Soluzioni, concentrazioni e proprietà colligative

Calcoli chimici

H21 L etere = 713 g ,713 g= = 9 . 62 molin etere 74 . 12 /g mole , poiché esso è al 20.95%

Per bruciare 9.62 moli di etere servono 6 · 9.62 moli (57.7moli) di O2in aria il volume necessario d’aria (V) è:

⋅ ⋅57 . 7 0 . 082 298 . 15nRT 3= =V = 1410.66 L =1.41 mO2 1P100 3= ⋅ =V 6.73 mV 2O20 . 9511)

7.5mL di una miscela gassosa composta da CO , N O e C H a 1 atm e T = 298 K vengono2 2 5 2 6fatti gorgogliare attraverso una soluzione di Ba(OH) che assorbe quantitativamente CO e N O2 2 2 5secondo le reazioni:

→Ba(OH) + CO Ba(CO) + H O2 2 3 2→Ba(OH) + N O Ba(NO ) + H O2 2 5 3 2 2

Il volume del gas residuo è 2.45mL alle stesse condizioni di T e P. Il BaCO che si è formato è3un prodotto insolubile che viene filtrato e il suo peso è di 31.4mg. Trovare la pressione parzialee la frazione molare dei singoli gas.

V = 2.45mL (gas residuo)

C2H6 = 197.34 g/mole

PM BaCO3 110 . 0314 g == = 0.000159 molin nCO2 BaCO3 197. 34 /g

mole⋅ ⋅0 . 000159 0 . 082 ( / ) 298moli Latm moliK K= = 3.88mLVCO2 1atmV = 7.50mL – 2.45mL -3.88mL =1.17mLN2O5Ho i V parziali dei tre gas e allora posso calcolare le P parziali e frazioni molari.2 . 45 mL= ⋅ =P 0.327atm1atmC2H6 7 . 50 mL3 . 88 mL= ⋅ =1 0.517atmP atmCO2 7 . 50 mL1 . 17 mL= ⋅ = 0.156atmP 1atmN2O5 7 . 50 mLDato che la P totale è 1atm allora x = 0.327, x = 0.517, x = 0.156.C2H6 CO2 N2O512) Una lega di Al-Mg viene trattata con HCl. Dal trattamento di 4.2g si ottengono 3.99L di H a2c.n.. Calcolare la percentuale di Al nella lega date le reazioni:→2Al + 6HCl 2AlCl + 3H ↑3 2→Mg + 2HCl MgCl + H ↑2 23 . 99 L =n = 0.178 moliH2 22 . 41L =3/2 n mentreData la quantità x di Al 4.2-x è la quantità di Mg. Dalla prima reazione n H2 Al,dalla seconda n = n .H2 Mg3n = n + nH2 Al Mg2 −4 .2 x3 x0.178 = +2 PMPM MgAlDati PM = 27 g/mole e PM = 24.3 g/mole ottengo x = 0.36g.Al Mg0 . 36 ⋅100 =%Al = 8.6% (Il

Mg è il 91.4%)4 . 213) Un volume di gas impiega 3 secondi ad effondere da un foro capillare, un identico volume d'aria impiega 2.54 s (PM medio =29 g/mol). Qual è il PM del gas? Data la legge di Graham: 12V1 dv t= = 21 1Vv d22 1t 2(V = volume gas , t=tempo, d=densità) se abbiamo volumi uguali di gas, possiamo ottenere il peso molecolare riarrangiandola: 2d t=1 1 =1.38 2d t2 2PM =1.38 · PM = 39.9 (Argon)x aria III. Bilanciamento reazioni 1) Calcolare quanti mL di una soluzione di 23.5g di K Cr O per L ossidano 2.8g di FeSO in2 2 7 4 ambiente acido. La reazione (da bilanciare) è: 2+ + 3+ 3+72- →Cr O + Fe + H Fe + Cr + H O2 2 Bilanciamento con il metodo delle semireazioni: - + 3+2- →Cr O + 6 e + 14H 2 Cr + 7H O · 12 7 22+ 3+→Fe Fe + 1e- · 6 _____________________________________________2- 2+ + 3+ 3+→Cr O + 6 Fe + 14H 6 Fe +2 Cr + 7H O2 7 2 Moli FeSO in 2.8g (PM =151.91g/mole; PM =294.2g/mole ):4 FeSO4 K2Cr2O72 . 8n = = 0.01843

moliFeSO₄ = 151.9123.5294.272-[Cr O₂]= = 0.08 moli/L²

Una mole di K Cr O₇ ossida 6 moli di FeSO₄. Se V è il volume di soluzione di K Cr O₇:

n72- FeSO₄O₂ · V =[Cr₂6] = 130.01843V = 0.038L = 38mL⋅6 0.082)

500mL di una soluzione contengono 15.8g di KMnO₄. L’aggiunta di 20 mL di tale soluzione a 410mL di una soluzione di SnCl₂ fa avvenire la seguente reazione (da bilanciare):

24- 2+ + 2+ 4+→+ Sn + H Mn + Sn +H O MnO₂

Calcolare la concentrazione Sn di nella soluzione, ammettendo che lo stagno presente sia stato tutto ossidato.

4- + 2+→MnO₂ + 8H +5e- Mn + 4H₂O · 2

4+→ Sn + 2e- · 5Sn

_________________________________________

4- 2+ + 2+ 4+→2MnO₂ + 5Sn + 16H 2Mn + 5Sn + 8H₂O

2PM =158 g/mole

KMnO₄ = 15.81584-] =[MnO₂] = 0.2 moli/L

0.5in 20mL hon =0.2 · 0.02 = 0.004 moli

MnO₄- 4- 2+ossidano 5 moli di Sn .2 moli di MnO 5n = 0.004 · = 0.01 moli presenti in 10mL

Sn2+ 20.012+[Sn²⁺] = 1 M

0.013) Data la reazione

(da bilanciare) → ↑Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O a) Se 4 g/atomi di Cu vengono posti a reagire con 16 moli di HNO3, quante moli di HNO3 restano a fine reazione e quante moli di prodotti si ottengono? b) Se 24g di Cu vengono messi a reagire con 12g di HNO3, quale reattivo e quanti g di esso restano? 2+ → Cu Cu + 2 e- · 3- → + 3e- + 4H+ NO + 2 H2O · 2NO2 ______________________________________ Per completare il bilanciamento della reazione devo aggiungere 6 NO3, che vanno a formare il Cu(NO3)2. Per cui: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O a) n = n = 4·4= 10.67 moli n rimasto = 16-10.67=5.33moli HNO3 Cu HNO3 n = 4Cu(NO3)2 n = n = 2.67 moli NO Cu3 n = n = 5.33 moli H2O Cu3 b) n = = 0.378 moli Cu 63.5 n = 0.19 moli (Cu in eccesso) HNO3 = 63.3 n = n = 0.071 moli n in eccesso = 0.307 n Cu reagiti HNO3 Cu 0.307 · 63.5 = 19.51 g Cu rimasti. 4) Bilanciare la reazione: 2+ 4- + 3+ 2+ → Fe + MnO4 +H+ → Fe + Mn + H2O2 Calcolare quanti

grammi di FeSO4 sono necessari per la riduzione di una quantità di KMnO4 tale da contenere 0.25g di Mn.

Bilancio con il metodo delle semireazioni:

2Fe2+ + 5MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

In una mole di Mn è contenuta una mole di KMnO4.

0.25g Mn = 0.00455 mol Mn

n(FeSO4) = 5n(Mn) = 0.02275 moli

FeSO4 KMnO4

PM = 151.91 g/mole

FeSO4 = 0.02275 · PM = 0.02275 · 151.91 = 3.45g

5) Una soluzione contiene KI, Na2SO4, e un altro materiale inerte. 0.35g della miscela vengono disciolti in H2O e vengono aggiunti 5.6mL di una soluzione di 0.893g di KMnO4 in 250mL in ambiente acido che reagisce stechiometricamente con il KI presente secondo la reazione (da bilanciare):

2MnO4- + 16H+ + 10I- → 2Mn2+ + 8H2O + 5I2

Un campione di 0.53g trattato con BaCl2 (Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2NaCl) diede...

0.565g₂ 2 4 2 4di BaSO .4Calcolare le % di K e Na nella miscela di partenza.Il bilanciamento è:+ 2+4- → —MnO + 5e- + 8H Mn + 4H O 22- → —2I I + 2e- 52_________________________________4- - + 2+→+ 10I + 16H 2Mn + 5I + 8H O2MnO 2 20 . 893158n = = 0.0226KMnO4 0 . 25— —n = 0.022 5 0.0056 = 0.000632 moliKIPM = 39.1 g/moleK —m = 0.000632 PM = 0.0247gK+ K0 . 0247 ⋅%K = 100 = 7.07%0 . 35PM = 233.4 g/moleBaSO4 0 . 565= = 0.00242n BaSO4 233 . 4 16→ ↓Dalla stechiometria della reazione Na SO + BaCl BaSO + 2NaCl si ha che:2 4 2 41n = n = nNa2SO4 BaSO4 Na+2—n = 2 n = 0.00484 moliNa+ BaSO4PM = 23 g/moleNa —= 0.00484 PM = 0.111gm Na+ Na0 . 111 ⋅ = 21%%Na = 1000 . 53IV. Equilibrio in fase gassosa1) Calcolare la Kp per l’equilibrio di dissociazione:∴I 2I2 (g) (g)Sapendo che a 1200°C 0.497g di iodio in un recipiente di 250mL esercitano una pressione di101.9 cmHg.Dalla formula generale per le moli totali nel sistema:α—n = n° [1 +

(a + b - 1 )]tot ∴dato che a = 2 e b = 0 se la reazione di dissociazione generica fosse A B aA + bB.a bα]—n = n° [1 +tot 0 . 497n° = = 0.00196 moli253 . 8Applicando la legge di stato dei gas ideali si ha:α]—PV = n° [1 + RT101 . 9 ⋅ 0 . 2576α = - 1 = 1.416 – 1= 0.416⋅ ⋅0 . 00196 0 . 082 1473α 24 —Kp = P = 1.12α− 21 172) Un recipiente riempito con NH a 300°C. La pressione totale è di 1650torr e l’ammoniaca è3dissociata per l’89%. Calcolare le pressioni parziali dei componenti della miscela gassosa, notala reazione di dissociazione:∴2NH (g) N (g) + 3H (g)3 2 2α αn°(1-α)1650 torr = 2.17 atmα = 0.89α2 ⋅ = 0.511 atmP = PN2 α+1P =3 · P = 1.533atmH2 N2α−1 ⋅ =P = 0.126 atmPNH3 α+13) 5.7 L di H a T= 25°C e P= 752 torr vengono fatti passare attraverso un forno tubolare a21100°C contente FeO.

All'interno del forno si instaura l'equilibrio: FeO(s) + H2(g) ⇌ Fe(s) + H2O(g) Il gas uscente viene fatto passare in un tubo contenente CaCl2. L'aumento di peso è di 1.9533g. Calcolare la Kc e Kp della reazione. 752torr * 5.7 L/PV = 760 torr * atm = 0.23 moli * 0.082 (atm/L*moli*K) * 298.15K = 31.66 moli * atm Kc = (0.23 - 0.108) / (0.108) = 0.880 Kp = (31.66 * 14.82) / (16.86) = 27.84 4) Una mole di H2 e una mole di I2 sono riscal