Appello del 6 luglio 2017 ESERCIZI NUMERICI. Fila A

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1 Appello del 6 luglio 2017 ESERCIZI NUMERICI Fila A 1C) L acido solforico ossida a caldo il rame con formazione di solfato di rame(ii), biossido di zolfo e acqua, secondo la seguente reazione (da bilanciare): H2SO4 + Cu CuSO4 +SO2 + H2O Calcolare le quantità in grammi di solfato di rame e di biossido di zolfo che possono essere preparate facendo reagire 50.8 g di Cu con g di H2SO4. 2 H2SO4 + Cu CuSO4 +SO2 + 2 H2O Moli di rame = massa/ massa atomica Cu = 50.8(g)/ (g/mol) = 0, mol Moli di acido solforico = massa/ massa molecolare H2SO4 = (g)/ (g/mol) = mol Considerando la stechiometria della reazione, l acido solforico è il reagente limitante. Moli di CuSO4 = mol Moli di SO2 = mol Grammi di CuSO4 = moli massa molecolare CuSO4 = (mol) (g/mol) = g Grammi di SO2 = moli massa molecolare SO2 = (mol) (g/mol) = 44.1 g 2C) Calcolare il ph di una soluzione ottenuta aggiungendo 2.00 ml di HCl 2 M a 100 ml di una soluzione tampone preparata miscelando L di acido acetico M con L di acetato di sodio 0.60 M. (Ka acido acetico = ) V tot = L L= 1L Molarità acido acetico nella soluzione tampone = (0.330(mol/L) 0.500L)/1L= M Molarità acetato di sodio nella soluzione tampone = (0.60(mol/L) 0.500L)/1L= M Molarità acido acetico dopo aggiunta di 2 ml di HCl a 100 ml di soluzione tampone = (0.165 (mol/l) L)/0.102 L= M Molarità acetato di sodio dopo aggiunta di 2 ml di HCl a 100 ml di soluzione tampone = (0.300 (mol/l) L)/0.102 L= M Molarità acido cloridrico dopo aggiunta di 2 ml di HCl a 100 ml di soluzione tampone = (2 (mol/l) L)/0.102 L= M REAZIONI

2 Le concentrazioni della coppia coniugata acido acetico/acetato di sodio prima della reazione di neutralizzazione dovuta all aggiunta di HCl sono: HAc = M Ac - = M A seguito dell aggiunta di HCl avvengono le seguenti reazioni: 1) HCl + H2O H3O + + Cl - 2) Ac - + H3O + HAc + H2O Di conseguenza, per ogni molecola di HCl aggiunta una molecola di acetato di sodio reagisce e si converte in una molecola di acido acetico. Reazione di equilibrio legata a Ka: HAc + H2O Ac - + H3O + Tabella di reazione HAc H2O Ac - H3O + Inizio / Dopo l aggiunta di HCl = / = Variazione -x / +x +x All equilibrio x / x +x La x è trascurabile rispetto alle concentrazioni del tampone instauratosi, quindi: Ka= ([Ac - ][ H3O + ])/([HAc]) = (0.255 x)/(0.201) x = ( )/0.255 = M ph= -log( ) = C) Data la seguente reazione (da bilanciare): KClO3 KCl + O2 Calcolare: A) la resa percentuale di O2 sapendo che si sono ottenuti g di gas a partire da 78.2 g di KClO3 puro al 98.1% e B) il volume occupato dal gas prodotto a 1 atm e 0 C. Reazione bilanciata 2 KClO3 2 KCl + 3 O2

3 Moli di KClO3 = (massa percentuale in peso)/ massa molecolare KClO3 = 78.2(g) (98.1/100)/ (g/mol) = mol Moli di O2 effettive = g / g/mol = mol Moli di O2 teoriche = ( mol) (3/2) = mol Massa di O2 teorica = moli teoriche di O2 massa molecolare O2 = (mol) (g/mol) = g Resa percentuale = (massa effettiva di O2/massa teorica di O2) 100 = g/ g = % Volume occupato dall O2 a 0 C e 1 atm (applicando il principio di Avogadro) = 22.4 (L/mol) (mol effettive) = 19.2 L

4 Fila B 1C) L acido nitrico ossida il bismuto con formazione di nitrato di bismuto(iii), monossido di azoto ed acqua, secondo la seguente reazione (da bilanciare): HNO3 + Bi Bi(NO3)3 + NO + H2O Calcolare le quantità in grammi di nitrato di bismuto e di monossido di azoto che possono essere preparate facendo reagire 99.5 g di Bi con 59.3 g di HNO3 4 HNO3 + Bi Bi(NO3)3 +NO + 2 H2O Moli di bismuto = massa/massa atomica Bi = 99.5(g)/208.98(g/mol) = mol Moli di acido nitrico = massa/massa molecolare HNO3 = 59.3(g)/ (g/mol) = mol Considerando la stechiometria della reazione, l acido nitrico è il reagente limitante Moli di Bi(NO3)3 = mol / 4 = Moli di NO = mol / 4 = Grammi di Bi(NO3)3 = moli massa molecolare Bi(NO3)3 = (mol) (g/mol) = 92.8 g Grammi di NO = moli massa molecolare NO = (mol) (g/mol) = 7.05 g 2C) Calcolare il ph di una soluzione ottenuta aggiungendo 3.00 ml di HCl 2 M a 100 ml di una soluzione tampone preparata miscelando L di acido acetico M con L di acetato di sodio 1.00 M. (Ka acido acetico = ) Vtot= L L= 1L Molarità acido acetico nella soluzione tampone = (0.150(mol/L) 0.600L)/1L= 0.09 M Molarità acetato di sodio nella soluzione tampone = (1.00(mol/L) 0.400L)/1L= M Molarità acido acetico dopo aggiunta di 3 ml di HCl a 100 ml di soluzione tampone = (0.09 (mol/l) L)/0.103 L= M Molarità acetato di sodio dopo aggiunta di 3 ml di HCl a 100 ml di soluzione tampone = (0.400 (mol/l) L)/0.103 L= M Molarità acido cloridrico dopo aggiunta di 3 ml di HCl a 100 ml di soluzione tampone = (2 (mol/l) L)/0.103 L= M REAZIONI Le concentrazioni della coppia coniugata acido acetico/acetato di sodio prima della reazione di neutralizzazione dovuta all aggiunta di HCl sono:

5 HAc = M Ac - = M A seguito dell aggiunta di HCl avvengono le seguenti reazioni: 1) HCl + H2O H3O + + Cl - 2) Ac - + H3O + HAc + H2O Di conseguenza, per ogni molecola di HCl aggiunta una molecola di acetato di sodio reagisce e si converte in una molecola di acido acetico. Reazione di equilibrio legata a Ka: HAc + H2O Ac - + H3O + Tabella di reazione HAc H2O Ac - H3O + Inizio / Dopo l aggiunta di HCl = / = Variazione -x / +x +x All equilibrio x / x +x La x è trascurabile rispetto alle concentrazioni del tampone instauratosi, quindi: Ka= ([Ac - ][ H3O + ])/([HAc]) = (0.330 x)/(0.146) x = ( )/0.330 = M ph= -log( ) = C) Data la seguente reazione (da bilanciare): Cl2 + NaOH NaClO3 + NaCl + H2O Calcolare: A) la quantità in grammi e B) il volume (a 1 atm e 0 C) di Cl2 necessari per produrre, in eccesso di NaOH, 30.8 g di NaClO3, sapendo che la resa percentuale della reazione è 83.4 %. Reazione bilanciata 3 Cl2 + 6 NaOH -> NaClO3 + 5 NaCl + 3 H2O Moli effettive di NaClO3 = massa effettiva / massa molecolare NaClO3 = 30.8(g) / (g/mol) = mol

6 Moli teoriche di NaClO3 = (moli effettive / resa percentuale) 100 = (mol)/(83.4/100) = mol Moli necessarie di Cl2 = mol 3 = mol Massa necessaria di Cl2 = moli necessarie massa molecolare di Cl2 = (mol) (g/mol) = g Volume occupato da Cl2 a 0 C e 1 atm (applicando il principio di Avogadro) = 22.4 (L/mol) (mol) = 23.3 L