+ SO 4 S S. Kps = [Pb 2+ ][SO 4 2- ] = S 2 S = (Kps) 1/2 = (2.53x10-8 ) 1/2 = 1.61x10-4 M. (mol/l)

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1 {Reazioni di neutralizzazione} Calcolare il ph risultante dalla miscela di 0.1 litri di una soluzione 0.4 M di acido nitrico (HNO3 ) con 0.2 litri di una soluzione 0.6 M di idrossido di bario (Ba(OH)2 ). : HNO 3 H + + NO 3 - Calcoliamo le moli H+ Mol H+ : 0.1 (L) x 0.4 (mol/l) = 0.04 mol H+ Ba(OH) 2 Ba OH - Mol OH = 2xmol Ba(OH) 2 Mol OH- = 2x(0.2 (L) x (0.6 mol/l)) = 0.24 mol OH- H+ + OH- H 2 O Gli ioni OH- sono in eccesso Mol OH- eccesso = = 0.20 mol OH- La concentrazione molare finale di OH- = mol OH- /Vtot = 0.20/0.3 = 0.67 M poh = -Log(0.67) = 0.17 ph = 14-pOH = {Equilibri di solubilità} Calcolare la solubilità in g/l del sale piombo(ii) solfato (PbSO4 ) avente KPS=2.53x10-8. b) Calcolare la concentrazione in mol/l all'equilibrio di ioni Pb2+ e ioni SO4 2-. : PbSO 4 Pb SO 4 S S Kps = [Pb 2+ ][SO 4 2- ] = S 2 S = (Kps) 1/2 = (2.53x10-8 ) 1/2 = 1.61x10-4 M (mol/l) MM(PbSO4) = MA(Pb)+MA(S)+4xMA(O) = = 303 g/mol Solubilità in g/l: 1.61x10-4 x 303 = 4.88x10-2 g/l b) [Pb 2+ ]=[SO 4 2- ] = S = 1.61x10-4 M {Equilibri di solubilità con effetto ione comune}

2 a)calcolare la solubilità in mol/l del sale bario molibdato avente KPS=3.54x10-8 in acqua pura. b)calcolare la solubilità dello stesso sale in presenza di una concentrazione 0.04 M di ioni Ba2+ : BaMoO4 Ba 2+ + MoO 4 2- Kps=S 2 S = (Kps) 1/2 = (3.45x10-8 ) 1/2 = 1.85x10-4 M b) BaMoO 4 Ba 2+ + MoO 4 2- t / S S Teq 0.04+S S Kps=[Ba 2+ ][MoO 4 2- ] = (0.04+S)(S) Approssimiamo anche se l equazione di secondo grado è semplice. Abbiamo visto dal punto precedente che la concentrazione all equilibrio di ioni è << 0.04 M Kps= 0.04S S = Kps/0.04 = 8.85x10-7 {Equilibri di solubilità con ph 1} Calcolare il ph di una soluzione satura di idrossido di cadmio (Cd(OH)2 ) avente KPS=7.2x Cd(OH) 2 Cd OH - S 2S Kps = [Cd 2+ ][OH - ] 2 = 4S 3 S = (Kps/4) 1/3 = 1.22x10-5 M [OH - ] = 2S = 2.44x10-5 M poh = -Log(2.44x10-5 ) = 4.61 ph = 14-pOH = 9.39 {Equilibri di solubilità con ph 2}

3 Una soluzione satura di idrossido di ferro (II) (Fe(OH)2 ) ha ph=8.7, calcolare il KPS. Fe(OH) 2 Fe 2+ +2OH - ph = 8.7 = -Log[H+] poh = 14 ph = 5.3 = -Log[OH-] [OH-] = = 5.01x10-6 M Kps=[Fe 2+ ][OH - ] 2 Fe(OH) 2 Fe 2+ +2OH - S 2S [OH-] = 2S S = 2.5x10-6 M Kps = 4S 3 = 4(2.5x10-6 ) 3 = {ph acidi deboli 1} Calcolare il ph di una soluzione 0.2 M di acido fosforico (H3PO4 ) avente Ka1=7.52x10-3, Ka2=6.23x10-8, Ka3=1x H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 - Ka1 Consideriamo solo la Ka1 Tentiamo di risolverlo con la formula approssimata [H+] = (Ka1Ca) 1/2 = (7.52x10-3 x 0.2) 1/2 = 0.04 M Il 10% di 0.2 è 0.02 che è < quindi non possiamo utilizzare la formula approssimata H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 - t0 Ca / / -X X X teq Ca-X X X Ka1 = [H + ][H 2 PO 4 - ] / [H 3 PO 4 ] = X 2 / (Ca-X) -X 2 -Ka1X +Ka1Ca = 0 X = (Ka1 ± (Ka1 2 +4Ka1Ca) 1/2 )/(-2) = (Ka1 ± 7.79x10-2 )/(-2) = 3.5x10-2 M (scartiamo la radice negativa) ph = -Log(0.035) = 1.4 {ph acidi deboli 2} Calcolare il ph di una soluzione ottenuta sciogliendo 4.3g di acido nitroso (HNO2 ) in 1.9 litri di acqua. Ka=4.5x10-4.

4 {ph basi deboli 1} Calcolare il ph di una soluzione 1.5 M di etilammina (C2H5NH2) avente Kb=4.7x10-4. {ph basi deboli 1} Calcolare il ph di una soluzione ottenuta sciogliendo 36.5g di etilammina (C2H5NH2) in 2.8 litri di acqua. Kb=4.7x10-4. C 2 H 5 NH 2 + H 2 O OH - + C 2 H 5 NH 3 + MM(C 2 H 5 NH 2 ) = 2MA(C)+7MA(H)+MA(N) = = 45 g/mol Mol etilammina = 36.5g/ 45 g/mol = 0.81 mol Conc. Molare di etilammina: 0.81/2.8 = 0.29 M =Cb Proviamo con la formula approssimata [OH-]=(KbCb) 1/2 = (4.7x10-4 x 0.29) 1/2 = 1.17x10-2 La concentrazione di OH- è << 0.29 M la soluzione approssimata vale. poh = 1.93 ph = 12 {Geometrie molecolari} Scrivere le strutture dei composti SbH3, SbCl5, Cl2O5 giustificandone legami, geometrie e polarità in base alle configurazioni elettroniche. <esercizio svolto in classe> SbH 3 tetraedrico (polare), SbCl 5 bipiramidale a base triangolare (apolare), Cl 2 O 5 atomi di cloro tetraedrici (polare) {Equilibri di idrolisi} Scrivere le reazioni che avvengono per dissoluzione dei seguenti composti in acqua e classificare le soluzioni risultanti come acide, basiche o neutre. HBr, Be(OH)2, NaNO2, NH3, Cl2O HBr + H 2 O H 3 O + + Br - (acida) Be(OH) 2 Be OH - (basica) NaNO 2 Na NO 2 È un sale quindi deriva da un acido + base Potrebbe derivare dalla reazione NaOH + HNO 2 Na + deriva da una base forte quindi non dà reazione con acqua NO - 2 deriva da acido nitroso che è un acido debole NO H 2 O HNO 2 + OH - (basica)

5 NH 3 + H 2 O OH - + NH 4 + (basica ammoniaca è una base di Lewis) Cl 2 O è un ossido di un non metallo (ossido acido) Cl 2 O + H 2 O [H 2 Cl 2 O 2 ] 2HClO HClO + H 2 O H 3 O + + ClO - (acida) {Equilibri di idrolisi + nomenclatura} Scrivere le reazioni che avvengono per dissoluzione dei seguenti composti in acqua e classificare le soluzioni risultanti come acide, basiche o neutre. solfito di calcio, acido fluoridrico, idrossido di sodio, solfuro di sodio, idrossido di bario Solfito di calcio (da acido solforoso, che è debole) 2- SO 3 (H 2 SO 3 ) Ca 2+ CaSO 3 Ca SO 3 Però SO 2-3 deriva da un acido debole SO H 2 O HSO OH - (basica) HSO H 2 O H 2 SO 3 + OH - Acido fluoridrico HF + H 2 O H 3 O + + F - (acida) Idrossido di sodio NaOH Na + + OH - (basica) Solfuro di sodio (deriva da acido solfidrico H 2 S S 2- Na + ) Na 2 S 2Na + + S 2- Ma S 2- deriva da un acido debole S 2- + H 2 O HS - + OH - (basica) HS - + H 2 O H 2 S + OH - Idrossido di bario Ba(OH) 2 Ba OH - (basica) {Reazioni tra elementi} Completare le seguenti reazioni giustificando, attraverso le configurazioni elettroniche e le proprietà degli elementi, i prodotti che si formano (alcune reazioni potrebbero portare alla formazione di più prodotti). B + F2, H2 + O2, Be + Br2, Al + Br2, Na + H2

6 <esercizio svolto in classe> BF 3, H 2 O (H 2 O 2 ), BeBr 2, AlBr 3, NaH {Termodinamica da energie di legame} Calcolare il valore approssimato dell'entalpia della seguente reazione (bilanciare) indicando se la reazione è endo o esotermica: HCHO + O2 --> CO2 + H2O utilizzando le seguenti energie di legame (BDE): C-C 94.0 kcal/mol, C=O kcal/mol, H-H kcal/mol, N-H kcal/mol, O=O kcal/mol, O-H 119 kcal/mol, C-H kcal/mol, NN 225 kcal/mol 1) scrivere le formule di struttura di reagenti e prodotti H H C O O O O C O 2) bilanciare la reazione (la reazione è bilanciata) 3) calcolare l energia di atomizzazione dei reagenti H atom = 2BDE(C-H)+BDE(C=O)+BDE(O=O) = = kcal/mol 4) calcolare l energia guadagnata dalla formazione dei legami dei prodotti H guadagnato = 2BDE(C=O) + 2BDE(O-H) = 2(127.2)+2(119) = kcal/mol 5) calcolare il H della reazione: H reaz = = kcal/mol la reazione è esotermica {Termodinamica calcolo entalpia reazione da entalpie di formazione} Calcolare l'entalpia della reazione (da bilanciare): BaCO3(s) --> BaO(s) + CO2(g) Conoscendo i valori: H f(baco3(s))=-1216 kj/mol, H f(bao(s))= kj/mol, H f(co2(g))= kj/mol (la reazione è bilanciata) H reaz = sommatoria( Hprodotti)-sommatoria( Hreagenti) = H (BaO)+ H (CO 2 ) H (BaCO 3 ) = = 269 kj/mol (reazione endotermica) H O H

7 {Termodinamica calcolo energia libera e Keq da entalpie e entropie standard} Calcolare l'energia libera della reazione (da bilanciare) a 673 C e dire se la reazione è spontanea: C(s) + SO3(g) --> CO(g) + SO2(g) Conoscendo i valori di entalpie standard di formazione H f(so3(g))= kj/mol, H f(co(g))= kj/mol, H f(so2(g))= kj/mol e entropie S (C(s))= kj/molk, S (SO3(g))= J/molK, S (CO(g))= kj/molk, S (SO2(g))= kj/molk Calcolare inoltre il valore della costante di equilibrio a 946 K. Energia libera ( G): G= H-T S 1 bilanciamo la reazione (la reazione è già bilanciata) 2 calcoliamo il H reazione = somma( Hprodotti)-somma( Hreagenti) Hreaz = H(CO)+ H(SO 2 ) ( H(C)+ H(SO 3 )) = ( ) = = kj/mol (esotermica) 3 calcoliamo il S reazione Ci accorgiamo che il valore di S di SO 3 è espresso in J/molK. Lo trasformiamo in kj/molk S (SO 3 ) = kj/molk Sreaz = somma(prodotti)-somma(reagenti) = S (CO)+S (SO 2 )-(S (C)+S (SO 3 )) = ( ) = kj/molk 4 calcoliamo il G reazione a 673 C G= H-T S = ( )(0.1839) = kj/mol (spontanea) 5 calcolare il valore della Keq a 946K G=-RT lnkeq lnkeq = - G/RT = 185.4/(8.31x946) = 2.35x10-2 Keq = e 2.35x10^-2 = 1.02 {Decadimenti radioattivi, previsione tipo di decadimento} Sapendo che 16O, 17O e 18O sono isotopi stabili, prevedere il decadimento dei seguenti isotopi: 19O, 20O O possiede 8 protoni 8 neutroni 19 O e 20 O hanno un eccesso di neutroni rispetto alle specie indicate Dato che possiedono un eccesso di neutroni decadranno con il decadimento beta (n p + + e - ) O 8 X + beta L elemento con numero atomico 9 è F O 8 F + beta

8 20 8 O 20 9 F + beta {Decadimenti alfa 1} Scrivere il prodotto che si forma dal decadimento alfa dei seguenti nuclidi radioattivi 252Cf, 239Pu Cf 2 He + X Poiché neutroni e protoni si conservano Cf 2 He Cm Pu 4 2He U {Decadimenti alfa 2} Completare la seguente reazione di decadimento alfa: X --> 235U + He (particella alfa) Il numero di protoni e neutroni si conserva, quindi possiamo scrivere, sapendo che la particella alfa è un nucleo di elio con 2 protoni e 2 neutroni: X U + 4 2He Dalla tavola periodica vediamo che l elemento chimico con numero atomico 94 è il plutonio X = Pu {Analisi elementare, dalla formula alla percentuale in peso} Calcolare la percentuale in peso degli elementi che costituiscono il composto KMnO4. Consideriamo 1 mol composto 1 mol di composto pesa MA(K)+MA(Mn)+4MA(O)= 159 g 1 mol di KMnO 4 contiene 1 mol K che equivalgono a 40 g 1 mol Mn che equivalgono a 55 g 4 mol O che equivalgono a 64 g %K = (40/159)100 = 25.1 % %Mn = (55/159)100 = 34.6 % %O = (64/159)100 = 40.25%

9 {Analisi elementare, dalla percentuale in peso alla formula} Determinare la formula di un composto avente la seguente analisi elementare Ba 58.89%, O 20.58%, Ti 20.53% e una massa molecolare di g/mol Consideriamo 100 g composto In 100 g composto sono contenuti: g Ba che corrispondono a mol g O che corrispondono a mol g Ti che corrispondono a mol Dividiamo per il numero più piccolo Ba circa 1 O circa 3 Ti circa 1 (BaTiO 3 ) n in realtà otteniamo la formula minima Calcoliamo la MM di BaTiO 3 otteniamo Che è circa quella indicata sopra (233.19) Quindi n = / = 1 La formula è BaTiO 3 Titanato di bario