CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CHIMICA PROVA DI CHIMICA I 9CFU 11 gennaio Cognome. Nome. Matricola..

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1 CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CHIMICA PROVA DI CHIMICA I 9CFU 11 gennaio 2016 Cognome. Nome. Matricola.. 1

2 (punti 4) 1) Dei seguenti composti: carbonato di sodio, idruro di berillio, tetracloruro di carbonio, pentacloruro di fosforo: 1) indicare la formula di struttura; 2) evidenziare l'eventuale presenza di momento dipolare; 3) indicare il n di ossidazione dell'atomo centrale; 4) stabilire il tipo di ibridizzazione dell'atomo centrale 2

3 (punti 2) 2 ) Si dispone dei seguenti valori di entalpia molare di evaporazione alla temperatura di ebollizione in KJ/mol: 28KJ/mol; 0.92 KJ/mol; 2 Kcal/mol; 12 Kcal/mol. (I valori, coerenti, non sono quelli reali) Attribuirli motivando l'abbinamento a NH 3, H 2, H 2 O, O 2. 3

4 (punti 2) 3) Dato l'equilibrio eterogeneo CO 2 (s) <===> CO 2 (l) da quale equazione basata su variabili intensive è regolato? 4

5 (punti 2) 4) Tracciare un diagramma di distillazione di soluzioni ottenute mescolando due liquidi A e B sapendo che: a) la pressione esterna è pari ad 1 atm. b) alla temperatura di 80 C P A =760 mm Hg e alla temperatura di 90 C P B =1atm. c) ΔH di mescolamento > 0 5

6 (punti 3) 5) Nei due rami A e B di un tubo ad U separati da una membrana semipermeabile vengono versati in A 1 litro di una soluzione 10-2 F di NH 4 Cl e nell'altro 1 litro di NH F. Ad equilibrio raggiunto si stabilisce il dislivello h. In quale dei due rami il livello è maggiore? Spiegare brevemente. Ad equilibrio raggiunto il ph delle due soluzioni sarà uguale o diverso ( A>B ; B>A)? KNH 3 =

7 (punti 3) 6) La generica reazione 2A (g) + B (g) ---> 2C (g) KJ avviene in due step : A (g) + B (g) > D (g) stadio lento D (g) + A (g) > 2C (g) stadio veloce 1) Esplicitare la dipendenza funzionale della velocità dalla concentrazione dei reagenti e dalla temperatura; 2) definire la molecolarità di una reazione. 7

8 (punti 4) 7) In un recipiente vuoto di volume V vengono introdotte 0,6 moli di C e 0,6 moli di A e 0,3 moli di B e la temperatura portata a 1000 C. Si stabilisce l'equilibrio A + B <=======> 2 C + D H < 0 s g s g Determinare la composizione del sistema all equilibrio noto che il K= 10. Stabilire inoltre l'influenza sull'equilibrio e sulla costante di equilibrio di: a) un aumento di temperatura a P costante b) una diminuzione di volume a T costante c) un'aggiunta di A a T e P costante. 8

9 (punti 2) 8 ) Una sostanza ha le seguenti caratteristiche: a) è solubile in acqua; b) il ph della soluzione è minore di 7; c) il fuso non conduce, mentre la soluzione acquosa è conduttrice. Individuarla tra i seguenti composti: NaCl; glucosio (C6H12O6); CO2; SiO2. Spiegare brevemente. 9

10 (punti 3) 9) Si calcoli a 25 C il ph di una soluzione ottenuta mescolando 500 ml di CH 3 COOH 0.1 F con 500 ml di CaCl F. ( KCH 3 COOH = 10-5 ) 10

11 (punti 5) 10) Il rame metallico in soluzione di acido cloridrico viene ossidato dall'ossigeno dell'aria a Cu +2. Bilanciare con il metodo ionico elettronico la relativa reazione. Schematizzare la pila il cui funzionamento sia basato su detta reazione indicando le polarità e le reazioni al catodo e all'anodo. Stabilire inoltre se,ed eventualmente come, varia la massa degli elettrodi durante il funzionamento della pila. E Cu +2 /Cu= 0.34 V E O 2 /H 2 O = 1,23V 11

12 CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CHIMICA PROVA DI CHIMICA I 9CFU 1 febbraio 2016 Cognome. Nome. Matricola.. 12

13 punti 3 1) Stabilire le formule di struttura dei seguenti composti, precisando l ibridizzazione dell atomo centrale: Acido fosforico PH3 Carbonato di potassio 13

14 punti 2 2) Il diossido di carbonio fonde a K mentre il diossido di silicio fonde a 1610 C. Giustificare tale differenza. 14

15 punti 4 3) Bilanciare con il metodo ionico-elettronico la seguente reazione NaIO3 + NaI +H2SO4 <===> I2 + Na2 SO4 + H2O Calcolare, inoltre, i grammi di I2 che si ottengono facendo reagire 2,14gr di NaIO3 con 1,66 gr di NaI in eccesso di H2SO4. 15

16 punti 3 4) Tracciare l andamento del diagramma di stato di un composto puro, noto che la densità della fase solida è maggiore di quella della fase liquida e che il solido riscaldato a pressione standard fonde e successivamente evapora. Indicare inoltre l equazione che descrive la transizione di fase solido-vapore. 16

17 punti 2 5) Ordinare le seguenti soluzioni: HCl 0.01 M; AlCl F; NH M; Ca(OH) M in funzione crescente della pressione osmotica. K NH3 =

18 punti 3 6) Per l'equilibrio omogeneo 2A + B alla temperatura di 400 C Kp = 3,125. Determinare la composizione del sistema all'equilibrio quando in un recipiente alla pressione di 1 atm e alla temperatura di 400 C vengono introdotte 0.2 moli di A e 0,5 moli di C. C 18

19 punti 3 7) L'ammoniaca è preparata industrialmente in base alla reazione : 3H2 + N > 2NH3 operando a ~250 atm. e alla temperatura di ~ 500 C in presenza di opportuni catalizzatori. Giustificare la scelta delle suddette condizioni noto che la reazione di formazione dell ammoniaca è esotermica. 19

20 punti 3 8) Si calcoli a 25 C il ph di una soluzione ottenuta mescolando 500 ml di NH4Cl 0.1 F ( K NH 3 = ) e con 500 ml di NaCl.0.1 F. 20

21 punti 2 9) Tra i seguenti composti chimici stabilire gli acidi o le basi secondo Bronsted o secondo Lewis AlCl3 NH3 HSO

22 punti 5 10) Data la seguente pila indicare polarità ed equilibri elettrodici, calcolare la f.e.m. e stabilire qualitativamente l effetto sulla f.e.m. di un aggiunta di NaOH separatamente prima nello scomparto A e poi in quello B. Stabilire inoltre se ed eventualmente come varia la massa degli elettrodi con il funzionamento della pila. Pt NaCl NaCl Pt H2 0,1F 0,1F Cl2 1atm. NaOH 0,1atm 0,1 M E Cl2/ Cl- = 1,36 V. A B 22

23 CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CHIMICA PROVA DI CHIMICA I 9CFU 1 aprile 2016 Cognome. Nome. Matricola.. 23

24 punti 3 1) Stabilire le formule di struttura dei seguenti composti, precisando l ibridizzazione dell atomo centrale: ione nitrato, tetracloruro di carbonio, solfato di potassio. 24

25 punti 2 2) Ordinare, spiegando brevemente, i seguenti composti in funzione della temperatura di ebollizione (dopo averla definita) crescente: O 2 ; CH 4 ; H 2 O. La risposta non viene considerata in assenza di opportuna motivazione. 25

26 punti 4 3) Dopo aver bilanciato con il metodo ionico elettronico la seguente reazione red/ox, calcolare i grammi di I 2 che si ottengono da 19.4 g di cromato di sodio. Na 2 CrO 4 + NaI + H 2 SO 4 <------> I 2 + Na 2 S0 4 + Cr 2 ( SO4 ) 3 + H 2 O 26

27 punti 3 4) Tracciare l' andamento qualitativo del diagramma di distillazione di due liquidi A e B noto che ΔHmesc. > 0 e che A é più volatile di B. Individuare un punto bicomponente ed uno monocomponente in cui la varianza sia zero 27

28 punti 3 5) Nei due rami A e B di un tubo ad U separati da una membrana semipermeabile vengono versati in A 1 litro di una soluzione 10-2 F di NaCl e nell'altro 1 litro di NH M. Ad equilibrio raggiunto si stabilisce il dislivello h. In quale dei due rami il livello è maggiore? Ad equilibrio raggiunto la soluzione nel ramo A ha ph maggiore minore o uguale rispetto a quello nel ramo B? Spiegare brevemente. KNH 3 =

29 punti 2 6) La seguente reazione RCl + OH > ROH + Cl- avviene secondo il seguente meccanismo: 1 stadio lento RCl ----> R+ + Cl- 2 stadio veloce R+ + OH- ----> ROH Indicare l' espressione della velocità in funzione della concentrazione dei reagenti e della temperatura. 29

30 punti 3 7) In un recipiente chiuso alla temperatura T si stabilisce il seguente equilibrio : X (g) + Y (s) <===> 2 Z (g) Noto che la costante Kp = 9, calcolare la composizione della fase gassosa espressa come % in volume alla pressione di 3 atm. 30

31 punti 4 8) Ad opportuna temperatura vengono introdotte in un recipiente vuoto, avente volume V, quantità equimolecolari di HCl e NH3 gassosi. Si instaura il seguente equilibrio: HCl (g) + NH 3(g) <===> NH 4 Cl (s) ΔH< 0 e si misura un valore di pressione P. Calcolare la varianza. Stabilire inoltre l' effetto sulla pressione e sulla massa del solido di: a) una diminuzione di temperatura a volume costante; b) un aumento di volume a temperatura costante; c) un' aggiunta di NH4Cl(s) a V e T costante. Si trascuri il volume occupato dal solido rispetto al volume del recipiente. 31

32 punti 3 9) Calcolare il ph di una soluzione ottenuta mescolando 100 ml di CH 3 COONa 0.2 M con 100 ml di cloruro di sodio 0.2M. (KCH 3 COOH = 10-5 ) 32

33 Punti 3 10)Stabilire le polarità e calcolare la f.e.m. a 25 della pila: Pt KCl 0.2 M KCl 0.1 M Pt H 2 (1 atm.) Cl 2 (1 atm.) E Cl 2 /Cl - = 1.36 V 33

34 INGEGNERIA CHIMICA CHIMICA I a.a giugno 2016 Cognome. Nome. Matricola.. 34

35 punti 5 1) Rappresentare le formule di struttura delle seguenti composti, precisando l'ibridizzazione degli atomi centrali e l eventuale presenza di momento di dipolo: nitrato di potassio, trifluoruro di boro, tetracloruro di carbonio, tricloruro di fosforo, acido carbonico. 35

36 punti 2 2) Disporre in ordine crescente di temperatura critica, dopo averla definita, i seguenti composti: NH 3 CClH 3 CH 4 Ne O 2 spiegandone brevemente il motivo. 36

37 punti 3 3) Calcolare da quanta pirite al 80% in FeS 2 si deve partire per ottenere 5 tonnellate di H 2 SO 4 con una resa del processo del 90 %. 37

38 punti 4 4) Tracciare l andamento qualitativo del diagramma di stato di una sostanza pura dai seguenti dati: A pressione di 1 atmosfera la sostanza in fase solida riscaldata sublima. La fase solida ha densità minore rispetto a quella liquida. Indicare l equazione che descrive le curve ed individuare un sistema bifasico monovariante 38

39 punti 2 5) La generica reazione X (g) + 2Y (g) ---> 2Z (g) ΔH = 250 KJ è di primo ordine rispetto ad X ed a Y. Esplicitare la dipendenza funzionale della velocità, dalla concentrazione dei reagenti e dalla temperatura 39

40 punti 3 6) In un recipiente rigido inizialmente vuoto alla temperatura T vengono introdotte 2 moli di X e una mole di Y; si stabilisce il seguente equilibrio: 2 X(g) + Y(s) < > Z(g) +2 W(g) e alla pressione di una atmosfera sono presenti 0,8 moli di W. Calcolare il valore del Kc alla temperatura T. 40

41 punti 3 7) Per l' equilibrio omogeneo 2 A(g) + B (g) < > 2 C (g) + D(s) ΔH< 0 Stabilire l' influenza sul Keq e sull' equilibrio di : (a) un aumento di pressione a temperatura costante (b) un aumento di temperatura a pressione costante (c) un aggiunta di D a temperatura costante 41

42 punti 5 8) Ordinare le seguenti soluzioni (CH 3 COO) 2 Ca ; CH 3 COONa ; Ca(OH) 2 ; CH 3 COOH ; NaCl tutte 0.1 M a)in funzione crescente del ph b)in funzione crescente della temperatura di ebollizione KNH 3 = 10-5 ; KCH 3 COOH =10-5 La soluzione non richiede elaborazione numerica. Calcolare invece il ph della soluzione di CH 3 COONa. 42

43 punti 3 9) Calcolare la f.e.m. della seguente pila: Zn ZnSO 4 0,1M NaCl 0,1 M Pt Cl 2 A B p=1atm Stabilire inoltre, durante il funzionamento della pila, se ed eventualmente come varia: a) la massa degli elettrodi; b) il ph nello scomparto B. E Zn +2 /Zn = E Cl 2 /Cl - = 1.36V 43

44 INGEGNERIA CHIMICA Chimica I - A. A luglio 2016 Cognome. Nome. Matricola.. 44

45 Punti 5 1) Stabilire le formule di struttura dei seguenti composti : tricloruro di alluminio acido carbonico C 2 H 2 Solfato di sodio tricloruro di fosforo. Indicare inoltre l ibridizzazione dell atomo centrale, l eventuale presenza momento di dipolo e il numero di ossidazione dell atomo C in C 2 H 2. di 45

46 Punti 2 2) Disporre in ordine crescente di volatilità i seguenti composti: PH 3 CH 4 H 2 O He Cl 2 spiegandone brevemente il motivo. 46

47 Punti 3 3) Bilanciare con il metodo ionico - elettronico la seguente reazione redox : Zn + HNO 3 Zn(NO 3 ) 2 + N 2 + H 2 O Calcolare inoltre il volume di N 2 che si sviluppa a condizioni standard mettendo a reagire 0.6 g di Zn con 500 c c di HNO 3 0,1M Ar (Zn)=

48 Punti 3 4) Tracciare l andamento qualitativo del diagramma di distillazione di due liquidi A e B miscibili in tutti i rapporti con ΔH mesc < 0, noto che: - B è più volatile di A; - alla concentrazione C1 residuo e distillato hanno la stessa composizione. Stabilire inoltre cosa si ottiene nel residuo e nel distillato sottoponendo a distillazione frazionata una soluzione di concentrazione C > C1. 48

49 Punti 3 5) Determinare la pressione osmotica a 20 C di un acqua minerale contenente per litro: 10 mg di carbonato di calcio, 15 mg di solfato di sodio e 200 mg di cloruro di sodio. 49

50 Punti 2 6) Data la generica reazione 2X (g) + Y (g) ---> 2Z (g) KJ indicare la generica espressione della velocità in funzione della concentrazione dei reagenti, noto che la reazione non è elementare. Esplicitare la dipendenza funzionale della velocità dalla temperatura tramite un opportuna relazione. 50

51 Punti 3 7) Per l'equilibrio omogeneo A + B < > C alla temperatura di 400 C Kp = 3,125.Determinare la composizione del sistema all'equilibrio, espressa come percentuale in volume, quando in un recipiente alla pressione di 1 atm e alla temperatura di 400 C vengono introdotte 2 moli di A, 1mole di B e 0,5 moli di C. 51

52 Punti 3 8) Per l' equilibrio omogeneo 2X(g) + Y (g) < > 2Z (g) Δ H < 0. Stabilire l' influenza sul Keq e sull' equilibrio di : a) una diminuzione di pressione a temperatura costante, b) un aumento di temperatura a pressione costante, c) una aggiunta di una sostanza D che reagisca con Z. 52

53 Punti 3 9 ) Calcolare a 25 C il ph di una soluzione ottenuta mescolando 500 ml di NH F ( KNH 3 = 10-5 ) e con 500 ml di NaCl.0.1 F. 53

54 Punti 3 10) Stabilire la polarità e determinare la f.e.m. a 25 della pila: Pt CaCl M CaCl M Pt H 2 (1 atm.) Cl 2 (2 atm.) 54

55 INGEGNERIA CHIMICA CHIMICA I a.a settembre 2016 Cognome. Nome. Matricola.. 55

56 Punti 5 1) Rappresentare le formule di struttura delle seguenti specie chimiche, precisando numero di ossidazione e ibridizzazione degli atomi centrali : 1. ione nitrato, 2. idruro di boro, 3. diossido di zolfo, 4. solfato di potassio, 5. POCl3. 56

57 Punti 2 2) Abbinare ai seguenti composti CH4, NH3, N2, PH3, H2O le relative temperature critiche (dopo averla definita): 374,1 C; 405,8,8 K; 51,3; -82,1 C; 420 K, giustificando la risposta. 57

58 Punti 3 3) Una sostanza organica (non elettrolita) ha dato all'analisi elementare i seguenti risultati: C = 40.00%; H = 6.66%; O = 53.33%. Determinare la formula molecolare noto che una sua soluzione acquosa contenente 1,2 g/100 c.c. a 25 C ha una pressione osmotica di 2.44 atm. 58

59 Punti 3 4) Tracciare l' andamento qualitativo di un diagramma di distillazione di due liquidi X e Y miscibili in tutti i rapporti con comportamento ideale (ΔHmesc = 0) e tali che X sia più volatile di Y. Indicare sul grafico i seguenti punti: a) sistema bifasico monovariante; b) sistema monofasico bivariante; c) sistema bifasico zerovariante. 59

60 Punti 3 5) Calcolare la temperatura di congelamento di una soluzione ottenuta mescolando volumi uguali delle seguenti soluzioni: saccarosio (non elettrolita) e Fe(NO 3 ) 3, tutte a concentrazione 0,02 m (K cr (H2O) = 1,86 K kg/mole). 60

61 Punti 2 6) Da misure sperimentali risulta per la generica reazione 2A +B ----> 2C che raddoppiando sia la concentrazione di A che quella di B la velocità raddoppia, indicare l' espressione della velocità in funzione di tutte le grandezze che la influenzano (concentrazione reagenti e temperatura). 61

62 Punti 3 7) Ad opportuna temperatura vengono introdotte in un recipiente vuoto, avente volume V, quantità equi molecolari di A e B gassosi. Si instaura il seguente equilibrio: A(g) + B(g) <------> C(s) ΔH<0 e si misura un valore di pressione P. Stabilire l' effetto sulla pressione e sulla massa del solido di: a) un' aumento di temperatura a volume costante; b) una diminuzione di volume a temperatura costante; c) un' aggiunta di C(s) a V e T costante. Si trascuri il volume occupato dal solido rispetto al volume del recipiente. 62

63 Punti 2 8) Calcolare inoltre il valore del Kp se alla temperatura T il valore della P è pari a 0,2 atm. 63

64 Punti 2 9) Calcolare il ph di una soluzione 0.05 M in (NH4)2SO4; Kb = 1.8 x

65 Punti ) a) Bilanciare, con il metodo ionico-elettronico, la seguente reazione di ossido riduzione: KMnO 4 + SnCl 2 + HCl KCl + MnCl 2 + SnCl 4 + H 2 O e calcolare quanti ml di una soluzione di SnCl M si devono utilizzare per ridurre completamente, secondo la reazione del precedente esercizio, 1.14 g KMnO 4. A r (K)=39.098, A r (Mn)=54.94, A r (O)=16.00 b) Schematizzare inoltre la pila funzionante in base alla reazione di cui al punto a) 65