Esercizi Esame Scritto Chimica Generale

Corso di laurea in Farmacia – AA 2016-17 – Chimica generale ed inorganica

Appello straordinario: prova scritta 18/12/17

Cognome: _______________________ Nome: _______________________ Anno CdS: ______

• Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti (indicando tutti gli elettroni di valenza): (4 punti): tetrafluoruro di zolfo, anidride solforica
• Bilanciare le seguenti reazioni di ossidoriduzione: (1.5 p. per reazione)

Cu + NO₃^- → NO + Cu²⁺ (ambiente acido)

(Cu da 0 a +2, N da +5 a +2)

8H⁺ + 3Cu + 2NO₃^- → 2NO + 3Cu²⁺ + 4H₂O

H₂C₂O₄ + MnO₄^- → CO₂ + Mn²⁺

(ambiente acido, data la presenza di acido ossalico; C da +3 a +4, Mn da +7 a +2)

6H⁺ + 5H₂C₂O₄ + 2MnO₄^- → 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

Corso di laurea in Farmacia – AA 2016-17 – Chimica generale ed inorganica

Appello straordinario: prova scritta 18/12/17

Cognome:_________ Nome:_________ Anno CdS:_________

• Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti (indicando tutti gli elettroni di valenza): (4 punti): tetrafluoruro di zolfo, anidride solforica
• Bilanciare le seguenti reazioni di ossidoriduzione: (1.5 p. per reazione)

Cu + NO₃^- → NO + Cu²⁺ (ambiente acido)

(Cu da 0 a +2, N da +5 a +2)

8H⁺ + 3Cu + 2NO₃^- → 2NO + 3Cu²⁺ + 4H₂O

H₂C₂O₄ + MnO₄^- → CO₂ + Mn²⁺

(ambiente acido, data la presenza di acido ossalico; C da +3 a +4, Mn da +7 a +2)

6H⁺ + 5H₂C₂O₄ + 2MnO₄^- → 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

3) Calcolare la solubilità

3) Calcolare la solubilità in g/litro dell'idrossido di Piombo(II) in acqua pura e in una soluzione tamponata a pH=10 (Kps=1.4x10^-20). (3+3 punti)

Pb(OH)₂ → Pb²⁺ + 2OH^-

In H₂O pura

[Pb²⁺]= Sol (mol/l)

[OH^-]= 2*Sol (mol/l)

Sol=x

1.4*10^-20 = 4x³ = 1.52 *10^-7 (mol/l)

Sol(g/l)=x*P.M.(Pb(OH)₂)= 3.66 *10^-5 g/l

In soluzione tamponata

[Pb²⁺]= Sol (mol/l)

[OH^-]= 10^-4 mol/l (pOH=4)

Sol=x

1.4x10^-20 = x*(10^-4)² x=1.4*10^-12 (mol/l)

Sol(g/l)=x*P.M.(Pb(OH)₂)= 3.38*10^-10 g/l

4) Calcolare il pH

4) Una soluzione acquosa contiene 0.15 mol/dm³ di NaCN (Kb=2*10^-5), un’altra contiene 0.160 mol/dm³ di HCl. Calcolare il pH delle due soluzioni e il pH della soluzione risultante mescolando 80 cm³ della prima soluzione con 50 cm³ della seconda. (2+4)

Soluz. 1

Soluz. 2

HCl → Cl^- + H⁺

CN^- + H₂O → HCN+ OH^-

[H⁺]= 0.160 mol/ dm³

Kb=[OH^-][HCN]/[CN^-]

pH=0.796

[OH^-]=√(K_b *[CN^-])=1.73*10^-3

pOH= 2.761; pH=14-pOH= 11.239

Quando si mescolano le due soluzioni:

CN^- + H⁺ → HCN (la cui Keq=1/Ka(HCN), quindi spostata a destra).

Dunque, aggiungendo H⁺ si consumano moli CN^- e si formano moli di HCN

n° moli iniziali CN^- = Vol(dm³)*conc (mol/dm³)=0.012 mol

n° moli finali HCN = n° moli H⁺= Vol_H4(dm³)*conc_H4(mol/dm³)=0.008 mol

n° moli finali CN^- = n° moli iniziali CN^- - n° moli H⁺ = 0.004 mol

Dato che 0.1 < [HCN]/[CN^-] < 10 si forma un tampone secondo l’equilibrio (Kb= ):

CN^-+ H₂O → HCN + OH^-

da cui [OH^-]=Kb*[CN^-]/[HCN]=10^-5

pOH=5

pH=14-pOH= 9

5) Calcolare la f.e.m.

5) Calcolare la f.e.m. della seguente pila: Al | Al³⁺ (0.5 M) || Au³⁺ (0.4 M) | Au sapendo che E^° (Al³⁺/Al) = -1.66 V e E^° (Au³⁺/Au) = +1.5 V. (3 punti)

E_anodo = E^°(Al³⁺/Al)-(0.059/3)*log(1/[Al³⁺])=-1.666 V

E_catodo = E^°(Au³⁺/Au)-(0.059/3)*log(1/[Au³⁺])=1.492 V

E= E_catodo - E_anodo = 3.158 V

6) Elettrolisi del cloruro di magnesio

6 - Calcolare per quanto tempo una corrente di 2.5 A deve elettrolizzare cloruro di magnesio fuso per depositare 12 g di Mg metallico al catodo. (3 punti)

Mg²⁺ + 2e^- → Mg

nmol_Mg = 12g/P.A._Mg(g/mol)=0.494 mol

nmol e^-=2*nmol_Mg= 0.988 mol

Q= 0.988 mol * 96500 C/mol = 95309 C

t = Q/i= 38123 s

7) Abbassamento crioscopico e formula molecolare

7- Una soluzione acquosa di 200 ml con densità d=0.982 g/cm³ contiene 4.36 g di un composto indissociato e non volatile e presenta un abbassamento crioscopico di 0.27 °C. Sapendo che la K_cr dell’acqua è 1.86 °C kg/mol calcolare il peso molecolare del composto. Dato che il composto presenta un’analisi elementare con C=77.9%, H=3.89%, e N=18.2 % si determini inoltre la formula molecolare del composto (3+2 punti)

ΔT=K_cr*m m=0.145 mol/kg

Massa solvente= Massa soluz. - massa soluto. In 200 ml:

Massa solvente = 0.982 g/dm³*0.2 dm³ - 4.36 g= 192.04 g

n=nmol(soluto)/massa(solvente, in kg) → nmol(soluto)=m*massa(solvente)=0.0278 mol

nmol(soluto)=massa/P.M. → P.M. = massa/nmol = 156.6 g/mol

in 4.36 g:

m(C)= 0.779*4.36 g = 3.40 g

m(H)= 0.0389*4.36 g=0.17 g

m(N)= 0.182*4.36 g=0.79 g

nmol(C)= 3.40 g/P.A.(C)=0.283 mol

nmol(H)= 0.17 g/P.A.(H)=0.17 mol

nmol(N)= 0.79 g/P.A.(N)=0.0567 mol

Dato che 4.36 g equivalgono a 0.0278 mol di soluto, si ha:

C_xH_yN_z con

x = nmol(C)/nmol(soluto)=10

y = nmol(H)/nmol(soluto)=6

z= nmol(N)/nmol(soluto)=2

Esercizi compito

Tetrafluoro di zolfo

Anidride solforica -> SO₃

O-S=O₂

Rame + Ione nitrato (Amb. Acido)

Cu + NO₃^- -> Cu²⁺ + NO + H₂O

E°_Cu²⁺/Cu = 0.3419 - D Si ossida

E°_NO3^-/NO = 0.957 - D Si riduce

• (NO₃^- + 3e^- + 4H⁺ -> NO + 2H₂O) (rid.)
• (Cu -> Cu²⁺ + 2e^-) (ossidazione)

2NO₃^- + 3Cu + 8H⁺ -> 2NO + 3Cu²⁺ + H₂O

Acido Ossalico + Permanganato

H₂C₂O₄ + MnO₄^- ->

E°_{MnO4^-/Mn²⁺} = 1.5V Si ossida

E°_C2O4^2-/CO2 = <1.5V Si riduce

5. (₍₊₃₎) ₂O₂ (_ox) ₂e⁺O₂O^2-+₂e_(Rid.)

2 (MnO₄) + 5e + 8H⁺→ Mn₂+₅(H₂O)

5 H₂O + 2 MnO₄ + 16H⁺→ 10 CO₂ + 2 Mn₂+_{8 H}O

Calcolare solubilità g/L di Pb(OH)₂

Calcolare solubilità g/L di Pb(OH)₂ in soluz tampone a pH=10 K_ps= 6,4 - 10^-20

_{Pb (OH)}⇆ Pb²⁺ + 2OH^-

K_ps=(Pb²⁺)(OH^-)²

K_ps= (S)(S)² ⇒ K_ps= 4S³

S = 3√√Kps4

S = 1,518 - 10^-7 mol/l

1,518 _mol Pl M(Pb(OH)₂ = 3,66 - 10^-5 g/L

In soluzione tampone pH = 10

pH = 10 ⇒ pOH = 4 → (OH^-) = 10^-5

K_ps = (Pb²⁺)(10^-5_)²

1,6 - 10^-20 = S - 10^-8 ⇒ 5,10^-8= 1,6 10^-20 10^-8

S Pl M (Pb(OH)₂ = 3,38 - 10^-10 g/L

S = 1,6 10^-12 mol/L

Soluzione 3

Soluzione 3

NaCN + HCl ⇄ HCN + NaCl

CN^- + HCl ⇄ HCN

0.012, 0.008, 0, Inizio

-0.008, -0.008, +0.008, ∆

0.004, 0, 0.008, Fine

0.08L × 0.15mol/L = 0.012mol CN^-

0.05L × 0.16mol/L = 0.008mol HCl

Tampone secondo la reazione

CN^- + H₂O ⇄ HCN + OH^-

0.004, 0.008

K_b HCN = 1.1 ×10^-5 => K_b = [HCN][OH^-] / [CN^-]

1.1 × 10^-5 = (0.008²) / 0.004

11 × 10^-5 = 0.008² / 0.004

X = ⎯_{1.1 × 10^-5}⎯ / ⎯_{2 × 10^-3}

Come si ottiene la magia?

↓

1.1 × 10^-5 = (0.008 / 0.004) X

0.004 × 1.1 × 10⁵ / 0.008 = X