Chimica generale e inorganica - esercizi e soluzioni

A

Prova scritta dell’esame di Chimica Generale 18 Febbraio 2013

+ 3-(aq) 2+(aq)

1] a – Bilanciare la reazione: Co + H O + NO → Co +NO +H O

(s) (g) 2 (ℓ)

3 +

3-(aq)

2+(aq)

R: Co → Co + 2e; NO + 4H O +3e → NO +6H O

(s) (g) 2 (ℓ)

3

+ 3-(aq) 2+(aq)

3Co + 8H O + 2NO → 3Co +2NO +12H O

(s) (g) 2 (ℓ)

3

b – misurato a 28°C e 1,2 atm che si ottiene per reazione

Calcolare il volume di NO

(g) -1

di 7,9 g di cobalto metallico. (m.m.a. in gmol : Co, 58,03).

-1

R: moli di Co = (7,9g/58,03 gmol ) = 0,136 mol; moli di NO = (2/3) 0,136 mol = 0,09 mol

-1 -1

volume di NO = 0,09 mol (0,0821 ℓ atm mol K ) 301 K/1,2 atm= 1,87 ℓ.

. . . -4

2] a – Calcolare il pH di una soluzione di 100 mℓ di HCOOH 0,8M (HCOOH: m.m=46 g/mol e K = 1,8·10 ).

a

-4

R: √1,8·10 0,8= 0,012; pH= 1,92

x

b – Calcolare il pH quando alla soluzione riportata nel punto a, vengono aggiunti 50 mℓ di una soluzione

di NaOH 1,6M.

R: 1,6 0,05= 0,08mol NaOH; 0,8 0,1=0,08mol HCOOH; HCOOH+NaOH → NaCOOH+H O

x x 2

- - -

HCOO + H O HCOOH + OH ; [HCOO ]= 0,08/0,15=0,53M;

2

- -14 -4 -6

OH ]=√(10 0,53)/1,8·10 = 5,426·10 M; [pOH= 5,26; pH= 8,74

x

3] a – Per la reazione TiO + 2C + 2Cl → TiCl + 2CO , = 70,3 kJ. Calcolare il

∆H°

2 (s) (s) 2(g) 4(g) (g) r

– –

(TiCl ) noto che (TiO ) = 1054,5 kJ/mol e (CO ) = 110,5 kJ/mol.

∆H° ∆H° ∆H°

f 4(g) f 2(s) f (g)

R: H° = (TiCl ) + 2 H° (CO ) - (TiO )= 70,3 kJ

∆ ∆H° ∆ ∆H°

∆ ∆

x

r f 4(g) f (g) f 2(s)

H° (TiCl ) =70,3 – 1054,5 – 2 (–110,5) = –763,2 kJ

∆ x

f 4(g)

b – Dai seguenti dati: S°(C )= 5,7 J/Kmol, S°(Cl ) = 223,1 J/Kmol, S°(CO ) = 197,7 J/Kmol,

(s) 2(g) (g)

a

S°(TiO ) = 50,6 J/Kmol, S°(TiCl ) = 353,2, determinare se la reazione in è spontanea a 25°C.

2(s) 4(g)

R: S° = 353,2 + 2 197,7 – [50,6 + 2 5,7 + 2 223,1] = 240,4 J/K.

∆ x x x

r

= H° – T 70,3 kJ – [298K 0,2404kJ/K] = – 1,34 kJ. La reazione è spontanea.

G° ∆ ∆S°=

∆ ∆ x

r -1

4] Sapendo che la costante ebullioscopica dell’acqua vale k = 0.513 °C·m , calcolare la temperatura di

eb

ebollizione delle seguenti soluzioni:

a – 100 g di soluzione acquosa al 10% in peso di glucosio (m.m.= 180 g/mol)

R: 10/180=0,055mol ; m = 0,055/0,090= 0,611m ; ∆T = 0,513 0,611= 0,313; Teb= 100,313 °C

x

eb

b – 100 g di soluzione acquosa al 10% in peso di ipoclorito di calcio (Ca(ClO) : m.m.=142.9 g/mol)

2

R: 10/142.9=0.0699mol ; m = 0.0699/0.090= 0.776m ; ∆T = 0.513 0.776 3=1.19; T =101.19°C

x x

eb eb

5] a – Calcolare la massa di rame che si deposita al catodo di una cella elettrolitica contenente -1

una soluzione di CuCl se si fa passare una corrente di 4 A per 10 h. (m.m.a Cu= 63,54 gmol )

2 x10 x

2+ -1 -1

R: Reazione catodica: Cu +2e → Cu; numero di coulomb= 4 Cs = 144000C;

h 3600 sh

-1

n = 144000C/96500C mol =1,492 mol elettr; -1 ) = 47,4 g

massa =1,492 mol elettr (1mol Cu/2mol elettr)( 63,54 gmol

b – A 25°C, ricavare il pH della soluzione acquosa nel compartimento catodico della pila

sotto schematizzata, f.e.m. = 0,111 V. +

Pt(H ), p =1atm Pt(H ), p =1atm

[H O ]= 1 pH= x

2 H2 2 H2

3

x + + +

R: f.e.m.= 2,3025 0,0591 ln(1/[H O ]) = 0,0591 log(1/[H O ]); log(1/[H O ])=0,111/0,0591; pH=1,88

3 3 3

6] In un contenitore di 2ℓ si pongono a reagire 2 moli di CO e 2 moli di H O, ad una data temperatura T,

2

secondo la seguente reazione: CO + H O CO + H A tale temperatura la K vale 0,8.

(g) 2 (g) 2(g) 2(g) c

Quando il sistema raggiunge l’equilibrio, la pressione nel recipiente vale 2 atm.

a – Calcolare il numero di moli di tutte le specie presenti all’equilibrio.

2 2 2 2

R: 0.8=(x /2 )/((2-x) /2 ) x= 0.94 mol; mol =mol =1,06mol ; mol =mol =0,94mol

→ CO H2O H2 CO2

b – Calcolare il valore della pressione parziale di H all’equilibrio.

2

R: mol tot = 4mol ; P = (0,94/4) 2= 0,47 atm

x

H2