SOLUZIONI DEL COMPITO DI CHIMICA DEL

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1 SOLUZIONI DEL COMPITO DI CHIMICA DEL ) Determinare la formula minima di un composto organico contenente C, H, O e N sapendo che: a) dalla combustione di g di tale composto si ottengono 1.60 g di CO 2 e 0.77 g di H 2 O; b) da un campione di g dello stesso composto si ottengono g di N 2. Le reazioni sono: a) C x H y O z N w + (O 2 ) x CO 2 + y/2 H 2 O b) C x H y O z N w w/2 N 2 a) x = n(co 2 ) = g(co 2 ) / PM(CO 2 ) = mol g(c) = n PA(C) = g di C in g di composto y =2 n(h 2 O) = 2 g/pm(h 2 O) = mol g(h) = n PA(H) = g di Hin g di composto b) g(n) = g(n 2 ) = g di N in g di composto che corrispondono a g di N in g di composto (cioè : = x : ) g(c x H y O z N w ) = g(c) + g(h) + g(o) + g(n) Quindi in g di composto ci saranno g(o) = g di O g n = g/pa(mol) rapporton/0.0121mol C H O N La formula minima sarà: C 3 H 7 O 3 N

2 2) L acido benzoico C 7 H 6 O 2, sciolto in benzene, dà luogo alla seguente reazione di dimerizzazione: 2C 7 H 6 O 2 C 14 H 12 O 4. Una soluzione ottenuta sciogliendo 11.2 g di acido benzoico in 169 ml di benzene presenta una temperatura di fusione di 3.56 C. Sapendo che: il benzene congela a 5.54 C; la sua costante crioscopica vale 5.12 C kg/mol; la sua densità è pari a g/ml; calcolare la frazione molare del dimero (C 14 H 12 O 4 ) presente nella soluzione. Le moli di acido benzoico immesse sono: n C7H6O2 = 11.2 g/ g mol -1 = mol Dalla reazione di dimerizzazione ho: 2C 7 H 6 O 2 C 14 H 12 O x x Le moli totali in soluzione sono: n t = x Dall abbassamento della temperatura di gelo della soluzione ricavo la molalità della soluzione contenente sia l acido benzoico che il suo dimero. ΔT = K cr m m = ΔT/K cr =( ) C/5.12 C kg mol -1 = mol kg -1 m= n t /kg benzene Dalla densità del benzene ricavo: massa benzene = ρ V=0.871 g ml ml = 147 g = kg n t = m kg benzene = mol kg kg= mol = x x = mol = moli del dimero La frazione molare del dimero è: n dimero /n t = mol/ mol = ) Utilizzando opportune condizioni sperimentali, si fanno reagire completamente 30.0 g di carbonio in atmosfera di idrogeno. La reazione porta alla formazione di etano (C 2 H 6 ) ed etilene (C 2 H 4 ) e richiede un apporto di calore pari a kj. Si determini la composizione percentuale in peso della miscela di etano ed etilene. [ H f (C 2 H 6 ) = kj/mol; H f (C 2 H 4 ) = kj/mol] Soluzione

3 4) Alla temperatura di 25 C, in un recipiente del volume di 1.0 L contenente argento metallico, si introduce acido solfidrico gassoso alla pressione di 760 torr, si formano solfuro di argento solido e idrogeno gassoso. Calcolare i grammi di argento che hanno reagito, a 25 C, una volta che il sistema ha raggiunto lo stato di equilibrio. La costante di equilibrio della reazione, a 25 C, vale Ag (s) + H 2 S (g) Ag 2 S (s) + H 2(g) n i (y) n (- 2x) - x (+x) +x n e (y-2x) x (x) x n i (H 2 S) = p V / R T = [(760/760) atm 1.0 L] / [ atm L/mol K ( )K] = = mol K p = p(h 2 ) / p(h 2 S) = (x) / ( x) da cui x = mol Le moli di argento consumate saranno pari a 2x. n(ag) consumate = 2x = mol g(ag)= n PM( g/mol) = 8.49 g 5) 300 ml di una soluzione tampone di acido acetico e acetato di sodio (soluzione A) a ph = 4.60 e di concentrazione M, vengono aggiunti a 500 ml di una soluzione tampone di acido acetico e acetato di sodio (soluzione B) a ph = 5.10 e di concentrazione M. Calcolare il ph della soluzione risultante. [K a ac. acetico = ]. + H 2 O COO - + H 3 O + Soluzione A ph = 4.6; [H 3 O + ] = M Ka = éë H 3O + ù û éë Þ éë = Ka = éë H 3 O + ù û

4 + [ COO ] = M = M [ COO ] = M n( ) = L mol/l = mol n( COO ) = L mol/l = mol Soluzione B ph = 5.1; [H 3 O + ] = M Ka = éë H 3O + ù û éë Þ éë = Ka = 2.27 éë H 3 O + ù û + [ COO ] = M = M [ COO ] = M n( ) = L mol/l = mol n( COO ) = L mol/l = mol Soluzione A + B V tot = 800 ml n tot ( ) = mol; tot = M n tot ( COO ) = mol ; H 3 O + éë ph = 4.87 ù û = Ka = éë [ COO ] tot = M 6) Dopo aver stabilito la polarità degli elettrodi, calcolare la quantità di carica che deve erogare la pila Pt FeCl M, FeCl M AgNO3 0.1 M Ag per scaricarsi completamente a t = 25 C. Il volume di ogni soluzione elettrodica è pari a 1.0 L. Elettrodo a sinistra: reazione distintiva: Fe 3+ + e Fe 2+ E sx = E (Fe 2+ /Fe 3+ ) log ([Fe 2+ ]/[Fe 3+ ]) = log (0.1/0.1) = V Elettrodo a destra: reazione distintiva: Ag + + e Ag E dx = = E (Ag + /Ag) log (1/[Ag + ]) = log (1/0.1) = 0.74 V

5 L elettrodo a sinistra è il polo positivo mentre quello a destra è il polo negativo. Le reazioni che avvengono agli elettrodi sono: (+) Fe 3+ + e - Fe 2+ (-) Ag Ag + + e - Fe 3+ + Ag Fe 2+ + Ag + La pila si scarica quando ΔE =0 (E + = E - ) e la reazione giunge all equilibrio. E + = E log [(0.1+x)/(0.1-x)] = log [1/(0.1+x)] log[(0.1+x)/(0.1-x)] log [1/(0.1+x)]= V log[(0.1-x)/(0.1+x)(0.1+x)] = V log[(0.1-x)/( x+x 2 )] = (0.1-x)/( x+x 2 ) = x = x x x x = 0 x = [ ( )]/5.97 = ( )/5.97 = mol L -1 V = 1 L x= mol Le moli di elettroni scambiati sono: mol = mol La quantità di carica è: Q = mol C mol -1 = 3898 C