Esercizi Concentrazioni e diluizioni

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Carmela Olivieri
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1 Esercizi Concentrazioni e diluizioni Una soluzione m di acido fosforico ha densità g/ml. Calcolare la frazione molare, la percentuale in peso, la molarità. Molalità m moli di acido fosforico in 1.00 kg (1000 g) di acqua a) Frazione molare Moli solvente = g / g/mol = mol χ H3 PO 4 = mol mol mol = 5.38 x 10-3 b) Percentuale in peso Calcolo della massa della soluzione Massa del soluto: g H 3 PO 4 = n MM = mol g/mol = 29.4 g Massa della soluzione = g solv + g soluto = g g = g % p/p = (29.4 g / g) x 100 = 2.86 % c) Molarità Calcolo del volume della soluzione V = massa g / d = g / g/ml = 1019 ml [H 3 PO 4 ] = mol / L = M 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 1

2 Esercizi Concentrazioni e diluizioni Calcolare il volume di acqua che occorre aggiungere a L di HCl soluzione acquosa al % p/p per portare la sua concentrazione a M sapendo che la densità della soluzione iniziale è g/cm 3. Soluzione iniziale + aggiunta solvente (H 2 O) = soluzione finale DILUIZIONE quantità soluto costante 1. Calcolo della molarità della soluzione iniziale % p/p = g HCl in g di soluzione Moli HCl = g / MM = g / g/mol = mol Volume soluzione = m/ d = g / g/ml = ml M soluzione iniziale = mol / L = M 2. Calcolo del volume di soluzione finale M1 x V1 = M2 x V2 V2 = (7.928 M x L) / M = 3.96 L 3. Calcolo del volume di acqua da aggiungere alla soluzione iniziale Volume soluzione finale volume soluzione iniziale = 3.96 L L = 3.84 L 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 2

Proprietà colligative Solvente puro (no soluti disciolti): le molecole interagiscono liberamente L aggiunta di soluto: modificazione delle interazioni tra molecole

Soluto non volatile differenze più marcate diminuzione della tensione di vapore della soluzione innalzamento della temperatura di ebollizione abbassamento della

3 Proprietà colligative Solvente puro (no soluti disciolti): le molecole interagiscono liberamente L aggiunta di soluto: modificazione delle interazioni tra molecole di solvente punto di ebollizione, punto di fusione, tensione di vapore ecc. della soluzione saranno diversi dai valori del solvente puro. Soluto non volatile differenze più marcate diminuzione della tensione di vapore della soluzione innalzamento della temperatura di ebollizione abbassamento della temperatura di fusione l abbassamento della tensione di vapore innalzamento ebullioscopico abbassamento crioscopico la pressione osmotica 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 3

4 Proprietà colligative Innalzamento ebullioscopico : Il punto di ebollizione di una soluzione è maggiore di quello del solvente puro. t eb.soluzione t eb.solvente = Δt eb = k eb x m Δt eb = variazione del punto di ebollizione k eb = costante ebullioscopica, ( C Kg/mol), dipende dal solvente m = molalità soluzione Abbassamento crioscopico: Il punto di congelamento di una soluzione è minore di quello del solvente puro. t cong.soluzione t cong.solvente = Δt c = k c x m Δt c = variazione del punto di congelamento k c = costante crioscopica, ( C Kg/mol), dipende dal solvente m = molalità soluzione Nel caso di elettroliti forti che per ogni mole liberano più di una mole di particelle: coefficiente i (moli totali di ioni liberati in soluzione da una mole di soluto) Δt eb = k eb x m x i Δt c = k c x m x i 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 4

5 Proprietà colligative Osmosi: [soluzione A] < [soluzione B] & membrana semipermeabile passaggio di solvente dalla soluzione più diluita a quella più concentrata Solvente Soluto Membrana semipermeabile h La pressione osmotica (π) equazione di van t Hoff : [Soluz. A] < [Soluz. B] π = n x R x T / V = M x R x T Passaggio solvente da A a B M = molarità R = costante universale dei gas T = temperatura assoluta Introdurre coeff. i nel caso di soluzioni di elettroliti (π = M x R x T x i). 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 5

6 Esercizi innalzamento ebullioscopico Si prepara una soluzione sciogliendo 18.0 g di glucosio (C 6 H 12 O 6 ) in g di acqua. Calcolare la temperatura di ebollizione della soluzione. La costante ebullioscopica dell acqua è K eb = 0.51 C Kg/mol. Δt eb = k eb x m x i i = 1 m = mol soluto / kg solvente = (18.0 g/ gmol -1 ) / kg = m Δt eb = 0.51 C Kg/mol x mol/kg x 1 = 0.34 C T eb = C C = C 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 6

7 Esercizi abbassamento crioscopico Determinare la T di congelamento di una soluzione acquosa contenente g di KOH (elettrolita forte) in 310 ml di solvente (d = g/ml). k c = 1.85 C Kg/mol. Δt c = k c x m x i KOH = elettrolita forte (completamente dissociato) KOH K + + OH - i = 2 Massa solvente = 310 ml x g/mol = 309 g m = mol soluto / kg solvente = (13.77 g/ gmol -1 ) / kg = m Δt c = k c x m x i = 1.85 C Kg/mol x m x 2 = 2.94 C T c = C 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 7

8 Esercizi abbassamento crioscopico Determinare la costante crioscopica molale di H 2 O, sapendo che g di un composto, indissociato e non volatile, avente MM = g/mol, sciolto in ml di H 2 O (d = g/ml) presenta un abbassamento crioscopico di C. Δt c = k c x m x i 1. Calcolo della molalità della soluzione Molalità = moli soluto / kg solvente Moli soluto = g / gmol -1 = mol Massa solvente = ml x g/ml = g Molalità = / kg = m 2. Calcolo della costante crioscopica k c = Δt c /m (i = 1) k c = C / m = 1.85 C kg/mol 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 8

9 Esercizi innalzamento ebullioscopico L innalzamento ebullioscopico ottenuto aggiungendo 3.34 g di un composto non volatile e indissociato in 25.3 g di solvente è pari a 1.55 C. Determinare la formula molecolare del composto sapendo che la sua formula minima è C 5 H 11. La constante ebullioscopica del solvente è 1.67 C kg/mol. Δt eb = k eb x m x i i = 1 m = Δt eb / (k eb x 1) = 1.55 C / (1.67 C kg/mol x 1) = m m = mol soluto/ kg solvente Moli soluto = m x kg solvente = x kg = mol Massa molare = g / mol = 3.34 g / mol = 142 g/mol Massa formula = (5 x ) + (11 x ) = g/mol Massa molare = 142 g/mol = 2 x Massa formula Formula minima C 5 H 11 Formula molecolare C 5x2 H 11x2 C 10 H 22

10 Esercizi innalzamento ebullioscopico Calcolare l innalzamento ebullioscopico di una soluzione contenente grammi di una miscela di MgCl 2 e CaSO 4 disciolti in 1.50 litri di acqua (d = g/ml), considerando che il cloruro di magnesio costituisce il 45.0 %. K eb acqua = C kg/mol. 1. Calcolo delle moli totali di ioni presenti in soluzione Massa MgCl 2 = x g = 6.75 g Massa CaSO 4 = g 6.75 g = 8.25 g Moli MgCl 2 = 6.75 g / g/mol = mol MgCl 2 Mg Cl - (i=3) Moli ioni derivati da MgCl 2 = mol x 3 = mol Moli CaSO 4 = 8.25 g / g/mol = mol CaSO 4 Ca 2+ + SO 2-4 (i=2) Moli totali derivati da CaSO 4 = mol x 2 = mol Moli ioni totali = mol mol = mol 2. Calcolo della molalità degli ioni totali molalità degli ioni totali = n / massa solvente = mol / 1.50 kg = m 3. Calcolo dell innalzamento ebullioscopico Δt eb = k eb m = C kg/mol mol/kg = C 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 10

11 Esercizi Pressione osmotica Il solfato di calcio si dissocia completamente in acqua. Calcolare la pressione osmotica a 45.0 C di una soluzione m. (d=1.021 g/ml). π = M x R x T x i R = costante dei gas = L atm/k mol T= 45.0 C = K i = numero di ioni che si dissociazione in soluzione: CaSO 4 i = 2 M = mol / V(L) 1. Calcolo della molarità della soluzione : mol/l Molalità mol soluto/ kg solvente mol in un kg di solvente Massa soluzione = massa soluto + massa solvente g CaSO 4 = mol x g/mol = 17.7 g g solvente = 1.0 Kg = g g soluzione = = g V = g soluzione /d = g/ g ml -1 = ml M = mol / L = M 2. Calcolo della pressione osmotica π = M x L atm/k mol x K x 2 = 6.80 atm 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 11

12 Esercizi Pressione osmotica Calcolare la T in C alla quale una soluzione di solfato di sodio 12.3 %p/v è isotonica con una soluzione di glucosio C 6 H 12 O M alla T di 80.0 C. Na 2 SO 4 π = M x T x R x i Na 2 SO 4 2Na + + SO 4 2- i = % p/v 12.3 g in 100 ml soluzione Moli Na 2 SO 4 = 12.3 g/ gmol -1 = mol M = mol / V = mol / L = M π = M x T x L atm K -1 mol -1 x 3 = (0.213 atm/k) x T C 6 H 12 O 6 π = 2.30 x ( ) x L atm K -1 mol -1 x 1 = 66.7 atm π Na2 SO 4 = π C6 H 12 O 6 (0.213 atm/k) T = 66.7 atm T = 313 K T = = 40 C 22/11/2017 Esercitazioni di Chimica Generale ed Inorganica 12

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