UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA

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1 I prova in itinere - Compito A Calcolare la quantità in grammi di Cl 2 che occupa un volume di 682mL alla temperatura di 38,2C e alla pressione di 435 torr. Quale sarebbe la pressione del gas se contemporaneamente la temperatura centigrada triplicasse e il volume fosse dimezzato? 2. Calcolare le moli e il volume di ossigeno necessari a bruciare 10L di etano, misurati a c.n. secondo la reazione (da bilanciare): C 2 H 6 + O 2 CO 2 + H 2 O Se dopo la reazione vengono prodotti 15g di H 2 O quale era la pressione parziale dei componenti della miscela iniziale a c.n.? 3. Data la reazione: 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O a) Se 4 grammi di Cu vengono posti a reagire con 16 moli di HNO 3, quante moli di HNO 3 restano a ne reazione e quante moli di prodotti si ottengono? b) Se 24g di Cu vengono messi a reagire con 12g di HNO 3, quale reagente e quanti grammi di esso restano? 4. Descrivere brevemente le caratteristiche della Tavola Periodica e le proprietà periodiche degli elementi. 5. Descrivere la struttura dell'h 2 CO 3 indicando l'ibridazione dell'atomo di Carbonio 6. Descrivere brevemente le diverse interazioni inter-molecolari 1

2 I prova in itinere - Compito B L'analisi di un composto ha dato i seguenti risultati: 247,40 mg C, 25,95 mg H, 144,26 mg N e 82,39 mg O. Sapendo che il peso molecolare è 194,19, determinare la formula minima e la formula molecolare 2. Quanti litri di diossido di zolfo si ottengono a 35C e 740 torr bruciando 2Kg di pirite (F es 2 ) con purezza (contenuto eettivo) del 75% se la resa è del 92%? La reazione (da bilanciare) è: F es 2 + O 2 SO 2 + F eo 3. Il K 2 CO 3 reagisce con l'alcl 3 secondo la reazione: K 2 CO 3 + AlCl 3 KCl + Al 2 (CO 3 ) 3 Trovare i grammi di KCl prodotti dalla reazione di 14g di K 2 CO 3 con 16g di AlCl 3 4. Descrivere le caratteristiche del legame idrogeno 5. Descrivere la struttura del BF 3 indicando l'ibridazione dell'atomo di Boro 6. Descrivere brevemente cosa si intende per orbitale atomico 2

3 I prova in itinere - Compito C In un recipiente di 850mL inizialmente vuoto si miscelano 250mL di O 2 a 40C e 15 atm e 500mL di CO a 30C e 20atm. La miscela viene portata a 200C. Calcolare la pressione totale e le pressioni parziali dei gas dopo il riscaldamento. Data la reazione (da bilanciare): CO + O 2 CO 2 Calcolare le frazioni molari dei gas e la pressione totale a reazione avvenuta t = 25C 2. Calcolare la quantità in grammi di Ag 3 AsO 4 che si ottiene facendo reagire 0,2Kg di AgNO 3 con eccesso di Na 3 AsO 4, secondo la reazione (da bilanciare): AgNO 3 + Na 3 AsO 4 Ag 3 AsO 4 + NaNO 3 3. Determinare la formula empirica di un idrocarburo avente una percentuale di carbonio pari all'85,6% 4. Descrivere struttura e proprietà del legame covalente 5. Descrivere la struttura dell'n 2 secondo la teoria degli orbitali molecolari 6. Descrivere il modello di gas perfetto. Descrivere inoltre le correzioni da apportare a tale modello nel caso dei gas reali 3

4 I prova in itinere - Compito A - SOLUZIONI 1. Dall'equazione di stato dei gas si calcolano le moli di cloro n = P V RT = (435/760)0, 682 0, 0821 (38, ) = 0, 015moli per una quantità in grammi pari a g = n P M = 1, 083g Cl2 Nelle nuove condizioni si ha T = (38, 2 3) = 387, 6K e V = 0, 682/2 = 0, 341L. Applicando la stessa equazione si ha P = 1, 426atm. 2. La reazione bilanciata è 2C 2 H 6 + 7O 2 4CO 2 + 6H 2 O Con l'equazione di stato dei gas, o ricordando che a c.n. 1 mole occupa 22,4L di volume, si ricavano le moli di C 2 H 6 pari a 0,446. Con i rapporti stechiometrici dati dall'equazione bilanciata e l'equazione di stato dei gas, si calcolano le moli di ossigeno prodotte e il volume occupato n O2 = 7/2 n C2 H 6 = 1, 561 V O2 = 1, , 4 = 35L Se dopo la reazione vengono prodotti 15 g di acqua pari a n = 15/18 = 0, 833moli, si ricavano le moli di reagente necessario n C2 H 6 = 2/6 n H2 O = 0, 27 n O2 = 7/6 n H2 O = 0, 97 Le pressioni parziali saranno quindi pari alla pressione totale ( P = 1atm a c.n.) per le rispettive frazioni molari P O2 = P tot P C2 H 6 = P tot 0,97 0,97+0,27 = 0, 782atm 0,27 0,97+0,27 = P tot P C2 H 6 = 0, 217atm 4

5 3. Si calcolano le moli di rame pari a n = g/p M = 4/63, 5 = 0, 063moli che consumeranno un numero di moli di acido nitrico HNO 3 pari a n HNO3 = n Cu 8 3 lasciandone quindi non consumate = 0, 168 n rimaste = n iniziali n consumate = 16 0, 168 = 15, 832 Si calcolano le moli dei prodotti n H2 O = n Cu 4/3 = 0, 083 n NO = n Cu 2/3 = 0, 042 n Cu(NO3 ) 2 = n Cu = 0, 063 Per il punto b) dell'esercizio si calcolano le moli di rame e acido n Cu = g/p M = 24/63, 5 = 0, 378moli n HNO3 = g/p M = 12/63 = 0, 19moli per cui si trova che il rame è in eccesso rispetto all'acido. Le moli consumate di rame sono pari a n Cu = n HNO3 3/8 = 0, 071 per cui ne rimangono n rimaste = n iniziali n consumate = 0, 378 0, 071 = 0, 307 pari a g Cu = moli P M = 19, 51g 5

6 I prova in itinere - Compito B - SOLUZIONI 1. Si calcolano le quantità molari dei singoli componenti C : n = g/p M = 0, 02 H : n = g/p M = 0, 0259 N : n = g/p M = 0, 01 O : n = g/p M = 0, 005 Dividendo per il valore più piccolo (ossigeno) si ricava la formula minima: C 4 H 5 N 2 O, il cui peso molecolare è 93,19g/mole. Dal confronto con il peso della forma molecolare si ricava un rapporto 1 : 2, per cui la forma molecolare è C 8 H 10 N 2 O. 2. La reazione bilanciata è F es 2 + 5/2O 2 2SO 2 + F eo 2Kg grezzi di pirite hanno un contenuto attivo pari a 2 0, 75 = 1, 5Kg di F es 2, pari a n = g/p M = 1500/120 = 12, 5moli Dai coecienti stechiometrici, si calcolano le moli teoriche di SO 2 prodotte, pari a n SO2 = 2 n F es2 = 25moli teoriche Queste si riducono, secondo la resa a n SO2,sperimentali = n SO2,teoriche resa = 25 0, 92 = 23moli Dall'equazione di stato dei gas si ricava il volume occupato V = nrt P = 23 0,0821 (35+273) (740/760) = 597, 3L 3. La reazione bilanciata è 3K 2 CO 3 + 2AlCl 3 6KCl + Al 2 (CO 3 ) 3 6

7 Si calcolano le quantità molari dei reagenti n K2 CO 3 = g/p M = 14/138 = 0, 101moli n AlCl3 = g/p M = 16/133, 5 = 0, 12moli Per consumare tutto il carbonato di potassio K 2 CO 3, sono necessarie n AlCl3,consumate = n K2 CO 3 2/3 = 0, 067moli Il cloruro di alluminio è quindi in eccesso e rimangono non reagite n AlCl3,rimaste = n AlCl3,iniziali n AlCl3,consumate = 0, 12 0, 067 = 0, 053 Le moli di KCl prodotte saranno pari a n KCl = n K2 CO 3 6/3 = 0, 202 pari a un peso in grammi di g = moli P M = 0, , 5 = 15, 05g 7

8 I prova in itinere - Compito C - SOLUZIONI 1. La reazione bilanciata è 2CO + O 2 2CO 2 Dall'equazione di stato dei gas, si calcolano le quantità molari di O 2 e CO aggiunte n O2 = P V = 15 0,25 = 0, 146moli RT 0,0821 (40+273) n CO = P V = 20 0,50 = 0, 402moli RT 0,0821 (30+273) n tot = n O2 + n CO = 0, 548 Dall'equazione di stato dei gas si calcolano le pressioni totali e parziali nel nuovo ambiente di misura (V = 0, 850L, T = = 473K) P O2 = nrt = 0,146 0, V 0,85 = 6, 66atm P CO = nrt = 0,402 0, V 0,85 = 18, 34atm P tot = P CO + P O2 = 25atm Nell'ambiente di misura c'è eccesso di CO, per cui a reazione avvenuta, con i coecienti stechiometrici si possono calcolare le moli di CO consumate, quelle rimanenti e quelle prodotte di CO 2 n CO,consumate = n O2 2/1 = 0, 292moli n CO,rimaste = n CO,iniziali n CO,consumate = 0, 11moli n CO2,prodotte = n CO,consumate = 0, 292 La pressione totale si calcola a partire dall'equazione di stato dei gas P = nrt V = (0,11+0,292) 0,0821 (25+273) 0,85 = 11, 56atm Le frazioni molari saranno pari a χ CO = n CO /n tot = 0, 11/(0, , 292) = 0, 274 χ CO2 = n CO2 /n tot = 0, 292/(0, , 292) = 0, 726 8

9 2. La reazione bilanciata è 3AgNO 3 + Na 3 AsO 4 Ag 3 AsO 4 + 3NaNO 3 Si calcolano le moli di AgNO 3 introdotte n = g/p M = 200/170 = 1, 176 Dai coecienti stechiometrici si ricava che vengono prodotte un numero di moli di Ag 3 AsO 4 pari a n Ag3 AsO 4 = n AgNO3 1/3 = 0, 392 pari a una quantità in grammi di g = moli P M = 0, = 181, 5g 3. Si calcolano le quantità molari dei componenti C : n = g/p M = 85, 6/12 = 7, 13 H : n = g/p M = 14, 4/1, 01 = 14, 25 Dividendo per il più piccolo (carbonio), si ottiene la formula empirica dell'idrocarburo: CH 2. 9