COMPITO A PARZIALE DI CHIMICA DEL

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1 CMPIT A PARZIALE DI CHIMICA DEL ) La reazione del cloro gassoso con ioduro di cromo(iii), in ambiente alcalino (idrossido di potassio), porta alla formazione di cromato di potassio, periodato di potassio, cloruro di potassio ed acqua. Bilanciare la reazione con il metodo ionico-elettronico e calcolare la quantità in grammi di periodato di potassio che si ottiene dalla reazione di g di ioduro di cromo(iii) con 5.48 L di cloro (misurati in condizioni normali) e 500 ml di soluzione di idrossido di potassio 1.5 M. Cl 2 +CrI 3 + KH K 2 Cr 4 + KI 4 + KCl + H 2 Cr 3+ +8H Cr e + 4H 2 3I +24H 3I 4 +24e +12H 2 Cr H +3I Cr e +16H 2 +3I 4 Cl 2 +2e 2Cl Cr 3+ +6I - +64H +27Cl 2 2Cr I 4 +54Cl +32H 2 27Cl 2 +2CrI 3 +64KH 2K 2 Cr 4 +6KI 4 +54KCl +32H 2 n Cl2 = PV RT = 1atm 5.48 L L atm/(k mol) 273K = 245mmol mm CrI3 = g/mol; m CrI3 =51.92 g; n CrI3 =120mmol n KH =1.5mol /L 0.500L = 750mmol Il cloro è il reagente limitante. Si ottengono 245 x 6/27 = 54.4 mmol di KI4. mm KI4 = 230 g/mol; n KI4 =54.4mmol; m KI4 =12.50 g

2 2) Calcolare la massa di metanolo liquido che occorre bruciare per aumentare di 5 C la temperatura di 5.5 L di acqua. Sono noti i seguenti dati termochimici: 2H 2(g) +C (g) CH 3 H (l) H 0 = kj/mol, a) entalpia molare standard di formazione dell acqua liquida = kj/mol, b) entalpia molare standard di formazione del diossido di carbonio gassoso = kj/mol, c) entalpia molare standard di formazione dell ossido di carbonio gassoso = kj/mol. d) Il calore specifico dell acqua liquida vale 4186 J/(kg K). La reazione di combustione del metanolo è: CH 3 H + 3/2 2 C 2 + 2H 2 H co (CH 3 H) =? I dati termochimici noti sono: (1) 2H 2(g) +C (g) CH 3 H (l) H 0 1 = kj (2) H 2(g) + ½ 2(g) H 2 (l) H f (H 2 (l) ) = kj/mol (3) C (s) + 2(g) C 2(g) H f (C 2(g) ) = kj/mol (4) C (s) +1/2 2(g) C (g) H f (C (g) ) = kj/mol In base alla legge di Hess, le equazioni termochimiche relative ai singoli stadi di una sequenza di reazione possono essere combinate per ottenere l equazione termochimica della reazione complessiva. Si osserva che la reazione di combustione del metanolo può essere scritta come la combinazione dei seguenti stadi: -(1) + 2 (2) + (3) (4); per cui H co (CH 3 H) = - H H f (H 2 (l) ) + H f (C 2(g) ) - H f (C (g) ) = -( )+ 2(-285.8) + (-393.5)- (-110.5) = kj/mol Il calore necessario per innalzare 5 C la temperatura di 5.5 L di acqua è (1L = 1kg di acqua): Q =m c p ΔT = 5.5 kg 4186 J/(kg K) 5K = J n CH3H = Q/ H co (CH 3 H) = J / J/mol = mol massa CH 3 H = mol g mol -1 = 5.1 g 3) 6.8 g di un composto organico solido non elettrolita, sciolti in g di benzene (K eb = 2.64 K Kg/mol) ne innalzano la temperatura di ebollizione di 0.17 C. Si calcoli la pressione osmotica di questa soluzione a 35 C sapendo che, a questa temperatura, la sua densità è pari a 0.89 kg/l : Dall innalzamento della temperatura di ebollizione della soluzione ricavo la molalità della soluzione ΔT eb = K eb m m = 0.17/2.64 = mol kg -1 m = n composto /kg solvente n composto = = mol π = crt c = n/v n = mol V = m/ρ La massa della soluzione è: m = = g Per cui V = g/890 g L -1 = L π = ( mol/0.345 L) L atm K -1 mol K = 1.42 atm

3 4) Scrivere la formula di struttura dei seguenti composti indicandonela geometria, l ibridizzazione dell atomo centrale e la corrispondenza con il modello VSEPR. 1. Anidride Ipobromosa; 2. Trifluoruro di Arsenico; 3. Ione rtosilicato; 4. Ione Fosfonio; 5. Idrogenosolfito di Litio; 6. Diossido di cloro; Anidride Ipobromosa Ione rtosilicato Idrogenosolfito di Litio AX2E2 (); AXE3 (Br) ( e Br) AX4 Tetraedrica AX3E Piramidale Trifluoruro di Arsenico Ione Fosfonio Diossido di cloro Radicale AX3E Piramidale AX4 Tetraedrica AX2E2

4 CMPIT B PARZIALE DI CHIMICA DEL ) La reazione del diossido di azoto gassoso con anidride arsenica, acido solforico ed acqua, porta alla formazione di solfuro arsenioso ed acido nitrico. Bilanciare la reazione con il metodo ionicoelettronico e calcolare la quantità in grammi di solfuro arsenioso che si ottiene dalla reazione di41.37 g di anidride arsenica con 117,4 L di diossido di azoto (misurati in condizioni standard) e 500 ml di una soluzione di acido solforico 1.0 M. 5 + N 2 + H 2 S 4 + H 2 + HN e +10H + 2As 3+ +5H 2 3S e +24H + 3S 2 +12H S e +34H + +17H 2 N 2 + H 2 N 3 +1e +2H N 2 +3S H 2 +28N 3 +22H N 2 +3H 2 S 4 +11H 2 +28HN 3 mm As2 5 = g/mol; m As2 5 = g; n As2 5 =180mmol n N2 = PV RT = 1atm L L atm/(k mol) 298 K = 4.8mol n H2 S 4 =1.0mol /L 0.500L = 500mmol L acido solforico è il reagente limitante. Si ottengono 500/3 = mmol di As2S3. mm As2 = g/mol; n As2 =166.7mmol; m As2 = g

5 2) Calcolare i m 3 (a c.n.) di metano che occorre bruciare per fondere 30 kg di ghiaccio. Sono noti i seguenti dati termochimici: CH 4(g) +2H 2 S (g) CS 2(g) + 4H 2(g) H 0 = kj/mol, a) entalpia molare standard di formazione dell acqua liquida = kj/mol, b) entalpia molare standard di formazione del diossido di carbonio gassoso = kj/mol, c) entalpia molare standard di formazione del solfuro di diidrogeno gassoso = kj/mol, d) entalpia molare standard di formazione del solfuro di carbonio gassoso = kj/mol. e) L entalpia di fusione del ghiaccio è pari a J/g. La reazione di combustione del metano è: CH C 2 + 2H 2 H co (CH 3 H) =? Dall equazione termochimica CH 4(g) +2H 2 S (g) CS 2(g) + 4H 2(g) H 0 = kj, tramite la legge di Hess, posso ricavare l entalpia di formazione del metano: H f (CH 4(g) ) = - H + H f (CS 2(g) ) - 2 H f (H 2 S (g) ) = (-20.63) = kj/mol A questo punto posso calcolare H co (CH 4 ) = 2 H f (H 2 (l) ) + H f (C 2(g) ) - H f (CH 4(g) ) = 2(-285.8) + (-393.5)- (-74.81) = kj/mol Il calore necessario per fondere una massa di ghiaccio pari a 30 kg è: Q =m ΔH fus = 30 kg kj/kg = kj n CH4 = Q/ H co (CH 4 ) = kj / kj/mol = mol V CH4 = mol m 3 atm K -1 mol K/ (1 atm) = 0.25 m 3 3) 12.5 g di un composto organico solido non elettrolita, sciolti in g di toluene (K cr = 3.55 K Kg/mol) ne abbassano la temperatura di gelo di 0.25 C. Si calcoli la pressione osmotica di questa soluzione a 32 C sapendo che, a questa temperatura, la sua densità è pari a 0.94 kg/l. : Dall abbassamento della temperatura di gelo della soluzione ricavo la molalità della soluzione ΔT cr = K cr m m = 0.25/3.55 = mol kg -1 m = n composto /kg solvente n composto = = mol π = crt c = n/v n = mol V = m/ρ La massa della soluzione è: m = = g Per cui V = g/940 g L -1 = L π = ( mol/0.598 L) L atm K -1 mol K = 1.62 atm

6 4) Scrivere la formula di struttura dei seguenti composti indicandone la geometria, l ibridizzazione dell atomo centrale e la corrispondenza con il modello VSEPR. 1. Anidride Clorosa; 2. Tetrabromuro di Tellurio; 3. Ione rtoborato; 4. Ione Solfonio; 5. Idrogenosolfato di Cesio; 6. Diossido di azoto; Anidride Clorosa Ione rtoborato Idrogenosolfato di Cesio AX2E2 (); AX2E2 (Cl) ( e Cl) AX3 sp 2 Trigonale AX4 Tetraedrica Tetrabromuro di Tellurio Ione Solfonio Diossido di azoto Radicale AX4E d Altalena AX3E Piramidale AX2E sp 2

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