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Corso stechiometria : introduzione Appunti scolastici Premium

Il corso di Chimica Medica è tenuto dal prof. Massimiliano Coletta
CENNI INTRODUTTIVI - Tabella periodica degli elementi e nomenclatura inorganica.
COSTITUZIONE DELL 'ATOMO - Particelle elementari: protone, neutrone, elettrone. Isotopi. Elettroni e configurazione elettronica degli atomi. Numeri quantici ed orbitali. Auf-bau. Il legame chimico.
IBRIDIZZAZIONE DELL'ATOMO DI CARBONIO... Vedi di più

Esame di CHIMICA MEDICA docente Prof. M. Coletta

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ESTRATTO DOCUMENTO

t = to*[1 + * (n-1)] = 1,3 * [1 + (0,90 * 2)] = 3,64 (innalzamento del punto di ebollizione)

ed ora determino la temperatura di ebollizione:

t(ebol.) = t + t = 100 + 3,64 = 103,64 (temperatura di ebollizione)

Risposta

La temperatura di congelamento è di -13,02.

La temperatura di ebollizione è di 103,64. n° 15

Aggiungendo 20 g. di cloruro di sodio a 250 g di acqua si osservò un innalzamento del

punto di ebollizione a 130°.

Calcolare il grado di dissociazione apparente del sale.

Soluzione

Determino le moli di NaCl contenuti in 1000 g. di H O:

2

250 : (20 / 58,443) = 1000 : x (moli NaCl)

x (moli NaCl) = ((20/58,443)*1000) / 250 = 1,368855 circa= 1,37 (moli di NaCl in g. 1000 di

H2O)

Determino il grado di dissociazione apparente: K = 0,52; C = 1,37; t = 1,30; to = 0,71

N = 2 (n -1) = 2 - 1 = 1

to = K * C = 052 * 1.37 = 0,7124 circa= 0,71 (to)

= (t - to) / (to * ( n - 1)) = (1.30 - 0.71) / (0,71*1) = 0,8309859circa= 0,83 (gradi dissoc.

Appar.) Risposta

Il grado di dissociazione apparente del sale è : 0,83

XIII

TERMO-CHIMICA - ESERCIZI

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Calcolare il calore di reazione relativo alla trasformazione C (amorfo) ------ C (grafite)

sapendo che il calore di combustione della grafite è 94800 calorie e quello del carbonio

amorfo è 97650 calorie. Soluzione

Calcolo il calore di reazione C (amorfo) --------- C (grafite):

(C amorfo) + (O2) = (CO2) + 97650

(C grafite) + (O ) = (CO ) + 94800 sommando hp

2 2

cal 97650 - cal 84800 = cal. 2850 Risposta

Il calore di reazione relativo alla trasformazione (C amorfo) ------ (C grafite) è di 2850

calorie. n° 2

Il calore di formazione, dell'ossido di rame è 45600 calorie e quello dell'acqua 68380

calorie.

Calcolare la tonalità termica relativa alla riduzione di una mole di ossido di rame con

idrogeno ed acqua. Soluzione

Determino la tonalità termica di riduzione dell'ossido di rame con idrogeno ed acqua:

CuO + H2 ------- Cu + H2O + x x = 68380 cal. - 45600 cal. = 22780 cal. (calore di reazione)

Risposta

La tonalità termica relativa alla riduzione di una mole di ossido di rame con H e acqua è

22780 calorie. N° 3

Calcolare il calore di formazione dell'ammoniaca dai seguenti dati:

1)- 2NH (g.) + 3° (g.) = 3H O (l) + N2 (g.) + 18120 cal.

3 2

2)- H2 (g.) + O (g.) = H O (l) + 68940 cal. Soluzione

2

Calcolo il calore di formazione dell'ammoniaca NH :

3

18120 = (3 x 68940 (cal.) -2x

2x = (3 x 68940 cal.) -18120 cal. = 188700 cal.

X = 188700 / 2 = 94350 (calore di formazione di NH )

3

Risposta

Il calore di formazione dell'ammoniaca NH è : 94350 calorie

3 n° 4

Calcolare il calore di formazione dell'etilene dalla grafite dai seguenti dati:

· C H (g.) + 3°2 (g.) = 2CO (g.) + 2H O (l.) + 342000 cal.

2 4 2 2

· C (s.) (grafite) + O (g.) = CO (g.) + 94000 cal.

2 2

· 2H (g.) + O (g.) = 2H O (l.) + 136000 cal.

2 2 2

La reazione è endotermica o esotermica?

Soluzione

Determino il tipo di reazione:

342000 = (2 * 94000) + 136000 - x

342000 = 188000 + 136000 - x

x = - 342000 + 188000 + 136000

x = - 18000 calorie (reazione endotermica) Risposta

Il calore di formazione dell'etilene dalla grafite dai dati sopra indicati è - 18000 calorie cioè

la reazione è endotermica. N° 5

Calcolare il calore di formazione del gas di acqua:

H O + C = CO + H

2 2

Sapendo che il calore di formazione dell'acqua è di 58100 calorie e quello dell'ossido di

carbonio è 29000 calorie. Soluzione

Determino il calore di formazione del gas di acqua:

x = 29000 cal - 58100 cal = - 29100 calorie (calore di formazione del gas d'acqua)

Risposta

Il calore di formazione del gas d'acqua è di -29100 calorie.

n° 6

Il calore di formazione del vapore d'acqua è 57800 gr. / calorie mentre quello dell'acido

cloridrico è 22000 gr. / calorie. Calcolare la tonalità termica della reazione.

Soluzione

Determino la tonalità della reazione:

4HCl (g.) + O (g.) = 2H O (g.) + Cl2 (g.) + x

2 2

x = (2 x 57800) - (4 x 22000) = 115600 - 88000 = 27600 cal (tonalità della reazione)

Risposta

La tonalità della reazione è di 27600 cal. n° 7

Calcolare la tonalità termica della reazione:

1/2N2 + 2/3H2 ---------> NH3 + Q

Dai seguenti dati sperimentali:

1/2N + 2H + 1/2Cl -------> NH Cl + 76000 cal.

2 2 2 4

NH + HCl --------> NH Cl + 42000 Cal.

3 4

1/2H + 1/2Cl ----------> HCl + 22000 cal.

2 2 Soluzione

Determino le calorie di formazione di NH che è anche la tonalità termica della reazione:

3

42000 =76000 - 22000 -x

42000 = 54000 - x

x = 54000 -42000 = 12000 (calorie di formazione di NH )

3

Risposta

La tonalità termica della reazione che corrisponde anche alle calorie di formazione di NH3

è 12000 calorie. n° 8

Il calore di soluzione di Fe Cl è 32,7 Kcal e quello di FeCl + 6H2O è 5,7 Kcal. Calcolare la

3 3

tonalità termica della reazione. Soluzione

Determino la tonalità termica della reazione:

FeCl + 6H O ----------------> FeCl + 6H O + x

3 2 3 2

32,7 Kcal = 5,7 Kcal + x

x = 32,7 - 5,7 = 27 Kcal (tonalità della reazione)

Risposta

La tonalità della reazione data è 27 Kcal. n° 9

Determinare la tonalità termica della reazione di decomposizione del nitrato di ammonio

NH NO in ossidulo di azoto N O ed acqua H O sapendo che il calore di formazione del

4 3 2 2

nitrato di ammonio NH NO è di 880 Kcal., di N2O -180 Kcal. E di H O 684 Kcal.

4 3 2

NH NO = N O + 2H O + x

4 3 2 2 Soluzione

Determino la tonalità termica della reazione:

N.B.- Con le locuzioni "calore di reazione" e "tonalità termica di reazione" viene indicata la

quantità di calore in gioco in una reazione, "presa col segno positivo" se durante la reazione si

ha cessione di calore all'ambiente, e col segno negativo se si ha assorbimento di calore

dall'ambiente.

880 Kcal. = -180 Kcal. + (2*684 Kcal.) + x

x = -880 Kcal - 180 Kcal.+ (2*684 Kcal) = .

X = +1368 Kcal - 1060 Kcal. = 308 Kcal. Risposta

La tonalità termica della reazione data è 308 Kcal,

n° 10

Gt. 100 di una sostanza hanno richiesto 125 cal. Per passare da 20° a 30°. Qual è il calore

specifico della soluzione? Soluzione

Determino il calore specifico della soluzione:

Essendo :

Q = M*cs * t da cui ricavo il calore specifico :

cs (Calore specifico) = Q / M * t = 125 cal / (100

) * 10) = 0,125 cal, (calore specie.) Risposta

Il calore specifico della sostanza è 0,125 cal. n° 11

Che quantità di calore è necessaria per trasformare gr. 20 di ghiaccio a 0° in vapore a 100°

sapendo che il calore latente di fusione e di vaporizzazione dell'acqua è rispettivamente di

79 e di 540 calorie? Soluzione

Determino il calore necessario per fondere 20 gr, di ghiaccio a 0°:

Q1 = M x LF (calore latente di fusione) = gr.20 x 79 = 1580° (calore di fusione)

Determino il calore necessario per riscaldare l'acqua da 0° a 100°:

Q2 = M x cs x t = 20 x 1 x 100 = 2000° (calore per riscaldare da 0° a 100°)

Determino il calore necessario per far evaporare 20 gr. di acqua a 100°:

Q3 = M x E = 20 x 540 = 10800 ° (calore per far evaporare 20 gr. di acqua da 0° a 100°)

Determino la quantità di calore necessario per trasformare gr. 20 di ghiaccio a 0° in vapore a

100°:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 1580° + 2000° + 10800° = 14 380° (calore totale)

Risposte

1- gr.20 x 79 = 1580° (calore di fusione)

2- 2000° (calore per riscaldare da 0° a 100°)

3- 10800 ° (calore per far evaporare 20 gr. di acqua da 0° a 100°)

4- 1580° + 2000° + 10800° = 14 380° (calore totale)

n° 12

Il calore di combustione dell'acetone CH COCH è 426,8 Kcal. Ed il calore di combustione

3 3

della grafite e dell'idrogeno 94,45 e 68,37 Kcal. Calcolare il calore di formazione

dell'acetone. Soluzione

Determino il calore di formazione dell'acetone CH COCH :

3 3

C + O -----------> CO + 94,45 Kcal.

2 2

H + 1/2O ----- H O + 68,37 Kcal.

2 2 2

CH COCH + 4O ------------> 3CO + 3H O + 426,8 Kcal.

3 3 2 2 2

X 0 (3 x 94,45) )3 x (3 x 68,37) 426,8 Kcal

426,8 = (3 x 94,45) + (3 x 68,37) - (x + 0)

x = (3 x 94,45) + (3 x 68,37) - 426,8 = 283,35 + 205,11 - 426,8 = 61,56 (calore di formazione

del CH COCH )

3 3 Risposta

Il calore di formazione del CH COCH è 61,56 Kcal,

3 3 n° 13

H COOH è 772130 cal. Calcolare l'energia

Il calore di combustione dell'acido benzoico C

6 5

in joule ottenuta dalla combustione di gr. 1 di acido benzoico. (p.m, C H COOH = gr.

6 5

122,124) Soluzione

Calcolo il calore in calorie che si sviluppa dalla combustione di un grammo di acido benzoico:

122,124 : 772130 = 1 : x x =772130 x 1 / 122,124 =6322,5083 circa= 6323 (calorie)

Trasformo le calorie in joule:

1 cal = 4,185 joule

6323 cal * 4,185 Joule = 26461,755 cica= 26462 (energia in joule)

Risposta

L'energia in joule ottenuta dalla combustione di gr. 1 di acido benzoico è di 26462 joule.

n° 14

Grammi 10 di NaOH e la quantità stechiometrica corrispondente di HCl vengono mescolati

in modo che il calore prodotto venga assorbito da 2000 gr. di acqua a 20°.

Quale sarà la temperatura finale dell'acqua? (p.m. NaOH = gr. 39,997 p.m. HCl = 36,461)

Soluzione

Calcolo i grammi di HCl che reagiscono con gr 10 di NaOH

NaOH + HCl --------------- NaCl + H2O + 13799 cal.

39,997 : 36,461 = 10 : x x = 36,461 * 10 / 39,997 = 9,1159 circa= 9,12

Determino il calore che si sviluppa dalla reazione di 10 gr. di NaOH con 9,12 gr. di HCl:

(p.m NaOH + p.m. HCl) : 13700 = (gr HCl + 10 gr NaOH) : x (calore sviluppato)

(39,997 + 36,461) : 13700 = 9,12 : x

76,458 : 13700 = 9,12 : x x(calore sviluppato) = 13700 x 9,12 / 76,458 = 1634,1521

cica=1635.

Determino l'aumento di temperatura dell'acqua :

t° = M / Q = 1635 / 2000 = 0,8175 cica= 0,82

Determino la temperatura finale dell'acqua :

20° + 0,82 =20,82° circa= 21° (temperatura finale dell'acqua)

Risposta

La temperatura finale dell'acqua è di circa 21°.

n° 15

:Determinare il valore di trasformazione di un grammo-atomo si solfo rombico in solfo

monoclino sapendo che il calore di combustione di 1 grammo-atomo di S (rombico) è

70,90Kcal. E quello di solfo (monoclino) è 70,077 Kcal.

Soluzione

Determino le calorie necessarie per passare dallo zolfo rombico allo zolfo monoclino:

S (rombico + (1/2 O ) ------------------> (SO) + 70900 cal.

2

S (monoclino) + (!/2 O -----------------> (SO) +70977

2

S (rombico) - s (monoclino) = 70900 - 70977 = - 77 cal,

Risposta

Il calore di trasformazione di 1 grammo-atomo di zolfo rombico a zolfo monoclino nelle

condizioni date è di -77 cal. XIV

EQUILIBRIO CHIMICO

[ESERCIZI SUGLI EQUILIBRI

ELETTROLITICI

CALCOLO DELLA [H+] - [OH-] IN

SOLUZIONI A pH E pOH NOTI]

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Il Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Determinare il Ph di una soluzione la cui concentrazione idrogenionica [H+]=1011.

Soluzione

Per definizione ho

+

pH = -log [H ] = -log 10-11

N.B.- Dalla matematica so che il log di una potenza di 10 è uguale all'esponente quindi:

pH = -log [H+] = -log 10-11 = - (-11) = 11 Risposta

Il pH sella soluzione ricevuta è: pH = 11 n° 2

Determinare il Ph di una soluzione la cui concentrazione idrogenionica [H+] = 0,015= 1,5.10-2

Soluzione

Per definizione ho

+

pH = -log [H ] = -log 1,5.10-2

N.B.- Dalla matematica so che il log di una potenza di 10 è uguale all'esponente quindi:

+

pH = -log [H ] = -log 1,5.10-2 = (-1)*log(1.5)-(-2) = 1.82

Risposta

Il pH sella soluzione ricevuta è: pH = 1,82 n° 3

Determinare il pH di una soluzione la cui concentrazione idrogenionica [H+] = 1,25.

Soluzione

Per definizione ho

+

pH = -log [H ] = -log 1,25

pH = -log [H+] = -log 1,25 = -0,0969 = -0,10 Risposta

Il pH sella soluzione ricevuta è: pH = -10 n° 4

Determinare il Ph di una soluzione la cui concentrazione idrogenionica [H+] = 5,3.10-5.

Soluzione

Per definizione ho

pH = -log [H+] = -log ( 5,3.10-5)

N.B.- Dalla matematica so che il log di una potenza di 10 è uguale all'esponente quindi:

+

pH = -log [H ] = -log (5,3.10-5) = -log (5,3) - (-5) = 4,2757 = 4,28

Risposta

Il pH sella soluzione ricevuta è: pH = 4,28 n° 5

Determinare il Ph di una soluzione la cui concentrazione idrogenionica [H+] = 0,00000016=

[H+] = 0,00000016 = 1,6.10-7 Soluzione

+

Per definizione ho: pH = -log [H ] = -log (1.6.10-7)

N.B.- Dalla matematica so che il log di una potenza di 10 è uguale all'esponente quindi:

+

pH = -log [H ] = -log (1,6.10-7 = -log (1,6) - (-7) = 6,7959 = 6,80

Risposta

Il pH sella soluzione ricevuta è: pH = 6,80 n° 6

Calcolare il Ph e il Poh di una soluzione avente la seguente concentrazione ossidrilionica:

[OH-] = 10-11. Soluzione

Conoscendo la concentrazione ossidrilionica determino il pOH:

-

pOH = -log [OH ] = -log 10-11 = -(-11) = 11

Conoscendo il pOH determino il pH:

pH = pKw - pOH =14 - 11 = 3 Risposta

La soluzione data ha: pOH = 11 e pH = 3 XV

EQUILIBRI FRA ELETTROLITI

CALCOLO DEL pH e del pOH IN

SOLUZIONI A CONCENTRAZIONI DI

[H+] O [OH-] NOTE

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1 +

Calcolare il pH e il pOH della soluzione la cui concentrazione idrogenionica è: [H ] = 10-11

Soluzione

Sapendo che:

+

pH = -log [H ] = -log (10-11)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

+

pH = -log [H ] = -log (10-11) = - (-11) = 11

Sapendo che:

pOH = èKw - pH ho:

pOH = pKw - pH = 14 - 11 = 3 Risposta

Il pH della soluzione data è: pH =11 e il pOH = 3

n° 2

Calcolare il Ph e il Poh della soluzione la cui concentrazione idrogenionica è: [H+] = 0,015

Soluzione

+

Sapendo che [H ] = 0,015 = 1,5.10-2:

+

pH = -log [H ] = -log (1,5.10-2) = -log (1,5) -log(10-2)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

+

pH = -log [H ] = -log (1,5) -log(10-2) = - 0,18 - (-2) = -0,18+2 = 1,82

Essendo pOH = pKw - Ph ho:

pOH = pKw - pH = 14 - 1,82 = 12.18 Risposta

Il pH della soluzione data è: pH =1,82 e pOH = 12,18

n° 3

Calcolare il Ph e il Poh della soluzione la cui concentrazione idrogenionica è: [H+] = 1,25

Soluzione

Sapendo che:

+

pH = -log [H ] = -log (1,25) ho:

+

pH = -log [H ] = -log (1,25) = - 0,09691 = -0,10

Sapendo che pOH = pKw - pH ho:

pOH = pKw - pH = 14 - (-0,10) = 14,10 Risposta

Il pH della soluzione data è: pH =-0,10 e il pOH = 14,10

n° 4 -5

Calcolare il Ph e il Poh della soluzione la cui concentrazione idrogenionica è: [H+] =5,3.10

Soluzione

Sapendo che:

+

pH = -log [H ] = -log (5,3.10-5)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

+

pH = -log [H ] = -log (5,3.10-5) = -log(5,3) -log(10-5) = -0,7243 -(-5) = 4,2756 = 4,28

pOH = pKw - pH = 14 - 4,28 = 9,72 Risposta

Il pH della soluzione data è: pH = 4,28 e il pOH = 9,72

n° 5

Calcolare il Ph della soluzione la cui concentrazione idrogenionica è: [H+] = 0,00000016

Soluzione

Sapendo che: +

pH = -log [H ] = -log (0,00000016) = -log(1,6.10-7)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

+

pH = -log [H ] = -log (1,6.10-7) = - log(1,6) -log(10-7) = -0,2041 - (-7) = -0,241+7 = 6,7959 = 7,80

pOH = pKw - pH = 14 - 7,80 = 6,20 Risposta

Il pH della soluzione data è: pH = 7,80 e il pOH = 6,20

n° 6

Calcolare il Ph e il Poh di una soluzione che ha la seguente concentrazione ossidrilionica:

Poh = 10-11. Soluzione

Sapendo che: -

pOH = -log[OH ] = -log(10-11)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

-

pOH = -log[OH ] = -log(10-11 = - (-11) = 11

pH = pKw - pOH = 14 -11 = 3 Risposta

Il pOH della soluzione ricevuta è: pOH = 11

Il pH della soluzione ricevuta è: pH = 3 n° 7

Calcolare il Ph e il pOH di una soluzione che ha la seguente concentrazione ossidrilionica:

Poh = 0,015 = 1,5.10-2. Soluzione

Sapendo che: -

pOH = -log[OH ] = -log(1,5.10-2)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

-

pOH = -log[OH ] = -log(1,5.10-2 = -log (1,5) -log(10-2) = -0,1761 -(-2) = 1,8239 = 1,82

pH = pKw - pOH = 14 -1,82 = 12,18 Risposta

Il pOH della soluzione ricevuta è: pOH = 1,82

Il pH della soluzione ricevuta è: èH = 12,18 n° 8

Calcolare il èH e il pOH di una soluzione che ha la seguente concentrazione ossidrilionica:

pOH = 1,25.10-5. Soluzione

Sapendo che: -

pOH = -log[OH ] = -log(.1,25.10-5)

NB.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

-

pOH = -log[OH ] = -log(1,25.10-5 = -log (1,25) - log(10-5) = -0,0969 -(-5) = 4,9031 ) = 4,90

pH = pKw - pOH = 14 -4,90 = 9,10 Risposta

Il pOH della soluzione ricevuta è: pOH = 4,90

Il pH della soluzione ricevuta è: pH = 9,10 n° 9

Calcolare il pH e il pOH di una soluzione che ha la seguente concentrazione ossidrilionica:

pOH = 0,0000000075 = 7,5-10-9.

Soluzione

Sapendo che: -

pOH = -log[OH ] = -log(7,5.10-9)

N.B.- Il logaritmo di una potenza di 10 è uguale all'esponente.

-

pOH = -log[OH ] = -log(7,5.10-9) = - 0,8751-(-9) = -0,88+9 = 8,12

pH = pKw - pOH = 14 -8,20 = 5,88

Risposta

Il pOH della soluzione ricevuta è: pOH = 8,12

Il pH della soluzione ricevuta è: pH = 5,88 n° 10 + -

Determinare la concentrazione in ioni idrogeno [H ] e in ioni ossidrili [OH ] della seguente

soluzione avente: pH = 5,7. Soluzione

+ + -5

Sapendo che pH = -log [H ] ricavo la [H ]: -log[H+] = pH= [H+] = 10 -pH = 10-5,7 = 10-0,7 10

-6 -6 -6

= 10 (1-0,7).10 (-5-1) = 10 0,3.10 = 1,9952.10 = 2,00.10

pOH = pKw - Ph = 14 - 5,7 = 8,3 0,5.10 8 = 5,00.10 -9

- -8 -9 -9

[OH ] = 10 -pOH = 10 -8,3 = 10 -0,3.10 = 10 (1-0,3).10 (-8-1) = 10 0,7.10 = 5,01.10

Risposta

+ -

La soluzione data ha: ]H ] = 2,00.10 -6 e [OH ] =5,00.10 -9

n° 11 + -

Determinare la concentrazione in ioni idrogeno [H ] e in ioni ossidrili [OH ] della seguente

soluzione avente: pH = 4,3. Soluzione

Sapendo che se pH = 4,3 sarà pOH = 14-4,3 = 9,7

+ +

pH = -log [H ] ricavo la [H ]:

-log[H+] = pH [H+] = 10 -pH ­5 -5

[H+] = 10 -Ph = 10-4,3 = 10-0,3 .10- 4 = 10 (1-0, 3).10 (-4-1) = 10 0,7.10 = 5,0118.10 =

-5

5,01.10

pOH = pKw = 14-4,3 = 9,7

- -9 (-9-1). -10 -10

[OH ] = 10-pOH = 10 -9,7 = 10 -0,7. 10 = 10 (1-0.7).10 = 10 0,3.10 = 1.9952.10 =

-10

2.00.10 Risposta

+ -5 - -10

La soluzione data ha: [H ] = 5,01.10 e [OH ] =2,00.10

n° 12

Determinare la concentrazione in ioni idrogeno [H+] e in ioni ossidrili [OH-] della seguente

soluzione avente: Ph = 11,00. Soluzione

Sapendo che pH = 11.00 sarà pOH = 14-11 = 3

+ +

pH = -log [H ] ricavo la [H ]:

+ + +

-log[H ] = pH; [H ] = 10 -pH; [H ] = 10 -pH = 10-11

pOH = pKw - pH =14,00 - 11,00 = 3,00

-

[OH ] = 10 -pOH = 10 -3 Risposta

+ -11 - -3

La soluzione data ha: [H ] = 10 e [OH ] = 10

n° 13

Calcola il pH e il pOH di ml 100 di una soluzione 0,1M di HCl.

Sluzione

+

Sapendo che la soluzione è 0,1M so che la sua [H ] = 0,1. Per cui:

+ -1

pH = -log [H ] =-log 0,1 = -log(10 ) = -(-1) = 1

pOH = pKw - pH = 14 - 1 = 13 Risposta

Il pH di ml 100 di soluzione 0,1M è: pH = 1 e pOH = 13

N° 14

Calcola il pH e il pOH di ml 100 di soluzione 0,1M con K= 1,8.10-5.

Soluzione

+ -5 -6 -6

]H ] = (KHC)1/2 = (1,8*10 *0,1)1/2 = (1,8*10 ) =(1.8)(1/2)+(10 )(1/2)= 1,3416 *0,001=

-3

1,34.10 -3

pH = -log [H ]= -log(1,34.10 ) = - log(1,34) - (-3) = -0,1271-(-3) =-0,13 +3 = 2,87

pOH = pKw - pH = (14 - 2,87 = 11,13 Risposta

La soluzione 0,1M con K=1,8.10-5 ha: pH = 2,87 e pOH = 11,13.

N° 15

Calcolare il Ph e il Poh di una soluzione che in ml, 100 contiene gr. 3,65 di HCl

Soluzione

Calcolo la molarità della soluzione:

100 : 3,65 = 1000 : xM xM = 3,65*1000 / 100 = gr. 36,5

M = Pg / PM = 36,5/ 36,5 = 1 = 1M [H+] = 1 da cui ho:

Ph = -log(1) = 0

pOH = pKw - pH= 14-0 = 14 Risposta

La soluzione data ha: pH = 0 e pOH = 14 n° 16

Calcolare il Ph e il Poh di una soluzione che in ml, 100 contiene gr. 1 di HCl AcH.

Soluzione

Calcolo la molarità della soluzione:

100 : 1 = 1000 : xM xM = 1*1000 / 100 = gr. 10

M = Pg / PM = 10 / 60 = 0,16

[H+] = KHC(1/2 ) = (1,8*10-5*0,16)(1/2) = 0,001697 = 17,70.10-3 da cui ho:

pH = -log(1,70.10-3) = -log(1,70) - log (10-3) = 2,7696 circa = 2,77 e calcolando il pOH ho:

pOH = pKw - pH = 14 - 2,77 = 11,23

Risposta

La soluzione data ha: pH = 2, 77 e pOH = 11,23.

N° 17

Calcolare il pH e il pOH di una soluzione che in ml, 100 contiene gr. 3,65 gr. Di HCl e 2 gr.

Di NaCl. Soluzione

Calcolo la molarità della soluzione:

100 : 3,65 = 1000 : xHCl xM = 3,65*1000 / 100 = gr. 36,5

M = Pg / PM = 36,5 / 36,5 = 1M

+

[H ] = KHC(1/2 ) = (1,8*10-5*1)(1/2) = 1 da cui ho:

pH = -log (1) = 0 e calcolando il pOH ho:

pOH = pKw - pH = 14 - 0 = 14 Risposta

La soluzione data ha: pH = 0 e pOH = 14. N° 17

Calcolare il Ph e il Poh di una soluzione che in ml, 100 contiene gr. 1,00 gr. Di AcH e 2 gr.

Di Na Ac.. Soluzione

Calcolo la molarità della soluzione in AcH:

100 : 1 = 1000 : xAcH xAcH = 1*1000 / 100 = gr. 10,00

M = Pg / PM = 10,00 / 60,00 = 0,16 M (Concentrazione in AcH)

Determino la concentrazione in Ac Na:

100 : 2 = 1000 : xAcNa xAcNa = Pgr / PM = 20 / 82 = 0.24

[H+] = Ka*Ca / Cs = (1,8*10-5 * 0,16 / 0,24 = 1,2.10-5 da cui ho:

pH = -log (10-5) - log (1,2) = -(-5) - 0,079 = 4,92 e calcolando il pOH ho:

pOH = pKw - pH = 14 - 4,,92 = 9,08 Risposta

La soluzione data ha: pH = 4,92 e pOH = 9,08

n° 18

Calcolare il Ph e il Poh di una soluzione ottenuta aggiungendo 75 ml. 0,1 M di NaOH a 50

ml. di HCl 0,1 M. Soluzione

Determino il n° di equivalenti di NaOH e di HCl:

0,075 * 0,1 = 0,0075 (equivalenti di NaOH)

0,050 * 0,1 = 0,0050 (equivalenti di HCl)

Determino gli equivalenti in eccesso di NaOH

0,0075 - n° equivalenti di NaOH

0,0050 = n° equivalenti di HCl

0,0025 = n° equivalenti in eccesso di NaOH

Determino il totale dei ml. di NaOH + HCl = ml. 75 + 50 = ml 125

Determino la concentrazione di NaOH in eccesso:

125 : 0,0025 = 1000 : x(NaOH). X(NaOH) = 0,02

[OH-] = 0,02 Concentrazione in eccesso di NaOH

pOH = -log [OH] = -log (0,02) = -log (2,00) - log (10-2) =-0,30 - (-2) = 2-0,30 = 1,70

pH= Pkw - Poh = 14 - 1,70 = 12,30 Risposta

La soluzione data ha: pOH = 1,7 e pH = 12,3

n° 19

Calcolare il pH e il pOH di una soluzione ottenuta aggiungendo ml. 75 di AcH 0,1M a ml.

50 di NaOH 0,1M e KAC M = 1,8.10-5. Soluzione

Determino il n° di equivalenti di AcH e di NaOH:

0,075 * 0,1 = 0,0075 (equivalenti di NaOH)

0,050 * 0,1 = 0,0050 (equivalenti di sale AcHCl)

Determino gli equivalenti in eccesso di NaOH

0,0075 - n° equivalenti di NaOH

0,0050 = n° equivalenti di sale formato.

0,0025 = n° equivalenti in eccesso di acido.

Determino il totale dei ml. di AcH + NaOH = ml. 75 + 50 = ml 125

Determino la concentrazione di sale in eccesso:

125 : 0,0050 = 1000 : x(sale). X(sale) = 0,04

Determino la concentrazione dell'acido:

125 : 0,0025 = 1000 : x (acido) x (acido) = 0,02

+

[H ] = Ka*Ca/Cs = 1,80.10-5*0,02 / 0,04 = 9,00 .10-6

pH = -log (9,00.10-6) = -log(9,00) - log 10-6 = -0,95+6 = 5,05

pOH = pKw - pOG = 14 - 5,05 = 8,95 Risposta

La soluzione data ha: pH = 5,05 e pOH = 8,95

n° 20

Quanti grammi di HCl si debbono pesare per preparare una soluzione di ml. 500 che abbia

un Ph uguale a 3,72. Soluzione

+

Determino la [H ] della soluzione avente pH = 3,72:

Sapendo che per definizione che:

+

pH = -log [H ] ho

+

[H ] = 10-pH = 10 -3,72 = 10 -0,72 . 10-3 = 10 (1-0,72) . 10 (-3-1) = 10 0,28 . 10 -4 = 2,14 . 10 -4

Determino i grammi da pesare:

1000 : 500 = 2,14*10-4*PM : xgr xgr = (500*2,14.10-4*36,5) / 1000 = gr. 0.00391

Risposta

I grammi di HCl da pesare sono: gr. 0,00391

n° 21

Un acido monoprotico è ionizzato per o,18% in una soluzione acquosa 0,01M. Calcolare la

sua costante di dissociazione (K) Soluzione

K = 2 x c = 0,0018 2 * 0,1 = 0,0000000328 = 3,28 . 10-8

Risposta

La costante di dissociazione di K è: K = 3,28.10-8.

n° 22

La costante di dissociazione dell'acido lattico che è monoprotico è K = 1,6.10-4. Qual è la

oncentrazione dello ione lattato (L-) in una soluzione 0,5N dell'acido.

Soluzione

LH (ac. Lattico) --------------- L- (lattato) + H+ 1 -

Determino la concentrazione dell'anione lattato (L-) :

[L-] = KC (1/2) = KC 0,5 = (1,6*10 -4*0,5) 0,5 = 0,0089442719 circa = 8,94. 10-3

Risposta

La concentrazione del lattato è: [L-] = 8,94 . 10 -3.

N° 23

Qual è la molarità di una soluzione di acido nitroso (HBO2) ionizzata per il 6,8%?

K (HNO2) = 5,00.10 -4. Soluzione

Determino la concentrazione ionizzata allo 6,8%:

= 6,8% = 0,068

C (Concentrazione) = K / 2 = 5,00*10 -4 / 0,068 2 = 5*10 -4 / 46,2*10 -4 = 0,11M

Risposta

La molarità della soluzione data è: M =0,11

n° 24

Calcolare in una soluzione 5,00.10 -2 N di acido acetico (CH3COOH) (K =1,8.10 -5) la

concentrazione degli ioni delle molecole diss ociate.

Soluzione

La dissociazione dell'acido acetico è:

+

CH COOH ---------- CH COO - + H semplificando ho:

3 3 +

AcH ----------------- Ac- + H

(1 - ) c c c

= (K / C) 0,5 = [(1,8.10 -5) / (5.00.10 -2)] 0,5 = 0,01897 circa = 1,90.10 -2

L'acdido acetico essendo acido monoprotico ho:

+

[CH COO -] = [H ] = c = 1,9.10 -2 x 5,00.10 -2 = 0.00095

3

[CH COOH] =AcH = (1-)c = (1-1,9.10-2) x (5,00.10-2) = 0,04905 circa = 0,049

3 Risposta

- +

[CH3COO ] = [H ] = 0,00096

[CH COOH] = 0,049

3 XVI

ELETTRO - CHIMICA - ESERCIZI

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Una corrente di 12 ampere passa attraverso una soluzione di Cloruro di Cromo per 40

minuti.

Quanti grammi di Cromo vengono depositati e quanti litri di cloro a c,n, (= a condizioni

normali) si libereranno? Soluzione

Q = I x t ( Q= coulomb - I = intensità in ampere - t = tempo in secondi)

T = 40 x 60 = 2400 secondi

Determino la quantità di Cr e di Cl in coulomb:

Q = I x t = 12 x 2400 = 28800 coulombs

Determino la quantità di Cr in grammi in grammi e di Cl in litri:

p.e.Cr = PM / Val. = 51,996 / 3 = 17, 332 = 17,33 (normalmente si danno valori a 2 cifre

decimali)

v.e Cl = PM / Val = 35,453 / 3 = 11,8177 = 11,82

96500 = coulomb necessari per precipitare 1 equivalente di Cr o per liberare 1 equivalente di Cl;

96500 : 17,33 = 28800 : x x = 17,33 x 28800 / 96500 = gr. Cr 5,1721 = gr. Cr 5,17

96500 : 11,82 = 28800 ; xl.Cl = 11,82 x 28800

00 / 96500 = 3,6624 = l.Cl 3,66

Risposta

I gr. Di cromo depositati sono: gr.Cr = 5,17.

I litri di cloro liberati sono: l.Cl = 3,66 n° 2

Una corrente di 2 ampere passa per 40 secondi attraverso una soluzione di un acido

diluito.

Quanti millimoli di idrogeno e di ossigeno si formeranno?

Soluzione

Q = I x t ( Q= coulomb - I = intensità in ampere - t = tempo in secondi)

T = 40 secondi

Determino la quantità di H e di O in coulomb:

Q = I x t = 2 x 40 = 80 coulombs

Trasformo i coulombs in faraday:

96500 : 1 = 80 : x(faraday) x (faraday = 80 / 96500 = 0,0008290(F = 0,00083 (faraday)

+

Sapendo che: 1 faraday libera 500 millimoli di H (2H + 2e - H

2 2

-

1 faraday libera 250 millimoli di O (2OH ----> H O + 1/2O + 2e)

2 2 2

Determino le moli di idrogeno e di ossigeno:

500 x 0,00083 = 0.415 (m.moli di H )

2

250 x 0,00083 = 0,208 (m.moli di O )

2 Risposte

Si liberano 0,415 di H e 0,208 millimoli di O .

2 2

n° 3

Per quanto tempo deve passare una corrente di 20 ampere attraverso una soluzione di

AgNO3 per avere un deposito di 40 gr. di argento. Quante moli di ossigeno si formano.

(p.m. AgNO3=107,868). Soluzione

Determino i coulombs necessari per far precipitare gr. 40 di Ag.:

n°Coul. :p.e.Ag. = x(n°Coul.(gr.40Ag). : gr.40(Ag.)

96500 : 107,868 = x(n°Coul.(gr.40Ag) : 40 x(n°Coul.(gr.40Ag)=96500x40:

107,868=35784,47732 = 35784,5 coulombs.

Determino il tempo in secondi e in minuti per precipitare 40 gr. di A g.:

Sapendo che: Q = I x t so anche che t = Q : I

T = Q : I = 35784,5 : 20 = 1789,225 secondi 1789,225 : 60 = 29,82 minuti.

Determino le moli di Ossigeno che si formano:

N.B.1 faraday libera 250 millinoli di O2. Di conseguenza:

1 coulomb libererà 1/1000 di millimili di O2 = 0,250 moli d O2 , per cui avrò:

96500 (Cou) : 0,250 (l.) = 357784,47732 (C06) : x (l. O2), da cui ho:

x (l. O2) = 0,250 x 35784,47732 : 96500 = 0,092706 circa = l. 0,0927 _(moli di O2)

Risposta

1- La corrente deve passare per 29,82 minuti.

2- Le moli di ossigeno che si formano sono: 0,0927.

n° 4

Calcolare il numero di ore necessario a decomporre elettroliticamente 18 gr. di acqua con

una corrente di 3 ampere. Soluzione

Determino i coulomb necessari per far decomporre gr. 18 di acqua:

p.m (H 0) = 18,015 p.e = p.m : 2 = 9,0077

2

96500 (Cou) : 9,0077 = x (Cou) : 18 (gr.) x(Cou) = 96500 x 18 : 9,0077 = 192835.0189 = circa

= 192835(Coulomb)

Calcolo il tempo necessario a far depositare 18 gr. di acqua:

Dato che : Q = I x t ho t= Q : I = 192835 : 3 = 64278,3333 (secondi) circa = 64278 secondi

= 64278 : (60*60) = 17,855 circa = 18 (ore) Risposta

Per decomporre elettroliticamente 18 gr. di acqua con una corrente di 3 ampere saranno

necessarie circa 18 ore. n° 5

Nell'elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio sono stati liberati 1000 gr di cloro.

Calcolare:

a)- La quantità di corrente impiegata

b)- Il peso in grammi di idrossido di sodio (NaOH formatosi

c)- Il volume di idrogeno misurato a 15° e 745 mm. di pressione, liberato dalla stessa

corrente Soluzione

Determino i coulomb necessari a sviluppare 1000 gr. di cloro:

96500 (Cou) : 35,453 (Cl) = x (Cou) : 1000 (gr. Cl)

x (Cou) = 96500*1000 : 35,453 = 2721913,519 circa = 2721914 (Coulomb)

Trasformo i coulomb in anpere:

96500: 26,8 = 2721914 : x(Ampere)

x (Amp) = 26,8 * 2721914 :96500 = 755,9305 = circa = 756 Ampere

Determino i gr. di Na che reagiscono con 1000 di Cl:

Cl : Na = 1000 : x (Na)

35,453 : 22,9898 = 1000 : x (Na) x (Na) = 22,9898 * 1000 : 35,453 = 648,8795 cica = 649 (gr.

Na)

Determino i gr. di NaOH che si sono formati:

NaOH (p.m) : Na (p.m) = x (NaOH gr) : Na (gr.)

39,997 ; 22,9898 = x /NaOH gr) : 649 Na gr,) x (NaOH gr.) = 39,997 * 649 : 22,9898 =

1129,1117

x (NaOH gr. ) = circa 1129 gr.

Determino il volume di idrogene liberato a 15°C e a745 mm di pressione:

96500 ; 1(p.e. H2) = 2721914 x (gr.H) x (gr.H) =1 x 2721914 : 96500 = 28,2064 circa = 28 gr.

(H)

Determino il numero di moli H:

n° moli = P(in gr.) : V (valenza) = 28 : 2 = 14 (moli corrisoindenti)

Sapendo che : PV =nRT e, di conseguenza

V = nRT:P Atm. = Pres.(in mm. Hg) : 760,00 = atm 745 = 0,98026 circa= 0,98 atm.

V(H) = 14 * 0,0821 * 288:0,98 (atmosfere) = 337,782857 circa = 338 (volume liberato)

Risposte

1- La quantità di corrente impiegata è di 756 Ampere

3- L'NaOH formatosi è di 1129 gr.

4- Il volume di idrogeno liberato è 338 n° 6

Gr. 0,2368 di ioduro di potassio furono disciolti in 250ml. di acetone. La resistenza della

soluzione era di 1900 ohm e la costante della cella 1.436.

Calcolare la conducibilità mlecolare della soluzione.

Soluzione

Sapendo che p.m.KI = 166,0065

Determino il volume molecolare di gr. 0,2368 di KI:

0,2368 : 250 = 166,0065 : x(M KI) x(M KI) = 250 x 166,0065 : 0,2368 = 175260,2407 (vol.

molec.)Determino la conducibilità molecolare:

Sapendo che = C / R in cui C (costante di cella) = 1,436 R(resistenza della soluz.)) = 1900

Conducib. Specifica) = C / R = 1,436 / 1900 = 0,0007557895 cica = 0, 00076 (conduc. Spec.

= x V = 0,00076 x 175260 = 133,1976 circa = 133 (Conducibilità molecolare)

Risposta

La conducibilità molecolare della soluzione è : 133 mho

n° 7

La resistenza di una cella piena con KCl N/10 è di 540 ohm a 10° e la conducibilità della

cella elettrolitica a questa temperatura è di 0,009316 mho. Calcolare la resistenza della

cella piena di una soluzione di nitrato d'argento N / 2000 110 mho.

Soluzione

Determino la resistenza della cella piena di una soluzione AgNO N / 2000 a 110 mho:

3

So che C(costante di Cella) = (Conducibilità specifica) x R Resistenza di Cella) ho

C = x R = 0,009316 (mho) x 540 (ohm) =5,03064 ( Costante ) da cui ricavo la Con. Spec.:

= / V = 110 (mho) / 2000000 = 0,000055 (cond. Spec.)

R = C / = 5,03064 / 0,000055 = 91465,45455 cica = 91466 (resistenza)

Soluzione

La resistenza della cella piena di una soluzione di AgNO N / 2000 a 110 mho è : 91466.

3

n° 8

La amovibilità dello ione sodio è 43,4 e quella dello ione cloro 65,5 a 15°. Calcolare la

conducibilità equivalente del cloruro di sodio a diluizione infinita.

Soluzione

Determino la conducibilità equivalente di NaCl a diluizione infinita:

inf. = A + c = 43,4 + 65,5 = 108,9 (conducibilità equivalente)

Risposta

La conducibilità equivalente di NaCl a diluizione infinita è: 108,9

n° 9

Un acido monobasico ha un peso molecolare uguale a gr. 60. Una soluzione dell'acido che

contiene gr. 1,36 dell'acido in 500 ml. ha una conducibilità equivalente di 12,6 mho a 18°:

qual è: a)- La conducibilità specifica.

b)- La resistenza spe cifica della soluzione a questa temperatura.

Soluzione

Determino il volume molecolare:

1,36 : 500 = 60 : x (p.m.) x (p.m.) = 500 x 60 / 1,36 = 22058,8235 crca= 22059 (vol. molare)

Determino la conducibilità specifica:

= 12,6 mho V= 22059 (vol. molare)

= / V = 12,6 / 22059 =0,0005711954 circa= 5,71.10-4 ( Cond. Spec.)

Determino la resistenza specifica a questa temperatura:

= resistenza specifica I = 1 = cond. Specif.= 5,71.10-4 )conduc. Specie.)

= I / = 1 / 5,71.10-4 = 1751,313485 circa= 1,75.10+3 (resist.spec.)

Risposte

a)- La conducibilità specifica della soluzione è 5,71.10-4.

b)- La resistenza specifica della soluzione a 18° è 1,75.10+3.

n° 10 +2

Quanto tempo impiega una corrente di 4 ampere per depositare 24 gr. di nichel (Ni ) da

una soluzione di NiSO ? (p.e. di Ni = p.m. / 2 = 58,71 / 2 = 29,355)

4 Soluzione

Determino gli equivalenti di Ni presenti in24 gr.:

n° Equ. Ni = p.gr. / p.e. = gr. (24 / 29,355) = gr. 0,817578 circa = gr. 0,82 (equiv. Di Ni in 24 gr.)

Determino il n° di coulomb necessari per questa precipitazione:

96500 x 0,82 = 79130 (coulomb)

Determino il tempo in secondi impiegato per questa precipitazione:

Sapendo che Q = I x t da cui ho:

t = Q / I = 79130 / 4 = sec. 19782.5 circa = 19783 (secondi)

Rosposta

Per precipitare 24 gr, di Ni occorreranno 19783 secondi.

n° 11

Qual è l'intensità della corrente che libera gr. 20 gr. di cloro da una soluzione di cloruro in

6 ore? Soluzione

Determino il n° di coulomb necessari per precipitare 20 gr. di cloro:

eq coulomb : equiv. Cl = x(coulomb) : 20 (gr Cloro)

96500 : 35,453 = x (coulomb) : 20 (gr.Cl) x (coulomb) = 96500 x 20 / 35,453 = 54438,27039 =

= 54438 coulomb

Determino l'intensità della corrente che libera 20 gr. di cloro:

Q = quantità coulomb = 54438 t = 6 ore = 21600

I = Q / t = 54438 / 21600 = 2,520277778 circa= 2,52 ampere

Risposta

L'intensità della corrente che libera 20 gr di Cl nella soluzione data è di: 2,52 ampere.

n° 12

La soluzione di un metallo è stata elettrolizzata.

Calcolare il peso equivalente (p.e.) dai seguenti dati:

a)- aumento di peso al catodo gr. 0,675

b)- intensità della corrente 0,75 ampere

c)- tempo di elettrolisi 45 minuti Soluzione

Determini il n° di coulomb necessari per la deposizione del metallo:

I = 0,75 ampere t= 45x60 =2700 secondi

Q = I x t = 0,75 x 2700 = 2065 coulomb

Determino il peso equivalente del metallo:

equiv.coul. : x (peso quiv. Met.) = 2065 (coul. Necessari) : 0,675 (peso metallo)

96500 : x (peso quiv. Met.) = 2065 x 0,75

x (peso quiv. Met.) = 96500 x 0,75 / 2065 = 31,54358 circa= gr. 32 (peso equivalente metallo)

Risposta

Il peso equivalente del metallo è di gr. 32. XVII

POTENZIALIDI OSSIDO-RIDUZIONE

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Il Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Calcolare la "forza elettro motrice" (f.e.m.) della pila:

2+ 2+

Pb | Pb 0,5 M || Zn 0,01 M | Zn

Soluzione

I potenziali normali del piombo e dello zinco sono rispettivamente:

Potenziale Normale Pb = 0,12

Potenziale Normale Zn = -0,76 2+

Determino il potenziale della semicoppia Pb | Pb :

2+ 2+

ePb - Pb = e° + 0,06/n lg [Pb ] = - 0,12 + 0.03 lg 0.5 = - 0,1290

2+

Determino il potenziale della semicoppia Pb | Pb :

2+

eZn-Zn = e° + 0,07/n lg [Zn++] = - 0,76 + 0,03 lg 0,01 = - 0,82

Determino la f.e.m della pila:

etot.= epos - eneg = -0,1290 - (-0,82) = -(-0.82) = 0,691 0,69

Risposta

La forza elettro-motrice della della pila è 0,69.

n° 2

Dai valori dei Potenziali Normali calcolare le f.e.m. delle pile basate sulle seguenti reazioni:

+ 2+

a)- Zn + 2Ag --------------> Zn + 2Ag

+ +2

b)- Fe + 2H ----------------> Fe + H 2

4- - + 2+

c)- 2MnO + 10Cl + 8H ---------> 2Mn + 5Cl + 4H O

2 2

Soluzione

Sapendo che:

e = -0,76

Zn – Znn2+

e = 0.80

Ag - Ag+

Determino il Potenziale Normale totale:

etot = 0,80 - (-0,76) =1,56 V

Inoltre sapendo che:

e = -0,44

Fe - Fe++

a = 0,00

H - H+

Determino il Potenziale Normale totale:

e = 0,00 - (-0,44) = 0,44 V

tot

e in ultimo sapendo che:

e = 1,52

MnO4- - Mn++

e = 1,36

Cl - Cl -

Determino il Potenziale Normale totale:

e = 1,52 - 1,36 = 0,16 V

tot Risposte

Le f.e.m. delle pile date sono: a)- 1,56 V b)- 0,44 V c)- 0,16 V

n° 3

Calcolare le Costanti di Equilibrio delle reazioni dell'esercizio n° 2:

+ 2+

a)- Zn + 2Ag ---------------------> Zn + 2Ag e = - 0,76

(Zn –Zn2+)

e = 0,80

(Ag – Ag+)

+ +2

b)- Fe + 2H -----------------> Fe + H e( = - 0,44

2 Fe – Fe2+) = 0,00

e (H – H+)

- - + ++

c)- 2MnO + 10Cl + 8H ---------> 2Mn + 5Cl + 4H O e = 1,52

4 2 2 (MnO4- - Mn2+)

e = 1,35

(Cl –Cl-)

Soluzione

+ 2+

a)- Zn + 2Ag ---------------------> Zn + 2Ag

Determino la Costante di Equilibrio:

2+] +

e + (0,06 / n*lg [Zn ) = e + (0,06 / n*lg [Ag ])

°Zn -Zn++ Ag - Ag+

2+] + 2

= 0,80+ (0,83*lg[Ag ]

-0,76 + (0,03*lg[Zn

2+ + 2

0,03+lg[Zn ] / [Ag ] = 0,76 + 0.80

2+ + 52

log([Zn ] / [Ag ] = 1,56 / 0,03 = 52 da cui ho K = 10

e = -0.76

(Zn – Zn2+)

e = 0.80

(Ag – Ag+)

e = - (-0,76) + 0.80 = 1,56 V.

tot + +2

b)- F=e + 2H -----------------> Fe + H 2

Determino la Costante di Equilibrio:

2+ +

e + (0,06 / n*lg [Fe ]) = e + (0,06 / n * lg [H ])

°Fe - Fe++ H - H+

++] + 2

-0,44 + (0,03 * lg[Fe = 0,00+ (0,03*lg(H )

++ + 2

0,03+lg[Fe ] / [H ] = 0,44

2+ + 2 14

log [Fe ] / [H ] 0,44 / 0,03 = 14,2 da cui ho K = 2*10

e = -0.44

(Fe – Fe2+)

e = 0,00

(H – H+)

e = 0,00 – (-0.44) = 0,44 V.

tot 4- - + ++

c)- 2MnO + 10Cl + 8H ---------> 2Mn + 5Cl + 4H O

2 2

Determino la Costante di Equilibrio:

++ Cl- 5

e° + (0,06 / n*lg [Mn ]) = e° + (0,06 / n * lg [Cl ] )

Mn -Mn++ Cl - 2

- 2+ 2

0.006 * log [Cl ]10 / [Mn ] = 0,16

- 10 2+ 2 27

log [Cl ] / [Mn ] = 26,5 da cui ho K = 10

e = 1,52

(MnO4 – Mn2+)

e = 1,36

(2Cl – Cl2)

e = (1.52 – 1,36) = 0,16 V.

tot Risposte

Le Costanti di Equilibrio delle reazioni date sono: K = 1,56 V. - 0,44 V. - 0,16 V..

n° 4

Qual è il potenziale di un elettrodo costituito da un pezzo di argento in una soluzione Ag.

Soluzione

Sapendo che:

Ag +( Kps = 8,5*10-17 ) S = (8,5*10-17)1/ 2 = 9,2195*10-9 9,22*10-9

Determino il Potenziale Normale dell `argento:

eAg

= e° + (0,06 / n*log(Ag+) = 0,80 + (0,06*log(9,22*10-9)

eAg = 0,80 - 0,4821 = 0,3179 V 0,318 V Risposta

Il Potenziale dell'elettrodo dato è: 0,318 V n° 5

Calcolare la forza elettromotrice della pila:

Ag | Ag+ 0.1 N || Al+++ 0.01 N | Al Soluzione

Sapendo che i Potenziali Normali dell'argento e dell'alluminio sono rispettivamente : +0.80 e

1,28 volt.

Determino il Potenziale dell'argento:

eAg = e° + (0,06 / n *log(0.1) = 0,80 - 0,06 = 0,74

Determino il Potenziale dell'argento:

eAl = e° + (0,06 / n*log(0.01) = -1,28 - 0,04 = -1,32

Determino il Potenziale Totale della pila:

etot = 0,74 - (-1,32 = 2, 06 Risposta

La Forza Elettromotrice della pila è: 2,06 n° 6

Calcolare la Cpstante di Equilibrio per la reazione:

- -

Cl + 2I ----------------> 2Cl + I

2 2 Soluzione

Sapendo che:

I Potenziali Normali delle semicoppie Cl-Cl- e I-I- sono rispettivamente: 1,36 e 0,54

Determino il Potenziale delle due semicoppie:

- -

e° + (0,06 / n*log(Cl ) = e° + (0,06 / n*log(I )

Cl-Cl- I-I-

0,03*log([I-]2 / [Cl.]2 = 0.82

- - 2 27

log([I ]2/ [Cl ] = 0,82 / 0,03 = 27,33 da cui ho K= 3,3*10

Risposta 27

La Costante di Equilibrio della reazione data è: 3,3.10

n° 7

Se un pezzo di argento è posto in una soluzione di Sn-SnCl , verrà spostato lo stagno ?

2

Soluzione

Sapendo:

e° = 0.80 e° = -0,14

Ag-Ag+ Sn-Sn++

Lo stagno non viene spostato dall'argento inquanto il Potenziale Normale dell'argento è al di

sotto di quello dello dello stagno. Risposta

Lo stagno non potrà essere spostato perché e° = 0.80 > e° = -0,14 .

Ag-Ag+ Sn-Sn++

n° 8

Calcolare la Costante di Equilibrio della reazione:

4- + +2 +2 +3

MnO + 8H + 5Fe ------------------------> Mn + 4H O + 5Fe

2

Soluzione

Sapendo che:

e° = 1,50 e° = 0,75

MnO4- - Mn+2 Fe+2 - Fe+3

Determino il Potenziale Notmale della reazione:

++ +3 5

e° + (0.06 / n*log(Mn ) = e° + (0.06 / n*log(Fe )

MnO4- - Mn+2 Fe+2 - Fe+3

+2 +3 5

1,50 + 0,012*log(Mn ) = 0,75 + 0,012*log(Fe )

+3 5 ++ +3 5 +2

0,012*log(Fe ) / (Mn ) = 0,75 log(Fe ) / (Mn ) = 62,3

63

da cui ho: K = 3,0*10 . Risposta 63

La Costante di Equilibrio dell'equazione data è: k = 3,0*10

n° 9

Calcolare la Costante di Equilibrio della reazione:

+3 - +2

2Fe + 2I ------------------------> Fe + I 2 Soluzione

Sapendo che:

e° = 0,75 e° = 0,54

Fe+3 -Fe+2 I - I-

Determino il Potenziale della reazione data:

+2 -

e° + 0.06 / n*log(Fe ) = e + 0,06 / n*log(I )

Fe+3 -Fe+2 °I - I-

- 2 +2 2 +2 2

0.03*log(I ) / (Fe ) = 0.21 log / [Fe ] = 7

([I-]2)

7

da cui ho: K = 10 Risposta 7

La Costante d'Equilibrio della reazione data è: K = 10

n° 10

Determinare se è possibile ossidare con cloro una soluzione di sale ferroso; questa

ossidazione è quantitativa ? Soluzione

Sapendo che:

e° = 0,75 e° = 1,36

Fe+2 - Fe+3 Cl° - Cl-

E' possibile eseguire ossidazione con cloro in quanto questo elemento nella scala dei potenziali

normali presenta un'attività come ossidante maggiore rispetto al ferro che al contrario presenta

un'attività riducente maggiore.

+3 -

e° + 0,06 / n*log[Fe ] = e° + 0,06 /n *log[Cl ]

Fe+2 - Fe+3 Cl-Cl-

+3 2 - 2

0,75 + 0,03*log[Fe ] = 1,36 + o,03*log[Cl ]

+3 2 +3 2 20

0,03*log([Fe ] / [Cl-]2) = 0,61 log[Fe ] / [Cl]2) = 20,3 da cui ho K = 3,0.10

Risposta 20

La Costante d'Equilibrio della reazione data è: k = 3,0*10

XVIII

CALCOLO DEL POTENZIALE

DI UNA SEMICOPPIA REDOX

DAL POTENZIALE NOTO DI

ALTRE SEMICOPPIE

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

N° 1

Calcolare il potenziale normale della semicoppia:

+3

a)- Tl(s) -----------> Tl + 3e E° = X

[Tl+3 /Tl(s)]

noti i valori delle semicoppie:

+

b)- Tl ------------------->Tl + e E° = 0,34 V

(s) (Tl+/Tl)

+ +3

c)- Tl -------------------> Tl + 2e E° =1,25 V

(Tl +3/Tl+)

Soluzione

A)- Ricavo il potenziale della semicoppia a) dai potenziali delle semicoppie b) e c):

La semicoppia a) può considerarsi come derivata dalla somma delle semicoppie b) e c):

+

b)- Tl(s) ----> Tl + e

+ +3

c)- Tl ------> Tl + 2e

+ + +3

Tl(s) + Tl ---> Tl + Tl + 3e

+3

Tl(s) ----------> Tl + 3e

B)- Determino le variazioni di energia totale delle semicoppie a potenziale noto:

L'energia totale espressa in elettron-volt (Ev) corrispondente alle reazioni b) e c) è data dal prodotto

"Volt x n° elettroni”:

Tl(s) ----------> Tl+ + e eV.= E° x n° e = 0,34 x 1 = 0,34 Ev

Tl+ ------------>Tl+3 + 2e eV = E° x n° e = 1,25 x 2 = 2,50 Ev

C)- Determino il potenziale incognito della semicoppia a):

Calcolo il potenziale incognito (x) (= lavoro per unità di carica) sommando l'energia totale (Ev)

della b) e della c) e dividendo per il numero di elettroni (n° e) della a):

E° = eV + eV / n°e = [E° [E° x n°e] / n°e =

(Tl /Tl) (Tl +/Tl) (Tl+3 /Tl+ ) (Tl+3/lTl) (Tl+ /Tl) = (Tl /Tl ) (Tl+3/Tl)

=[(0,34 x 1) + (-1,25 x 2)] / 3 = [0,34 - 2,50] / 3= -2,16/3 = -0,72 eV.

Risposta

Il potenziale normale della semicoppia E° = -0,72 Ev

[Tl+3 /Tl(s)]

N.B.-.- I seguenti es5ercizi sicalcolano con lo stesso metodo del n° 1

N° 2

Calcolare il potenziale normale della semicoppia:

42-

a)- MnO + 2e + 4H O ------------> MnO + 6H O E° = X

3 2 2 [MnO4 / MnO2]

noti i valori delle semicoppie:

-2

4-

b)- MnO + e --------> MnO E° = 0,564 Ev

(MnO4- /MnO4-2)

- +

c)- MnO + 3e + H O ----------> MnO + 6H O E° = +1,695 Ev

4 3 2 2 (MnO4 /MnO2)

Soluzione

A)- Ricavo il potenziale della semicoppia a) dai potenziali delle semicoppie b) e c):

La semicoppia a) può considerarsi come derivata dalla somma delle semicoppie b) e c):

4-

b)- MnO + 3e + 4H O+ --------------> MnO + 6H O

3 2 2

4-2 4-

c)- MnO ----------------> MnO + e

4- 42- - 4-

MnO + MnO + 3e + 4H O -------------> MnO + MnO + e + 6H O semplifico e sommo

3 2 2

42- +

MnO + 2e + 4H O ------------------------> MnO + 6H O

3 2 2

B)- Determino le variazioni di energia totale delle semicoppie a potenziale noto:

L'energia totale espressa in elettron-volt (Ev) corrispondente alle reazioni b) e c) è data dal prodotto

"Volt x n° elettroni”:

4- +

c)- MnO + 3e + 4H O -------------> MnO + 6H O eV = E°* n°e = 1,695*3 = 5,085 eV

3 2 2

2-

b)- MnO ----------------> MnO4 + e eV = E°*n°e = 0,654 x 1= 0,564 eV

4

C)- Determino il potenziale incognito della semicoppia a):

Calcolo il potenziale incognito (x) (= lavoro per unità di carica) sommando l'energia totale (eV)

della c) e della b),cambiata di segno (a causa dell'inversione operata) e dividendo per il numero di

elettroni (n° e) della a):

E° = eV[(MnO4-2/MnO2) + eV(MnO4- /MnO42-)]/ n°e((MnO4-2/MnO2)) =

(MnO4-2/MnO2)

=E°[(MnO4-/MnO2)x n°e] + [E°(MnO4- + MnO4=) x n°e] / n°e(MnO4= / MnO2) =

= [(1,635 x 3) + (-0,564 x 1)] / 2 = [5,085 - 0,564 / 2= 4,521 / 2 = 2,2606 eV

Risposta

42-

Il potenziale normale della semicoppia E°(MnO /MnO ) = 2.2606 eV.

2

n° 3

Calcolare il potenziale normale della semicoppia:

- - 3- - 3-

a)- BrO + 4OH -------------------> BrO + 4e + 2H O E°[BrO /BrO ] = X

2

noti i valori delle semicoppie:

- - 3- 3- -

b)- Br + 6OH --------------> BrO + 6e +3H O E°(BrO /Br ) = -0,61 eV

2

- - - - -

c)- Br + 2OH ---------------> BrO + 2e + H O E°(BrO /Br ) = -0,76 eV

2

Soluzione

A)- Ricavo il potenziale della semicoppia a) dai potenziali delle semicoppie b) e c):

La semicoppia a) può considerarsi come derivata dalla somma delle semicoppie b) e c) scritta come

riduzione (cioè andrà invertita e di conseguenza andrà invertito anche il potenziale)

3- 3-

-

b)- Br- + 6OH ----> BrO + 6e + 3H O E°(Bro /Br-) = 0,61 eV

2

- - - - -

c)- BrO + 2e + H O ----------------> Br + 2OH E°(BrO /Br ) = -0,76 eV

2

- - - - - -

Br + BrO + 2e 6OH + H O ---------> BrO + Br 6e + 2OH + 3H O

2 3 2

3-

- -

BrO + 4OH ---------------------> BrO + 4e + 2H O

2

B)- Determino le variazioni di energia totale delle semicoppie a potenziale noto:

L'energia totale espressa in elettron-volt (Ev) corrispondente alle reazioni b) e c) espressa in Ev è

“E° * n°e":

data dal prodotto "Volt x n° elettroni cioè

- - 3- 3- -

Br + 6OH ----->BrO + 5e + 3H O eV = E°(BrO / Br ) = E°*n° e = -0,61 x 6 = 3,66 eV

2

- - - 3- -

BrO + 2e + 2OH ----------->BrO eV = E°(BrO /Br )*n°e = -(-0,76 x 2) = 1,52 eV

3

C)- Determino il potenziale incognito della semicoppia a):

Calco lo il potenziale incognito (x) (= lavoro per unità di carica) sommando l'energia totale (eV)

della b) all'inverso dell’energia totale della c) e dividendo per il numero di elettroni (n° e) della a):

- - 3- - - - 3- - 3- -

E°(BrO3 /BrO ) = [eV(BrO /Br ) + eV(BrO /Br /n°e(BrO /BrO ) = [E°(BrO /Br )*n°e] +

3-

- - -

/Br )*n°e] /n°e(BrO /Br ) = [(-0,61 x 5) + [-(-0,76*2)]/4 = [-3,66 + 1,52]/4= -0,54 eV

[E°(BrO Risposta -

3-

Il potenziale normale della semicoppia E°(BeO /BrO ] = -0,54 Ev

n° 4

Calcolare il potenziale normale della semicoppia:

+4 +4/

a)- Pb + 4e --------------------------> Pb E°[Pb Pb] = X

noti i valori delle semicoppie:

+4 +4 +2

b)- Pb + 2e --------------------------> Pb+2 E°(Pb /Pb ) = +1,70 eV

+2 +2

c)- Pb + 2e --------------------------> Pb E°(Pb /Pb) = -0,121 eV

Soluzione

A)- Ricavo il potenziale della semicoppia a) dai potenziali delle semicoppie b) e c):

La semicoppia a) può considerarsi come derivata dalla somma delle semicoppie b) e c):

+4 +2 +4 +2

b)- Pb + 2e ------------------------------> Pb E°(Pb /Pb ) =1,70 x 2 = 3,40 eV

+2 +2

c)- Pb + 2e -------------------------------> Pb E°(Pb /Pb) = 0,121*2 = 0,24 eV

+4 +2 +2

Pb + Pb + 4e ----------------------> Pb + Pb Sommando e semplificando ho:

+4

Pb + 4e -------------------------------> Pb

B)- Determino le variazioni di energia totale delle semicoppie a potenziale noto:

L'energia totale espressa in elettron-volt (eV) corrispondente alle reazioni b) e c) è data dal prodotto

"Volt x n° elettroni”:

+4 +2 +4 +2

b)- Pb + 2e --------------------------------> Pb E°(Pb /Pb ) =1,70 x 2 = 3,40 eV

+2 +2

c)- Pb + 2e --------------------------------> Pb E°(Pb /Pb) = 0,121 x 2 = 0,24 eV

C)- Determino il potenziale incognito della semicoppia a):

Calcolo il potenziale incognito (x) (= lavoro per unità di carica) sommando l'energia totale (eV)

della b) e della c) e dividendo per il numero di elettroni (n° e) della a):

+4

E°(Pb /Pb) = [(1,70 x 2) + (-0,12 x 2)] / 4 = [3,40 - 0,24] / 4= 0,79 eV

Risposta

+4

Il potenziale normale della semicoppia E°(Pb /Pb) = -0,79 eV

N° 5

Calcolare il potenziale normale della semicoppia:

2+

a)- Cu + 2e -------------------> Cu E°(Cu+2/Cu)] = X

noti i valori delle semicoppie:

+ +

b)- Cu + e --------------------> Cu E°(Cu / Cu) = +0,52 eV

+2

c)- Cu+2 + e Cu+ E°(Cu /Cu ) = +0,15 eV

Soluzione

A)- Ricavo il potenziale della semicoppia a) dai potenziali delle semicoppie b) e c):

La semicoppia a) può considerarsi come derivata dalla somma delle semicoppie b) e c), scrivendo

la semicoppia a) come riduzione e non come :ossidazione:

+

b)- Cu + e -----------------------> Cu

+2 +

c)- Cu + e ----------------------> Cu Sommando e semplificando ho:

+2

Cu + Cu+ + 2e -------------> Cu+ + Cu

+2

Cu + 2e ---------------------> Cu

B)- Determino le variazioni di energia totale delle semicoppie a potenziale noto:

L'energia totale espressa in elettron-volt (Ev) corrispondente alle reazioni b) e c) è data dal prodotto

"Volt x n° elettroni”:

+ +

b)- Cu + e -----------------> Cu E° Cu /Cu) = +0,52 eV

+2 + 2+ +

c)- Cu + e ----------------> Cu E°(Cu /Cu ) = +0,15 eV

C)- Determino il potenziale incognito della semicoppia a):

Calcolo il potenziale incognito (x) (= lavoro per unità di carica) sommando l'energia totale (eV)

della b) e della c) e dividendo per il numero di elettroni (n° e) della a):

+2

E°(Cu /Cu) = (0,52*1) + (0,15*1) / 2 = (0,52 + 015) / 2 =0,67 / 2 = 0,34 eV

Risoista

+2

Il potenziale normale della semicoppia E°(Cu /Cu) = 0,34 eV

n° 6

Calcolare il potenziale normale della semicoppia: 3+

a)- Fe+3 + 2e --------------> Fe+ E°[Fe /Fe] = X

noti i valori delle semicoppie:

+2 2+

b)- Fe + 2e --------------> Fe E°(Fe /Fe = -0,44 eV

+3 +3

c)- Fe + 3e --------------> Fe E°(Fe / Fe) = -0,36 eV

Soluziobe

A)- Ricavo il potenziale della semicoppia a) dai potenziali delle semicoppie b) e c):

La semicoppia a) può considerarsi come derivata dalla somma delle semicoppie c) e b) scritta come

ossidazione( cioè va invertita e di conseguenza andrà invertito anche il potenziale):

+2

b)- Fe -------------> F2 + 2e

+3

c)- Fe + 3e -----> Fe

+3 +2

Fe + Fe + 3e ---------> Fe + Fe + 2e semplifico e sommo

+3 +2

Fe + e -----------------> Fe

B)- Determino le variazioni di energia totale delle semicoppie a potenziale noto:

L'energia totale espressa in elettron-volt (Ev) corrispondente alle reazioni b) e c) è data dal prodotto

"Volt x n° elettroni”:

+2

Fe + 2e ---------------> Fe eV = E°*n° e° = - (- 0,44 x 2) = +0,88 eV

+3

Fe + 3e ---------------> Fe eV = E°*n° e° = -0,036 x 3 = -0,108 eV

C)- Determino il potenziale incognito della semicoppia a):

Calcolo il potenziale incognito (x) (= lavoro per unità di carica) sommando l'energia totale (eV)

della b) e della c) e dividendo per il numero di elettroni (n° e) della a):

3+ 2+ 2+ 3+ +3 +2 2+ 3+

E°(Fe /Fe ) = eV(Fe /Fe) + eV(Fe /Fe) / n°e(Fe /Fe ) = [-E°(Fe /Fe)*n°e] + [E°(Fe /Fe)*

+3 +2 ≅

*n°e] / n°e(Fe /Fe ) = [(-0,44 * 2) + (-0,036*3)] / 1 = [0,88 - 0,108] / 1= 0,772 eV 0,77 eV

Risposta

+3 +2 ≅

/Fe ] = 0,772 eV 0,77 eV.

Il potenziale normale della semicoppia E°[Fe

XIX

PREVISIONE DELLA POSSIBILITA' CHE

UNA REAZIONE REDOX AVVENGA

INBASE A DATI DI POTENZIALE

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Si voglia decidere circa la possibilità di ossidare un sale ferroso a sale ferrino, mediante un

sale tannico che si riduce a stannoso. Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

+4 +2 +4 +2

Sn + 2e ----------> Sn E°(Sn / Sn ) = 0,15 V

+3 +2 +3 +2

Fe + e -----------> Fe E°(Fe / Fe ) = 0.77 V

Bilancio elettronicamente le due reazioni, semplifico w sommo:

+4 +2

Sn + 2e ----------> Sn

+2 +3

2Fe -----------> 2Fe + 2e

+4 +2 +2 +3

Sn + 2Fe --------> Sn + 2Fe

Poiché E°(Fe+3 / Fe+2) > E°(Sn+4 / Sn+2) non è possibile che un sale tannico ossidi un sale

ferroso.

F' invece possibile la reazione inversa, ossidare cioè un sale stannoso a tannico con un sale

ferrino che si riduce a ferroso. Cioè:

+3 +2

Fe + e -----------> Fe

+4 +2

Sn + 2e ----------> Sn

Bilancio elettronicamente le due reazioni, semplifico w sommo:

+3 +2

2Fe + 2e -----------> 2Fe

+4

Sn+2 ----------> Sn + 2e

+3 +2 +2 +4

2Fe + Sn -----------> 2Fe + Sn

+3 +2 +4 +2

Poiché E°(Fe / Fe ) > E°(Sn / Sn ) è possibile che un sale oncent ossidi un sale stannoso a

sale tannico riducendosi a sale ferroso. Risposta

Non è possibile ossidare un sale ferroso a sale ferrico con un sale stannico che si riduca a

+3 +2 +4 +2

sale stannoso perché E°(Fe / Fe ) > E°(Sn / Sn ).

N.B.- La "conditio sine qua non" affinché una coppia redox ossidi un'altra coppia è

che la differenza tra i loro potenziali normali [(E°) > 0] sia maggiore di 0.

N° 2

Si voglia decidere circa la possibilità di sviluppare idrogeno dalla soluzione acquosa di un

acido con a(H3O+) = 1.

a)- mediante aggiunta di ferro.

b)- mediante aggiunta di rame. Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

+2 +2

Fe + 2e ----------------> Fe E°(Fe / Fe) = -0,41 V

+ +

2H O + 2e --------------> H + 2H O E°(2H O / H ) = 0.00 V

3 2 2 3 2

+2

Cu+2 + 2e ------------- Cu E°(Cu / Cu) = 0,337 V

+2

+2 + +

Essendo pertanto: E°(Cu / Cu) > E°(2H O / H ) > E°(Fe / Fe) lo ione H O potrà ossidare il

3 2 3

ferro riducendosi a H2 :

+

2H3O + 2e ----------> H + 2H O

2 2

+2

Fe + 2e --------------> Fe

+

2H3O + 2e -----------> H + 2H O

2 2

+2

Fe ----------------------> Fe + 2e

+ +2

2H3O + Fe ------------> H + Fe + 2H O

2 2

ma non potrà ossidare il rame il cui E° è m aggiore di zero.

Risposta

α = 1 non potrà ossidare il ferro il cui E°>0

La soluzione acquosa di un acido con (H3O+)

N.B,- Generalizando si ha: Solo i metalli il cui E° ha valore negativo sono in grado di

sviluppare idrogeno da soluzioni acide.

I metalli con E° > 0 non danno in modo apprezzabile tale reazione.

n° 3

Determinare ae è possibile ossidare apprezzabilmente mediante iodio (I ), in soluzione

2

32- 62-

acquosa, il tiosolfa to (S O ) a tetrationato (S O ).

2 4

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

- -

I + 2e --------------> 2I E°(I / 2I ) = 0,536 V

2 2

2- 6-2 3-2

S O ---------------> S O + 2e E°( S O / 2S O ) = 0,080 V

2 3 4 6 4 2

32- - 62-

I + 2S O + 2e --------> 2I + S O + 2e

2 2 4

32- - 62-

I + 2S O --------------> 2I + S O

2 2 4 Risposta

La reazione redox ha luogo poiché il potenziale normale della semicoppia ossidante è

maggiore del potenziale normale della semicoppia riducente:

E° = 0,536 V > E° = 0,080 V

(I2 / 2I-) ( S4O6-2 / 2S2O3-2)

n° 4

Determina se è possibile ossidare il ferro-ferroso a ferro-ferrico con permanganato

potassico, in ambiente solforico.

E° = 1,52 V E° = 0,77 V.

(MnO4- / Mn+2) (Fe+3 / Fe+2)

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V

(MnO4 / Mn+2)

E° = 0,77 V.

(Fe+3 / Fe+2) 4- +2 +3 +2

Visto che si ha: E°(MnO / Mn = 1,52 V > E°(Fe / Fe ) = 0,77 V posso affermare che è

possibile ossidare il ferro-ferroso a ferro-ferrico con permanganato potassico in ambiente

solforico che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali

è maggiore di zero. Le reazioni che avvengono sono le seguenti:

4- + +2

MnO +5e + 8H O --------------> Mn + 12H O Effettuo il bilanciamento elettronico.

3 2

+3

Fe+2 --------------------------------->Fe + e

4- + 2+

1*(MnO + 5e + 8H O ----------> Mn + 12H O)

3 2

+2 +3

3*(Fe ------------------------------> Fe + e)

4- + +2

MnO +5e + 8H O --------------> Mn + 12H O Semplifico e somma

3 2

+2 +3

5Fe --------------------------------> 5Fe + 5e

4- +2 +2 +3

MnO + 5Fe + 8H O+ -----------> Mn + 5Fe + 12H O

3 2

Risposta

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,77 V posso affermare che è

(MnO4-/Mn+2) (Fe+3 / Fe+2)

possibile ossidare il ferro-ferroso a ferro-ferrico con permanganato potassico in ambiente

solforico che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali

è maggiore di zero. N° 5

Determinare se è possibile ossidare lo ioduro a iodio elementare con permanganato

potassico in ambiente solforico.

E° = 1,52 V E° = 0,54 V.

(MnO4-/Mn+2) (I2 / 2I-)

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V

(MnO4- / Mn+2)

E° = 0,54 V.

(I2 / 2I-)

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,54 V posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (I2 / 2I-)

ossidare lo ioduro a iodio elementar con permanganato potassico in ambiente solforico che si

ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali è maggiore di

zero. Le reazioni che avvengono sono le seguenti:

4- + +2

2*(MnO + 5e + 8H O --------------> Mn + 12H O) Effettuo il bilanciamento elettronico.

3 2

5*(2I- ------------------------------------> I + 2e)

2

4- + +2

2MnO + 10e + 16H O ---------------> 2Mn + 24H O.

3 2

-

10I ----------------------------------------> 5I + 10e

2

4- - + +2

2MnO + 10I + 16H O ---------------> 2Mn + 5I + 24H O

3 2 2

Risposta

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,54 V posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (I2 / 2I-)

ossidare lo ioduro a iodio elementare con permanganato potassico in ambiente solforico che

si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali è maggiore

di zero. n° 6

Determinare se è possibile ossidare il cloruro a cloro elementare con permanganato

potassico in ambiente solforico.

E° = 1,52 V E° = 1,36 V.

(MnO4- / Mn+2) (CI2 / 2CI-)

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V

(MnO4- / Mn+2)

E° = 1,36 V.

(CI2 / 2CI-)

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 1,36 V posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (CI2 / 2CI-)

ossidare il cloruro a cloro elementae con permanganato potassico in ambiente solforico che

si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali è maggiore

di zero. Le reazioni che avvengono sono le seguenti:

4- + +2

2+(MnO + 5e + 8H O --------------> Mn + 12H O) Effettuo il bilanciamento elettronico.

3 2

-

5*(2CI ----------------------------------> CI + 2e)

2

4- + +2

2MnO + 10e + 16H O ---------------> 2Mn + 24H O.

3 2

10CI- --------------------------------------> 5Cl + 10e

2

4- - + +2

2MnO + 10CI + 16H O -------------> 2Mn + 5CI + 24H O

3 2 2

Risposta

Visto che si ha: E°(MnO4- / Mn+2) = 1,52 V > E°(CI2 / 2CI-) = 1,36 V posso affermare che è

possibile ossidare il cloruro a cloro elementare con permanganato potassico in ambiente

solforico che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali

è maggiore di zero. n° 7

Determinare se è possibile ossidare i sali stannosi a sali tannici con permanganato

potassico in ambiente solforico.

E° = 1,52 V E° = 0,15 V.

(MnO4- / Mn+2) (Sn+4 / Sn+2)

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V

(MnO4- / Mn+2)

E° = 0,15 V.

(Sn+4 / Sn+2-)

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,15 V posso affermare che è

(MnO4- / Mn+2) (Sn+4 / Sn+2)

possibile ossidare i sali stannosi a sali stannici con permanganato potassico in ambiente

solforico che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali

è maggiore di zero. Le reazioni che avvengono sono le seguenti:

4- + +2

2x(MnO + 5e + 8H O --------------> Mn + 12H O) Effettuo il bilanciamento elettronico.

3 2

+2 +4

5x(Sn -----------------------------------> Sn + 2e)

4- + +2

2MnO + 10e + 16H O --------------> 2Mn + 24H O.

3 2

+2 +4

5Sn --------------------------------------> 5Sn + 10e

4- +2 +2 +4

2MnO + 5Sn + 16H O+ ------------> 2Mn + 5Sn + 24H O

3 2

Risposta

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,15 V posso affermare che è

(MnO4- / Mn+2) (Sn+2 / Sn+4)

possibile ossidare i sali stannosi a sali stannici con permanganato potassico in ambiente

solforico che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali

è maggiore di zero. N° 8

Determinare se è possibile sviluppare bromo, trattando un bromuro con permanganato

potassico, in ambiente solforico.

E° = 1,52 V E° = 1,09 V.

(MnO4- / Mn+2) (2Br- / Br2)

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V

(MnO4- / Mn+2)

E° = 1,09 V.

(2Br- / Br2-)

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 1,09 V posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (2Br- / Br2)

ossidare il bromuro a bromo elementare con permanganato potassico in ambiente solforico che si

ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali è maggiore di zero.

Le reazioni che avvengono sono le seguenti:

4- + +2

2*(MnO +5e + 8H O --------------> Mn + 12H O) Effettuo il bilanciamento elettronico.

3 2

-

5*(2Br ----------------------------------> Br + 2e)

2

4- + +2

2MnO + 10e + 16H O --------------> 2Mn + 24H O.

3 2

- 2 +

10Br -------------------------------------> 5Br 10e

4- - + +2

2MnO + 10Br + 16H O -----------> 2Mn + 5Br + 24H O

3 2 2

Risposta

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 1,09 V posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (Br2 / 2Br-)

sviluppare bromo trattando un bromuro con permanganato potassico in ambiente solforico

che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali è

maggiore di zero. N° 9

Determinare, se è possibile, ossidare un solfuro a zolfo elementare con permanganato

di potassico in ambiente solforico.

E° = 1,52 V E° = 0,14 V.

(MnO4- / Mn+2) (2S-2 / S2)

Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V

(MnO4- / Mn+2)

E° = 0,14 V.

(2S-2 / S2)

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,14 V. posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (2S-2 / S2)

ossidare un solfuro a zolfo elementare con permanganato potassico in ambiente solforico che si

ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei potenziali normali è maggiore di zero.

Le reazioni che avvengono sono le seguenti:

4- + +2

2*(MnO +5e + 8H O ----------------> Mn + 12H O) Effettuo il bilanciamento elettronico.

3 2

5*(2S-2 -----------------------------------> S + 2e)

2

4- + +2

2MnO + 10e + 16H O ---------------> 2Mn + 24H O.

3 2

-2

10S --------------------------------------> 5S + 10e

2

4- -2 + +2

2MnO + 10S + 16H O -------------> 2Mn + 5S + 24H O

3 2 2

Risposta

Visto che si ha: E° = 1,52 V > E° = 0,14 V. posso affermare che è possibile

(MnO4- / Mn+2) (2S-2 / S2)

ossidare un solfuro a zolfo elementare trattando un solfuro con permanganato potassico in

ambiente solforico che si ridurrà a manganese-manganoso dato che la differenza dei

potenziali normali è maggiore di zero. XX

DETERMINARE SE UNA

DISPROPORZIONE E' POSSIBILE IN

BASE AI VALORI DEI POTENZIALI

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

Regola : Una specie (A) può disproporzionarsi soltanto se la coppia costituita da (A) e da un

suo prodotto di riduzione [A/A(rid)] ha un potenziale redox superiore a quello della coppia

costituita dalla stessa specie (A) e da un suo prodotto di ossidazione A[ox / A].

E° > E°

(A / A rid.) (A ox / A)

n° 1

Determinare se il cloro, in soluzione alcalina (NaOH) può disproporzionare dando NaCl

e NaClO. Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie sono:

-

Cl + 2e -------------------> 2Cl E° = 1,36 V

2 (Cl2 / 2Cl-)

- -

Cl + 4OH ----------------> 2ClO + 2e + 2H O E° = 0,38 V

2 2 (Cl2 / 2Cl-)

- - -

2Cl + 4OH --------------> 2Cl + 2ClO + 2H O

2 2

Risposta

La di sproporzione può aver luogo perché è verificata la a), coè:

E° > E°

(A / A rid) (A ox / A)

E° = 1,36 V > E° = 0,38 V

(Cl2 / 2Cl-) (Cl2 / 2Cl-) n° 2

Determinare se l'ipoclorito di sodio (NaClO) a 80°C e in soluzione alcalina per NaOH,

può disproporzionare dando Na Cl e NaClO .

3

Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie sono:

- - -

2ClO + 2H O + 4e -------------------> 2Cl + 4OH E° = 0,88 V

2 (2ClO- / 2Cl-)

- - -

ClO + 4OH ---------------------------> ClO + 2H O + 4e E° = 0,50 V

3 2 (ClO- /2CO3l-)

- - 3-

3ClO - ----------------------------------> 2Cl + 2ClO

Risposta

La di sproporzione può aver luogo perché è verificata la a), coè:

E° > E°

(A / A rid) (A ox / A)

E° = 1,36 V > E° = 0,50 V

(2ClO- / 2Cl-) (ClO3- / 2ClO-) n° 3

Determinare se lo zolfo, posto in soluzione di NaOH, può disproporzionare dando

solfuro di sodio (Na S) e tiosolfato di sodio (Na S O ).

2 2 2 3

Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie sono:

-2

2S + 4e -------------------> 2S E° = -0,48 V

(2S / 2S-2)

- 2-

2S + 6OH ----------------> S O + 3H O + 4e E° = -0,74 V

3

2 2 (2S /S2O3l2-)

- -2 32-

4S + 6OH ----------------> 2S + S O + 3H O

2 2

Risposta

La di sproporzione può aver luogo perché è verificata la a), coè:

E° > E°

(A / A rid) (A ox / A)

E° =-0,48 > E° = -0,74 V

(2S / 2S-2) (2S / S2O3-2) n° 4

Determinare se il ferro-ferroso , in soluzione acquosa, può disproporzionare dando

ferro e ferro-ferrico. Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie sono:

+2

Fe + 2e -----------------------> Fe E° = -0,41 V

(Fe+2 / Fe)

+2 +3

Fe ------------------------------> Fe + e E° = 0,77V

(Fe+3 / Fe+2)

+2

1*(Fe + 2e --------------------> Fe)

+2 +3

2*(Fe --------------------------> Fe + e)

+2

Fe + 2e -------------------------> Fe

+2 +3

2Fe ------------------------------> 2Fe + 2e

+2 +3

3Fe ------------------------------> Fe + 2Fe Risposta

La oncentrazione non può aver luogo perché non è verificata la a) cioè il potenziale normale

della semicoppia ossidante è minore del potenziale normale della semicoppia del riducente:

E° > E° infatti:

(A / A rid) (A ox / A)

E° = -0,41 V < E° = 0,77V

(Fe+2 / Fe) (Fe+3 / Fe+2)

n° 5

Determinare se il rame-rameoso, in soluzione acquosa, può disproporzionare dando rame

metallico e rame-rameico. Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie sono:

+

Cu + e -----------------------> Cu E° = 0,52 V

(Cu+ / Cu)

+ +3

Cu ----------------------------> Cu + e E° = 0,15V

(Cu+ / Cu+2)

2Cu+ ----------------------------- Cu + Cu+2 Risposta

La oncentrazione può aver luogo perché è verificata la a) cioè il potenziale normale della

semicoppia ossidante è maggiore del potenziale normale della semicoppia del riducente:

E° > E° infatti:

(A / A rid) (A ox / A)

E° = 0,52 V > E° = 0,15 V

(Cu+ / Cu) (Cu+ / Cu+2)

n° 6

Determinare se il piombo-piomboso può disproporzionare dando piombo

metallico e piombo piombino. Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie sono:

+2

Pb + 2e ------------------------> Pb E° = -0,12 V

(Pb+2 / Pb)

+4 2+

Pb +2e -------------------------> Pb E° = 1,70 V

(Pb+4 / Pb+2)

+2

Pb + 2e -------------------------> Pb +4

Pb ------------------------------> Pb + 2e Sommo e semplifico

+2

+2 +4

2Pb ------------------------------> Pb + Pb Risposta

La di sproporzione non può aver luogo perché non è verificata la a) cioè:

E° > E° infatti

(A / A rid) (Aox / A)

E° = -0,12 V < E° = 1,70 V

(Pb+2 / Pb) (Pb+4 / Pb+2) XXI

DISPROPORZIONI:

DETERMINARE SE UNA

DISPROPORZIONE E' POSSIBILE IN

BASE AIVALORI DELLA LORO

COSTANTE DI EQUILIBRIO.

Determinare se possono aver luogo le seguenti reazioni di oncentrazione in base al

valore della loro costante di equilibrio.

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

N° 1

Il rame può avere la reazione di di sproporzione secondo la seguente reazione?

+2

2Cu+ ------------------> Cu + Cu

Soluzione

I valori delle semicoppie sono:

+

Cu + e <-------------------> Cu E° = 0,52 V

(Cu+ / Cu)

+2 +

Cu 2e <------------------> Cu E° = 0,34 V

(Cu+2 / Cu)

Sapendo che una reazione di disproporzione può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio

(K) è elevata, calcolo il valore di K:

n1 (17*[n1n2*(E1 -E2) +2 + 2 17*[1*2(0,52-0,34)] 17x2x0,18 6,12

1n2

K = C / C = 10 = [Cu ] / [Cu ] = 10 = 10 = 10

2 Risposta

L'elevato valore della Costante di Equilibrio indica che lo ione rameoso si disproporziona e

quindi proprio a causa di questa reazione lo stato di ossidazione del rame non è stabile.

n° 2

Il piombo può avere la reazione di disproporzione secondo la seguente reazione?

+2 +4

2Pb -------------> Pb + Pb

Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie sono:

+2

Pb + 2e ---------------> Pb E° = -0,12 V

(Pb+2 / Pb)

+4 +2

Pb + 2e ---------------> Pb E° = 1,70 V

(Pb+4 / Pbò2)

Dai valori riportati calcolo il Potenziale della semicoppia:

+4

Pb + 4e ----------------> Pb che risulta dalla somma delle due semicoppie scritte sopra:

E° = [(1,70*2) + (-0,12*2)] / 4 = (3,40 - 0,24) /4 = 3,16 / 4 = 0,79 eV.

(Pb+4 / Pb)

Sapendo che una reazione di di sproporzione può aver luogo se la sua Costante d'Equilibrio

(K) è elevata, calcolo il valore di K: n1 n2 (17*n1n2(E1 -E2)

K = C / C = 10

2 1

+4 +2 (17*2*2(-0,12 - 0,79) 17*4(-0,91) - 61,8

= [Pb ] / [Pb ] = 10 = 10 = 10

Risposta +2

Il molto piccolo valore della Costante di Equilibrio indica che lo ione piomboso (Pb ) non

+4

può disproporzionare dando piombo metallico (Pb) e ione piombico (Pb )

n° 3

Determinare se il cloro, in soluzione alcalina per NaOH, può disproporzionare dando NaCl e

NaClO. Soluzione

I valori dei potenziali delle semicoppie interessate sono:

-

Cl + 2e -------------------> 2Cl E° = 1,36 V

2 (Cl2 / 2Cl )

-

Cl + 4OH- ---------------> 2ClO + 2e + 2H O E° = 0,38 V

2 2 (Cl2 / 2ClO-)

- - -

2Cl + 4OH +3e --------> 2Cl + 2ClO +2e + 2H O semplifico e sommo

2 2

- - -

2Cl + 4OH -------------->2Cl + 2ClO + 2H O

2 2

Sapendo che una reazione di disproporzione può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio (K) è

elevata. Calcolo il valore di (K):

n1 17*n1*n2(E°1-E°2) 17*2(1,36-0,38) (17*2x0,98) 33,30

1n2

K = [C ] / [C ] = 10 = 0 = 10 = 10

2 Risposta

L'elevato valore della Costante di Equilibrio indica che il cloro elementare, in soluzione

alcalina, disproporziona dando ione cloruro (Cl-) e ione ipoclorito (ClO-).

n° 4

Determinare se l'ipoclorito di sodio (NaClO), a 80°C in soluzione alcalina per NaOH, può

disproporzionare dando NaCl e NaClO .

3 Soluzione

I valori dei Potenziali Normali delle semicoppie impegnate sono:

- - -

2ClO + 4e + 2H O ------------> 2Cl + 4OH E° = 0,88

2 (2ClO- / 2Cl-)

- - - 2

ClO + 4OH --------------------> ClO + 4e + 2H O E° = 0,50V

3 (ClO- / ClO3-)

- - 3-

3ClO ----------------------------> 2Cl + ClO Sommo e semplifico

Sapendo che una reazione di disproporzione può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio (K) è

elevata. Calcolo quindi il valore di K:

2n1 - 3-

K= C (ClO / ClO ) = [C ] / [C ]

2 1

= 10 17xn1*n2(E° -E° )

1 2

-3 - [17x4(0,88-0,50)] [17x4x0,38] 25,82 26

= [ClO ] / [Cl ]2 = 10 = 10 = 10 circa = 10

Risposta

L'elevato valore della Costante di Equilibrio indica che lo ione ipoclorito a 80°C e in soluzione

-3

alcalina, si disproporziona dando ione cloruro (Cl-) e lo ione clorato (ClO ).

n° 5

Determinare se lo zolfo, posto in soluzione alcalina per NaOH, può disproporzionare dando

solfuro di sodio (Na2S) e tiosolfato di sodio (Na2S2O3).

Soluzione

I valori dei Potenziali normali delle semicoppie impegnate sono:

-2

2S +4e --------------> 2S E° = -0,48 V

(2S / 2S-2)

-

2S + 6OH ----------> (S O + 4e 3H O E° = -0,74 V

2 3 2 (2S / S2O3-2)

- -2 2-

4S + 6OH + 4e ----------> 2S + S O + 3H O Semplifico e sommo

2 3 2

- 2- 2-

4S + 6OH ----------------> 2S + S O + 3H O

2 3 2

Sapendo che una reazione di disproporzione può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio (K) è

elevata. Calcolo il valore di K:

2n1 1n2(4S 17*n1*n2(E°1-E°2)

K = C /C = [C ] / [C ] = 10

/ S2O3-2) 2 1

32- -2 17*4[-0,48-(-0,74)] 17*4*0,26 17,68 17,70

= [S O ]2 / [S ]2 = 10 = 10 =10 10

2 Risposta

L'elevato valore della Costante di Equilibrio indica che lo zolfo elementare in soluzione

-2 32-

alcalina per NaOH, si disproporziona dando lo ione solfuro (S ) e lo ione tiosolfato (S O ).

2

n° 6

Determinare se il rame -rameoso, in soluzione acquosa, può disproporzionare dando rame e

rame-rameico. Soluzione

I valori dei potenziali normali delle semicoppie interessate, sono:

+

a)- Cu + e ------------> Cu E° = 0,52 V

(Cu+ / Cu)

+ +2 +2 +

b)- Cu -----------------> Cu + e E°(Cu / Cu ) = 0,15 V

Dai valori delle semicoppie riportate, calcolo il Potenziale normale della semicoppia:

+2

c)- Cu + 2e -----------> Cu

che risulta dalla somma di a) e b), invertendo la seconda:

+

Cu + e ------------------> Cu

+2 +

Cu + e -----------------> Cu Semplifico e sommo

+2

Cu + 2e ----------------> Cu

E° = [(0,52x1)+(0,15x1)] / 2 = [0,52+0,15] / 2 = 0,67 / 2 = 0,335 V

(Cu+2 / Cu)

Sapendo che una reazione di disproporzione può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio (K)

è elevata. Calcolo il valore di K :

(Cu+2 / Cu)

2n1 1n2 = +2 17*n1*n2(E1 -E2) 17*2(0,52-0,34)

K = C /C (Cu / Cu) = [C2 ] / [C1 ] = 10 = [C+2] / [Cu+]2 = 10

17*2*0,18 6,12 ≅

= 10 = 10 10 6. Risposta

L'elevato valore della Costante di Equilibrio indica che lo ione rameoso si disproporziona

dando rame metallico e ione rameico.

Proprio a causa di questa reazione lo stato di ossidazione del rame non è stabile.

n° 7

Determinare se il ferro-ferroso, in soluzione acquosa, può disproporzionare dando ferro e

ferro-ferrico. Soluzione

I valori dei Potenziali normali delle semicoppie interessate sono:

+2

Fe + 2e ---------------> Fe E° = -0,41V

(Fe+2 / Fe)

+2 +3

2Fe --------------------> Fe + 2Fe + e E° = 0,77 V

(Fe+2 / Fe + Fe+3)

+2 +3

3Fe -------------------> Fe + 2Fe Wsemplifico e sommo

Sapendo che una reazione di disproporzione può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio (K) è

elevata. Calcolo il valore di K :

(3Fe+2 / Fe + 2Fe+3)

2n1 1n2 17*n1*n2(E1-E2) +3 +2

K = C /C = [C ] / [C ] = 10 = [Fe ]2 / [Fe ]3

(3Fe+2 / Fe + 2 Fe+3) 2 1

17*2(-0,41-0,77) 17*2(-1,18) -40

= 10 = 10 = 10 Risposta

Il valore, molto piccolo, della Costante di Equilibrio indica che lo ione ferroso non può

disproporzionare dando ferro-Metallico e ione ferrino.

(Ciò significa che avviene la reazione inversa, cioè lo ione ferrino ossida il ferro metallico a

ione ferroso riducendosi a sua volta, a ione ferroso).

XXII

GRADO DI AVANZAMENTO DELLE

REAZIONI REDOX IN BASE AI

VALORI DELLA COSTANTE DI

EQUILIBRIO K

1)- Reazione analiticamente completa.

2)- Reazione quantitativa.

4)- Reazione totalmente spostata a destra.

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Determinare se è possibile ossidare apprezzabilmente mediante iodio, in soluzione acquosa, il

tiosolfato di sodio (Na S O ) a tetrationato di sodio (Na S O ).

2 2 3 2 4 6

Soluzione

A)- Determino la reazione ionica di ossimoriduzione:

I valori dei Potenziali normali delle semicoppie sono:

E° = 0,536 V E° = 0,080 V

(I2 / 2I-) (S4O6-2 / 2S2O3-2)

-

I + 2e -----------------> 2I

2 62- 32-

S O + 2e ----------> 2S O

4 2

-

I + 2e -----------------> 2I

2 32- 62-

2S O ----------------> S O + 2e Sommo e semplifico

2 4

32- - 62-

I + 2S O + 2e -----> 2I + S O 2e

2 2 4

32- - 62-

I + 2S O ----------> 2I + S O

2 2 4

B)- Determino il valore della Costante di Equilibrio K

(I2 + 2S2O3-2 / 2I- + S4O6-2)

Sapendo che una reazione redox può aver luogo se la sua Costante di Equilibrio è elevata.

Determino il valore di K

(I2 + 2S2O3-2 / 2I- + S4O6-2) 6-2 3-2

logK = n[E° - E°(S O / 2S O )] / 0,059 = [2(0,536-0,080)] / 0,059

(I2 + 2S2O3-2 / 2I- + S4O6-2) (I2 / 2I-) 4 2

[2(0,536-0,080)] / 0,059 [2x0,456] / 0,059 0,912 / 0,059 15,46

K = 10 = 10 = 10 = 10

(I2 + 2S2O3-2 / 2I- + S4O6-2) 0,46+15 0,46*10 15 15 15

= 10 = 10 = 2,882*10 2,88.10

Risposta

L'elevato valore della Costante di Equilibrio indica che la reazione è fortemente spostata a

destra, cioè è quantitativa.

Ciò significa che lo iodio, in soluzione acquosa, ossida quantitativamente il tiosolfato a

tetrationato. n° 2

+4 +2

Determinare se una soluzione tannica (Sn ) può ossidare una soluzione ferrosa (Fe ) a

+3

ferrica (Fe ).

N.B.- I valori dei Potenziali Standard delle semicoppie sono:

E° = 0,15 V E°(Fe+3 / Fe+2) = 0,771 V

(Sn+4 / Sn+2) Soluzione

N.B.- Si risolve come il n°1.

n°3

Determinare se il permanganato potassico, può, in soluzione solforica, ossidare il ferro-

+2 +3

ferroso (Fe ) a ferro-ferrico (Fe ).

N.B.- I Potenziali Standard delle semicoppie sono:

E° = 1,52 V E° = 0,771 V

(MnO4- / Mn+2) (Fe+3 / Fe+2)

Soluzione

N.B.- Si risolve come il n°1. n°4

Determinare se è possibile sviluppare idrogeno dalla soluzione acquosa di un acido con

α =1 mediante aggiunta di ferro.

(H3O+)

N.B.- I Potenziali Standard delle due semicoppie sono:

E° = 0,000 V E° = -0,41 V

(2H3O+ / H2) (Fe+2 / Fe)

Soluzione

N.B.- Si risolve come il n°1. N° 5

Determinare se è possibile sviluppare idrogeno dalla soluzione acquosa di un acido con

α =1 mediante aggiunta di rame (Cu).

(H3O+)

N.B.- I Potenziali Standard delle due semicoppie sono:

E° = 0,000 V E° = 0,337 V

(2H3O+ / H2) (Cu+2 / Cu)

Soluzione

N.B.- Si risolve come il n°1 XXIII

PREVISIONE DELLA DIREZIONE

VERSO LA QUALE TENDE AD

EVOLVERE UNAREAZIONE, DALLE

VARIAZIONI DI ENERGIA LIBERA

STANDARD (G°)

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n°1

In quale direzione tende ad evolvere la seguente reazione a 25°C:

2NO gas + O gas <----------------> 2NO gas

2 2

sapendo che le variazioni di energia libera standard sono:

∆G°f = 20,72 K /M.

(NO gas) cal

∆G°f = 12,39 K /M.

(NO2 gas) cal Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(

(reazioni) = - reattivi) ∆G°f

- [(∆G°f + ]

= 2∆G° f (NO2 gas) (NO gas) (O2 gas)

= (2*12,39) - [(2*20,72) + 0] = 24,78 - 41,44 = -16,66 K / M

cal

Risposta

∆G°f

Dato che (reazione) < 0 la reazione evolve a destra cioè:

↑ ↑

----------------> 2NO

2NO↑ + O 2 2

n° 2

Determinare la reazione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione, a 25°C:

↑ ↑ ↑

2N + 3H -----------------> 2NH

2 2 3

sapendo che le reazioni di Energia Libera Standard sono :

∆G° f = -3,976 Kcal / M.

(NH3gas) Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(

Sapendo che: a)- = - reattivi)

∆G°f

b)- = 0

(elementi)

∆G°f < 0 (reazione verso destra)

c)- (reazione)

G°f > 0 (reazione verso sinistra)

(reazioni)

∆G°f

Determino il (reazioni):

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(

(reazioni) = - oncentr)

- [(2∆G°f + 3∆G°f ]

= 2∆G° f (NH3) (N2) (H2) / M

= (2*(-3,976) - [(2*0) + 3x0] = -7,952 - 0 = -7,952 K

cal

Risposta

∆G°f

Dato che (reazione) < 0 la reazione evolve a destra cioè:

↑ ↑ ↑

+ 3H ----------------> 2NH

2N

2 2 3

n° 3

Determinare in quale direzione evolve la reazione di conversione dedl gas d'acqua:

↑ ↑

CO↑ + H 0 -----------> CO + H

2 2 2

A 25°C e ad 2 atmosfera.

∆G° f = - 94,26 K / M.

(CO2) cal

∆G° = - 32,807 Kcal / M.

f (CO)

∆G° = - 54,635 K / M.

f (H2O) cal Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(

Sapendo che: a)- = - reattivi)

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

Determino il G°f (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la reazione

di Energia Libera sarà:

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = - ∆G°

) + (∆G°f (H )] - [∆G°f (CO) + f (H O)]

= [∆G° f (CO

2 2 2

∆G° ∆G° ∆G°f ∆G°

= f (CO ) + f (H ) - (CO) - f (H O)

2 2 2

= ((-94,26 + 0 + 32,807 + 54,635 = -9,4,260 + 87,442 = -6,818 Kcal / M.

Risposta

Dato che la reazione di conversione del gas d'acqua a 25°C è caratterizzata da variazione

negativa di Energia Libera (∆G°f (reazione) < 0), essa evolve a destra, cioè:

↑ ↑

0 ----------- CO + H

CO↑ + H 2 2 2

n° 4

Determinare la direzione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione a 25°C:

C H + 3H ------------> C H

6 6 2 6 12

Sapendo che le variazioni di Energia Libera Standard sono:

∆G° f (C6H6 liq) = +29,4 Kcal / M.

∆G° f (C6H12 liq) = +6,8 Kcal / M.

Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(

Sapendo che: a)- = - reattivi)

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

reazione di Energia Libera sarà:

∆G°f ∆G°(prodotti)

(reazione) = - G°(reattivi) ∆G°

H ) - (∆G°f (C H )] - [∆G°f (CO) + f (H O)]

= [∆G° f (C

6 12 6 6 2

∆G°

∆G° ) + [∆G° f (H ) - (∆G°f (C H ) + 3 f (H gas)

= f (CO

2 2 6 6 2

= +6,8 - ( + 29,4 + 3,0) = +6,8 - 29,4 = -22,6 Kcal / M.

Risposta

Dato che (∆G°f (reazione) < 0), La reazione evolve a destra, cioè:

H + 3H ----------------> C H

C

6 6 2 6 12

n° 5

Determinare la reazione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione a 25°C:

O↑ gas ---------------- HCOOH↑gas

CO↑ gas + H

2

sapendo che le reazioni di Energia Libera Standard sono:

∆G°f (CO gas) = - 32,808 Kcal / M.

∆G°f (H12O gas) = - 54,636 Kcal / M.

∆G°f (HCOOH gas) = - 80,240 Kcal / M. Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(

Sapendo che: a)- = - reattivi)

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

reazione di Energia Libera sarà:

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = - ∆G°f O gas)

= [∆G° f (HCOOH↑gas) - (∆G°f (CO↑ gas) + (H

2

= 80,240 - ( -32,808 - 54,636) = -80,240 + 87,444 = + 7,204 Kcal / M.

Risposta

Dato che (∆G°f (reazione) > 0), La reazione evolve a sinistra, cioè:

HCOOH↑ -------------> CO↑ + H O↑

2

n° 6

Determinare la reazione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione, a 25°C:

↑ ↑

1/2N gas + 1/2O gas -----------> NO↑ gas

2 2

∆G°(prodotti)

sapendo che = 20,735 Kcal / M.

Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

reazione di Energia Libera sarà:

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = - ↑ ↑

gas) + 1/2∆G°f (O gas)

= [∆G° f (NO↑ gas) - (1/2∆G°f (N

2 2

= 20,735 Kcal / M. Risposta

Dato che (∆G°f (reazione) > 0), La reazione evolve a sinistra, cioè:

↑ ↑

+ ½O

NO↑ ------------- 1/2N

2 2

n° 7

Determinare la reazione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione a 35°C:

↑gas

2H S↑ gas + SO ---------- 2H O↑gas + 3S sol.

2 2 2

Sapendo che le variazioni di Energia Libera Standard sono:

∆G°f (H S gas) = - 7,800 Kcal / M.

2

∆G°f gas) = - 69,600 Kcal / M.

(SO 2

∆G°f O gas) = - 54,600 Kcal / M.

(H

2

∆G°f (S) = 0,600 Kcal / M sa è un elemento.

Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

reazione:

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = - ∆G° ↑gas]

O↑ gas) + 3∆G°f (S dil)] - [2∆G°f (H2↑gas) + f (SO

= [2∆G° f (H

2 2

= [(-54,600x2) + (0x3)] - [(-7,800x2) + (-69,600x1)] =

= -109,200 + 0 + 85,200 = -24,00 Kcal / M

Risposta

Dato che (∆G°f (reazione) <0), La reazione evolve a destra, cioè:

↑S ↑

+ SO -------------> 2H O↑ + 3S

2H 2 2 2

n° 8

Determinare la direzione verso la quale tende ad evolvere la reazione di alchilazione

dell'isobutano con etilene secondo l'equazione (a 25°C)

↑ ↑gas

C H gas + C H --------------> C H liq.

4 10 2 4 6 14

Sapendo che le reazioni di Energia Libera Standard sono:

∆G°f ↑

(C H gas) = -4,160 Kcal / M.

4 10

∆G°f ↑

(C H gas) = +16,300 Kcal / M.

2 4

∆G°f (C6H14↑ gas) = - 2,300 Kcal / M.

Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

Determino il G°f (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la reazione

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = - ↑gas) ∆G° ↑gas]

∆G° H liq) - [(∆G°f (C H + f (2H

= f (C

6 14 4 10 4

= -2,300 - (-4,260 + 16,,300 = -2,300 -12,140 = -14,440 Kcal / M

Risposta

Dato che (∆G°f (reazione) <0), La reazione evolve a destra, cioè:

↑ ↑

H + C H -------------> C H

C

4 10 2 4 6 14

n° 9

Determinare la direzione verso la quale tende ad evolvere la reazione di sintesi del fosgene:

↑gas ↑gas

CO↑gas + C --------------> COC

l2 l2

che a 25°C, presenta una variazione di Energia Libera Standard di -48,77 Kcal / M

∆G°f(reazioni) = -48,77 Kcal / M

∆G°f (CO gas) = -32,808 Kcal / M

2∆G°f(Cl2 gas) = + 32,808 Kcal / M Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti)

Sapendo che: a)- = - G°(reattivi)

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

reazione

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = -

↑gas) ∆G°f(Cl ↑gas)

∆G°f - (∆G°f (CO↑gas) +

= (COCl 2 2

= -48,77 - (-32,808 + 16,404x2) = -48,77 - (-32,808 + 32,808) = -48,77 Kcal / M

Risposta

Dato che (∆G°f (reazione) <0), La reazione evolve a destra, cioè:

↑gas ↑gas

-------------> COC

CO↑gas + Cl 2 l2

n° 10

Determinare in quale direzione evolve la reazione di hidroforming del butano a butadiene:

↑gas ↑

CH -CH -CH -CH -------------------> CH =CH-CH=CH + H gas

3 2 2 3 2 2 2

a 25°C e a 1 atmosfera.

Le Energie Libere Standard di formazione dei reagenti a 25°C:

∆G°f ↑gas)

(C H = -4,100 Kcal / M-1

4 10

↑gas)

∆G°f H = +36,01 Kcal / M-1

(C

4 6

↑gas)

∆G°f(H = 0 Kcal / M-1

2 Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

reazione (reazioni) = -

↑gas) ↑gas) ∆G°f(C ↑gas)

∆G°f H + (∆G°f (H - H

= (C

4 6 2 4 10

= +36,01 + 0 - (-4,100) = +36,010+4,100 = -+-40,110 Kcal / M-1

Risposta

Poiché la reazione di deidrogenazione del butano a butadiene,a 25°C, è caratterizzata da

variazione positiva di Energia Libera Standard e dato che

(∆G°f (reazione) >0), in tale reazione

evolve da destra a sinistra, cioè:

↑gas ↑

CH -CH -CH -CH -------------------> CH =CH-CH=CH + H gas

3 2 2 3 2 2 2

n° 11

Determinare se la reazione: ↑

2CuO + 1/2N -----------------> Cu O + NO↑

2 2

è possibile a 25°C.

In letteratura si trovano i seguenti valori delle Energie Libere Standard dei componenti

Cu2O, NO, CuO:

∆G°f (C 0 ) = -34,98 Kcal / M

2

↑gas)

∆G°f = 0 Kcal / M-1

(N

2

∆G°f(NO↑gas) = + 20,72 Kcal / M-1

∆G°f(CO) = -30,40 Kcal / M Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, la

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

reazione (reazioni) = -

∆G°f ↑

O) + (NO↑gas)] - [2∆G°f (CuO) + 1/2∆G°f (N gas)]

= [∆G°f (Cu 2 2

= (+34,98 + 20,72) - (-2x30,,40 + 1/2x0) = -14,26 + 60,80 = +46,54 Kcal / M

Risposta

Poiché la reazione è caratterizzata da variazione positiva di Energia Libera Standard e dato

che (∆G°f (reazione) >0), in tali reazioni evolve da destra a sinistra, cioè:

O + NO↑ -------------> 2CuO + 1/2N

Cu

2 2

n° 12

↑ alle condizioni normali, può esistere in presenza di C. Si sa che:

Determinare se la CO 2

∆G°f gas ) = -94,260 Kcal / M

(C0

2

∆G°f (CO↑gas) = -32,808 Kcal / M

N.B.- Il problema potrebbe anche essere posto nei seguenti termini:

"Determinare la direzione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione:

2CO↑ gas ----------> CO gas + C sol.

2

A 25°C e 1 atmosfera". Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, determino

la reazione di Energia Libera Standard della reazione sopra scritta:

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = -

↑gas) ∆G°f

+ (C solido)] - 2∆G°f (CO gas)

= [∆G°f (CO

2

= -94,260 + 0 - (-32,808x2 = -94,260 + 65,616 = -28,644 Kcal / M

Risposta

Poiché la reazione è caratterizzata da variazione positiva di Energia Libera Standard e dato

che (∆G°f (reazione) <0), in tali condizioni termiche la reazione evolve da sinistra a destra,

cioè: ↑ + C solido

2CO↑ -------------------> CO 2

n° 13

↑, a 727°C, può esistere in presenza di carbonio (C solido). La

Determinare se la CO 2

variazione di Energia Libera Standard di reazione a 727°C è:

∆G°f(reazioni) = +1,040 Kcal / M-1

N.B.- Il problema potrebbe anche essere posto nei seguenti termini:

"Determinare la direzione verso la quale tende ad evolvere la seguente reazione:

2CO↑gas -------> CO + C solido a 727°C".

2 Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, determino

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = -

↑gas) ∆G°f

∆G°f + (C solido)] - 2∆G°f (CO↑gas)

= (CO

2

= + 1,040 Kcal / M-1 Risposta

Poiché la reazione è caratterizzata da variazione positiva di Energia Libera Standard e dato

che (∆G°f (reazione) >0), in tali condizioni termiche la reazione evolve da destra a sinistra,

cioè: ↑ + C solido -------------> 2CO↑

CO 2 n° 14

Determinare se la reazione di formazione del metano:

↑gas ↑

Csolido + 2H -----------> CH gas

2 4

a 18°C è spontanea.

Dalla letteratura si sa che la variazione di Energia Libera Standard di formazione del metano

a 8°C è:

∆G°f(CH ↑gas) = -12,23 Kcal / M-1

4 Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, determino

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = -

↑gas) ↑gas)]

∆G°f - [∆G°f (C solido)] - 2∆G°f (2H

= (CH

4 2

= - 12,23 - 0 + 0 = -12,23 Kcal / M-1

Risposta

Poiché la reazione è caratterizzata da variazione negativa di Energia Libera Standard e dato

che (∆G°f (reazione) < 0), in tali condizioni termiche la reazione evolve da sinistra verso

destra, cioè: ↑gas ↑gas

C solido + 2H ----------> CH

2 4

n° 15

La variazione di Energia Libera coinvolta dalla solidificazione i 1 Mole di benzene a 5°C è -78

cal / M. (∆G° f (C H liq.) = -78 cal / M)

6 6 C H liq ------------> C H solido

6 6 6 6

Dire se questa solidificazione è spontanea. Soluzione

∆G°(reazione) ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

Sapendo che: a)- = -

∆G°f

b)- (elementi) = 0

∆G°f

c)- (reazione) < 0 (reazione verso destra)

∆G°f (reazioni) > 0 (reazione verso sinistra)

∆G°f

Determino il (reazioni):Tenuto conto che le energie libere sono grandezze additive, determino

∆G°f ∆G°(prodotti) ∆G°(reattivi)

(reazioni) = -

= - 78 cal / M = - 0,078 Kcal / M-1

Risposta

Poiché la reazione è caratterizzata da variazione negativa di Energia Libera Standard e dato

che (∆G°f (reazione) < 0), in tali condizioni termiche la reazione evolve da sinistra verso

destra, cioè: H liquido ----------> C H solido

C

6 6 6 6

XXIV

"CALCOLO DELLA COSTANTE DI

EQUILIBRIO PER MEZZO DELLA

ENERGIA LIBERA STANDARD"(G°)”

(Grado di avanzamento delle Reazioni Redox)

N.B- Per effettuare i calcoli in questo capitolo ho usato:

a)- Il calcolatore scientifico programmabile TI-73 BASICALC della Texas instruments

b)- Kuster-Thiel-Fischbeck Tabelle logaritmiche per chimici Hoepli 1974

n° 1

Calcolare il valore della Costante di Equilibrio (K) della reazione, a 25°C

↑gas

2NO↑ gas + O --------------------> 2NO gas

2 2

sapendo che le variazioni di Energia Libera Standard sono:

∆G° f(NO↑gas) = 20,72 Kcal / M

∆G° ↑gas)

f(NO = 12,39 Kcal / M

2 Soluzione

∆G° ∆G° ∆G°

A)- Sapendo che reazione = prodotti - reattivi

∆G°

E ricordando che per gli elementi f elementi = 0 calcolo:

∆G° ∆G°

G° reazione = prodotti - reattivi ∆G°f ↑gas)]

gas) - [2∆G°f (NO↑gas) + (O

= 2∆G° f(NO

2 2

= (2x12,39) - [(2x29,72) + 0]

= 24,78 - 41,44 = - 16,66 Kcal / M = -16660 cal / M

∆G° ∆G°

B)- Sapendo che = -RTlnK ricavo K: lnK= / - RT. Trasformando il logaritmo naturale

(ln) in logaritmo decimale (log) ho :

∆G°

lnK = 2,3026logK = / -RT

Dato che R = 1,987 (nei gas) e T = 273° + 25° = 298°K ho:

∆G°

log K = / -RTx2,3026 da cui ho

-16660 -16660 12,219

∆G°

K = 10 / -RTx2,3026 = 10 / -1,987x298x2,3026 = 10 / -1363,429 = 10

0,219 + 12 0,219 x 12 12

= 10 10 cioè K= 1,656 * 10

= 10 Risposta

Il valore della Costante di Equilibrio a 25°C della reazione data è:

12

K =1,666*10 n° 2

Cacolare il valore della Costante di Equilibrio (K) a 25°C, della reazione:

↑gas ↑gas ↑gas

N + 3H ---------------> NH

2 2 3

Sapendo che le variazioni di Energia Libera Standard sono:

∆G° ↑gas)

f (NH = -3, 976 Kcal / M

3 Soluzione

∆G° ∆G° ∆G°

A)- Sapendo che reazione = prodotti - reattivi

∆G°

E ricordando che per gli elementi f elementi = 0 calcolo:

∆G° ∆G°

G° reazione = (prodotti) - (reattivi)

↑gas) ↑gas) ∆G°f ↑gas)]

- [∆G°f (N + (H

= 2∆G° f(NH

3 2 2

= (2x (-3,976) - [(2x0 + 3x0]

= -7,952 - 0 = - 7,952 Kcal / M = -7952 cal / M cal / M

∆G° ∆G°

B)- Sapendo che = -RTlnK ricavo K: lnK= / - RT. Trasformando il logaritmo naturale

(ln) in logaritmo decimale (log) ho :

∆G°

lnK = 2,3026logK = / -RT

Dato che R = 1,987 (nei gas) e T = 273° + 25° = 298°K ho:

∆G°

log K = / -RTx2,3026 da cui ho

-79 52 -7952 5,832

∆G°

K = 10 / -RTx2,3026 = 10 / -1,987x298x2,3026 = 10 / -1363,429 = 10 =

0,832 + 5 0,832 5 5

= 10 x 10 cioè K= 6,792.10

= 10 Risposta

Il valore della Costante di Equilibrio a 25°C della reazione data è:

5

K =6,792*10 n° 3

Calcolare il valore della Costante di Equilibrio (K), a25°C della reazione:

↑gas ↑gas

CO↑gas + H O↑gas ---------------> CO + H

2 2 2

Sapendo che le variazioni di Energia Libera sTANDARD sono:

∆G° f (CO↑gas) = -32,808 Kcal / M.

∆G° O↑gas) = -54,636 Kcal / M.

f (H

2

∆G° gas) = -94,260 Kcal / M.

f (CO 2 Soluzione

A)- Sapendo che:

∆G° ∆G° ∆G°

a)- (reazione) = (prodotti) - (reattivi)

∆G°f(elementi)

b)- = 0

Calcolo: ↑ ∆G°(H ↑gas)] ↑gas ∆G°(H

= [∆G°f (CO gas) + – [CO + O∆↑gas)]

2 2 2 2

=(-94,260+0)-(-32,808-54,636)= -94,260+87,444=

= -94,260+87,444 = -6,816 Kcal/M = 6816 cal/M

∆G° =-RTlnK ricavo K sapendo chre :

B)- Sapendo che

= 1,987 T = 2t3+25 = 208 K ln = 2,3026*log ottengo

R

(gas)

∆G° ∆G°

= -RT*ln K = -RT * 2,3026log (K) da cui ho Log (K) = / RT*T*2,3026

-∆G°/-RT*2,3926 (-6816/-1,087*298*2,3026) (-6816/1363,429) 4,999 0,999 +4

K = 10 = 10 = 10 = 10 = 10

0,999 4 4

= 10 * 10 = 9,977*10 Risposta 4

Il valore della Costante di Equilibrio, alle condizioni date. è K= 9,977*10

n°4

Calcolare il valore della Costante di Equilibrio (K) a 25°C della reazione:

↑gas

C H + 3H <----------------------> C H

6 6 2 6 12

sapendo che le variazioni di Energia Libera Standard (∆G°), sono:

∆G°f(C H ) = +29,4 K /M

6 6 cal

∆G°f(C H ) = +6,8 K /M

6 12 cal Soluzione

A)- Sapendo che:

∆G°reazione ∆G°prodotti ∆G°reattivi

a)- = +

∆G°elementi

b)- = 0

∆G°reazione

c)- < 0 la reazione evolve a destra

∆G°reazione > 0 la reazione evolve a sinistra

∆G°reazione:

Calcolo il

∆G°reazione ∆G°prodotti ∆G°reattivi

= -

– [∆G°f(C H ) + 3∆G°f ]

=∆G°f

[C6H12] 6 6 (H2gas) /M = -22600 cal/M

= +6,8 – (+29,4+3*0) = +6,8 – 29,4 = -22,6 = K

cal

B)- Sapendo che:

∆G°

a)- = -RTln(K)

b)- R = 1,987

c)- T = 273 + 35 = 298°C

d)- ln = 2,3026*log

Calcolo la Costante di Equilibrio K:

∆G°/RT*2,3026

log (K) = da cui ho:

(∆G°/RT*2,3026) (-22600/1,987*298*2,3026) (-22600/1363,429) 16,576

K = 10 = 10 = 10 = 10

0,576 + 16 0,576 16 16

= 10 = 10 * 10 = 3,767*10

Risposta 16

La Costante di Equilibrio della reazione data è: K = 3,767*10

n° 5

Calcolare il valore della Costante di Equilibrio (K), a 25°C, della reazione:

CO↑gas + H2O↑gas <----------------> HCOOH↑gas

sapendo che le reazioni di Energia Libera (∆G°) Standard sono:

∆G°f (CO↑gas) = -32,808 K /M

cal

∆G°f(H2O↑gas) /M

=-54,636 K cal

∆G°f(HCOOH↑gas) /M

=-80,240 K

cal Soluzione

A)- Sapendo che:


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DESCRIZIONE DISPENSA

Il corso di Chimica Medica è tenuto dal prof. Massimiliano Coletta
CENNI INTRODUTTIVI - Tabella periodica degli elementi e nomenclatura inorganica.
COSTITUZIONE DELL 'ATOMO - Particelle elementari: protone, neutrone, elettrone. Isotopi. Elettroni e configurazione elettronica degli atomi. Numeri quantici ed orbitali. Auf-bau. Il legame chimico.
IBRIDIZZAZIONE DELL'ATOMO DI CARBONIO - Ibridizzazioni sp3, sp2, sp e loro geometria.
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA - Gas: equazione di stato dei gas ideali. Temperatura assoluta e relazione con la velocità molecolare media. Miscele gassose; legge di Dalton. Liquidi: tensione di vapore di un liquido. Solidi: caratteristiche strutturali dei solidi covalenti, ionici, molecolari, metallici. Diagrammi di stato.
TERMODINAMICA CHIMICA – Potenziali termodinamici; entalpia e legge di Hess; entropia. Energia libera: correlazione con entalpia ed entropia.
SOLUZIONI - Concentrazione delle soluzioni. Diluizioni e mescolamenti di soluzioni. Tensione di vapore di una soluzione (legge di Raoult). Proprietà colligative. Solubilità dei gas nei liquidi: la legge di Henry.
L'EQUILIBRIO CHIMICO - Equilibri in fase gassosa. Espressione della costante di equilibrio. Relazione tra Kc e Kp. Fattori che influenzano l'equilibrio. Equilibri omogenei ed eterogenei.
SOLUZIONI DI ELETTROLITI - Elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione. Proprietà colligative di soluzioni di elettroliti; binomio di Van't Hoff. Acidi e basi secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis. Acidi e basi forti e deboli. Legge di diluizione di Oswald. Il pH; calcolo del pH in soluzioni di acidi (e basi) forti e deboli. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Dissociazione degli acidi poliprotici (cenni). Titolazioni acido-base.
SISTEMI ETEROGENEI - Definizione di soluzione satura. Costante di solubilità ed effetto dello ione a comune.
CINETICA CHIMICA - Introduzione alla cinetica; teoria del complesso attivato; energia di attivazione. Equazioni cinetiche ed ordine di reazione. Relazione tra costante cinetica ed energia di attivazione (equazione di Arrhenius). Relazione tra costanti cinetiche e costante di equilibrio.
REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE E POTENZIALI ELETTROCHIMICI - Numero di ossidazione. Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento. Potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst. Forza elettromotrice di una pila. Semielementi. Pile chimiche e pile a concentrazione.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in farmacia (Facoltà di Medicina e Chirurgia e di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali)
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di CHIMICA MEDICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Tor Vergata - Uniroma2 o del prof Coletta Massimiliano.

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