SCIENZE E TECNOLOGIE ERBORISTICHE- Classe L-29

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1 SCIENZE E TECNOLOGIE ERBORISTICHE- Classe L-29 CHIMICA GENERALE E INORGANICA, 6 CFU Prof. E.Cesarotti Edoardo.cesarotti@unimi.it Si rammenta agli studenti che il Prof. Cesarotti riceve tutti i giorni previo appuntamento via telefono o . Programma di massima per l anno accademico e alcuni esempi di esercizi d esame. ANALISI ELEMENTARE NUMERI DI OSSIDAZIONE NOMENCLATURA CHIMICA, PESO ATOMICO, ISOTOPI COMPOSIZIONE DELLE SOLUZIONI, molarità, molalità, composizione in peso, frazione molare DILUIZIONI, ACIDI/BASI DEBOLI ACIDI/BASI FORTI ph IDROLISI SOLUZIONI TAMPONE FORMULE, minima, molecolare, di struttura, di Lewis LEGAME CHIMICO-EQUILIBRIO-PROPRIETA PERIODICHE-POLARITA, CARICA FORMALE E CARICA VERA CHIMICA INORGANICA, metalli alcalini, alcalino terrosi, carbonio, azoto, ossigeno, zolfo, alogeni OSSIDORIDUZIONI PROPRIETA COLLIGATIVE ACIDI/BASI DEBOLI a 5) 50,00 ml di una soluzione acquosa di un acido debole monoprotico ( K a = 9, ) vengono titolati con 14,70 ml di NaOH 0,11 M. - Scrivere la reazione di titolazione. - Calcolare il ph della soluzione iniziale. - Calcolare il ph della soluzione al punto di equivalenza b 5) 50,00 ml di una soluzione acquosa di un acido debole monoprotico ( K a = 9, ) vengono titolati con 8,90 ml di NaOH 0,15 M. - Scrivere la reazione di titolazione. - Calcolare il ph della soluzione iniziale. - Calcolare il ph della soluzione al punto di equivalenza ) 50,00 ml di una soluzione acquosa di una base debole monoprotica ( K b = 9, ) vengono titolati con 8,90 ml di HCl 0,15 M. - Scrivere la reazione di titolazione. - Calcolare il ph della soluzione al punto di equivalenza ) Una soluzione acquosa contiene 15,3 g di acido acetico (CH 3 COOH ; K a = 1, ) e presenta un ph = 2,95. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted. - Calcolare il volume della soluzione.

2 ) Una soluzione acquosa di 1,408 g dell acido monoprotico HA (K a = 1, ) in 200 ml presenta ph = 2,28. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted. - Calcolare il peso molecolare di HA ) Una soluzione acquosa contiene 58,55 mg di un acido debole monoprotico HA. La soluzione viene titolata con 19,5 ml di di una soluzione acquosa 0,05 M di KOH. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted. - Calcolare il peso molecolare dell acido HA ) - 150,0 ml di una soluzione acquosa 0,10 M di una base debole BOH ( K b = 4, ) vengono titolati con HCl 0,20 M. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted per la reazione di titolazione. - Calcolare il volume equivalente. - Calcolare il peso molecolare della base, sapendo che la massa di soluto è 465,9 mg ) 150,0 ml di una soluzione acquosa contengono 465,9 mg di una base debole monoprotica BOH ( K b = 4, ). La soluzione viene titolata con 31,85 ml di HCl 0,20 M. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted per la reazione di titolazione. - Calcolare: la molarità e il peso molecolare della base BOH. - Scrivere la reazione di scambio protonico e calcolare il ph della soluzione al punto di equivalenza ) Una soluzione di bicarbonato di sodio (NaHCO 3 ; K a = 4, ; 75,0 ml) viene titolata con 41,3 ml di HCl 0,20 M. Scrivere la reazione di scambio protonico e calcolare: - La molarità della soluzione di NaHCO 3. - Il ph della soluzione al punto di equivalenza. - Il ph della soluzione di HCl ) 75,00 ml di una soluzione del sale NaA (per HA si ha K a = 4, ) vengono titolati con 23,7 ml di HCl 0,125 M. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted per la reazione di titolazione. - Calcolare la molarità e il ph della soluzione iniziale di NaA. - Calcolare il ph della soluzione al punto di equivalenza ) A 40,00 ml di una soluzione 0,15 M di NH 3 ( K b = 1, ) vengono aggiunti 30,00 ml di una soluzione di HCl 0,20 M. - Scrivere le reazioni di scambio protonico secondo Broensted: a) per la miscela delle due soluzioni b) per la soluzione finale ) Una soluzione di ammoniaca ( NH 3, K b = 1, ) presenta ph=11,275. A 50,00 ml della soluzione vengono aggiunti 25,00 ml di una soluzione 0,195 M di acido solforico (H 2 SO 4 ). - Scrivere le reazioni di scambio protonico secondo Broensted: a) per la soluzione di ammoniaca b) per la soluzione di acido solforico c) per la miscela a + b d) per la soluzione finale

3 ) 20,0 ml di una soluzione di un acido debole monoprotico HA (K a = 4, ) vengono titolati con 17,2 ml di una soluzione della base forte KOH 0,123 M. - Scrivere la reazione di titolazione secondo Broensted. - Calcolare il ph della soluzione di acido debole. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted per la soluzione finale. 4) Si hanno a disposizione 50,0 ml di una soluzione acquosa 0,15 M di un acido debole monoprotico HA (K a = 1, ) ed una soluzione acquosa 0,10 M di NaOH. - Scrivere le reazioni di scambio protonico secondo Broensted: a) per ciascuna delle due soluzioni b) per la miscela delle due soluzioni - Calcolare i volumi di a) soluzione 0,10 M di NaOH b) acqua distillata necessari per preparare 300,00 ml di una soluzione tampone a ph = 4,784.

4 ACIDI/BASI FORTI a 2) Una soluzione acquosa al 2,84 % in peso di NaOH ha una densità di 1,030 g/ml. - Calcolare la molarità della soluzione. - Calcolare il ph della soluzione b 3) Una soluzione acquosa è al 3,982 % in peso di HNO 3 e la densità è 1,020 g/ml - Calcolare la concentrazione molare. - Calcolare il ph a 3) Una soluzione acquosa di H 2 SO 4 (acido solforico) ne contiene 8,742 g in 500,00 ml ed ha una densità di 1,010 g/ml. Scrivere la reazione di scambio protonico e calcolare: - La molalità. - Il ph. - I grammi di NaOH necessari per neutralizzare 50,00 ml della soluzione di H 2 SO ) Una soluzione acquosa allo 0,2609 % in peso di H 2 SO 4 (acido solforico) ha una densità di 1,000 g/ml. - Scrivere la reazione globale di scambio protonico secondo Broensted. - Calcolare la molalità. - Calcolare la molarità e la normalità acidimetrica. - Calcolare il ph b 3) Una soluzione acquosa di H 2 SO 4 ne contiene 2,476 g in 250,00 ml ed ha una densità di 1,005 g/ml. Scrivere la reazione di scambio protonico e calcolare: - La molarità. - Il ph. - I grammi di Ca(OH) 2 necessari per neutralizzare 50,00mL della soluzione di H 2 SO ) Si miscelano 35,00 ml di una soluzione acquosa 0,18 M di NaOH e 45,00 ml di una soluzione acquosa 0,12 M di Ca(OH) 2 - Scrivere le reazioni di scambio protonico ) Una soluzione acquosa contiene 32,75 g di H 3 PO 4 (acido ortofosforico, triprotico) in 250,0 ml. - Scrivere le reazioni di scambio protonico parziali e globale secondo Broensted. - Calcolare la molarità della soluzione. - Calcolare la normalità della soluzione ) Si miscelano le due soluzioni: 85,0 ml di HCl 0,20 M e 20,0 ml di H 2 SO 4 0,11 M - Scrivere le due reazioni di scambio protonico secondo Broensted ) Si miscelano 25,00 ml di una soluzione acquosa di HCl 0,20 M e 35,00 ml di una soluzione acquosa 0,10 M di H 2 SO 4. Si porta poi con acqua il volume finale a 500,0 ml. - Scrivere le due reazioni di scambio protonico secondo Broensted.

5 ANALISI ELEMENTARE ) L analisi elementare di un composto liquido puro ha dato i seguenti risultati percentuali in peso: C = 40,01 H = 6,71 O = 53,28 Dalla determinazione del peso molecolare si è ottenuto il valore di 60 ± 0,1 g/mol.. - Indicare la formula minima e la formula vera del composto ) L analisi elementare di un composto liquido puro ha dato i seguenti risultati percentuali in peso: H = 12,48 N = Calcolare la formula minima del composto - Individuare la formula vera sapendo che dalla determinazione sperimentale del peso molecolare si è ottenuto il valore di 32 ± 0,1 g/mol..

6 COMPOSIZIONE DELLE SOLUZIONI b 6) Si vogliono preparare 100,00 ml di una soluzione 1, M di caffeina. - Calcolare la quantità necessaria di caffeina (PM=194,19). - Indicare se si deve utilizzare una bilancia tecnica (sensibilità 0,01 g) oppure una bilancia analitica (sensibilità 0,1 mg) a 2) Una soluzione acquosa di H 2 SO 4 ne contiene 8,742 g in 500,00 ml ed ha una densità di 1,010 g/ml. Calcolare: - La molalità della soluzione. - La frazione molare di H 2 SO 4. - La % in peso di H 2 SO b 2) Una soluzione acquosa di H 2 SO 4 ne contiene 2,476 g in 250,00 ml ed ha una densità di 1,005 g/ml. Calcolare: - La molalità della soluzione. - La frazione molare di H 2 SO 4. - La % in peso di H 2 SO ) La soluzione fisiologica è 0,90% in peso di NaCl in acqua. - Calcolare le frazioni molari del soluto e del solvente. - Calcolare la molalità della soluzione ) Una soluzione acquosa all 11,0 % in peso di acido ortofosforico ( H 3 PO 4 ) ha densità d=1,059 g/ml. Calcolare: - La frazione molare di H 3 PO 4. - La molalità della soluzione. - La molarità della soluzione ) Una soluzione acquosa al 4,27 % in peso di ammoniaca (NH 3, K b = 1, ) ha densità 0,980 g/ml. Calcolare: - La molalità. - La molarità. - Il ph della soluzione. 5) Una soluzione acquosa di alcool etilico (C 2 H 5 OH) contiene il 5,00 % in peso di acqua. - Calcolare le frazioni molari dei componenti

7 DILUIZIONI a 6) Si vogliono preparare 250,00 ml di una soluzione 1, molare di un composto naturale, avendone a disposizione una soluzione 5, M. - Calcolare i ml necessari di soluzione concentrata. - Calcolare i ml necessari di acqua a 6) Una soluzione di caffeina (PM = 194,19) ne contiene 338,38 mg/l. 50,00 ml della soluzione vengono poi diluiti a 250,00 ml. - Calcolare quanti ml della seconda soluzione devono essere diluiti a 100,00 ml per ottenere una soluzione finale 1, M b 6) Una soluzione di un colorante (PM = 293,28) ne contiene 439,92 mg/l. 50,00 ml della soluzione vengono poi diluiti a 250,00 ml. 4,50 ml della seconda soluzione vengono ulteriormente diluiti a 100,00 ml. - Calcolare la molarità della soluzione finale ) Una soluzione acquosa di HNO 3 (acido nitrico) ne contiene 25,5 g/l. Se ne prelevano 10,0 ml e si diluiscono per ottenere una soluzione finale con ph = 1,55. - Calcolare il volume di acqua che bisogna aggiungere ) Una soluzione di acido solforico (H 2 SO 4 ) presenta ph=1,25. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted. - Calcolare quanti ml della soluzione sono necessari per preparare 250,00 ml di soluzione a ph=2,78. - Calcolare la molarità della soluzione diluita ) L acido nitrico (HNO 3 ) concentrato è al 65% in peso. Si vuole preparare una soluzione diluita 0,12 M. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted. - Calcolare i grammi di soluzione concentrata necessari per 300,0 ml di soluzione diluita. - Calcolare il ph della soluzione diluita ) Un aceto commerciale contiene 7,50 g di acido acetico (CH 3 COOH ; K a = 1, ) in 100 ml di aceto. - Calcolare quanti ml di aceto di devono diluire con acqua a 250,00 ml per avere una soluzione 0,45 M di acido acetico. - Calcolare il ph della soluzione diluita ) Si vogliono preparare 250,00 g di una soluzione acquosa al 35,0 % in peso di alcool etilico (C 2 H 5 OH). Calcolare: - La quantità necessaria di soluzione concentrata al 95,0 % in peso di C 2 H 5 OH. - La frazione molare dell alcool etilico nella soluzione concentrata ) Si ha a disposizione una soluzione acquosa che contiene 25,0 g/l di NaOH e bisogna preparare 250,0 ml di soluzione 0,15 M. Calcolare: - Il volume necessario di soluzione concentrata da prelevare. - Il volume di acqua da aggiungere.

8 LEGAME CHIMICO-EQUILIBRIO-PROPRIETA PERIODICHE-INORGANICA a 1) - Indicare il numero atomico e la configurazione elettronica dell atomo di fluoro (F). - Evidenziare numero e tipo di elettroni di valenza b 1) Legame di idrogeno: - Breve descrizione, esempi, effetti della sua presenza a 1) Descrivere brevemente il modello del legame ionico ed elencare le caratteristiche fisiche generali indicative della sua presenza nei composti b 1) Descrivere brevemente il modello del legame covalente ed elencare le caratteristiche fisiche generali indicative della sua presenza nei composti ) Descrivere brevemente lo stato di equilibrio nei suoi aspetti qualitativo e quantitativo, prendendo come esempio una trasformazione chimica ) - Definire la proprietà periodica Elettronegatività. - Indicare come varia lungo i periodi e i gruppi di elementi. - Trattare brevemente le informazioni sulla reattività di un elemento collegabili a questa proprietà ) - Definire la proprietà periodica Potenziale di Ionizzazione. - Indicare come varia lungo i periodi e i gruppi di elementi - Trattare brevemente le informazioni sulla reattività di un elemento collegabili a questa proprietà ) Elementi del primo gruppo: - Indicare la configurazione elettronica tipica e, per ciascuno, gli elettroni di valenza. - Specificare il tipo di legame prevalente e la reattivita (acido/base e red/ox) ) Elementi del gruppo degli alogeni (gruppo VII B o 17): - Indicare la configurazione elettronica caratteristica del gruppo. - Elencare tutti i possibili numeri di ossidazione (anche se non presentati da tutti gli elementi del gruppo). - Specificare se si tratta di metalli, non metalli o metalloidi ) Legame ionico. - Breve descrizione di questo modello di legame chimico. - Caratteristiche fisiche generali dei composti ionici: stato fisico, solubilità, volatilità, conducibilità ) Legame covalente. - Breve descrizione di questo modello di legame chimico. - Caratteristiche fisiche generali dei composti covalenti: stato fisico, solubilità, volatilità, conducibilità ) Legame di idrogeno - Breve descrizione, esempi, effetti della sua presenza ) Tavola Periodica degli elementi - Caratteristiche generali della configurazione elettronica dei gruppi. - Caratteristiche generali della configurazione elettronica dei periodi.

9 - Collocazione dei metalli. - Collocazione dei non metalli. 1) Dato un acido debole monoprotico: - Chiarire che cosa si intende per K a. - Espressione analitica e come viene ricavata. - Aspetti quantitativi e informazioni sul comportamento dell acido. 1) Discutere brevemente le proprietà periodiche degli elementi e le indicazioni che forniscono sulla reattività (in particolare, la distinzione metalli-non metalli e il tipo di legame nei composti).

10 OSSIDORIDUZIONE a 4) Completare, indicando anche tutti i numeri di ossidazione, la seguente reazione elettrodica in ambiente acido: - BrO 3 Br - (bromato/bromuro) 4) Completare, indicando anche tutti i numeri di ossidazione, le seguenti reazioni elettrodiche in ambiente acido : CO 2 C (anidride carbonica/carbonio) O 2 H 2 O 4) Completare la seguente reazione elettrodica in ambiente acido: 2- SO 4 SO 2 (solfato/anidride solforosa) 4) Completare la seguente reazione elettrodica in ambiente alcalino: 3- CrO 4 Cr 3+ (cromato/cr(iii)) - Scrivere l equazione di Nernst per il potenziale attuale di elettrodo. 3) Completare le seguenti reazioni elettrodiche in ambiente acido: CO 2 CH 3 -OH (anidride carbonica/metanolo) O 2 H 2 O (ossigeno/acqua) 4) Calcolare il volume di ossigeno, misurato a 25 C ed 1 atmosfera, necessario per la combustione di 7,35 g di metanolo secondo la reazione (da bilanciare): CH 3 -OH + O 2 CO 2 + H 2 O 2) Completare le seguenti reazioni elettrodiche in ambiente alcalino: Al 3+ Al H 2 O H 2 3) Completare le seguenti reazioni elettrodiche: MnO 2 Mn 2+ in ambiente basico (biossido di manganese/ione manganoso) - ClO 3 Cl - in ambiente acido (clorato/cloruro) 4) - Completare le seguenti reazioni elettrodiche dell acqua ossigenata ( perossido di idrogeno): O 2 H 2 O 2 in ambiente acido O 2 H 2 O 2 in ambiente basico 2) Scrivere e bilanciare le due reazioni elettrodiche parziali in ambiente acido: NH 3 + O 2 NO + H 2 O 2) Completare le reazioni: ClO - Cl - (ipoclorito/cloruro in ambiente acido) ClO - Cl - (ipoclorito/cloruro in ambiente alcalino) 3) Calcolare i numeri di ossidazione di tutti gli atomi in: NO 2 -, H 2 S, HPO Bilanciare la seguente reazione parziale (in ambiente alcalino):

11 N 2 + e - NH 3 3) Calcolare i numeri di ossidazione di tutti gli atomi in: NO 3 -, HSO 3 -, NH 3 - Completare e bilanciare in ambiente alcalino la seguente reazione parziale dell acqua ossigenata (perossido di idrogeno): O 2 + e - H 2 O 2 3) Calcolare i numeri di ossidazione di tutti gli atomi in: H 3 PO 4, Al 2 O 3, NH 2 OH - Completare e bilanciare in ambiente alcalino la seguente reazione parziale: H 2 O + e - H 2 3) Calcolare i numeri di ossidazione di tutti gli atomi in: SnO 2, Na 2 S 2 O 3, P 4 O 10 - Completare e bilanciare in ambiente acido la seguente reazione parziale: ClO e - Cl 2 3) Calcolare i numeri di ossidazione di tutti gli atomi in: CrO 3, SbOCl 3, PbO 2 - Completare e bilanciare in ambiente alcalino la seguente reazione parziale: CrO e - Cr 3+ 3) Calcolare i numeri di ossidazione di tutti gli atomi in: P 4 O 10 NaClO HClO 4 - Completare e bilanciare in ambiente acido la reazione elettrodica: CrO 3 Cr 2+ (anidride cromica / ione cromoso)

12 PROPRIETA COLLIGATIVE a 3) Una soluzione acquosa al 2,84 % in peso di NaOH ha una densità di 1,030 g/ml. - Calcolare la molalità. - Calcolare la pressione osmotica a 25 C b 2) Una soluzione acquosa è al 3,982 % in peso di HNO 3. - Calcolare la molalità della soluzione. - Calcolare il punto di fusione della soluzione (K cr = 1,86) ) A 30 C una soluzione acquosa 0,25 M di uno zucchero (C 6 H 12 O 6 ) è isotonica (ha la stessa pressione osmotica) con un soluzione di cloruro sodico (NaCl). - Calcolare la molarità della soluzione di NaCl ) La costante ebullioscopica dell acqua è K eb = 0,512. Calcolare la temperatura di ebollizione: a) Di una soluzione acquosa 1,20 molale di un composto molecolare (ad es. uno zucchero). b) Di una soluzione acquosa 1,20 molale del composto ionico CaCl ) - Descrivere brevemente le proprietà colligative delle soluzioni, le relazioni quantitative implicate e la loro dipendenza dalla natura del soluto ) Calcolare la pressione osmotica di una soluzione acquosa (si assuma densità unitaria) allo 0,90 % in peso di NaCl a 25 C ) Calcolare la pressione osmotica di una soluzione 0,010 M di cloruro di calcio (CaCl 2 ) alla temperatura di 32 C ) Una soluzione acquosa 1,79 molale di un composto ionico bolle a 102,75 C. La costante ebullioscopica dell acqua è K eb = 0, Individuare quale sia la formula del composto tra le seguenti: AB, AB 2, AB ) Una soluzione contiene 42,0 g di urea (NH 2 CO NH 2, composto covalente) e 480,0 ml di acqua (densità 1,00 g/ml). - Calcolare la molalità della soluzione. - Calcolare la costante ebullioscopica dell acqua sapendo che la soluzione bolle a 100,738 C ) La soluzione fisiologica è 0,90 % in peso di NaCl in acqua. - Calcolare la temperatura di congelamento della soluzione sapendo che la costante crioscopica dell acqua è K cr = 1,86.

13 SOLUZIONI TAMPONE a 5) Una soluzione acquosa viene ottenuta sciogliendo 2,50 g di HA (PM=60) e 8,20 g KA (PM=98) nel volume totale di 100,00 ml. Il ph della soluzione è 4,39. - Calcolare la costante di equilibrio K a b 5) Una soluzione acquosa viene ottenuta aggiungendo 100,00 ml di una soluzione di HCl 0,15 M a 150,00 ml di una soluzione 0,25 M di NH 3 (K b = 1, ): ) 250 ml di una soluzione acquosa contengono 1,738 g di NH 4 Cl (cloruro ammonico; K b = 1, ) e 0,616 g di NaOH. - Calcolare il ph della soluzione ) Avendo a disposizione 50,00 ml di una soluzione acquosa 0,15 M di CH 3 -CH 2 -COOH (acido propionico, K a = 1, ) ed una soluzione acquosa di NaOH, calcolare i volumi di: - Soluzione 0,10 M di NaOH - Acqua distillata necessari per preparare 250,00 ml di una soluzione tampone a ph = 4, ) Si aggiungendo 190,0 mg di NaOH a 80,0 ml di una soluzione 0,14 M di NH 4 Cl (cloruro ammonico; K b = 1, ). Si assuma che l aggiunta del solido non alteri il volume della soluzione. - Calcolare il ph della soluzione ) 120 ml di una soluzione di 0,11 M di NH 3 (K b = 1, ) vengono titolati con HCl 0,15 M: - Calcolare il ph a metà titolazione ) Ad una soluzione acquosa di acido acetico (CH 3 COOH ; K a = 1, ; 800 mg in 100,0 ml) viene aggiunta una soluzione di NaOH (45,0 ml ; 0,100 M): ) A 50,00 ml di una soluzione 0.10 M di NH 3 ( K b = 1, ) vengono aggiunti 15,00 ml di una soluzione di HCl 0,20 M. - Scrivere la reazione di scambio protonico secondo Broensted ) Una soluzione di acido acetico (CH 3 COOH ; K a = 1, ) presenta ph=2,35. A 25,00 ml della soluzione vengono aggiunti 10,00 ml di una soluzione 0,20 M di Ca(OH) 2 (idrossido di calcio). - Scrivere le due reazioni (iniziale e finale) di scambio protonico secondo Broensted.