COMPITO A DI CHIMICA DEL

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1 COMPITO A DI CHIMICA DEL A) 3,447 g di anidride arsenica (As 2 O 5 ) solida e 6,278 g di zinco metallico vengono fatti reagire con un eccesso di acido solforico. Si calcoli il volume di arsina (AsH 3 ) gassosa che si forma, misurato a 35 C e 650,7 Torr. As 2 O H e - 2 AsH H 2 O x 1 Zn Zn e - x 8 As 2 O H 2 SO Zn 2 AsH H 2 O + 8 ZnSO 4 n(as 2 O 5 ) = g/pm = 3,447 g /229,15 g/mol = 0,015 mol n(zn) = g/pm = 6,278 g /65,39 g/mol = 0,096 mol reagente limitante = Zn n(ash 3 ) = n(zn) 2 /8 = 0,024 mol V(AsH 3 ) = n RT / p = 0,709 l 2A) La pressione osmotica del sangue è 7,65 atm a 37 C. Calcolare quanti grammi di glucosio (C 6 H 12 O 6 ) si devono sciogliere per ottenere una soluzione isotonica con il sangue, alla stessa temperatura, in un litro di soluzione di KCl 0,1 M. KCl K + + Cl - ν = 2 π = [ ] tot RT [ ] tot = [C 6 H 12 O 6 ] + 2 [KCl] = n(c 6 H 12 O 6 ) / V + (2 0,1) [C 6 H 12 O 6 ] = n(c 6 H 12 O 6 ) / V = g(c 6 H 12 O 6 ) / PM(C 6 H 12 O 6 ) V(l) = 1 l) PM(C 6 H 12 O 6 ) = 180 g/mol π = [ ] tot RT = ([g(c 6 H 12 O 6 ) / PM(C 6 H 12 O 6 ) V] + 0,2) RT da cui: g(c 6 H 12 O 6 ) = [(π/ RT) - 0,2] V PM(C 6 H 12 O 6 ) = 18,10 g 3A) 300 mg di acido acetilsalicilico (acido debole; C 9 H 8 O 4 ; Ka = 3, ) vengono disciolti in 20,0 ml di acqua. Calcolare: (a) il ph della soluzione iniziale; (b) i ml di NaOH 0,1 M necessari por portare la soluzione a ph = 5,0. (a) HA PM = 180,0 g/m ol n(ha) = g/pm = 1,667 mmoli [HA] in = 8, M H 3 O + = K a C a = ph = 2,29

2 (b) ph = 5 HA + OH - A - + H 2 O [H 3 O + ]= 10 5 M (soluzione tampone perche l'idrolisi darebbe ph basico) [ ] HA OH A 1.67 x -- x x + x 1.67 x -- + x HA x H 3 O + = K a 10 5 = x A x = 1, V = 16,2 ml 4A) A 1000 C la costante di equilibrio Kp della seguente reazione (da bilanciare) COF 2(g) CO 2(g) + CF 4(g) è pari a 2,0. Calcolare la composizione percentuale della miscela gassosa all equilibrio quando in un reattore di 2,5 L vengono inserite due moli di COF 2 e 0,5 moli di CO 2. Alla stessa temperatura, che effetto avrebbe sulla composizione dei gas l uso di un reattore di volume maggiore? L equazione bilanciata è: 2 COF 2(g) CO 2(g) + CF 4(g) Dato che la variazione del numero di moli di gas durante la reazione è n = 0, Kp = Kc = K Nella tabella sono riportate le moli COF 2 CO 2 CF 4 Inizio 2 0, x 0,5 + x x La condizione di equilibrio si trova dalla relazione: K = (0,5 + x) x / (2-2x) 2 = 2,0 Le cui soluzioni sono: x 1 = 1,67 (non accettabile), x 2 = 0,68. Bisogna scartare la prima in quanto porterebbe a [COF 2 ] < 0 In percentuale si ha: %(COF 2 ) = 25,6 %; %(CO 2 ) = 47,2 %; %(CF 4 ) = 27,2 %. Dato che la variazione del numero di moli di gas è n = 0 la costante di equilibrio non dipende dalla pressione. Un aumento di volume del reattore non sposterebbe quindi l equilibrio. 5A) La costante di velocità della reazione 2 NaClO (s) 2 NaCl (s) + O 2(g) a 50 C vale min g di ipoclorito di sodio vengono introdotti in un recipiente da un litro precedentemente vuoto e riscaldati a 50 C per 10 min. Calcolare la pressione che si sviluppa nel recipiente. [Si consideri il gas a comportamento ideale]

3 PM(NaClO) = 74,5 g/mol n(naclo) = 1,342 moli ln [NaClO] t = kt + ln [NaClO] 0 ln [NaClO] 10 = 0,514 n(naclo) 10 = 0,598 mol n(o 2 ) = [n(naclo) 0 n(naclo) 10 ] / 2 = 0,372 moli p(o 2 ) = (nrt)/v = 9,86 atm 6A) Si consideri una pila in cui avviene la seguente reazione: Zn + Sn 2+ Zn 2+ + Sn in condizioni standard. Calcolare quali saranno le concentrazioni dei cationi quando il potenziale della pila scende a 0.58 V. [E (Zn 2+ /Zn) = - 0,761 V; E (Sn 2+ /Sn) = - 0,137 V] E (Zn 2+ /Zn) = - 0,761 V E (Sn 2+ /Sn) = - 0,137 V. E = E - (0,059/2) log ([Zn 2+ ]/ [Sn 2+ ]) E = - 0,137 (- 0,761) = 0,624 V 0,58 = 0,624 - (0,059/2) log ([Zn 2+ ]/ [Sn 2+ ] 0,044 = (0,059/2) log ([Zn 2+ ]/ [Sn 2+ ] 1,49 = log ([Zn 2+ ]/ [Sn 2+ ] = log [(1+x)/(1-x)] (1+x)/(1-x) = 31,0 1+x = 31 31x 32 x = 30 x = 30/32 = 0,94 mol L -1 [Zn 2+ ] = 1 + 0,94 = 1,94 M [Sn 2+ ] = 1-0,94 = 0,06 M

4 COMPITO B DI CHIMICA DEL B) 2,465 g di anidride arsenica (As 2 O 5 ) solida e 8,431 g di zinco metallico vengono fatti reagire con un eccesso di acido solforico. Si calcoli il volume di arsina (AsH 3 ) gassosa che si forma, misurato a 75 C e 450,9 Torr. As 2 O H e - 2 AsH H 2 O x 1 Zn Zn e - x 8 As 2 O H 2 SO Zn 2 AsH H 2 O + 8 ZnSO 4 n(as 2 O 5 ) = g/pm = 2,465 g /229,15 g/mol = 0,011 mol n(zn) = g/pm = 8,431 g /65,39 g/mol = 0,129 mol reagente limitante = As 2 O 5 n(ash 3 ) = n(as 2 O 5 ) 2 /1 = 0,022 mol V(AsH 3 ) = n RT / p = 1,06 l 2) La pressione osmotica del sangue è 7,65 atm a 37 C. Calcolare quanti grammi di glucosio (C 6 H 12 O 6 ) si devono sciogliere per ottenere una soluzione isotonica con il sangue, alla stessa temperatura, in un litro di soluzione di CuCl M. Soluzione CaCl 2 Ca Cl - ν = 3 π = [ ] tot RT [ ] tot = [C 6 H 12 O 6 ] + 3 [CaCl 2 ] = n(c 6 H 12 O 6 ) / V M [C 6 H 12 O 6 ] = n(c 6 H 12 O 6 ) / V = g(c 6 H 12 O 6 ) / PM(C 6 H 12 O 6 ) V(l) = 1) PM(C 6 H 12 O 6 ) = 180 g/mol π = [ ] tot RT = ([g(c 6 H 12 O 6 ) / PM(C 6 H 12 O 6 ) V] ) RT da cui: g(c 6 H 12 O 6 ) = [(π/ RT) ] V PM(C 6 H 12 O 6 ) = 48,77 g 3B) 5,0 ml di soluzione acquosa di metilammina (base debole; CH 3 NH 2 ; pk b = 3,36) al 40% p/p (d = 0,9 g/cm 3 ) vengono aggiunti a 95,0 ml di acqua. Calcolare: (a) il ph della soluzione iniziale; (b) il ph dopo l'aggiunta di 25,0 ml di HCl 1,0 M. Soluzione (a) Base = B PM(base) = 31,0 g/mol; 5,0 ml pesano 4,5 g; g(base) = 1,8 g n(base) = 0,058 moli [B] in = 0,58 M pk b = 3,36 K b = 4, OH = K b C b = poh = 1,80 ph = 12,20 (b) B + H 3 O + BH + + H 2 O

5 25,0 ml HCl 1,0 M n(hcl) = M V = 0,025 mol B H 3 O + BH Soluzione tampone [ B] OH = K b poh = pk BH + b + log BH + = 3.24 [ B] ph = B) A 1000 C la costante di equilibrio Kp della seguente reazione (da bilanciare) COF 2(g) CO 2(g) + CF 4(g) è pari a 2.0. Calcolare la composizione percentuale della miscela gassosa all equilibrio quando in un reattore di 1.0 L vengono inserite due moli di COF 2 e 0,5 moli di CO 2. Alla stessa temperatura, che effetto avrebbe sulla composizione dei gas l uso di un reattore di volume minore? L equazione bilanciata è: 2 COF 2(g) CO 2(g) + CF 4(g) Dato che la variazione del numero di moli di gas durante la reazione è n = 0, Kp = Kc = K Nella tabella sono riportate le moli COF 2 CO 2 CF 4 Inizio 2 0, x 0,5 + x x La condizione di equilibrio si trova dalla relazione: K = (0,5 + x) x / (2-2x) 2 = 2,0 Le cui soluzioni sono: x 1 = 1,67 (non accettabile), x 2 = 0,68. Bisogna scartare la prima in quanto porterebbe a [COF 2 ] < 0 In percentuale si ha: %(COF 2 ) = 25,6 %; %(CO 2 ) = 47,2 %; %(CF 4 ) = 27,2 %. Dato che la variazione del numero di moli di gas è n = 0 la costante di equilibrio non dipende dalla pressione. Un aumento di volume del reattore non sposterebbe quindi l equilibrio. 5) La costante di velocità della reazione 2 NaClO (s) 2 NaCl (s) + O 2(g) a 50 C vale min g di ipoclorito di sodio vengono introdotti in un recipiente da un litro precedentemente vuoto e riscaldati a 50 C. Calcolare dopo quanto tempo, la pressione che si sviluppa nel recipiente raggiunge il valore di 4.92 atm. [Si consideri il gas a comportamento ideale] p V = n(o 2 )RT n(o 2 ) = 0,186 moli PM(NaClO) = 74,5 g/mol n(naclo) = g/pm = 1,342 moli

6 [n(naclo) 0 n(naclo) t ] = 2 n(o 2 ) n(naclo) t = 0,970 mol ln [NaClO] t = kt + ln [NaClO] 0 t = 4,02 min 6) Si consideri una pila in cui avviene la seguente reazione: Fe + Cu 2+ Fe 2+ + Cu in condizioni standard. Calcolare quali saranno le concentrazioni dei cationi quando il potenziale della pila scende a 0,75 V. [E (Fe 2+ /Fe) = -0,447 V;E (Cu 2+ /Cu) = 0,341 V] E (Fe 2+ /Fe) = - 0,447 V E (Cu 2+ /Cu) = 0,341 V. E = E - (0,059/2) log ([Fe 2+ ]/ [Cu 2+ ]) E = 0,341 (-0,447) = 0,788 V 0,75 = 0,788 - (0,059/2) log ([Fe 2+ ]/ [Cu 2+ ] 0,038 = (0,059/2) log ([Fe 2+ ]/ [Cu 2+ ] 1,29 = log ([Fe 2+ ]/ [Cu 2+ ] = log [(1+x)/(1-x)] (1+x)/(1-x) = 19,4 1+x = 19,4 19,4x 20,4 x = 18,4 x = 18,4/20,4 = 0,90 mol L -1 [Fe 2+ ] = 1 + 0,90 = 1,90 M [Cu 2+ ] = 1-0,90 = 0,10 M