Inizio: n. Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt si ha: n. Per la legge della conservazione della massa si ha: n

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1 ESERCIZIO 1 In un recipiente del volume di 1, L mantenuto alla temperatura costante di 1 C, sono contenute inizialmente,5 moli di zolfo. Nel recipiente viene aggiunto CO alla pressione parziale di 3,1 atm e si stabilisce l uilibrio: S (s) + 2CO (g) SO 2 (g) + 2 C (s) e la pressione totale vale 1,56 atm. Trascurando il volume dei solidi rispetto a quello del recipiente, calcolare i grammi di zolfo solido presenti all uilibrio. Masse atomiche relative (m.a.r.): S=32,; R=,821 L atm mol -1 K -1 S (s) + 2CO (g) SO 2 (g) + 2 C (s) Inizio: n S =,5 mol P CO = 3,1 atm Equilibrio: n S P CO = P CO - 2z z n C P totale = P CO + P SO2 = P CO 2z + z P CO z 1,56 atm z P CO - P tot = 3,1 atm - 1,56 atm = 1,45 atm P SO2 = z = 1,45 atm Dalla legge dei gas perfetti PV = nrt si ha: n SO2 = P SO2 V / RT = (1,45 atm 1, L) / (,821 L atm mol -1 K ,15 K) = 4, mol Per la legge della conservazione della massa si ha: n S = n S n SO2 = (,5 4, ) mol =,453 mol m S = n S m.a.r. S =,453 mol 32, g mol -1 = 14,496 g

2 ESERCIZIO 2 Riscaldando a 8 C il bicarbonato di calcio in un recipiente a pareti rigide del volume di 2,5 L si raggiunge il seguente uilibrio: Ca(HCO 3 ) 2 (s) CaO (s) + 2CO 2 (g) + H 2 O (g) e si misura una pressione all interno del recipiente di 2,75 atm. Calcolare il Kp della reazione e il numero di moli di CO 2 da introdurre nel recipiente perché nelle nuove condizioni di uilibrio la pressione dell acqua venga dimezzata. Kp = (P CO2 = (2P H2O = 4(P H2O ) 3 P totale = P CO2 + P H2O = 2P H2O + P H2O = 3 P H2O P H2O = P totale / 3 = 2,75 atm / 3 =,9167 atm Kp = 4(P H2O ) 3 = 4 (,9167) 3 = 3,81 Se si introduce fin dall inizio CO 2 nel recipiente, l espressione del Kp diventa: Kp = (P CO2 = (P CO2 + 2P H2O Sviluppando l uazione si ha: P H2O (P CO2 ) 2 + 4(P H2O ) 2 P CO2 + 4(P H2O ) 3 Kp =,45835 (P CO2 ) 2 +,843 P CO2 2,6958 = { Kp = 3,81 P H2O =,9167atm / 2 =,45835 atm,843 ± 2,3767 P CO2 =,9167 x 1 = 3,217 x 2 = 1,676 n CO2 = P CO2 V / RT = 1,676 atm 2,5 L /,821 L atm K -1 mol ,15 K = 4, mol

3 Alla temperatura di 1 C la reazione è all uilibrio con un valore del Kc =,45. Se si introducono 54, g di H 2 O e 111, g di polvere di Fe in un reattore di 5 litri e si porta la temperatura a 1 C, calcolare: (a) La composizione (in frazione molare) della miscela gassosa all uilibrio (b) La massa (in grammi) di Fe 3 O 4 presente all uilibrio (c) La resa della reazione (d) La pressione all uilibrio m.a.r. H = 1,1; O = 16,; Fe = 55,85

4 Alla temperatura di 1 C la reazione è all uilibrio con un valore del Kc =,45. Se si introducono 54, g di H 2 O e 111, g di polvere di Fe in un reattore di 5 litri e si porta la temperatura a 1 C, calcolare: (a) La composizione (in frazione molare) della miscela gassosa all uilibrio m.a.r. H = 1,1; O = 16,; Fe = 55,85 In. n Fe n H2O / / Eq. n Fe 3x 4x x 4x In. 1,987mol 2,997 mol / / Eq. 1,987mol 3x 2,997mol 4x x 4x = m H2O / P.M. H2O = 54, g / 18,2 g mol -1 = 2,997 mol n Fe = m Fe / m.a.r. Fe = 111, g / 55,85 g mol -1 = 1,987 mol P.M. H2O = 2 1,1 + 16,= 18,2 Kc = [H 2] 4 [H 2 O] 4 = (nh2 ) 4 V 4 V 4 (n H2O ) 4 = (n H2 ) 4 n (n H2O ) 4 H2 = n 4 H2O Kc 4 4x = (2,997mol 4x),45 x = n H2 = 4x = 1,3496 mol = 2,997 mol 4x = 1,6474 mol n totale = 2,997 mol 4x + 4x = 2,997 mol 4 2,997mol,45 4 =,3374 mol 4 (1 +,45 ) H2 = n H2 / n totale =,453 H2O =,5497

5 Alla temperatura di 1 C la reazione è all uilibrio con un valore del Kc =,45. Se si introducono 54, g di H 2 O e 111, g di polvere di Fe in un reattore di 5 litri e si porta la temperatura a 1 C, calcolare: (b) La massa (in grammi) di Fe 3 O 4 presente all uilibrio m.a.r. H = 1,1; O = 16,; Fe = 55,85 In. 1,987mol 2,997 mol / / Eq. 1,987mol 3x 2,997mol 4x x 4x x =,3374 mol n H2 = 4x = 1,3496 mol = 2,997 mol 4x = 1,6474 mol n totale = 2,997 mol 4x + 4x = 2,997 mol n Fe3O4 = x =,3374 mol P.M. Fe3O4 = 3 55, , = 231,55 m Fe3O4 = n Fe3O4 P.M. Fe3O4 =,3374 mol 231,55 g mol -1 = 78,125 g

6 Alla temperatura di 1 C la reazione è all uilibrio con un valore del Kc =,45. Se si introducono 54, g di H 2 O e 111, g di polvere di Fe in un reattore di 5 litri e si porta la temperatura a 1 C, calcolare: (c) La resa della reazione (d) La pressione all uilibrio m.a.r. H = 1,1; O = 16,; Fe = 55,85 In. 1,987mol 2,997 mol / / Eq. 1,987mol 3x 2,997mol 4x x 4x x =,3374 mol n H2 = 4x = 1,3496 mol = 2,997 mol 4x = 1,6474 mol n totale = 2,997 mol 4x + 4x = 2,997 mol n Fe3O4 =,3374 mol Dalla stechiometria della reazione: n Fe stechiometrico n H O stechiometrico = 3 / 4 =,75 Nel sistema in esame: n Fe / = 1,987 / 2,997 =,663 Fe è il reagente in difetto, in base al quale calcolare la resa Dalla stechiometria della reazione: n Fe stechiometrico n Fe3O4 stechiometrico = 3 / 1 n teorico = 1,987 mol / 3 =,6623 mol Resa % = (n ottenuto / n teorico ) 1 = (,3374 /,6623) 1 = 5,94 % P totale = n totale RT/V = 2,997 mol,821 L atm K -1 mol ,15 K / 5 L = 62,653 atm

7 ESERCIZIO 4 Un vino contiene il 13% in volume di alcol etilico C 2 H 5 OH. Assumendo che il vino sia una soluzione acquosa di alcol etilico, verificare se la bottiglia colma fino all orlo e sigillata in cui è contenuto si rompe quando viene lasciata in un congelatore a -1 C (considerare additivi i volumi). d alcol =,79 g / ml ; d acqua = 1, g / ml ; Kcr = 1,86 C Kg / mol m.a.r. H = 1,1; C = 12, ; O = 16, ΔT congelamento = K cr m m = n etanolo / massa H2O d = massa / V n etanolo = massa etanolo / P.M. etanolo n etanolo = d etanolo V etanolo / P.M. etanolo n etanolo = d etanolo,13 V totale / P.M. etanolo P.M. etanolo = 2 12, + 6 1,1 + 16, = 46,6 massa H2O = d H2O V H2O massa H2O = d H2O (1,13) V totale massa H2O = d H2O,87 V totale ΔT congelamento = K cr m = K cr d etanolo,13 V totale P.M. etanolo d H2O,87 V totale = K cr d etanolo,13 P.M. etanolo d H2O,87 ΔT congelamento = 1,86 C Kg mol -1,79 g ml -1,13 46,6 g mol -1 1, g ml -1,87 = 4,766 C T congelamento = 4,766 C A -1 C la soluzione acquosa di alcol etilico è certamente ghiacciata. Poiché l acqua, quando ghiaccia, aumenta di volume, la bottiglia colma fino all orlo si rompe.