Esercizi di Chimica (prove d'esame)

Prova di chimica 19/01/2016

1) N₂O₄ reagisce in ambiente acido secondo la seguente reazione:

N₂O₄ → NO + NO₃^-

determinare il volume di N₂O₄, misurato a 50.0°C e 1.00atm per avere 500.0ml di una soluzione 0.0750 M di ioni NO₃^-

2) Calcolare il volume V₁ di HCl a pH =2 e il volume V₂ di Ca(OH)₂ a pH=12 da mescolare per ottenere 0.500dm³ di una soluzione a pH =3.

3) Calcolare quanti grammi di glicole etilenico C₂H₄(OH)₂ (non elettrolita) si devono aggiungere a 1.00Kg di H₂O affinché abbassando la temperatura a -3.00°C, si formino 100.0g di ghiaccio. K_c = 1.86°C/m

4) PCl₅ è posto in un recipiente inizialmente vuoto del volume di 10.0 dm³ e la temperatura è portata a 600°C . Quando si è stabilito l'equilibrio della reazione

PCl₅ ⇄ PCl₃ + Cl₂

la pressione totale nel recipiente è 2.70 atm e si sono formati 10.40 g di Cl₂. Calcolare la massa iniziale di PCl₅ e la costante di equilibrio K_P.

5) Calcolare la massa di KCN da sciogliere in acqua per ottenere 300.0cm³ di una soluzione che ha lo stesso pH di una soluzione di NaOH 0.010M . K_a (HCN) = 7.2 x 10^-10M

Considerare i seguenti pesi atomici:

C = 12.00; Cl = 35.45; H = 1.00; N = 14.00; O = 16.00; K= 39.10, P=30.97,

Soluzioni

1) V = 0.744 dm³

2) V₁= 0.350 dm³; V₂= 0.150 dm³

3) m = 90.00g

4) m = 47.9 g; K_P = 1.84 atm

5) m = 140,6 g

1

N₂O₄ → NO + NO₃

(x2) 4e^- + 4H⁺ + N₂O₄ → 2NO + 2H₂O

(x9) 2H₂O + N₂O₄ → 2NO₃ + 4H⁺ + 2e^-

8e^- + 8H⁺ + 2N₂O₄ → 4NO + 4H₂O

8H₂O + 4N₂O₄ → 8NO₃ + 16H⁺ + 8e^-

8e^- + 8H⁺ + 8H₂O + 6N₂O₄ → 4NO + 8NO₃ + 16H⁺ + 8e^-

dividendo x2

2H₂O + 3N₂O₄ → 2NO + 4NO₃ + 4H⁺

V = _nRT⁄^p = 0.0281 mol x 0.08206 l·atm

/mol·K x 323.3 K / 1.00 l = 0.745 dm³

V_soluz. = 0.500 l ; [NO₃] = 0.0750 M

=> MNO₃ = 0.500 l x 0.0750 _mol⁄^l = 0.0375 mol

0.0375 mol NO₃ x 3mol N₂O₄ / 4mol NO₃ = 0.0281 mol N₂O₄

2

HCl : pH = 2 → [H⁺] = 10^-pH = 10^-2 M = [HCl]

Co(OH)₂ : pH = 12 → [OH^-] = 10^-pOH = 1 x 10^-2 M ; [Ca(OH)₂] = 5.0 x 10^-3 M

soluz. finale : V = 0.5 l ; pH = 3 acido → prevale un eccesso di H⁺

[H⁺_ecc.] = 10^-pH = 1 x 10^-3 M

M_H⁺ecc. = M_H⁺ - M_OH^-

(V_tot - V_HCl) =

[H⁺_ecc.] · V_tot = [HCl] · V_HCl - [Ca(OH)₂] · V_Ca(OH)2

pongo V_HCl = x

5 x 10^-4 . 0.500 = 1 x 10^-2 . x - 1 x 10^-2 . 0.500 + 5 x 10^-3 . x

=> x = 2.5 x 10^-4 . 5 x 10^-3 _- 1.5 x 10^-2 = 0.350 dm³ = _VHCl

=> V_Ca(OH)2 = V_tot - V_HCl = 0.500 - 0.350 = 0.150 dm³

3

V_a = 1.0 dm³      [NH₄Cl] = 0.100 M V₂ = 2.0 dm³      [NaOH] = 0.100 M

M_NH4+ = 1.00ℓ x 0.100 mol/ℓ = 0.100 mol M_OH- = 2.00ℓ x 0.100 mol/ℓ = 0.200 mol

NH₄⁺(aq) + OH^-(aq) ⇌ NH₃ + H₂O 0.100      0.200 -           +0.200 0.000      0.100      0.100

[OH^-] = _MOH-/^V_tot = _{0.100 mol}/^(1+2)ℓ = 0.033 M ⇒ pOH = -log[OH^-] = 1.47

pH = 14 - pOH = 14 - 1.47 = 12.52

4

[OH^-] = 10^-pOH = 10^-(14-12.35) = 0.0224 M ⇒ [Ca(OH)₂] = _[OH^-]/² = _{0.0224 M}/² = 0.0112 M

Sol. satura: K_ps = [OH^-]² [Ca²⁺] = (0.0224)² 0.0112 = 5.62 x 10^-6 M³

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^-                              0.00      0.100 +S      +2S S      (2S + 0.100)

5.62 x 10^-6 = S (2S + 0.1)² ⇒ 5.62 x 10^-6 = S (4S² + 0.01 + 0.04S)

⇒ 4S³ + 0.4S² + 0.01S - 5.62 x 10⁶ = 0 ⇒ S = 8.5 x 10^-4 mol/ℓ

5

44g NON ELETT .      i = 1;      0.2 kg di H₂O ;      ΔT = 2.33°C Kcr = 1.860°c/m

ΔT = m . Kcr . i ;      m = _n/^m_kg ⇒ m = _{ΔT . Pac/Kg}/^{Kcr . i} = = _{2.33 - 0.2}/^{1.860 . 1} = 0.250 mol_e

PM = _g/^mol = _{44 g}/^{0.250 mol} = 175.6 g/mol

2)

C(S) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + H₂(g)

• 16.66 mol 8.50 mol 0.00 mol 0.00 mol
• - x + x + x
• (16.66 - 3.30) 2.20 mol 3.30 mol 3.30 mol
• 13.36 mol

M H₂O eq = 2.20 mol

M H₂O i = 5.50 mol → x = Δn = 5.50 - 2.20 = 3.30 mol

M C = 200 g / 12 g/mol = 16.66 mol C

T = 400°C = 673.3 K

K_c = [CO] [H₂] / [H₂O] = (3.30 mol / 10L) (3.30 mol / 10L) / (2.20 mol / 10L) = 0.495 M

K_p = K_c (R·T)^c+d-(a+b) = 0.495·(0.08206·673.3)^1+1-0-1 = 27.35 atm

M C eq = 13.36 mol → P C eq = 43.36 mol · 12 g/mol = 160.32 g OK

1. 40 H⁺ + 2 Cr(OH)₃ + 3 CeO^- → 2 CrO₄^2- + 3 Ce⁺ + 5 H₂O
   • +2 e^-, -3 e^-
   • Sx: -3 e^-, Dx: -4·3 = -7 e^-
   • O: 13, H: 10
   • O = 13, H = 10 (+5 H₂O)
2. 8 H⁺ + 1 Cr₂O₇^2- + 1 I^- → 2 Cr³⁺ + IO₃^- + 4 H₂O
   • +2 (3 e^-), -6 e^-
   • Sx: -3 (+8 H⁺), Dx: +5
   • O: 7, H: 8
   • O: 3 → 3·4+ = 7, H: 0 → 9 - 2 = 6
3. 6 H⁺ + 1 IO₃^- + 5 I^- → I₂ + 3 H₂O
   • +5 e^-, -1 e^-