI. POTETE USARE SOLAMENTE LA TAVOLA PERIODICA E UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA (DOTATA DI NORMALE MEMORIA DI CALCOLO). LIBRI, APPUNTI ED ALTRO NON SONO CONSENTITI. È INOLTRE PROIBITO L USO DI TELEFONI CELLULARI O STRUMENTI ELETTRONICI DI QUALUNQUE GENERE. COGNOME NOME MATRICOLA ESERCIZI E1. Ua soluzioe acquosa A di HNO è stata preparata diluedo 0 ml di ua soluzioe acquosa B al 6 % i peso di HNO (d 1,40 g/ml) fio a 100 ml co acqua. Calcolare la cocetrazioe are dell acido dopo la diluizioe. 50 ml della soluzioe A vegoo fatti reagire co 0,080 di CaCO secodo la seguete reazioe acido-base irreversibile (o bilaciata): HNO (aq) CaCO (s) Ca(NO ) (aq) CO (g) H O (l) Calcolare quati litri di CO si sviluppao alla pressioe di 86 torr e alla temperatura di 7 C. (Voto /0) E. Il giallo brillate che rede famosi i Girasoli di Vicet Va Gogh è costituito da u pigmeto a base di solfuro di cadmio (CdS), ua sostaza tossica che alcui ritegoo essere la causa degli squilibri metali dell artista oladese. Questo sale, assai poco solubile, può essere preparato, per esempio, trattado ua soluzioe di cloruro di cadmio co solfuro diidrogeo gassoso: CdCl (aq) H S (g) CdS (s) HCl (aq) Quati m di H S gassoso, a 18 C e 1, atm, occorroo per preparare 18 kg di CdS se la resa percetuale della reazioe è 90%? (Voto /0) E. Bilaciare co il metodo ioico-elettroico la seguete reazioe di ossidoriduzioe che avviee i ambiete basico: Cu S(s) CrO4 (aq) Cu(OH) (s) S(s) Cr(OH) (s) (Voto 4/0) E4. U mierale coteete vari ossidi e idrossidi di ferro è aalizzato secodo la procedura qui di seguito descritta. U campioe di mierale di 7,50 g è trattato co u opportuo agete riducete, i modo da avere tutto il metallo ella forma di ioe ferroso Fe. Questo ioe è quidi ossidato co permagaato, i soluzioe acida, secodo la seguete uazioe (da bilaciare co il metodo ioicoelettroico): Fe (aq) MO Fe (aq) M (aq) 4(aq) Sapedo che per ossidare completamete gli ioi Fe preseti soo richiesti esattamete 16,70 ml di ua soluzioe preparata diluedo 15,0 ml di ua soluzioe acquosa di KMO 4 al 15,80 % i peso (d 1,158 g/ml) ad u volume di 0,50 litri, calcolare la percetuale i peso di ferro el campioe. (Voto 5/0) E5. Lo zico si trova comuemete i atura i forma del mierale bleda (ZS). Ua fase della raffiazioe dello zico cosiste el bruciare la bleda per produrre ossido di zico: ZS(s) O (g) ZO (s) SO (g)

2 Calcolare la variazioe di etalpia are stadard ( H ) per questa reazioe, sapedo che i H di formazioe di ZS (s), ZO (s) e SO (g) valgoo, rispettivamete, 05,98 kj/, 48,8 kj/ e 96,8 kj/. Calcolare, ioltre, il calore liberato quado,00 kg di bleda vegoo bruciate i codizioi stadard. (Voto /0) E6. U campioe solido di bifeile (C 1 H 10 ) di 0,56 g è stato bruciato i ua bomba calorimetrica iizialmete a 5 C, producedo u aumeto della temperatura di 1,91 C. I u esperimeto separato di taratura, u campioe di acido bezoico C 7 H 7 O di peso 0,85 g è stato bruciato elle idetiche codizioi e ha prodotto u aumeto di temperatura di 1,94 C. Per l acido bezoico, il calore di combustioe a volume costate (Q V ΔU) è pari 6 kj/. Utilizzado queste iformazioi determiare l etalpia are stadard di combustioe (ΔH comb ) del bifeile: (Voto /0) 9 0 C1 H O 1 CO (g) 5 HO(l) ΔHcomb? 10(s) (g) [kj/] E7. Sapedo che l etalpia are stadard di combustioe del butao (C 4 H 10 ) è 878 kj/, calcolare quato litri di butao misurati a codizioi ormali devoo essere bruciati per scaldare 1 litro d acqua da 0 a 100 C. Assumere che, ell itervallo di temperatura C, il calore specifico medio e la desità dell acqua siao rispettivamete 4,184 J/g C e 1,0 g/ml e ammettere che sia utilizzabile il 100% del calore sviluppato dalla combustioe. (Voto /0) E8. Lo stago si ottiee dal suo mierale cassiterite (biossido di stago: SO ) per riduzioe co carboio: SO (s) C (s, grafite) S (s, biao) CO (g) Idividuare la temperatura sopra la quale avviee la reazioe sapedo che i dati termodiamici per il processo a 5 C e 1 atm soo i segueti: Sostaza H f [kj/] S [J/ K] CO (g) 110,5 197,7 S (s, biaco) 0 51, C (s, grafite) 0 5,6 SO (s) 577,6 49,0 Cosiderare ΔH e ΔS idipedeti dalla temperatura. (Voto /0) TEORIA D1. Per le segueti specie chimiche ecolari o ioiche : (1) SO () HSO 4 () HPO calcolare il umero di doppietti direzioati assegadoe l ibridazioe; disegare la formula di struttura (co le formule di risoaza più probabili) idicadoe evetualmete la geometria. assegare il ome razioale (IUPAC) oppure classico (tradizioale). (Voto 4/0) D. Descrivere il modello atomico di Bohr euciadoe i postulati e ricavado la quatizzazioe del raggio e dell eergia. (Voto 5/0) N.B.: LA VOTAZIONE MASSIMA È /0. GLI ESERCIZI SENZA I NECESSARI PASSAGGI LOGICI E MATEMATICI NON SARANNO CONSIDERATI VALIDI. Costate uiversale dei gas: L atm cal J R 0, , 8, 14 K K K

3 Politecico di Bari II Facoltà di Igegeria-Tarato CdL i Igegeria Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM70/004) Chimica (1 cfu) Veerdì 18 febbraio prova di esoero TRACCIA N. INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DELLA PROVA SCRITTA. SCRIVETE IL VOSTRO COGNOME E NOME IN STAMPATELLO, LA VOSTRA MATRICOLA E IL NUMERO DI TRACCIA SU CIASCUNO DEI FOGLI PROTOCOLLO CHE CONSEGNERETE. IL TEMPO CONCESSO È DI ORE E 0 MINUTI. POTETE USARE SOLAMENTE LA TAVOLA PERIODICA E UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA (DOTATA DI NORMALE MEMORIA DI CALCOLO). LIBRI, APPUNTI ED ALTRO NON SONO CONSENTITI. È INOLTRE PROIBITO L USO DI TELEFONI CELLULARI O STRUMENTI ELETTRONICI DI QUALUNQUE GENERE. COGNOME NOME MATRICOLA ESERCIZI E1. Ua soluzioe A di H SO 4 è stata preparata diluedo 6 ml di ua soluzioe B al 70 % i peso (d1,568 g/ml) di H SO 4 fio a 400 ml. Calcolare la cocetrazioe are dell acido dopo la diluizioe. 80 ml della soluzioe A vegoo fatti reagire co 0,00 di NaHCO secodo la seguete reazioe acido-base irreversibile (o bilaciata): H SO 4 (aq) NaHCO (s) Na SO 4 (aq) CO (g) H O (l) Calcolare quati litri di CO si sviluppao alla pressioe di 608 torr e alla temperatura di 17 C. (Voto /0) E. Il superossido di potassio KO, si utilizza ei dispositivi per la respirazioe a circuito chiuso, ode allotaare la CO e l acqua dell aria espirata. L elimiazioe dell acqua geera ossigeo per la respirazioe: 4 KO (s) H O (l) O (g) 4 KOH (s) A sua volta l idrossido di potassio provvede ad elimiare dal dispositivo l aidride carboica mediate la reazioe: KOH (s) CO (g) KHCO (s) Per ogi 1000 g di KO quati litri di O si possoo geerare e quati litri di CO si possoo allotaare dal dispositivo a 5 C e 1 atm? (Voto /0) E. Bilaciare co il metodo ioico-elettroico la seguete reazioe di ossidoriduzioe che avviee i ambiete acido: CuS(s) CrO 7 Cu (aq) SO Cr (aq) (Voto 4/0) (aq) E4. 50,0 ml di ua soluzioe acquosa di perossido di idrogeo (H O ) soo diluiti co acqua ad u volume di 1,000 litri. 50,0 ml di questa soluzioe soo fatti reagire completamete, i ambiete acido, co 18, ml di ua soluzioe acquosa 0,060 N di K Cr O 7 (reazioe i forma ioica da bilaciare co il metodo ioico-elettroico): HO CrO 7 O Cr (aq) (aq) (aq) Calcolare la cocetrazioe are di H O ella soluzioe origiaria ed il volume di O sviluppato a codizioi ormali. (Voto 5/0) E5. La combustioe di 1,0 g di CS secodo l uazioe: (g) (s) CS (l) O (g) CO (g) SO (g)

4 libera, a 5 C ed 1 atm, 14,1 kj di calore. Date le etalpie ari stadard di formazioe: H f, CO (g) 9,9 kj -1 H f, SO (g) 96,78 kj 1 determiare il H f, CS (l). (Voto /0) E6. La metilidrazia (CH 6 N ) è usata come combustibile liquido per i razzi. La combustioe della metilidrazia co ossigeo produce N (g), CO (g) e H O (l): 5 0 CH6 N O N (g) CO HO(l) ΔHcomb? (l) (g) (g) [kj/] Quado u campioe di 4,00 g di metilidrazia è combusto i ua bomba di Mahler la temperatura del calorimetro aumeta da 5,0 C a 9,5 C. I u esperimeto separato è stato determiato che la capacità termica totale del calorimetro è pari a 7,794 kj/ C. Utilizzado queste iformazioi determiare l etalpia are stadard di combustioe della metilidrazia. (Voto /0) E7. Il combustibile coteuto elle bombolette da campeggio è propao C H 8. U campeggiatore brucia g di questo idrocarburo per riscaldare i ua petola 5 litri di acqua, iizialmete a 15 C. Ammettedo che tutto il calore proveiete dalla combustioe del propao vega assorbito dall'acqua, determiare la temperatura fiale sapedo che l etalpia stadard di combustioe del propao è 00 kj/ e che il calore specifico medio e la desità dell'acqua soo rispettivamete 4,184 J/g C e 1,0 g/ml. (Voto /0) E8. Il tugsteo (W) è u metallo che si è imposto ell idustria meccaica per due fodametali motivi: l elevatissimo puto di fusioe (400 C) e perché coferisce agli acciai ua eccezioale durezza e resisteza all abrasioe. Lo si può otteere per riduzioe di u suo ossido co idrogeo ad elevata temperatura: WO (s) H (g) W (s) H O (g) Determiare la temperatura miima alla quale il processo risulta spotaeo sapedo che i dati termodiamici per il processo a 5 C e 1 atm soo i segueti: Sostaza H f [kj/] S [J/ K] H O (g) 41,8 188,8 W (s) 0,7 H (g) 0 10,7 WO (s) 84,9 75,9 Cosiderare ΔH e ΔS idipedeti dalla temperatura. (Voto /0) TEORIA D1. Per le segueti specie ecolari o ioiche: (1) SO () SO 4 () HPO calcolare il umero di doppietti direzioati assegadoe l ibridazioe; disegare la formula di struttura (co le formule di risoaza più probabili) idicadoe evetualmete la geometria. assegare il ome razioale (IUPAC) oppure classico (tradizioale). (Voto /0) D. Euciare, corredadoli co opportui esempi, il pricipio di Pauli ed la regola Hud. Descrivere, ifie, le proprietà periodiche degli elemeti. (Voto 5/0). N.B.: LA VOTAZIONE MASSIMA È /0. GLI ESERCIZI SENZA I NECESSARI PASSAGGI LOGICI E MATEMATICI NON SARANNO CONSIDERATI VALIDI. Costate uiversale dei gas: L atm cal J R 0, , 8, 14 K K K

5 Politecico di Bari II Facoltà di Igegeria-Tarato CdL i Igegeria Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM70/004) Chimica (1 cfu) Veerdì 18 febbraio prova di esoero TRACCIA N. INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DELLA PROVA SCRITTA. SCRIVETE IL VOSTRO COGNOME E NOME IN STAMPATELLO, LA VOSTRA MATRICOLA E IL NUMERO DI TRACCIA SU CIASCUNO DEI FOGLI PROTOCOLLO CHE CONSEGNERETE. IL TEMPO CONCESSO È DI ORE E 0 MINUTI. POTETE USARE SOLAMENTE LA TAVOLA PERIODICA E UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA (DOTATA DI NORMALE MEMORIA DI CALCOLO). LIBRI, APPUNTI ED ALTRO NON SONO CONSENTITI. È INOLTRE PROIBITO L USO DI TELEFONI CELLULARI O STRUMENTI ELETTRONICI DI QUALUNQUE GENERE. COGNOME NOME MATRICOLA ESERCIZI E1 Ua soluzioe è otteuta sciogliedo 61,9 g di H PO 4 i 500 g di H O. La desità della soluzioe è 1,16 g/ml. Calcolare la arità della soluzioe. Calcolare ifie la arità della soluzioe otteuta aggiugedo 10 ml della soluzioe di parteza a 0 ml di ua soluzioe 0,5 M di H PO 4 cosiderado i volumi additivi. (Voto /0) E. Il itruro di silicio Si N 4 fa parte dei materiali ceramici avazati (applicazioi strutturali ell idustria meccaica e aerospaziale: parti di motore, turbie, cuscietti a sfere che o richiedoo lubrificati ecc.). Si prepara scaldado ad alta temperatura il silicio i atmosfera di azoto secodo la reazioe: Si (s) N (g) Si N 4 (s). Quati m di azoto a 1 atm e a 1000 C soo ecessari per la preparazioe di 50 kg di Si N 4 se la resa percetuale della reazioe è 90%? (Voto /0) E. Bilaciare co il metodo ioico-elettroico la seguete reazioe di ossidoriduzioe che avviee i ambiete basico: CrI MO CrO4 IO MO (Voto 4/0) (s) 4 (aq) E4. È dato u campioe coteete,00 g di ossalato ferroso FeC O 4. Calcolare il volume di soluzioe acquosa 0,060 N di KNO ecessario, i ambiete acido, per ossidare completamete il campioe i esame secodo la seguete uazioe (i forma ioica da bilaciare co il metodo ioico-elettroico): (Voto 5/0) (aq) (aq) FeC (s) O NO 4(s) Fe (aq) (aq) CO NO (g) (g) E5. Calcolare il calore richiesto per portare 54 g di acqua solida da 5 C ad acqua vapore a 15 C alla pressioe di 1 atm sapedo che C P, H O solida7,08 [J/ K]; C P H O liquida 75,1 [J/ K]; C P H O vapore,47 [J/ K]; ΔH fusioe, H O 6,01 [kj/]; e ΔH evaporazioe, H O 40,67 [kj/]. (Voto /0) E6. U approccio alterativo alla bomba calorimetrica cosiste el determiare la capacità termica del calorimetro esclusa l'acqua i esso coteuta. Il calore assorbito dall'acqua e dal resto del calorimetro debboo essere calcolati separatamete e poi sommati. Ua bomba calorimetrica coteete 98,5 g di acqua viee calibrata co la combustioe di 1,54 g di atracee (C 14 H 10 ). La temperatura del calorimetro sale da 4,87 a 5,6 C. Quado ello stesso calorimetro, coteete però 968,6 g di acqua, vegoo bruciati 1,05 g di acido citrico (C 6 H 8 O 7 ), la temperatura sale da 5,01 a 7,19 C. Il calore di combustioe dell'atracee, C 14 H 10, a volume costate (Q V U) è 7067 kj/ e il calore specifico medio dell acqua egli itervalli di temperatura cosiderati è 4,184 J/g C. Quale è il calore di combustioe dell'acido citrico, C 6 H 8 O 7, a volume costate (Q V U) espresso i kj/? (Voto /0)

6 E7. Quado 1,0 g di cloruro di calcio (CaCl ) soo aggiuti a 50,0 g di acqua i u calorimetro a pressioe costate (tazza di polistiree espaso), si dissolve e la temperatura aumeta da 5,00 C a 8,51 C. Assumedo che tutto il calore ceduto dalla solubilizzazioe sia trasferito all acqua (assumere, ioltre, che il calore specifico della soluzioe otteuta sia lo stesso di quella dell acqua pura: 4,184 J/g C) calcolare il ΔH di dissoluzioe i kj/ per CaCl. (Voto /0) E8. L aidride carboica o matiee la combustioe e pertato viee spesso utilizzata ei comui estitori (le bombole rosse preseti ache i questo edificio). Questa sostaza tuttavia o può e o deve essere utilizzata per lo spegimeto di icedi sviluppatisi i ambieti i cui materiali di costruzioe cotegoo to allumiio (ad esempio, gli aerei o i prefabbricati) perché avviee la reazioe: CO (g) 4 Al (s) Al O (s) C (s,grafite)) Idividuare la temperatura sopra la quale avviee la reazioe sapedo che i dati termodiamici per il processo a 5 C e 1 atm soo i segueti: Sostaza H f [kj/] S [J/ K] C (s,grafite) 0 5,6 Al O (s) 1675,7 50,9 Al (s) 0 8, CO (g) 9,5 1,8 Cosiderare ΔH e ΔS idipedeti dalla temperatura. (Voto /0) TEORIA D1. Per le segueti specie ecolari o ioiche: (1) HClO () CO () HPO calcolare il umero di doppietti direzioati assegadoe l ibridazioe; disegare la formula di struttura (co le formule di risoaza più probabili) idicadoe evetualmete la geometria. assegare il ome razioale (IUPAC) oppure classico (tradizioale). (Voto 4/0) D. Descrivere le forze secodarie di legame corredadole co opportui esempi. (Voto 5/0) N.B.: LA VOTAZIONE MASSIMA È /0. GLI ESERCIZI SENZA I NECESSARI PASSAGGI LOGICI E MATEMATICI NON SARANNO CONSIDERATI VALIDI. Costate uiversale dei gas: L atm cal J R 0, , 8, 14 K K K

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37 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) esoero -18 giugo 010 TRACCIA N. X Idicazioi per lo svolgimeto della prova scritta. Scrivete il vostro Cogome e Nome i STAMPATELLO, la vostra matricola e il umero di traccia su ciascuo dei fogli protocollo che cosegerete. Il tempo cocesso è di ore e 0 miuti. Potete usare solamete la tavola periodica e ua calcolatrice scietifica (dotata di ormale memoria di calcolo); libri, apputi ed altro o soo cosetiti. È ioltre proibito l uso di telefoi cellulari o strumeti elettroici di qualuque geere. Risolvere i segueti esercizi. Esercizio 1. Grafite ed H O i rapporto are :1 soo poste i u recipiete da 1,0 L alla temperatura di 400 C. Avviee la reazioe: C (s,grafite) H O (g) CO (g) H (g) All uilibrio si soo formati 105 ml di H misurati a codizioi ormali. Sapedo che la costate di uilibrio della reazioe a 400 C è pari a 5, atm, calcolare le i iiziali di grafite. Ioltre applicado la regola delle fasi di Gibbs determiare la variaza del sistema. (Voto: 4/0) Esercizio. Per evitare che l acqua di raffreddameto elle automobili cogeli a temperature iferiori a 0 C, vi si aggiuge glicole etileico (C H 6 O o elettrolita). Suppoedo che la soluzioe che si forma sia perfetta, calcolare il volume di glicole etileico (d glicole 1,11 g/ml) che bisoga aggiugere a ogi litro di acqua (d acqua 1,0 g/ml) perché questa o cogeli a temperature superiori a 10 C (K Cr,H O1,86 C Kg/). Dire, ioltre, a quale temperatura comicia a bollire l acqua i questa soluzioe (K Eb,H O0,51 C Kg/). (Voto: /0) Esercizio. I due diversi recipieti, A e B, che si trovao alla stessa temperatura T, soo coteute due soluzioi acquose. Nel recipiete A è presete 1,0 L di soluzioe coteete 18,5 g di cloruro di sodio (NaCl); el recipiete B soo preseti,0 L di soluzioe coteete ua massa i grammi scoosciuta di cloruro di calcio (CaCl ). Alla temperatura T, le due soluzioi presetao lo stesso valore della pressioe osmotica. Si calcoli la massa i grammi di cloruro di calcio presete el volume di soluzioe che si trova el recipiete B. (Voto: /0) Esercizio 4. A 100,0 ml di ua soluzioe acquosa 0,10 M del sale di sodio (NaA) dell acido debole mooprotico HA (K a 1, M) vegoo aggiute due porzioi successive, da 5,0 ml l ua, di ua soluzioe acquosa 0,0 M di HCl. Cosiderado i volumi additivi, si calcoli il ph del sistema prima dell aggiuta dell'acido cloridrico e dopo ciascua delle due aggiute. (Voto: 5/0) Esercizio 5. Ua soluzioe di NH 4 Cl ha ph5,05. Trovare quata acqua si deve aggiugere a 500 ml di questa soluzioe affiché il ph diveti 5,5. Per l ammoiaca (NH ), K b è pari a 1, M. (Voto: 4/0) Esercizio 6. La f.e.m. della seguete pila: Cu(-) Pt() Cu (PO 4 ) soluzioe satura MO 4 (0,10 M); OH (0,001 M) MO (s) è pari a 0,686 V a 5 C. Calcolare il prodotto di solubilità del fosfato rameico [Cu (PO 4 ) ] a 5 C sapedo che E 0,595 V ed 0,4 V. (Voto: 4/0) OH MO4/MO, E Cu /Cu Esercizio 7.,80 litri di ua soluzioe acquosa 0,00 M di cloruro ferrico (FeCl ) vegoo sottoposti ad elettrolisi per 4,5 ore co ua correte costate pari a,50 A. Si determii la cocetrazioe residua degli ioi Fe ella soluzioe, al termie dell elettrolisi. (Voto: /0) Esercizio 8. Calcolare la sovratesioe catodica ( ε ) miima ecessaria perché, elettrolizzado ua soluzioe 0,10 M di H Cr (SO 4 ) avete ph,0, si abbia la scarica del cromo ( E 0,744 V ) e o quella dello ioe H. (Voto: /0) Cr /Cr Domada a risposta aperta (Voto 5/0). Rispodere a scelta ad ua soltato delle segueti domade:.. ecc

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48 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) esoero -16 luglio 010 TRACCIA N. X Idicazioi per lo svolgimeto della prova scritta. Scrivete il vostro Cogome e Nome i stampatello, la vostra matricola e il umero di traccia su ciascuo dei fogli protocollo che cosegerete. Il tempo cocesso è di ore e 0 miuti. Potete usare solamete la tavola periodica e ua calcolatrice scietifica (dotata di ormale memoria di calcolo); libri, apputi ed altro o soo coseti. È ioltre proibito l uso di telefoi cellulari o strumeti elettroici di qualuque geere. Esercizio 1. La costate K P della seguete reazioe: Al (SO 4 ) (s) Al O (s) SO (g) è pari a 0,79 atm alla temperatura di 17 C. A tale temperatura i u reattore, iizialmete vuoto, del volume di 100 litri si poe iizialmete ua data quatità di Al (SO 4 ) (s). All uilibrio soo preseti Al (SO 4 ) (s) e Al O (s) i rapporto are :1. Calcolare le i di Al O (s) all uilibrio e le i iiziali di Al (SO 4 ) (s). (Voto: 4/0) Esercizio. Ua soluzioe acquosa di u o elettrolita: la saccaria (C 7 H 5 NO 6 S) cogela alla temperatura di 1,5 C. Calcolare la pressioe osmotica a 7 C e la temperatura di ebollizioe della soluzioe, sapedo che la sua desità è pari a 1,1 g/ml e che le costati crioscopica ed ebullioscopica dell acqua soo rispettivamete: K Cr 1,86 C Kg/ e K Eb 0,51 C Kg/. (Voto: /0) Esercizio. Il solfato di cerio Ce (SO 4 ) disciolto i acqua si comporta da elettrolita debole. Calcolare la pressioe osmotica, a 5 C, di ua soluzioe acquosa di Ce (SO 4 ) 0,50 M sapedo che ella situazioe data il grado di dissociazioe è pari a 0,8. (Voto: /0) Esercizio 4. A 00,0 ml di ua soluzioe acquosa 0,0 M di cloruro di ammoio (NH 4 Cl) vegoo aggiute due porzioi successive, da 50,0 ml l ua, di ua soluzioe acquosa 0,40 M di NaOH. Cosiderado i volumi additivi, si calcoli il ph del sistema prima dell aggiuta dell idrossido di sodio e dopo ciascua delle due aggiute. La costate K b dell ammoiaca (NH ) è 1, M. (Voto: 5/0) Esercizio 5. Quate i di itrito di sodio (NaNO ) debboo essere sciolte i 100 ml di acqua i modo tale che il ph sia uguale a quello di ua soluzioe acquosa 0,50 M di acetato di sodio (CH COONa)? (La costate K a dell acido itroso (HNO ) è 5, M; la costate K a dell acido acetico (CH COOH) è 1, M). (Voto: 4/0) Esercizio 6. La f.e.m. della seguete pila: Ag(-) Pt() Ag PO 4 soluzioe satura ClO 4 (0,010 M); ph Cl (g) (1 atm) è pari a 0,698 V a 5 C. Calcolare il prodotto di solubilità del fosfato di argeto [Ag PO 4 ] a 5 C sapedo che 1,40 V ed 0,800 V. (Voto: 4/0) E ClO4,H /Cl E Ag /Ag Esercizio 7. La massa atomica di u metallo è 51,996 dalto. Quado il cloruro di questo metallo viee sottoposto ad elettrolisi, per ogi grammo di metallo depositato al catodo, si liberao, all'aodo, 74,9 ml di Cl alla temperatura di 5 C e alla pressioe di 740 torr. Stabilire la formula del cloruro del metallo. (Voto: /0) Esercizio 8. Calcolare il poteziale di decomposizioe di ua soluzioe di solfato di stago (SSO 4 ) 0,10 M avete ph7 i cui soo immersi due elettrodi ierti, i codizioi che comportio ua sovratesioe di ossigeo ( ε O ) di 0,40 V e ua sovratesioe ulla di idrogeo ( εh 0 ) [ E 0,18 V; E S O /SO,01 V; E O,H /H O 1,9 V, E H O/H, OH 0,88V ] (Voto: /0) S /S 8 4 Domada a risposta aperta (Voto 5/0). Rispodere a scelta ad ua soltato delle segueti domade:.. ecc

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60 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) Prova scritta 0 luglio 010 Idicazioi per lo svolgimeto della prova scritta. Scrivete il vostro Cogome e Nome i STAMPATELLO e la vostra matricola su ciascuo dei fogli protocollo che cosegerete. Il tempo cocesso è di ore. Potete usare solamete la tavola periodica e ua calcolatrice scietifica (dotata di ormale memoria di calcolo). Libri, apputi ed altro o soo cosetiti. È ioltre proibito l uso di telefoi cellulari o strumeti elettroici di qualuque geere. Risolvere i segueti Esercizi: E1. Ad ua certa temperatura i u reattore di 10 L vegoo iizialmete itrodotti 0,071 di CO e 0,87 di COCl, raggiuto il seguete uilibrio: COCl (g) CO (g) Cl (g) si costata che la frazioe are di COCl è pari a 0,78. Calcolare K C e K. Calcolare, ioltre, le cocetrazioi dei tre compoeti se la miscela all uilibrio viee perturbata dalla aggiuta di tutte le i di cloro gassoso che si sviluppao trattado 0,0 di SCl co 66,7 ml di ua soluzioe 1,5 N di aioe dicromato (Cr O 7 ), i ambiete acido, secodo la seguete reazioe (da bilaciare): (vale 10/0) SCl (s) Cr O 7 (aq) S 4 (aq) Cl (g) Cr (aq) E. 4,8 kg di metao (CH 4(g) ) vegoo bruciati secodo la seguete reazioe (da bilaciare): 0 CH4 O CO HO H comb? (g) (g) (g) Il calore prodotto viee utilizzato per riscaldare dell acqua da 0 C a 90 C alla pressioe costate di u atmosfera. Calcolare la massa (i kg) d acqua riscaldata sapedo che l etalpia di formazioe (H 0 f) del CH 4(g), della CO (g) e dell H O (l) soo rispettivamete 74,6 (kj/), 9,5 (kj/) e 85,8 (kj/), e cosiderado che il calore are medio a pressioe costate (c P ) dell acqua ell itervallo di temperatura 0 90 C è 75, J/ K. (vale /0) E. Ua soluzioe acquosa al 9,7 % i peso di Ce(NO ) (itrato di cerio: elettrolita o completamete dissociato) e desità di 1,085 g/ml cogela a,09 C. Sapedo che la costate crioscopica dell acqua è 1,86 C kg /, calcolare la pressioe osmotica della soluzioe a 15 C. (vale /0) E4. Calcolare la variazioe di ph che si ha i,00 litri di ua soluzioe coteete cotemporaeamete NaBrO (0,40 M) e HBrO (0,50 M) per l aggiuta di 10,00 g di NaOH. (L aggiuta dell idrossido di sodio o causa variazioi el volume della soluzioe; l acido bromoso (HBrO ) è u acido debole mooprotico co K a, M). (vale 5/0) E5. A 5 C, la f.e.m. della pila di cocetrazioe allo ioe Pb : Pb( ) Pb () soluzioe satura di Pb(IO ) Pb (0,050 M) è 0,08996 V. Calcolare il prodotto di solubilità dello iodato di piombo [Pb(IO ) ] a 5 C. (vale 4/0) E6. La massa atomica di u metallo è 51,996 dalto. Quado il cloruro di questo metallo viee sottoposto ad elettrolisi, per ogi grammo di metallo depositato al catodo, si liberao, all'aodo, 74,9 ml di Cl alla temperatura di 5 C e alla pressioe di 740 torr. Stabilire la formula del cloruro del metallo. (vale /0) Teoria. Domada a risposta aperta (vale 4/0). Rispodere a scelta ad ua soltato delle segueti domade: D1. Descrivere il legame covalete co la teoria dell orbitale ecolare (evideziado le codizioi che permettoo la combiazioe di orbitali atomici a dare orbitali ecolari) e ricavare, tramite tale teoria, la cofigurazioe elettroica, l ordie di legame e le proprietà magetiche della ecola O. D. Dopo aver disegato e commetato il diagramma di stato dell acqua, ricavare l uazioe di Clausius-Clapeyro per gli uilibri: fase vapore fase codesata (liquida o solida) partedo dall uazioe di Clapeyro. D. Dopo aver ricavato la legge cietica per ua reazioe di primo ordie (A prodotti) dimostrare che per tale reazioe il tempo di dimezzameto è idipedete dalla cocetrazioe iiziale di A. AVVISO IMPORTANTE: I risultati sarao affissi i bacheca etro luedì 05 luglio 010. Le verbalizzazioi e gli evetuali orali soo fissati per veerdì 09 luglio 010 alle ore 10:00 presso lo studio del docete (staza 15, 1 piao Facoltà). I tale occasioe, ache gli studeti che o avrao superato la prova scritta visioerao i propri elaborati. (l)

61 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 0 luglio 010 pag. 1 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) Prova scritta 0 luglio 010 RISOLUZIONE SCHEMATICA (SENZA COMMENTI) DEGLI ESERCIZI E1. Ad ua certa temperatura i u reattore di 10 L vegoo iizialmete itrodotti 0,071 di CO e 0,87 di COCl, raggiuto il seguete uilibrio: COCl (g) CO (g) Cl (g) si costata che la frazioe are di COCl è pari a 0,78. Calcolare K C e K. Calcolare, ioltre, le cocetrazioi dei tre compoeti se la miscela all uilibrio viee perturbata dalla aggiuta di tutte le i di cloro gassoso che si sviluppao trattado 0,0 di SCl co 66,7 ml di ua soluzioe 1,5 N di aioe dicromato (Cr O 7 ), i ambiete acido, secodo la seguete reazioe (da bilaciare): (vale 10/0) SCl (s) Cr O 7 (aq) S 4 (aq) Cl (g) Cr (aq) SVOLGIMENTO All uilibrio: χ COCl 0,78 COCl COCl (g) CO (g) Cl (g) i) 0,87 0,071 0 ) x x x Eq) 0,87x 0,071x x 0,87 x 0,87 x 0,87 x 0,071 x x 0,458 x totali 0,87 x 0,78 0,78 0,458 x ( 0,458 x) 0,87 x 0,1714 0,78 x 0,87 x 0,87 0,1714 0,78 x x 0,87 0,1714 x x 0,155 1,78 COCl 0,87 x 0,87 0,155 0,18 CO 0,071 x 0,071 0,155 0,6 Cl x 0,155 K K C CO K Cl COCl 1 V 0,60,155 K 0,1515[ ] 0,18 Δv K 1 V 0,1515 [ ] 1 10 [ L] K C 1,51510 L Red ( ) ( 1) S Cl (s) ( 6) H Cr O7 (aq) Ox S 4 (aq) (0) Cl (g) Cr (aq)

62 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 0 luglio 010 pag. red) ox) Cr O ( 6) Cr ( ) ( 1) S Cl 7 (aq) O 7 (aq) 1 e S 6 e 4 (aq) 8 H 14 H (aq) Cl (aq) SCl Cr 4 e (aq) 4 Cr 7 H O (aq) 14 H O m.c.m. S 4 (aq) 1 (s) (0) (g) 4 O7 (aq) SCl (s) 8 H (aq) S (aq) Cl 4 Cr (g) (aq) 14 HO(l) Cr (s) (l) (l) Cl (g) 1 e e SCl 0,0 Z 4 0,0 4 0,08 SCl SCl N - 1,5 V - 66,7 ml 0,667 L - 1,5 0,667 L 0,40 CrO7 CrO7 CrO7 L L - 0,40 > SCl 0,08 l aioe dicromato è i eccesso, quidi il cloruro di stago è il Cr O7 reagete limitate, perciò: formatesi 0,0 SCl : Cl 1:1 Cl 0,0 SCl Applicado il pricipio di Le Chatelier 1 CO KC 1,51510 K L V Bisoga, quidi risolvere l uazioe: COCl (g) CO (g) Cl (g) i) 0,18 0,6 0,1550,0 ) y y y Eq) 0,18y 0,6y 0,175y 1,51510 Cl COCl 1 10 ( 0,6 y) ( 0,175 y) 0,18 y ( 0,6 y) ( 0,175 y) 0,18 y N.B.: la soluzioe chimicamete e fisicamete accettabile deve essere 0 < y < 0,175 1,51510, y y y y 1 5,5910 ( 0,18 y) ( 0,6 y)( 0,175 y) 1 1 ( 5,5910 ) ± ( 5,5910 ) 4( 4, ) 0, ,8610 COCl 1, y 4, (scartare) 1 (accettare) y, ,610 y 0, y 1, y y COCl 0,18 y 0,401 [ COCl] [ COCl ] 0, L 10 L 1 10 L CO CO 0,6 y 0,179 [ CO] [ ] 0,0179 Cl COCl L Cl 0,175 y 0,1669 [ COCl] [ COCl ] 0, L L

63 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 0 luglio 010 pag. E. 4,8 kg di metao (CH 4(g) ) vegoo bruciati secodo la seguete reazioe (da bilaciare): 0 CH4 O CO HO H comb? (g) (g) (g) Il calore prodotto viee utilizzato per riscaldare dell acqua da 0 C a 90 C alla pressioe costate di u atmosfera. Calcolare la massa (i kg) d acqua riscaldata sapedo che l etalpia di formazioe (H 0 f) del CH 4(g), della CO (g) e dell H O (l) soo rispettivamete 74,6 (kj/), 9,5 (kj/) e 85,8 (kj/), e cosiderado che il calore are medio a pressioe costate (c P ) dell acqua ell itervallo di temperatura 0 90 C è 75, J/ K. (vale /0) (l) SVOLGIMENTO CH 4 O CO (g) (g) H (g) O(l) ΔH 0 comb, CH kj H f,h O H f,co H f,ch [ ( 85,8 ) ( 9,5 ) ( 74,6 )] 890,5 4(g) (l) (g) 4(g) kj 0 Q H O Qcombustioe 0 H O CP,H O ΔT CH ΔHcomb,CH 0 (l) 4 m PM m J m 75, 70 K K PM kj 890,5 0 4(g) (g) mh O J 4800g J 75, 70 K g K g H O CH4 HO CH4 75, 70 J g 16 ( ) [] J 0 HO HO m HO , 70 J g J H 919,7[] g H 91,[ kg] m O m O m ( ) , 70 J 18 g [] J 0 E. Ua soluzioe acquosa al 9,7 % i peso di Ce(NO ) (itrato di cerio: elettrolita o completamete dissociato) e desità di 1,085 g/ml cogela a,09 C. Sapedo che la costate crioscopica dell acqua è 1,86 C kg /, calcolare la pressioe osmotica della soluzioe a 15 C. (vale /0) SVOLGIMENTO Ce(NO ) ELETTROLITA DEBOLE: ν 4 α? (1) ΔT ( 1 α) KCr,H O m Ce(NO ) [1 α ( ν 1)] K Cr,H O m Ce(NO ) Cr () [ Ce(NO ) ] RT [ 1 α ( ν 1) ] [ Ce(NO ) ] RT ( 1 α) πce(no ) Molarità : ml g % W Ce(NO) 1000 d L ml ,0859,7 [Ce(NO) ] g 6,11 L PM Ce(NO ) Molalità : Ce(NO m 9,7 g 9,7 ) Ce(NO ) m Ce(NO ) m (kg) PM m (kg) g H O Ce(NO ) H O 6,11 0,0907 (kg) 6,110,0907 kg

64 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 0 luglio 010 pag. 4 Ckg 9,7,09 C 1,86 6,110,0907 kg ( 1 α),096,110,0907 1,869,7 1 α α,096,110,0907 1,869,7 1 0,8 A 15 C88,15 K la pressioe osmotica della soluzioe è [ Ce(NO ) ] RT ( 1 α) πce(no ) πce(no ) πce(no ) 101,0859,7 Latm 0,081 88,15 K 6,11 L K 101,0859,7 0,08188,15,4 atm 6,11 ( 1 0,8) π Ce(NO ) 6,04 atm E4. Calcolare la variazioe di ph che si ha i,00 litri di ua soluzioe coteete cotemporaeamete NaBrO (0,40 M) e HBrO (0,50 M) per l aggiuta di 10,00 g di NaOH. (L aggiuta dell idrossido di sodio o causa variazioi el volume della soluzioe; l acido bromoso (HBrO ) è u acido debole mooprotico co K a, M). (vale 5/0) ph prima dell aggiuta: SVOLGIMENTO [ NaBrO ] 0,4 M NaBrO Na ( ) BrO [BrO ] 0,4 M ( ) aq C aq ( aq) S BrO base coiugata dell acido debole mooprotico HBrO : HBrO (aq) H O (l) H O [HO ] [BrO ] 6 (aq) BrO (aq) K a,04 10 M [HBrO ] [HBrO ] 0,5 M C a Si ha u tampoe: [..] HBrO (aq) H O (l) H O (aq) BrO (aq) i) C a ~0 C s Δ) x x x Eq) C a x x C s x [H O ] x tuttavia 6 [x ] [Cs x],04 10 bisogerebbe risolvere u uazioe di grado [Ca x] Ca 0,5 M 1,5 Ca << x Cs << x C 0,4 M s x [H O ] K a C C oppure 6 0,5 6 [HO ],04 10,5510 0,4 l 6 ph log [H O ] log [,55 10 ] a s [H O ] K 5,59 a a s ph prima 5,59

65 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 0 luglio 010 pag. 5 ph dopo dell aggiuta: NaOH base forte: NaOH Na OH NaOH OH NaOH m PM NaOH 0,5 OH NaOH 10 g 40 g/ [HBrO] 0,5 M V,0 L HBrO [HBrO ] V 0,5,0 L 1,0 L [ BrO ] 0,4 M V,0 L [BrO ] V 0,4,0 L 0,8 BrO L Vi è acora il tampoe debole forte ) HBrO (aq) OH (aq) H O (l) BrO (aq) i) 1 0,5 0,8 Δ) 0,5 0,5 0,5 fie) 0,75 0 1,05 [H O ] K a a s, ,75 1,4610 1,05 6 L 6 ph log10[ho ] log10[1,4610 ] 5,86 ph dopo 5,86 Δ ph ph prima ph dopo 5,59 5,86 Δ ph 0,4 E5. A 5 C, la f.e.m. della pila di cocetrazioe allo ioe Pb : Pb( ) Pb () soluzioe satura di Pb(IO ) Pb (0,050 M) è 0,08996 V. Calcolare il prodotto di solubilità dello iodato di piombo [Pb(IO ) ] a 5 C. (vale 4/0) SVOLGIMENTO (): Pb (aq) e Pb (s) (): Pb (s) Pb (aq) e la f.e.m. della pila di cocetrazioe allo ioe Pb : 0,0591 [Pb ] fem 0,08996 V ΔE log10 [Pb ] [Pb ] 0,050 M [Pb ]? [ ] Pb(IO ) (s) Pb (aq) IO (aq) i) ) -- S S Eq) -- S S [Pb ] S S, Pb(IO ) [Pb ] [IO ] K S, Pb(IO ) S S 4S K [ ][ ]

66 0,0591 0,050 0,08996 log10 log10 S 0,08996 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 0 luglio 010 pag. 6 0,050 S 0, ,0591 0,050 0,0591 0, S 4, M 0,08996 S 0, ( 4,51510 ) KS, Pb(IO ) 4S 4 M 1 KS, Pb(IO ),68 10 M E6. La massa atomica di u metallo è 51,996 dalto. Quado il cloruro di questo metallo viee sottoposto ad elettrolisi, per ogi grammo di metallo depositato al catodo, si liberao, all'aodo, 74,9 ml di Cl alla temperatura di 5 C e alla pressioe di 740 torr. Stabilire la formula del cloruro del metallo. (vale /0) SVOLGIMENTO MeCl x x? PA Me 51,996 dalto MeCl x Me x xcl Elettrolisi: Catodo (): Aodo (): Me x - xe Cl Me Cl Z e Me - e x Z e Cl 740 0,749 e P V e 760 Cl Z Cl Z Cl RT 0,081 98,15 Cl 0,05767 [ ] e mme e 1g Me Me Z Me Z Me x PA 51,996 ( g/) Me x 51,996 [ ] Secodo le leggi di Faraday: x 0, ,996 [ ] [ ] x 0, ,996, Cl Me MeCl

67 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) Prova scritta 19 luglio 010 INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DELLA PROVA SCRITTA. SCRIVETE IL VOSTRO COGNOME E NOME IN STAMPATELLO E LA VOSTRA MATRICOLA SU CIASCUNO DEI FOGLI PROTOCOLLO CHE CONSEGNERETE. IL TEMPO CONCESSO È DI ORE. POTETE USARE SOLAMENTE LA TAVOLA PERIODICA E UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA (DOTATA DI NORMALE MEMORIA DI CALCOLO). LIBRI, APPUNTI ED ALTRO NON SONO CONSENTITI. È INOLTRE PROIBITO L USO DI TELEFONI CELLULARI O STRUMENTI ELETTRONICI DI QUALUNQUE GENERE. Risolvere i segueti Esercizi E1. Ad ua certa temperatura i u reattore di 0 L vegoo iizialmete itrodotti di SO e di NO, raggiuto il seguete uilibrio: SO (g) NO (g) SO (g) NO (g) si costata che la cocetrazioe di NO è pari a M. Calcolare la costate di uilibrio della reazioe. Determiare, ioltre, le cocetrazioi dei quattro compoeti se la miscela all uilibrio viee perturbata dalla aggiuta di tutte le i di NO gassoso che si sviluppao trattado 0,107 di PCl co 500 ml di ua soluzioe 6,0 N di acido itrico (HNO ) secodo la seguete reazioe redox (da bilaciare): PCl (l) HNO (aq) H PO 4(aq) HClO (aq) NO (g) (vale 8/0) E. Sapedo che l'etalpia are stadard di formazioe (H 0 f) dell'acetilee C H (g) è 8, KJ/, che il calore are medio dell'acqua liquida è 75,4 J/ K, e suppoedo di voler utilizzare la combustioe dell'idrocarburo per il riscaldameto dell'acqua, calcolare il volume di acetilee, misurato a c.., ecessario per riscaldare 9 Kg di acqua da 5 C a 70 C. ( H 0 85,8 KJ/ ; 9,5 KJ/ ) f, HO (l) (vale /0) H 0 f, CO (g) E. L aalisi di ua sostaza orgaica costituita da carboio, idrogeo e cloro ha dato i segueti risultati: da 0,400 g si soo otteuti 0,6 g di CO e 0,074 g di H O. Calcolare la formula ecolare della sostaza sapedo che 0,5 g del composto (o elettrolita), sciolti i 150 ml di bezee (d 0,8 g/ml) provocao u abbassameto del puto di cogelameto di 0,15 C. (La costate crioscopia del bezee (K Cr,bezee ) è pari a 5,07 C kg 1 ). (vale /0) E4. Si è i possesso delle segueti due soluzioi: (a) 100 ml di u acido debole (HA) mooprotico (K a M) di cocetrazioe 0,1 M; (b) 100 ml di idrossido di potassio (KOH) di cocetrazioe 0,0 M; Cosiderado i volumi additivi, idicare quale volume della soluzioe (b) deve essere aggiuto a 50 ml della soluzioe (a) per otteere u sistema fiale il cui ph valga 4,00. (vale 4/0) E5. Ua soluzioe acquosa di KOH (base forte) preseta u ph pari a 1,18. U volume pari a 0 ml di questa soluzioe viee aggiuto a 40,0 ml di ua soluzioe acquosa 0,1 M di cloruro di ammoio (NH 4 Cl). Si calcoli il valore assuto dal ph del sistema dopo il mescolameto delle due soluzioi. (La costate K b dell ammoiaca è pari a 1, M e cosiderare i volumi additivi). (vale 4/0) E6. La f.e.m. della seguete pila: Cu(-) Pt() Cu (PO 4 ) soluzioe satura MO 4 (0,10 M); ph11 MO (s) è pari a 0,686 V a 5 C. Calcolare il prodotto di solubilità del fosfato rameico [Cu (PO 4 ) ] a 5 C sapedo che E 0,595 V ed 0,4 V. OH MO4/MO, (vale 4/0) E Cu /Cu Teoria. Domada a risposta aperta (vale 4/0). Rispodere a scelta ad ua soltato delle segueti domade: D1. Descrivere la corrosioe galvaica e i suoi metodi di prevezioe. D. Descrivere la raffiazioe elettrolitica del rame. D. Descrivere la teoria atomica di Bohr. AVVISO IMPORTANTE: I RISULTATI SARANNO AFFISSI IN BACHECA ENTRO OGGI POMERIGGIO. LE VERBALIZZAZIONI E GLI EVENTUALI ORALI SONO FISSATI PER VENERDÌ LUGLIO 010 ALLE ORE 9:0 PRESSO LO STUDIO DEL DOCENTE (STANZA 15, 1 PIANO FACOLTÀ). IN TALE OCCASIONE, ANCHE GLI STUDENTI CHE NON AVRANNO SUPERATO LA PROVA SCRITTA VISIONERANNO I PROPRI ELABORATI.

68 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) Prova scritta 19 luglio 010 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag 1 RISOLUZIONE SCHEMATICA (SENZA COMMENTI) DEGLI ESERCIZI E1. Ad ua certa temperatura i u reattore di 0 L vegoo iizialmete itrodotti di SO e di NO, raggiuto il seguete uilibrio: SO (g) NO (g) SO (g) NO (g) si costata che la cocetrazioe di NO è pari a M. Calcolare la costate di uilibrio della reazioe. Determiare, ioltre, le cocetrazioi dei quattro compoeti se la miscela all uilibrio viee perturbata dalla aggiuta di tutte le i di NO gassoso che si sviluppao trattado 0,107 di PCl co 500 ml di ua soluzioe 6,0 N di acido itrico (HNO ) secodo la seguete reazioe redox (da bilaciare): PCl (l) HNO (aq) H PO 4(aq) HClO (aq) NO (g) (vale 8/0) SVOLGIMENTO All uilibrio: NO [NO] 0,05 V x 0 SO (g) NO (g) SO (g) NO (g)) i) 0 0 ) x x x x Eq) x x x x x 0,05 0,05 0 x 1 x x 1 0 SO x 1 NO x 11 SO x NO K 1 1 x 1 Δν 0 K K P KC K K χ SO SO 11 NO K 0,5 1 NO Red red) ox) 14 HNO ( 5) H N O ( ) ( 1) P Cl (aq) (aq) (l) 4 e e 10 H O (l) 4 H ( ) ( 1) ( 5) H ( 5) ( ) ( ) P H (aq) Cl (aq) H (l) ( 5) PCl H N O ( ) N O P O 4(aq) (l) (aq) H O ( ) H Cl O 0 H O (l) (l) (aq) H P 14 e 14 NO (g) O 4(aq) 14 H H Cl O (aq) 8 H O (l) (aq) 14 m.c.m. 7 4 H PO N O (g) Ox 4(aq) (g) 9 HClO (aq) 4 e 4 H (aq)

69 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag PCl 14 HNO H (l) (aq) O(l) HPO 9 HClO 14 NO 4(aq) (aq) (g) e PCl 0,107 Z 14 0, ,5 PCl PCl N HNO 6,0 V 500 ml 0,500 L 6,0 0,5 L,0 HNO HNO L L HNO,0 > 1,5 PCl l HNO è i eccesso, quidi PCl è il reagete limitate, perciò: PCl Applicado il pricipio di Le Chatelier Bisoga, quidi risolvere l uazioe: K 0,5 cosumate PCl 0,107 cosumate formatesi 14 PCl 14 0,107 : NO :14 NO 0,5 SO (g) NO (g) SO (g) NO (g)) i) ,5 ) y y y y Eq) y 1y 1y 1,5y SO NO (1 y) (1,5 y) (1 y) (1,5 y) 0,5 ( y) (1 y) ( y) (1 y) SO NO 0,5 ( y) (1 y) (1 y) (1,5 y) 0,5 ( y y y ) (1,5 y 1,5y y ) 0,5 ( y y ) 1,5,5y y 1 1,5y 0,5y 1,5,5y y la soluzioe chimicamete accettabile deve essere 0 < y < 1 y y y 1/ 1 ( 4) ± ( 4) 4 0,5 0,5 0,5 7, (scartare) 0, SO NO SO (accettare) y,17 1 y 1,17 1 y 0,87 0,5y 4y 0,5 0 y 0,17 SO [ SO ] 0 L NO [ NO ] 0 L SO [ SO ] 0 L 0 L L [ ] 0,1065 SO L [ ] 0,0565 NO L [ ] 0,0465 SO NO NO 1,5 y 1,7 [ NO] [ NO ] 0,06865 L

70 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag E. Sapedo che l'etalpia are stadard di formazioe (H 0 f) dell'acetilee C H (g) è 8, KJ/, che il calore are medio dell'acqua liquida è 75,4 J/ K, e suppoedo di voler utilizzare la combustioe dell'idrocarburo per il riscaldameto dell'acqua, calcolare il volume di acetilee, misurato a c.., ecessario per riscaldare 9 Kg di acqua da 5 C a 70 C. ( H 0 f, H O 85,8 KJ/ ; H 0 9,5 KJ/ (l) f, CO ) (g) (vale /0) SVOLGIMENTO 5 0 Combustioe: C H O CO H O ΔH? ΔH 0 comb, C (g) (g) (g) (l) comb,c H (g) kj H Hf,H O Hf,CO Hf,C H [( 85,8 ) ( 9,5 ) ( 8, )] 101 (g) (l) (g) (g) 0 Q H O Qcombustioe 0 H O CP,H O ΔT ΔHcomb,C H 0 (l) C H (g) (g) kj m PM H O H O J 75,4 65 K K C H 9000g J 75,4 65 K g 18 K kj C H J 0 CH , J [] J 1,886 V C V H m c.. CH,414 L 1,886 4, [ L] V H C E. L aalisi di ua sostaza orgaica costituita da carboio, idrogeo e cloro ha dato i segueti risultati: da 0,400 g si soo otteuti 0,6 g di CO e 0,074 g di H O. Calcolare la formula ecolare della sostaza sapedo che 0,5 g del composto (o elettrolita), sciolti i 150 ml di bezee (d 0,8 g/ml) provocao u abbassameto del puto di cogelameto di 0,15 C. (La costate crioscopia del bezee (K Cr,bezee ) è pari a 5,07 C kg 1 ). (vale /0) C x H y Cl z NON-ELETTROLITA: ΔT Cr K Cr,bezee m CxHyClz SVOLGIMENTO C kg 0,15 C 5,07 m CxHyClz Molalità : m m C H Cl x x y y z C H Cl z Cx m PM H Cl y z bezee C H Cl x () (kg) PM y z C H Cl x y z m C H Cl x y (g) g m 0,5 (g) g kg 0,8 0,15 (L) L z bezee (kg) PM C H Cl x y z m C H Cl g d x y z bezee (g) kg V L bezee (L) C kg 0,15 C 5,07 PM C H Cl x y z 0,5 (g) g kg 0,8 0,15 (L) L

71 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag 4 PM C xhyclz 5,07 C kg 0,5 (g) 96,65 0,15 C kg 0,8 0,15 (L) L g Da 0,400 g di C x H y Cl z si soo otteuti 0,6 g di CO e 0,074 g di H O: y y Cx H yclz (x ) O xco HO... 4 C CO H HO H C CO H O m PM CO CO mh PM O H O 0,6 g 44,0095 g/ 0,074 g 18,015 g/ 8,4810 8,1510 Cl m PA Cl Cl m totale m PA C Cl m H m totale C PA PA C Cl H PA H Cl 0,400 g 8,4810 1,0107 g/ 8,1510 5,45 g/ 1,00794 g/ 8,5510 C : H : Cl 8,4810 :8,1510 :8,5510 C : H : Cl ~ 1:~1:~ 1 La formula miima è C 1H1Cl1 g PM (1, , ,45 1) 1H1Cl 1 C 48,47 g PM PM C H Cl x 1 y C H Cl 1 z 1 g 96,65 1,994 g 48,47 la formula ecolare è il doppio di quella miima C HCl E4. Si è i possesso delle segueti due soluzioi: (a) 100 ml di u acido debole (HA) mooprotico (K a M) di cocetrazioe 0,1 M; (b) 100 ml di idrossido di potassio (KOH) di cocetrazioe 0,0 M; Cosiderado i volumi additivi, idicare quale volume della soluzioe (b) deve essere aggiuto a 50 ml della soluzioe (a) per otteere u sistema fiale il cui ph valga 4,00. (vale 4/0) SVOLGIMENTO N.B.: il ph delle soluzioe (b) di HA o è 4 HA acido debole mooprotico : [HA] 0,1M HA (aq) H O (l) H O (aq) C a A (aq) K a [HO ] [A ] 1,0 10 [HA] 4 M [..] HA (aq) H O (l) H O (aq) A (aq) i) C a ~0 0 Δ) x x x Eq) C a x x x

72 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag 5 [H O ] tuttavia x C K 0,1M a 4 a x C x a C a bisogerebbe risolvere u uazioe di grado << x C a x C 4,5 [H O ] x , ph log10[ho ],5 Ad ogi modo, questa prima parte o è fodametale ai fii dello svolgimeto dell esercizio! Affiché il ph diveti 4 bisoga aggiugere KOH (vale a dire OH ) i quatità tale che si formi u tampoe HA/A debole forte ) HA (aq) OH (aq) H O (l) A (aq) iiziali aggiute i) HA KOH 0 Δ) aggiute KOH aggiute KOH aggiute KOH fie) iiziali aggiute HA KOH 0 aggiute KOH HA Per il tampoe (purché 0,1 10, lo si dimostra a posteriori, vedi sotto): [H O ] K a HA - A A HA - A a 1 10 iiziali aggiute HA KOH aggiute KOH 4 x 0,1 aggiute KOH iiziali HA aggiute KOH aggiute KOH 1 iiziali HA iiziali HA L 50 ml della soluzioe (a) 0,1 0,05 L 5 10 aggiute KOH 1 iiziali HA,5 10,5 10 Vsoluzioe (b) 0,015 L 1,5 ml 0, L V soluzioe (b) 1,5 ml E5. Ua soluzioe acquosa di KOH (base forte) preseta u ph pari a 1,18. U volume pari a 0 ml di questa soluzioe viee aggiuto a 40,0 ml di ua soluzioe acquosa 0,1 M di cloruro di ammoio (NH 4 Cl). Si calcoli il valore assuto dal ph del sistema dopo il mescolameto delle due soluzioi. (La costate K b dell ammoiaca è pari a 1, M e cosiderare i volumi additivi). (vale 4/0) SVOLGIMENTO KOH (base forte): KOH K OH [KOH][K ][OH ] ph log10[ho 14 K 10 [OH ] W ph 1, ] 0,1514 L ph log K [OH ] K [OH W W ph OH [OH ] V KOH ] 0,1514 0,0 L,48 10 L NH 4 Cl NH 4 Cl i 40,0 ml di ua soluzioe acquosa 0,1 M di cloruro di ammoio NH 4 Cl vo soo quidi: NH 4 [NH4Cl] V 0,1 0,40 L 5,6 10 L

73 debole forte ) NH 4 (aq) OH (aq) H O (l) NH (aq) i) 5,6 10, Δ),48 10,48 10,48 10 fie) 1, ,48 10 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag 6 Si ha, quidi, ua soluzioe di ua base debole e del suo acido (debole) coiugato: vale a dire u TAMPONE goverato dall uilibrio: [..] NH (aq) H O (l) NH 4 (aq) OH (aq) [NH4 ] [OH ] 5 i) C b C a ~0 K b 1,8 10 M Δ) x x x [NH] Eq) C b x C a x x [ OH ] x tuttavia C,1 C V V S 1, [x ] [Ca x] [C x] b bisogerebbe risolvere u uazioe di grado 1, , CS << x C << x,48 10 S T NH 0 b b b NH T x [OH [OH ] 1,8 10 ] K 5 b C C ph log10[ho ] b a oppure, , [OH ] K NH 5 5 1,8 10, L NH4 ph log 10 K [OH ] b b a ph log , W 10 5 E6. La f.e.m. della seguete pila: ph prima 9,556 Cu(-) Pt() Cu (PO 4 ) soluzioe satura MO 4 (0,10 M); ph11 MO (s) è pari a 0,686 V a 5 C. Calcolare il prodotto di solubilità del fosfato rameico [Cu (PO 4 ) ] a 5 C sapedo che E 0,595 V ed 0,4 V. OH MO4/MO, E Cu /Cu (vale 4/0) SVOLGIMENTO Per le pile () catodo (Red): (N.B.: ph11 ambiete basico: usare OH per il bilaciameto) ( 7) ( 4) 4 e H O(l) M O 4 OH (aq) (s) M O E 0,0591 [MO 4 E log MO /MO,OH [OH ] ] [MO ] 0,1M 4 [OH ] 10 poh 10 (14-pH) 10 M 1 0, ,0591 E 0,595 log10 0, [10 ] () aodo (Ox): Cu 0,0591 (s) Cu (aq) e E E log10[cu ] Cu /Cu

74 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 19 luglio 010 pag 7 E 0,0591 0,4 log10[cu ] [Cu ]? [ ] Cu (PO 4 ) (s) Cu (aq) PO 4 (aq) i) ) -- S S Eq) -- S S K S, Cu (PO ) [Cu ] [PO4 ] 4 [Cu ] S [PO 4 ] S 4 K S, Cu (PO ) [S] [S] 4 K 5 S, Cu (PO ) 108 S 0,0591 E 0,4 log10[s] f.e.m. 0,0591 0,0591 E 0,686 0, ,4 log [S] E 10 0,0591 0,0591 0,686 0, ,4 log10[s] 0,0591 0,0591 log10[s] 0, ,4 0,686 0,0591 log 10 [S] 0, ,4 0,686 0,0591 S 10 0, , ,4 0,686 0, S 10 S 1,59610 M K S, Cu (PO ) 108 S 108 [1, M] 4 0,0591 0, ,4 0,686 0, KS, Cu (PO ) 1,1 10 M 4

75 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) Prova scritta 10 settembre 010 INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DELLA PROVA SCRITTA. SCRIVETE IL VOSTRO COGNOME E NOME IN STAMPATELLO E LA VOSTRA MATRICOLA SU CIASCUNO DEI FOGLI PROTOCOLLO CHE CONSEGNERETE. IL TEMPO CONCESSO È DI ORE. POTETE USARE SOLAMENTE LA TAVOLA PERIODICA E UNA CALCOLATRICE SCIENTIFICA (DOTATA DI NORMALE MEMORIA DI CALCOLO). LIBRI, APPUNTI ED ALTRO NON SONO CONSENTITI. È INOLTRE PROIBITO L USO DI TELEFONI CELLULARI O STRUMENTI ELETTRONICI DI QUALUNQUE GENERE. Risolvere i segueti Esercizi E1. L aioe MO 4 ossida i ambiete acido FeS a SO e Fe, riducedosi a M MO 4 FeS (aq) (s) SO Fe M (g) (aq) (aq) Dopo aver bilaciato la reazioe co il metodo ioico-elettroico, calcolare la quatità massima i grammi di FeS che può essere ossidata da 800 ml di soluzioe 1,15 N di MO 4. (vale 5/0) E. L etalpia are stadard di combustioe del metao CH 4(g) è 890,8 kj/. Il calore are medio dell acqua liquida ell itervallo di temperatura C è 75,6 J/ K; il calore are medio del vapore acqueo ell itervallo di temperatura C è 4, J/ K; l etalpia are stadard di evaporazioe dell acqua è 40,657 kj/. Suppoedo che sia utilizzabile il 100% del calore sviluppato dalla combustioe, calcolare quati m (misurati a c..) di metao bisoga bruciare per trasformare 150 kg di acqua a 10 C i vapore a 10 C. (vale 4/0) E. Si itroducoo 1,0 di PCl 5 gassoso i u recipiete da 5,0 litri alla temperatura di 500 K; stabilitosi l uilibrio gassoso: PCl 5(g) PCl (g) Cl (g) si misura pressioe totale di 9, atm. A questo puto, mateedo la temperatura costate, si aggiugoo al sistema 1,0 sia di PCl che di Cl. Calcolare il valore della uova pressioe totale di uilibrio. (vale 7/0) E4. Ua sostaza orgaica, solubile i acqua seza dar luogo a feomei di dissociazioe, cotiee carboio, idrogeo e ossigeo. L aalisi elemetare ha stabilito che il coteuto di carboio è pari a 40,00% i peso e quello di idrogeo a 6,71% i peso. La soluzioe, otteuta sciogliedo 18,016 g di tale sostaza i u litro d acqua, ha pressioe osmotica uguale a quella di ua soluzioe 0,05 M di NaCl alla stessa temperatura. Determiare la formula ecolare della sostaza orgaica i questioe. (vale /0) E5. Ua soluzioe otteuta sciogliedo,44 g di u acido debole mooprorico HA (di peso ecolare 1 dalto) i 00 ml di ua soluzioe 0,05 M di idrossido di sodio (NaOH) ha ph 4,19. Dopo aver calcolato la costate di acidità (K a ) di HA, determiare il volume di soluzioe 0,00 M di acido cloridrico (HCl) da aggiugere alla soluzioe sopraotteuta per portare il ph a 4,0. (N.B.: si cosiderio i volumi additivi). (vale 6/0) E6. Calcolare la f.e.m. di ua pila costituita da u elettrodo ad idrogeo i codizioi stadard e uo di argeto immerso i ua soluzioe satura di argeto cloruro (AgCl). Schematizzare la pila idicado qual è il catodo e l aodo e scrivere la reazioe globale sapedo che il poteziale stadard E Ag /Ag e il prodotto di solubilità del cloruro di argeto soo rispettivamete 0,80 V e 1, M. (vale 4/0) E7. Qual è la cocetrazioe are di ioi Ni dopo che 50 ml di ua soluzioe 0,10 M di solfato di ichel (NiSO 4 ) è stata sottoposta ad elettrolisi facedo passare per 0 miuti ua correte di 1,5 A? (vale /0).

76 Esame di Chimica risoluzioe Prova scritta 10 settembre 010 pag. 1 II Facoltà di Igegeria CdL i Ig. Civile e per l Ambiete e il Territorio (DM 70/004) CdL i Ig. dei Sistemi Idustriali ed Elettroici (DM 70/004) Esame di Chimica (corso A-L, 1 cfu) Prova scritta 10 settembre 010 RISOLUZIONE SCHEMATICA (SENZA COMMENTI) DEGLI ESERCIZI E1. L aioe MO 4 ossida i ambiete acido FeS a SO e Fe, riducedosi a M MO 4 FeS (aq) (s) SO Fe M (g) (aq) (aq) Dopo aver bilaciato la reazioe co il metodo ioico-elettroico, calcolare la quatità massima i grammi di FeS che può essere ossidata da 800 ml di soluzioe 1,15 N di MO 4. (vale 5/0) SVOLGIMENTO Red ( 7) M O 4 (aq) ( ) ( ) Fe S (s) ( 4) S O (g) Fe (aq) M (aq) red) ox) 7 MO ( 7) M O ( ) ( ) Fe S 4 (aq) 4 (aq) (s) H 5 e 5 e O 8 H (l) 56 H (aq) (aq) ( 4) S O M (g) 5 FeS (s) Fe (aq) (aq) 10 H 4 H O 7 e (l) O (l) 4 H 7M (aq) Ox (aq) 7 m.c.m H O (l) 5 SO (g) 5 Fe (aq) 5 e 0 H (aq) 7 MO 4 5 FeS (aq) (s) 6 H (aq) 7 M 5 SO (aq) 5 Fe 18 H (g) (aq) O(l) N 1,15 V 800 ml 0,8 L 1,15 0,8 L 0,9 MO 4 MO L 4 MO 4 L 0,9 MO4 FeS Z e FeS 7 FeS m PM FeS FeS FeS m FeS FeS Z FeS e FeS PM FeS FeS 0,9 7 FeS 0,9 e Z FeS 7 g 87,910 m FeS 11,554 g 0,9 7