COMPITO B DI CHIMICA DEL
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- Romina Castellani
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1 COMPITO B DI CHIMICA DEL B) Un campione di aria (mm = 29.0 g/mol) del volume di 6.12 L, misurati a c.s., è inquinato da ossido di azoto. Il campione viene fatto passare attraverso 340 ml di una soluzione 0.10 M di dicromato di potassio in presenza di acido solforico. Avviene la reazione che porta alla formazione di nitrato di potassio e solfato di cromo (III). Il dicromato in eccesso reagisce completamente con ml di acido formico (HCO 2 H) 0.30 M in presenza di acido cloridrico e cloruro di potassio per dare carbonato di potassio e cloruro di cromo (III). Bilanciare le reazioni con il metodo ionico elettronico e calcolare le percentuali in peso ed in volume dell ossido di azoto presente nel campione di aria. K 2 Cr 2 O 7 + HCO 2 H +HCl+KCl K 2 CO 3 + CrCl 3 2 Cr 2 O 7 + 6e + 14H 3 O + 2Cr H 2 O HCO 2 + 4H 2 O CO e + 3H 3 O + 3 Cr 2 O H 3 O + 3HCO H 2 O 2Cr H 2 O + 3CO H 3 O + K 2 Cr 2 O 7 + 3HCO 2 H +2HCl+4KCl 3K 2 CO 3 + 2CrCl 3 + 4H 2 O n HCO2H = c V = 0.3 mol L L = mol n K2Cr2O7 in eccesso = 1/3 n HCO2H = mol n K2Cr2O7 totali = 0.1 mol L L = mol NO+K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 KNO 3 + Cr 2 (SO 4 ) 3 NO + 6H 2 O NO 3 + 3e + 4H 3 O Cr 2 O 7 + 6e + 14H 3 O + 2Cr H 2 O 2NO + 12H 2 O + Cr 2 O H 3 O + 2NO 3 + 8H 3 O + + 2Cr H 2 O 2NO+K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 SO 4 2KNO 3 + Cr 2 (SO 4 ) H 2 O n K2Cr2O7 che reagiscono in questa reazione = = mol n NO = 2 n K2Cr2O7 = = mol V NO = nrt/p = mol L atm K 1 mol K/1 atm = 1.17 L % v/v =(1.17/6.12) 100 = 19.2% x NO = x aria = % p/p = [x NO mm NO /(x NO mm NO + x aria mm aria )] 100 = =[ g mol 1 /( g mol g mol 1 )] 100 = 19.7% % v/v = 19.2% % p/p =19.7% 2B) Un campione di massa pari a 35.2 g di un composto organico non elettrolita, costituto da C, H ed O viene bruciato in eccesso di ossigeno: si formano 52.8 g di anidride carbonica e 14.4 g di acqua. Una soluzione ottenuta sciogliendo 273 g dello stesso composto in acetone (C 3 H 6 O) fino ad avere un volume pari a 5.0 L ha una pressione osmotica, a 20 C, pari a 7.5 atm. Si determini (a) la formula molecolare del composto. Sapendo che, a 20 C, la tensione di vapore della soluzione è mmhg. e che la densità della soluzione è pari a 0.82 kg/l si determini (b) la tensione di vapore dell acetone a questa temperatura.
2 La reazione di combustione è: C x H y O z + O 2 xco 2 + y/2 H 2 O Si ottengono: n CO2 = 52.8/44.01 g mol 1 = 1.2 mol = moli carbonio n C = 1.2 mol n H2O = 14.4g/18.02 g mol 1 = 0.8 mol = moli idrogeno/2 n H = = 1.6 mol Posso ora calcolare i grammi di ossigeno e quindi le moli: g O = = 19.2 g moli ossigeno = 19.2 g/16 g mol 1 = 1.2 mol Ricavo la formula minima del composto: CH 1.33 O (CH 4/3 O) ovvero C 3 H 4 O 3. Dalla pressione osmotica ricavo la massa molare del composto: π = crt c = 7.5 atm/( L atm K 1 mol K) = M n = c V = mol L L = 1.56 mol mm = massa/n = 273/1.56 = 175 g mol 1 mm(formula minima)/mm (formula vera) = 175/88 = 1.99 ~ 2 La formula del composto è: C 6 H 8 O 6 (b) P = P A x A A = acetone B = composto C 6 H 8 O 6 x A = n A /(n A +n B ) n B = 1.56 mol massa soluzione = ρ V = 0.82 kg L L = 4.1 kg massa solvente = g 273 g = 3827 g n A = 3827 g/58.08 g mol 1 = mol x A = 65.89/( ) = P A = P/x A = 170.9/0.977 = mmhg (a) C 6 H 8 O 6 (b) mmhg 3B) In un recipiente del volume di 10.0 L, termostatato alla temperatura di 120 C, vengono introdotti 16.5 g di una miscela gassosa di acetilene (C 2 H 2 ) ed idrogeno nella quale la percentuale in peso di idrogeno è pari al 14%. Si stabilisce l equilibrio:c 2 H 2(g) + H 2(g) C 2 H 4(g) Ad equilibrio raggiunto, la pressione nel recipiente è pari a 4.50 atm. In queste condizioni, nel recipiente si aggiunge C 2 H 4. Calcolare il volume (misurato a c.n.) di C 2 H 4 da aggiungere affinché la pressione nel recipiente sia pari a 5.60 atm. Massa H 2 = = 2.31 g n H2 = 2.31 g/2.02 g mol 1 = 1.14 mol massa C 2 H 2 = = 14.2 g n C2H2 = 14.2 g/26.04 g mol 1 = mol C 2 H 2 + H 2 C 2 H x 1.14x x n t = x = x n t = PV/RT = (4.5 atm 10L)/( L atm K 1 mol K) = mol = x x = mol n C2H2 = = mol n H2 = = mol n C2H4 =0.291 mol
3 Calcolo K c K c =(1/V) 1 n C2H4 /(n C2H2 n H2 ) = /( ) = Indico con y le moli di C 2 H 4 che vengono aggiunte, l equilibrio si sposta verso i reagenti C 2 H 2 + H 2 C 2 H y x x yx n t = x + y = y+x n t = PV/RT = (5.6 atm 10L)/( L atm K 1 mol K) = mol y+x = y = x K c = = (1/V) 1 n C2H4 /(n C2H2 n H2 ) = [10 (0.291+yx)]/[(0.254+x)(0.849+x)] K c = = [10 ( x)]/( x+x 2 ) Ricavo x = mol y = mol V = nrt/p = mol L atm K 1 mol K/1 atm = 5.5 L V = 5.5 L 4B) 250 L, misurati a 2.4 atm e a 30 C, di una miscela gassosa costituita dal 60% v/v di propano (C 3 H 8 ), dal 40% v/v di butano (C 4 H 10 ) vengono bruciati in eccesso di ossigeno. Il calore prodotto dalla combustione viene utilizzato per la reazione di decomposizione termica del carbonato di calcio. Calcolare quanti kg di ossido di calcio si ottengono. [ΔH f(co2) = kj/mol; ΔH f(h2o) = kj/mol; ΔH f(c4h10) = kj/mol; ΔH f(c3h8) = kj/mol; ΔH f(carbonato di calcio) = 1207 kj/mol; ΔH f(ossido di calcio) = kj/mol] n C3H8 = PV/RT = (2.4 atm 250 L 0.6)/( L atm K 1 mol K) = 14.5 mol n C4H10 = PV/RT = (2.4 atm 250 L 0.4)/( L atm K 1 mol K) = 9.64 mol C 3 H 8 + 5O 2 3CO H 2 O C 4 H /2 O 2 4CO H 2 O per cui: ΔH co(c3h8) = 3 ΔH f(co2 ) + 4 ΔH f(h2o ) ΔH f(c3h8) = 3(393.5) +4(241.8)(103.8) = kj/mol ΔH co(c4h10) = 4 ΔH f(co2 ) + 5 ΔH f(h2o ) ΔH f(c4h10) = 4(393.5) +5(241.8)(126.1) = kj/mol Q = n (C3H8) ΔH co(c3h8) + n C4H10 ΔH co(c4h10) = kj La reazione di decomposizione termica del carbonato di calcio è: CaCO 3 CaO+CO 2 ΔH = ΔH f(cao ) + ΔH f(co2 ) ΔH f(caco3) = (1207) =178.4 kj/mol
4 n CaCO3 = Q/ΔH = kj/178.4 kj/mol = mol massa CaO = mol kg mol 1 = 17.3 kg m = 17.3 kg 5B) Una soluzione viene ottenuta sciogliendo 8.60 g di acido cianico (HCNO) in acqua fino ad ottenere un volume di 1.00 dm 3. Ad equilibrio raggiunto il 6.00% dell acido risulta essere dissociato. Calcolare (a) il ph della soluzione iniziale e (b) determinare quanti grammi di idrossido di calcio all 85% di purezza, bisogna aggiungere ad un litro della soluzione iniziale per avere un ph pari a n HCNO = 8.60 g/43.02 g mol 1 = 0.2 mol c a = 0.2 mol/1l = 0.2 M HCNO + H 2 O CNO + H 3 O + [ ] i 0.2 [ ] e 0.2x x x α = x/c a = 0.06 x = α c a = = M [H 3 O + ] = x = M ph = 1.92 K a = ( ) 2 /( ) = Ca(OH) 2 Ca OH ph = 3.16 [H 3 O + ] = M HCNO + H 2 O CNO + H 3 O + 0.2y y K a = = y /(0.2 y) Ricavo y = M n OH = mol L 1 1L = mol n Ca(OH)2 =(0.105/2)/0.85 = mol massa Ca(OH) 2 = mol g mol 1 = 4.58 g (a)ph = 1.92 (b)massa Ca(OH) 2 = 4.58 g 6B) Sapendo che, alla temperatura di 25 C, la seguente pila ha una f.e.m. pari a 173 mv:
5 Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di argento. Al catodo si ha: NO 3 + 4H 3 O + +2e NO + 6H 2 O E NO3/NO = V E (+) = /3 log[0.5/0.1 (10 7 ) 4 ] = V All anodo si ha: Ag Ag + + e E Ag+/Ag = V E () = log(1/[ag + ]) f.e.m. = V = E (+) E () E () = E (+) f.e.m. = = V E () = = V = log(1/[ag + ]) log (1/[Ag + ]) = 9.82 [Ag + ] = M K ps = [Ag + ][Cl ] = = K ps =
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