III verifica 2005/06 (A) Colonna.. Riga...

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1 Sono riportate le soluzioni commentate del compito A. Per gli altri compiti sono riportate (a volte in maniera succinta) le soluzioni dei quesiti, 2,4,6,8,9. Per gli altri quesiti, potete ricavare il procedimento da quello descritto per il corrispondente quesito del compito A. III verifica 25/6 (A) Colonna.. Riga... ) Scrivere il nome di NH 4 NO 3 ; NaH 2 PO 4, HClO 4 : nitrato di ammonio, diidrogenofosfato di sodio, acido perclorico Scrivere la formula di solfito di potassio, solfuro di piombo(ii): K 2 SO 3, PbS 1) Si trattano 2. ml di una soluzione.5 M di KIO 3 con 8. ml di una soluzione di Pb(NO 3 ) M. Sapendo che il prodotto di solubilità dello iodato di piombo vale 1.x1-13, calcolare la concentrazione di tutte le specie nella soluzione La reazione di precipitazione (in forma ionica) è: Pb IO > Pb(IO 3 ) 2 (s) che è quantitativa (K = 1/Ks = 1 13 ). In soluzione sono state introdotte 2.x.5 = 1. mmoli di KIO 3 e 8.x.125 = 1. mmoli di Pb(NO 3 ) 2. Gli ioni K + e NO - 3 sono solo ioni spettatori e la loro quantità non cambia per effetto della precipitazione. Quindi la loro conc. finale è : [K + ] = 1./(8.+2.) =.1 M; [NO - 3 ] = 2x1./(8.+2.) =.2 M Il reagente limitante nella reazione di precipitazione è lo ione iodato (rapporto dei coeff. stech. IO 3 /Pb 2+ = 2, mentre quello dato in moli = 1). Quindi reagiscono 1.x1/2 = 5. mmoli di Pb 2+ e si formano altrettante mmoli di precipitato. Rimangono quindi non reagite 5. mmoli di Pb 2+ (reagente in eccesso), che determinano una [Pb 2+ ] = 5./1. = 5.x1-2. La [IO - 3 ] rimasta in soluzione dipende dalla solubilità del precipitato in presenza di questo eccesso di Pb 2+ - (ione comune). Ponendo [IO 3 ] = 2x, risulta [Pb 2+ ] = 5.x1-2 + x. Quindi: Ks = 1.x1-13 = [Pb 2+ ][IO - 3 ] 2 = (5.x1-2 + x)4x 2. Dato che la solubilità di Pb(IO 3 ) 2 in assenza di ione comune è inferiore a 1-4 (essendo approssimativamente pari alla radice cubica di 1-13 ), ne risulta che x (che è minore di tale solubilità) è certamente trascurabile rispetto a 5.x1-2. Quindi si ottiene 1.x1-13 = (5.x1-2 )4x 2, da cui x = 7.7x1-7 (che è effettivamente trascurabile rispetto a 5x1-2 ). Quindi [IO - 3 ] = 2x = 1.41x1-6, e [Pb 2+ ] = 5.x1-2 I) 2A + B --> 2C ( H = -1 kj mol -1 ) II) A + 2B --> 2C + 2D ( H = +1 kj mol -1 ) indicare a) la reazione favorita entalpicamente:... b) la reazione favorita entropicamente:... c) la reazione favorita a bassa temperatura:... d) la reazione favorita ad alta temperatura:... a) I (esotermica); b) II (aumenta n moli); c) I (a bassa T prevale il contributo al G del termine entalpico); d) II (ad alta T diviene importante il termine entropico) 3) Data la reazione A + B C+ 2D in fase omogenea in soluzione, con H = +1. kj mol -1, S = 5 J K -1 mol -1, a) calcolare il valore di G e della costante di equilibrio a 3 K. (b) Indicare il verso in cui evolverà una miscela in cui [A] =1.5 M, [B] =1. M, [C] =.5 M, [D] = 2. M, a 3 K; (c) impostare i calcoli per determinare le concentrazioni a) G = H -T S = 1.x1 3 3x5 = -5.x1 3 J mol -1. Essendo RTlnK = G, risulta lnk = 5.x1 3 /(8.31x3) = Da cui K = 7.43 b) Q = [C][D] 2 /[A][B] = Essendo Q < K la reazione decorrerà da sinistra a destra. c) Indicando con x la concentrazione di C formata, si ha [A] = 1.5-x; [B] = 1.-x ; [C]=.5+x; [D] = x. Inserendo questi valori nella K si ottiene l equazione (.5+x)(2. + 2x) 2 /(1.5-x)(1.-x ) = d) La spontaneità si inverte quando il termine entropico e termine entalpico hanno lo stesso valore, ovvero H = T S : Quindi T = H / S = 2 K un acido debole e la sua base coniugata, in qualsiasi concentrazione una base forte e un acido debole in eccesso un acido debole e una base forte in rapporto stechiometrico un acido forte e una base debole in difetto 5) Siano dati 3. ml di una soluzione di una base debole B.15 M con pkb = 5.25 (soluzione A) e una soluzione di HCl.1 M. (a) Calcolare il ph della soluzione A e (b) quello dopo l aggiunta alla soluzione A di 2. ml della soluzione di HCl. (c)

2 Calcolare inoltre la quantità (in ml) della soluzione di HCl che occorre aggiungere alla soluzione A per arrivare al punto di equivalenza stechiometrica; (d) calcolare quindi il ph a quel punto. (e) Calcolare infine il ph dopo l aggiunta di 5. ml della soluzione di HCl alla soluzione originaria A. a) soluzione di base debole B, con Kb = = 5.62x1-6 e C b =.15 M. [OH - ] = K b C b = 9.18x1-4, da cui ph = b) le mmoli iniziali di base B sono 3.x.15 = 4.5. Vengono aggiunte 2.x.1 = 2. mmoli di HCl che determinano la formazione di altrettante mmoli di HB +, secondo la reazione B + H 3 O + --> HB + + H 2 O mmoli iniz mmoli finali = 2.5 Si ha quindi una soluzione tampone, con [OH - ] = Kb x (mmoli B)/(mmoli HB + ) = x1-6. Da cui ph = c) La stechiometria è 1:1, quindi all equivalenza mmoli HCl = mmoli B = 4.5 = V HCl M HCl. Da cui V HCl = 4.5/.1 = 45. ml. A questo punto tutta la base si è trasformata nel suo acido coniugato HB +. Quindi si ha una soluzione di acido debole, in concentrazione 4.5/(3.+45.) = 6.x1-2 e con Ka = Kw/Kb = x1-9. Da cui [H 3 O + ] = K a C a = x1-5, ph = d) Si ha un eccesso di HCl (5. ml x.1 M = 5. mmoli) rispetto alla base debole: B + H 3 O + --> HB + + H 2 O mmoli iniz mmoli finali Trattandosi di una soluzione di acido forte e acido debole, in prima approssimazione si usa trascurare il contributo dell acido debole. Quindi [H 3 O + ] =.5/(3+5) = 6.25x1-3 ph = ) Dati 1. ml di una soluzione acida per HCl 1. M, indicare a) quale delle seguenti soluzioni (tutte 1. M) e b) in che volume usereste per tamponare a ph 4.75 b) Volume (ml): a) soluzione B, dato che per creare un tampone partendo da una soluzione di acido forte ci vuole un eccesso di base debole che appartenga ad una coppia acido/base con pka il più possibile simile al ph da realizzare. La reazione è: Ac - + H 3 O + --> HA + H 2 O mmoli iniz. x 1. mmoli finali x b) 2. ml. Infatti per tamponare a un ph esattamente uguale alla pka ci vuole un rapporto moli acido/moli base coniugata = 1 Ovvero 1./(x-1.) = 1, da cui x=2. mmoli, che corrispondono a 2. ml di soluzione 1. M. 7) Si costruisce una pila costituita da un elettrodo di Pt immerso in una soluzione contenente gli anioni Cl - e ClO - 3, entrambi 1.x1-1 M (E ClO - 3 /Cl - = 1.45 V), a ph = 1 e da un elettrodo di Cu immerso in una soluzione 1.x1-1 M di Cu 2+ (E Cu 2+ /Cu = +.34 V). (a) Calcolare i potenziali dei due elettrodi e (b) la f.e.m. della pila. (c) Schematizzare la pila; (d) scrivere la reazione spontanea bilanciata, (e) calcolarne la costante di equilibrio a 298 K. - a) ClO 3 + 6e + 6 H + --> Cl H 2 O E(ClO - 3 /Cl - ) = /6 log ([Cl - ]/[ClO - 3 ][H + ] 6 ) = 1.39 V Cu e --> Cu E(Cu 2+ /Cu) = /2 log (1/[Cu 2+ ]) =.31 V b) f.e.m. = E catodo - E anodo = = 1.8 V c) Cu(s) / Cu 2+ (.1 M) // ClO - 3 (.1M), Cl - (.1M), H + (.1M) / Pt(s) - d) ClO 3 + 3Cu + 6 H + --> Cl H 2 O + 3 Cu 2+ e) log K = n E /.592 = 6x( )/.592 = 111. Quindi K = (reazione decisamente quantitativa!) a) quale specie sarà instabile e disproporzionerà:... b) quale specie è l ossidante più forte:... c) quale specie è il riducente più forte:... d) scrivere la reazione spontanea, in cond. std, fra un componente della coppia B 2+ /B + e uno della coppia X 2 /X - :... E (A 3+ /A 2+ ) =.45 V; E (A 2+ /A) =.65 V; E (B 2+ /B + ) =.85 V; E (B + /B) = -.25 V; E (XO - 3 /X 2 ) = 1.2 V; E (X 2 /X - ) =.4 V;

3 a) A 2+, perchè è contemporaneamente forma ossidata di una coppia con E più alto e forma ridotta di una coppia con E più basso. b) XO - 3 (forma ossidata della coppia con E più alto) c) B (forma ridotta della coppia con E più basso) d) La prima coppia ha E più alto quindi B 2+ agirà da ossidante nei confronti della forma ridotta dell altra coppia: 2B X - --> 2 B + + X Ag β Pd Ag β Cd Rn 2α Po.

4 III verifica 25/6 (B) Colonna.. Riga... ) Scrivere il nome di: K 2 SO 3, PbS, HClO: solfito di potassio, solfuro di piombo(ii), acido ipocloroso Scrivere la formula di nitrato di ammonio, diidrogenofosfato di sodio: NH 4 NO 3 ; NaH 2 PO 4 1) Si trattano 2. ml di una soluzione.5 M di AgNO 3 con 8. ml di una soluzione di Na 2 CrO M. Sapendo che il prodotto di solubilità del cromato di argento vale 1.x1-12, calcolare la concentrazione di tutte le specie nella soluzione I) A + B --> 2C + D ( H = +2 kj mol -1 ) II) A + 2B --> 2C ( H = -1 kj mol -1 ) indicare a) la reazione favorita entalpicamente: II b) la reazione favorita entropicamente: I c) la reazione favorita a bassa temperatura: II d) la reazione favorita ad alta temperatura: I 3) Data la reazione 2A + B C+ 2D in fase omogenea in soluzione, con H = -1. kj mol -1, S = -1 J K -1 mol -1, a) calcolare il valore di G e della costante di equilibrio a 3 K. (b) Indicare il verso in cui evolverà una miscela in cui [A] =.2 M, [B] =.5 M, [C] = 1. M, [D] = 2. M, a 3 K; (c) impostare i calcoli per determinare le concentrazioni un acido debole e la sua base coniugata, in qualsiasi concentrazione una base debole e un acido forte in eccesso un acido debole e una base forte in difetto un acido debole e una base forte in rapporto stechiometrico 5) Siano dati 15. ml di una soluzione di una base debole B.3 M con pkb = 4.25 (soluzione A) e una soluzione di HCl.2 M. (a) Calcolare il ph della soluzione A e (b) quello dopo l aggiunta alla soluzione A di 1. ml della soluzione di HCl. (c) Calcolare inoltre la quantità (in ml) della soluzione di HCl che occorre aggiungere alla soluzione A per arrivare al punto di equivalenza stechiometrica; (d) calcolare quindi il ph a quel punto. (e) Calcolare infine il ph dopo l aggiunta di 25. ml della soluzione di HCl alla soluzione originaria A. 6) Dati 2. ml di una soluzione acida per HCl 1. M, indicare a) quale delle seguenti soluzioni (tutte 1. M) e b) in che volume usereste per tamponare a ph 7.52 b) Volume (ml): ) Si costruisce una pila costituita da un elettrodo di Pt immerso in una soluzione contenente Br 2 e BrO - 3, entrambi 1.x1-1 M (E BrO - 3 /Br 2 = 1.48 V), a ph = 1 e da un elettrodo di Ag immerso in una soluzione 1.x1-1 M di Ag + (E Ag + /Ag = +.8 V). (a) Calcolare i potenziali dei due elettrodi e (b) la f.e.m. della pila. (c) Schematizzare la pila; (d) scrivere la reazione spontanea bilanciata, (e) calcolarne la costante di equilibrio a 298 K. a) quale specie è l ossidante più forte: A 4+ b) quale specie è il riducente più forte: X - c) quale specie sarà instabile e disproporzionerà: B + d) scrivere la reazione spontanea, in cond. std, fra un componente della coppia A 2+ /A e uno della coppia X 2 /X - : A X - --> A + X 2 E (A 4+ /A 2+ ) = 1.45 V; E (A 2+ /A) =.65 V; E (B 2+ /B + ) =.25 V; E (B + /B) =.65 V; E (XO - 3 /X 2 ) = 1.5 V; E (X 2 /X - ) =.2 V; Bi α. Tl Po β Bi Bi β Po...

5 III verifica 25/6 (C) Colonna.. Riga... ) Scrivere il nome di ZnS, HClO 3, NH 4 NO 2. Solfuro di zinco (II), acido clorico, nitrito di ammonio Scrivere la formula di monoidrogenofosfato di potassio, fluoruro di magnesio. K 2 HPO 4 ; MgF 2 1) Si trattano 2. ml di una soluzione.5 M di K 2 SO 3 con 8. ml di una soluzione di AgNO M. Sapendo che il prodotto di solubilità del solfito di argento vale 1.x1-14, calcolare la concentrazione di tutte le specie nella soluzione I) A + B --> 2C + 2D ( H = +1 kj mol -1 ) II) A + 2B --> C + D ( H = -1 kj mol -1 ) indicare a) la reazione favorita entalpicamente: II. b) la reazione favorita entropicamente:.i.. c) la reazione favorita a bassa temperatura: II... d) la reazione favorita ad alta temperatura:.i 3) Data la reazione 2A + B 2C + D in fase omogenea in soluzione, con H = -1. kj mol -1, S = -5 J K -1 mol -1, a) calcolare il valore di G e della costante di equilibrio a 3 K. (b) Indicare il verso in cui evolverà una miscela in cui [A] =.1 M, [B] =.5 M, [C] = 2. M, [D] =.5 M, a 3 K; (c) impostare i calcoli per determinare le concentrazioni un acido forte e una base debole in eccesso un acido debole e la sua base coniugata, in qualsiasi concentrazione un acido debole e una base forte in rapporto stechiometrico una base forte e un acido debole in difetto 5) Siano dati 2. ml di una soluzione di una base debole B.25 M con pkb = 4.15 (soluzione A) e una soluzione di HCl.1 M. (a) Calcolare il ph della soluzione A e (b) quello dopo l aggiunta alla soluzione A di 3. ml della soluzione di HCl. (c) Calcolare inoltre la quantità (in ml) della soluzione di HCl che occorre aggiungere alla soluzione A per arrivare al punto di equivalenza stechiometrica; (d) calcolare quindi il ph a quel punto. (e) Calcolare infine il ph dopo l aggiunta di 6. ml della soluzione di HCl alla soluzione originaria A. 6) Dati 5. ml di una soluzione acida per HCl 2. M, indicare a) quale delle seguenti soluzioni (tutte 2. M) e b) in che volume usereste per tamponare a ph 9.25 b) Volume (ml): ) Si costruisce una pila costituita da un elettrodo di Pt immerso in una soluzione contenente I 2 e IO - 3, entrambi 1.x1-1 M (E IO - 3 /I 2 = 1.2 V), a ph = 1 e da un elettrodo di Au immerso in una soluzione 1.x1-1 M di Au 3+ (E Au 3+ /Au = V). (a) Calcolare i potenziali dei due elettrodi e (b) la f.e.m. della pila. (c) Schematizzare la pila; (d) scrivere la reazione spontanea bilanciata, (e) calcolarne la costante di equilibrio a 298 K. e) quale specie è l ossidante più forte:..xo - 3. f) quale specie è il riducente più forte:...a... g) quale specie sarà instabile e disproporzionerà:...b +... h) scrivere la reazione spontanea, in cond. std, fra un componente della coppia A 2+ /A + e uno della coppia XO - 3 /X 2 : 2XO A H > X A H 2 O. E (A 2+ /A + ) =.45 V; E (A + /A) = -.15 V; E ( B 3+ /B + ) =.65 V; E (B + /B) =.85 V; E (XO - 3 /X 2 ) = 1.2 V; E (X 2 /X - ) =.4 V; P + β Si Po 2α Pb U β Np.

6 III verifica 25/6 (D) Colonna.. Riga... ) Scrivere il nome di: CuSO 4, PbO 2, NH 4 ClO 2. Solfato di rame(ii), biossido di piombo (ossido di piombo(iv)), clorito di ammonio Scrivere la formula di idrogenocarbonato di calcio, idrossido di alluminio. Ca(HCO 3 ) 2 ; Al(OH) 3 1) Si trattano 2. ml di una soluzione.5 M di KI con 8. ml di una soluzione di Pb(NO 3 ) M. Sapendo che il prodotto di solubilità dello ioduro di piombo vale 8.x1-9, calcolare la concentrazione di tutte le specie nella soluzione I) A + 3B --> 2C ( H = -15 kj mol -1 ) II) A --> 2B + C ( H = +15 kj mol -1 ) indicare a) la reazione favorita entalpicamente: I... b) la reazione favorita entropicamente:..ii... c) la reazione favorita a bassa temperatura:..i... d) la reazione favorita ad alta temperatura:...ii... 3) Data la reazione A + 2B C + 2D in fase omogenea in soluzione, con H = +1. kj mol -1, S = +15 J K -1 mol -1, a) calcolare il valore di G e della costante di equilibrio a 3 K. (b) Indicare il verso in cui evolverà una miscela in cui [A] =.1 M, [B] =.5 M, [C] = 2. M, [D] =.5 M, a 3 K; (c) impostare i calcoli per determinare le concentrazioni una base forte e un acido debole in difetto una base debole e un acido forte in rapporto stechiometrico un acido debole e una base forte in difetto un acido forte e un acido debole in eccesso 5) Siano dati 4. ml di una soluzione di una base debole B.25 M con pkb = 4.85 (soluzione A) e una soluzione di HCl.1 M. (a) Calcolare il ph della soluzione A e (b) quello dopo l aggiunta alla soluzione A di 4. ml della soluzione di HCl. (c) Calcolare inoltre la quantità (in ml) della soluzione di HCl che occorre aggiungere alla soluzione A per arrivare al punto di equivalenza stechiometrica; (d) calcolare quindi il ph a quel punto. (e) Calcolare infine il ph dopo l aggiunta di 12. ml della soluzione di HCl alla soluzione originaria A. 6) Dati 1. ml di una soluzione acida per HCl 2. M, indicare a) quale delle seguenti soluzioni (tutte 2. M) e b) in che volume usereste per tamponare a ph 3.18 b) Volume (ml): ) Si costruisce una pila costituita da un elettrodo di Pt immerso in una soluzione contenente Br 2 e BrO - 3, entrambi 1.x1-1 M (E BrO - 3 /Br 2 = 1.48 V), a ph = 2 e da un elettrodo di Cu immerso in una soluzione 1.x1-1 M di Cu 2+ (E Cu 2+ /Cu = +.34 V). (a) Calcolare i potenziali dei due elettrodi e (b) la f.e.m. della pila. (c) Schematizzare la pila; (d) scrivere la reazione spontanea bilanciata, (e) calcolarne la costante di equilibrio a 298 K. i) quale specie è l ossidante più forte:...x 2... j) quale specie sarà instabile e disproporzionerà:...x 2... k) quale specie è il riducente più forte:..a. l) scrivere la reazione spontanea, in cond. std, fra un componente della coppia B + /B e uno della coppia XO -2 3 /X 2 : 8 B + + X H 2 O ----> 2XO B + 12 H +... E (A 3+ /A + ) =.45 V; E (A + /A) = -.25 V; E ( B 3+ /B + ) = 1.2 V; E (B + /B) =.85 V; E (XO -2 3 /X 2 ) =.75 V; E (X 2 /X - ) = 1.4 V; 18 F β O Ra α Rn 9 Th β Pa