Studenti L-P(2017/18) L-O(2018/19) (Prof.Giuliano Moretti) Risultati della prova scritta del 15 febbraio 2019

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1 Studenti LP(2017/18) LO(2018/19) (Prof.Giuliano Moretti) Risultati della prova scritta del 15 febbraio 2019 La prova orale si svolgerà secondo il calendario riportato di seguito Presentarsi presso la stanza n.25 (accesso da n.40), II piano, edificio Caglioti Gli studenti con voto << 18 possono controllare il loro elaborato presso la stanza n.25 (accesso da n.40), II piano, edificio Caglioti venerdi 22 febbraio ore 912. COMPITI ASSEGNATI CON SOLUZIONI A SEGUIRE DOPO I RISULTATI. Gli studenti ammessi all'esame orale controlleranno il compito all'inizio della prova ( Ricordare di portare un documento di riconoscimento ed il foglio di prenotazione che serve come ricevuta del superamento dell'esame) STUDENTE VOTO numero di prenotazione matricola ammessi non ammessi LUNEDI 25 /2 ore assente << << << assente << << << << << 18 LUNEDI 25 /2 ore 14:

2 << << << << << 18 MARTEDI 26 /2 ore << assente << << << << << 18 MARTEDI 26 /2 ore 14: << << << << << assente << MERCOLEDI 27 /2 ore

3 << rinuncia assente << << << << << << assente

4 Chimica Generale ed Inorganica con Laboratorio Canali ACi, CjK, LO, PZ (A.A ) Compito A 1) Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione con il metodo ionicoelettronico in ambiente acido per acido nitrico: Mn 2+ (aq)+ PbO 2 (s)! MnO 4 (aq) + Pb 2+ (aq) Riportare la reazione anche nella forma molecolare considerando che essa avviene in presenza di nitrato di manganese(ii). Calcolare il volume di soluzione di nitrato di manganese(ii) M necessario per ridurre 39.0 g di ossido di piombo (IV). [2 Mn 2+ (aq) + 5 PbO 2 (s) + 4 H + (aq)! 2MnO 4 (aq) + 5 Pb 2+ (aq) + 2H 2 O(l); 2 Mn(NO 3 ) 2 (aq) + 5 PbO 2 (s) + 4 HNO 3 (aq)! Pb(MnO 4 ) 2 (aq) + 4 Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O(l); v = 130 ml] 2) Un composto organico contenente C, H, F, S ed O presenta all analisi elementare i seguenti risultati: C 19.21%, F 64.58%, S 6.41%, H 0.20%. Determinare la formula minima. Tale composto si comporta in acqua come un acido forte monoprotico. Se ne determini la formula molecolare sapendo che una soluzione acquosa contenente 40.0 gl 1 di composto mostra una pressione osmotica a 20 C pari a 3.85 atm. (R = L atm mol 1 K 1 ) [formula minima = formula molecolare = C 8 HF 17 O 3 S gmol 1 ; π = c a ν R T con ν = 2) 3) Il cloruro di carbonile (fosgene) è una sostanza tossica che si forma facilmente dalla reazione di CO (g) e Cl 2 (g) ad alta temperatura secondo la reazione CO (g) + Cl 2 (g) " COCl 2 (g) A 600 K la costante d equilibrio in funzione delle concentrazioni molari vale K c = 4.9 M 1. Un reattore di volume pari a 1.0 L viene riempito a temperatura ambiente con 0.10 mol di cloro, 0.10 mol di ossido di carbonio e 0.10 mol di cloruro di carbonile e portato a 600 K. Si calcoli la costante d equilibrio Kp e la pressione totale all equilibrio sapendo che all equilibrio la concentrazione di cloro vale [Cl 2 ] = M. (R = L atm mol 1 K 1 ) [K p = K c /(RT) = atm 1 ; il quoziente di reazione Q c = 10 quindi come evidente dai dati forniti la reazione procede verso sinistra; [COCl 2 ]= M; [CO] =0.124 M; P = 16.0 atm] 4) A 50.0 ml di una soluzione M di acido formico (HCOOH) vengono aggiunti 10.0 ml di una soluzione di NaOH M. Sapendo che per l acido formico Ka = 1.8 x10 4 M, si determini il ph sia della soluzione iniziale di acido sia della soluzione a cui è stato aggiunto idrossido di sodio. [soluzione iniziale ph=2.87; dopo l aggiunta di NaOH ph = 7.83] 5) Come verifica dell equazione di Nernst si calcoli la forza elettromotrice della seguente pila a 25 C sapendo che il prodotto solubilità di PbSO 4 vale K ps = mol 2 L 2. Si stabilisca la polarità degli elettrodi, si scrivano le reazioni che avvengono alle superfici degli elettrodi a circuito chiuso Pb(s) PbSO 4 (s)(soluzione satura) K 2 SO 4 (aq) = 0.50 M MnO 4 (aq) = 0.10 M Mn 2+ (aq) = M ph = 1.0 E (Pb 2+ /Pb) = 0.13 V E (MnO 4 /Mn 2+ ) = 1.51 V [elettrodo di sinistra: () Pb Pb e; elettrodo di destra (+): MnO 4 + 5e + 8H + Mn H 2 O; quoziente di reazione : Q = [Mn 2+ ] 2 [Pb 2+ ] 5 / [H + ] 16 [MnO 4 ] 2 ; fem = E = V] Pt (s)

5 Chimica Generale ed Inorganica con Laboratorio Canali ACi, CjK, LO, PZ (A.A ) Compito B 1) Bilanciare con il metodo uionicoelettronico la seguente reazione di ossidoriduzione: KBr(aq) + H 2 SO 4 (aq) Br 2 (l) + SO 2 (g) Bilanciare la reazione anche in forma molecolare, Calcolare il volume di biossido di zolfo, riportato a 1.00 atm e a 273 K, che si forma quando 2.19 g di bromuro di potassio reagiscono con la quantità sufficiente di acido solforico. (R = L atm mol 1 K 1 ) [2Br (aq) + HSO 4 (aq) + 3H + (aq) Br2 (l) + SO 2 (g) + 2H 2 O(l); 2KBr(aq) + 2H 2 SO 4 (aq) Br 2 (l) + SO 2 (g) + K 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O(l), V SO2 (g) = 206 ml] 2) Il liquido etilmercaptano, C 2 H 6 S, ha una densità di g/ml. La sua combustione produce CO 2, H 2 O e SO 2. Scrivere e bilanciare la reazione di combustione. Quale massa di CO 2, H 2 O e SO 2 si produce nella completa combustione di 3.15 ml di etilmercaptano? [2C 2 H 6 S(l) + 9O 2 (g) 4CO2 (g) + 6H 2 O(g) + 2SO 2 (g); dalla combustione di 2.65 g di C 2 H 6 S si formano 3.75 g CO 2, 2.30 g H 2 O e 2.73 g SO 2 ] 3) Per la reazione seguente a 1000 K la costante K p vale atm 1. 2SO 2 (g) + O 2 (g)! 2 SO 3 (g) In un reattore contenente inizialmente solo SO 3 (g) la pressione parziale di SO 3 all equilibrio vale atm. Quanto valgono le pressioni parziali di O 2 e di SO 2 all equilibrio? [p O2 = atm; p SO2 = atm] 4) Calcolare il ph di una soluzione acquosa M di acetato di sodio. Calcolare il ph di una soluzione acquosa ottenuta mescolando 150 ml della soluzione M di acetato di sodio con 50.0 ml di una soluzione di acido cloridrico 0.15 M. (Per CH 3 COOH, K a = 1.8 x 10 5 M) [soluzione di acetato di sodio, l idrolisi del sale produce basicità ph = 8.96; dopo l aggiunta di HCl si forma una soluzione tampone con ph = 5.05] 5) Per la pila riportata nello schema la fem vale V. Definire la polarità degli elettrodi e calcolare il K ps del cloruro d argento. Si scrivano le reazioni su cui si basa il funzionamento della pila. Ag (s) AgCl(s) (soluzione satura) [Cd 2+ ] = 0,0200 M Cd (s) E (Cd 2+ /Cd = 0.403V E (Ag + /Ag) = 0.800V [elettrodo a sinistra (+), riduzione: Ag + (aq) + e Ag(s), elettrodo a destra (), ossidazione: Cd(s) Cd 2+ (aq) + 2 e ; quoziente di reazione Q = [Cd 2+ ]/[ Ag + ] 2 ; prodotto di solubilità del cloruro d argento K ps = [Ag + ][Cl ] = [Ag + ] 2 = 1.86 x10 10 M 2 ]

6 Chimica generale e inorganica con laboratorio Canali ACi, CjK, LO, PZ (A.A ) Compito C 1) Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione con il metodo ionico elettronico: N 2 H 4 (aq) + Cu 2+ (aq) + OH (aq)! N 2 (g) + Cu 2 O (s) + H 2 O(l) Calcolare il volume di N 2 sviluppato a 25 C e alla pressione di 1.00 atm se vengono messe a reagire 1.00 moli di ciascuno dei tre reagenti (idrazina, ione rameico e ione idrossido). (R = L atm mol 1 K 1 ) [ N 2 H 4 (aq) + 4Cu 2+ (aq) + 8OH (aq)! N 2 (g) + 2Cu 2 O (s) + 6H 2 O(l); V N2(g) = 3.06 L] 2) A 27 C e alla pressione di 1.00 atm un idrocarburo gassoso di massa g occupa un volume di 10.0 L. Determinare la formula molecolare dell idrocarburo e la quantità in grammi di O 2 che servono per bruciare completamente a CO 2 e H 2 O quella quantità di tale idrocarburo. [dalla legge dei gas ideali si ottiene il peso molecolare dell idrocarburo C x H y pari a 28.0 gmol 1, quindi l idrocarburo ha formula C 2 H 4 ; dalla reazione di combustione si vede che servono 3 mol di O 2 per la combustione completa di 1 mol di idrocarburo, per g di etilene occorrono teoricamente g di ossigeno] 3) Un recipiente vuoto da 10.0 L è riempito, a 295 K, con una miscela equimolecolare di O 2 e SO 2, fino alla pressione totale di 4.84 atm. Si porta la temperatura a 873 K e la miscela va all equilibrio secondo la reazione SO 2 (g) + ½ O 2 (g) " SO 3 (g) A equilibrio raggiunto, le moli formate di SO 3 sono Calcolare la K C della reazione. [dopo aver impostato il bilancio delle moli si noti che il volume del recipiente è noto e quindi si possono calcolare le concentrazioni, da cui K C = [SO 3 ] / [SO 2 ] [O 2 ] 1/2 = M 1/2 ] 4) Si vuole portare da 3.00 a 5.00 il ph di una soluzione acquosa di volume 1.00 L contenente un acido debole HA con concentrazione M e K a = 1.00x10 5. Avendo a disposizione HCl M e NaOH M, dire quale tra questi reattivi si deve impiegare e in che volume. [il ph iniziale della soluzione di HA è pari a 3; si deve aggiungere NaOH, un volume pari a L per avere una soluzione tampone con ph = pk a = 5] 5) Calcolare la forza elettromotrice della seguente pila a 25 C dopo aver stabilito la polarità degli elettrodi. Si scrivano le reazioni su cui si basa il funzionamento della pila. Pt(s) [ClO 3 ] = M [BiO 3 ] = M Pt(s) [ClO 4 ] = M ph = 2.00 E (ClO 4 + H + / ClO 3 = V [Bi 3+ ] = M ph = 1.00 E ( BiO 3 + H + / Bi 3+ ) = 1.70 V [elettrodo a destra (+), riduzione: BiO 3 (aq) + 2e + 6H + (aq)! Bi 3+ (aq); elettrodo a sinistra (), ossidazione : ClO 3 (aq) + H2 O(l)! ClO 4 (aq) + 2e + 2H + ( aq); quoziente di reazione Q = [Bi 3+ ][ClO 4 ] [H + ] 2 ()/ [BiO 3 ][ClO 3 ][H + ] 6 (+) ; fem = E = V]

7 Chimica generale e inorganica con laboratorio Canali ACi, CjK, LO, PZ (A.A ) Compito D 1) Bilanciare con il metodo ionicoelettronico la seguente reazione di ossidoriduzione in soluzione acquosa basica: Al (s) + H 2 O (aq) Al(OH) 4 (aq) + H 2 (g) Bilanciare la reazione anche in forma molecolare considerando la presenza di NaOH(aq). Determinare la massa di Al, espressa in grammi, che produce 5.0 L di H 2, misurati alla temperatura di 20.0 C ed alla pressione di 750 Torr. (R = L atm mol 1 K 1 ) [2Al(s) + 2OH (aq) + 6H 2 O(l) 2Al(OH) 4 (aq) + 3H2 (g); 2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H 2 O(l) 2NaAl(OH) 4 (aq)+ 3H 2 (g); massa Al = 3.69 g] 2) Un composto organico contenente C, H ed O ha dato all analisi elementare la seguente composizione percentuale in peso: C = 60.61%, H = 7.07%. Da questi dati si determini la sua formula minima. Sapendo inoltre che una soluzione di g di questo composto in g di H 2 O presenta a 55 C una tensione di vapore di Torr, mentre la tensione di vapore di H 2 O distillata alla stessa temperatura è di Torr, si determini il peso molecolare del composto e, di conseguenza, la sua formula molecolare. [formula minima = formula molecolare = C 5 H 7 O g mol 1 ; dalla relazione (p 0 p)/p = n soluto / n solvente si ottiene n soluto e di conseguenza il peso molecolare] 3) Alla temperatura di 600 C l anidride solforica si dissocia secondo il seguente equilibrio: 2SO 3 (g)! 2SO 2 (g) + O 2 (g) Sapendo che il grado di dissociazione di SO 3 all equilibrio alla pressione di 1.0 atm, è α = 0.72, si calcolino la costante di equilibrio K p (in atm) e le frazioni molari delle specie gassose presenti. (R = L atm mol 1 K 1 ) [ K p = 1.75 atm; x SO3 = 0.206, x SO2 = 0.529, x O2 = 0.265] 4) 50 ml di una soluzione M di acido acetico vengono titolati con una soluzione di NaOH(aq) M. Calcolare il ph della soluzione quando sono titolati a) il 50% e b) il 100% dell acido. (per CH 3 COOH, K a = 1.8 x 10 5 M) [a) a metà della titolazione si forma una soluzione tampone con ph = 4.74; b) al punto equivalente il 100% dell acido è stato titolato ed il sale formatosi subisce l idrolisi ed il ph della soluzione risulta pari a 8.35] 5) La forza elettromotrice della pila seguente è di V a 25 C Pb(s) PbSO 4 (s) (soluzione satura) AgNO 3 (aq) M Ag(s) Na 2 SO 4 (aq) M Sapendo che i potenziali standard dei due semielementi sono E (Pb 2+/ Pb) = 0.13 V e E (Ag + /Ag) = 0.80 V si stabilisca la polarità dei due elettrodi, si scrivano le due reazioni su cui si basa il funzionamento della pila e si calcoli il valore di K ps per il solfato di piombo. [elettrodo di sinistra (), ossidazione: Pb(s) Pb 2+ (aq) + 2 e ; elettrodo di destra (+), riduzione: Ag + (aq) + e Ag(s) ; quoziente di reazione Q = [Pb 2+ ] / [Ag + ] 2, si ottiene [Pb 2+ ] e considerando l effetto dello ione a comune SO 4 2 si calcola il prodotto di solubilità del solfato di piombo: K ps (PbSO 4 ) = M 2 ]