Esercizi Elementi di chimica e chimica-fisica

Predire se una soluzione di ognuno dei seguenti sali è acida, basica o con pH

neutro: (a) KCl; (b) KF; (c) NaNO ; (d) Ca(OCl) .

3 2

Qual è il pH di una soluzione acquosa di NaOCl 0.089M (HClO: pK =7.54)?

a

Qual è il pH di una soluzione acquosa di NH Cl 0.123M (NH : K =1.8·10 )?

-5

4 3 b

L’acido sorbico, CH (CH) CH COOH (pK =4.77), è ampiamente usato

2 3 2 a

nell’industria alimentare come conservante. Per esempio, il suo sale

potassico (sorbato di potassio) viene aggiunto al formaggio per inibire la

formazione di muffa. Qual è il pH di una soluzione di sorbato di potassio

0.37M?

La piridina, C H N (pK =8.82), forma un sale, cloruro di piridinio (C H NH Cl )

+ -

5 5 b 5 5

in seguito alla reazione con HCl. Calcolare il pH di una soluzione di cloruro di

piridinio 0.0482M.

upponi di voler preparare una soluzione acquosa a pH=8.65 dissolvendo uno

S dei seguenti sali in acqua. Quale sale useresti e in che concentrazione? (a)

NH Cl; (b) K SO ; (c) KNO ; (d) NaNO . (pK [NH ]=4.74; pK [HNO ]=3.14)

4 2 4 2 3 b 3 a 2

.30mol di clorito di calcio vengono dissolti in acqua per ottenere 2.50L di

0

soluzione. K =2.9·10 per HClO, mentre K =1.1·10 per HClO . Scrivere la

-8 -2

a a 2

reazione di idrolisi del clorito di calcio e calcolare il pH della soluzione.

Un campione di gas ha un volume di 4.25L a 25.6°C e 748mmHg. Quale

sarebbe il volume di questo gas a 26.8°C e 742mmHg?

Un campione di 10g di un gas ha un volume di 5.25L a 25°C e 102kPa. Se

vengono aggiunti 2.5g dello stesso gas mantenendo il volume costante a

5.25L e si aumenta la temperatura fino a 62°C, qual è la nuova pressione del

gas?

Qual è il volume in litri occupato da 89.2g di CO a 37°C e 98.3kPa?

2

Un cilindro di 12.8L contiene 35.8g di O a 46°C. Qual è la pressione del gas

2

in kPa?

Un campione di Kr in un cilindro di 18.5L esercita una pressione di 11.2atm a

28.2°C. quanti grammi di gas sono presenti?

Un cilindro a volume costante di 72.8L contenente 7.41g di He viene

riscaldato fino a quando la pressione raggiunge 3.50atm. Qual è la

temperatura finale del gas?

Qual è il volume molare di un gas ideale a (a) 25°C e 1.00 atm; (b) 100°C e

748Torr?

Se la pressione di un generico gas ideale è 2.5atm, a quale temperatura il

gas raggiungerà un volume molare pari a 22.4L?

Un recipiente del volume di 1.00m contiene 10.0kg di O alla pressione di

3 2

1·10 Pa. Qual è la temperatura nel recipiente?

6

Un campione di gas di massa pari a 0.418g ha un volume di 115mL a 66.3°C

e 99.0kPa. Qual è la massa molare del gas?

Un campione di 0.231g di un idrocarburo gassoso occupa un volume di

102mL a 23°C e 749mmHg. Qual è la massa molare del composto?

Se 13.5g di un gas incognito occupano 6.87L misurati a 273K e a 1.01·10 Pa,

5

qual è la sua massa molare?

Due gas sono stati uniti in un recipiente di 5.00L a 291.0K. Originariamente, il

gas A era confinato in 14.20L a 1.081bar e 303.1K, mentre il gas B era

confinato in 1.251L a 26.77bar e 327.5K. a) Qual è la pressione totale finale

nel recipiente da 5.00L? b) Qual è la pressione parziale del gas A nel

recipiente da 5.00L? c) Qual è la pressione parziale del gas B nel recipiente

da 5.00L?

Calcolare il calore necessario per riscaldare 9.25L di acqua da: (a) 22.0°C a

29.4°C; (b) 22.0°C a 104.5°C.

Calcolare la temperatura finale raggiunta quando un campione di 12.6g di

acqua a 22.9°C assorbe un calore pari a 875J.

Calcolare la massa di ghiaccio che può essere fusa con lo stesso calore

richiesto per aumentare la temperatura 3.50mol di acqua da 0.0°C fino a

50.0°C.

Calcolare la variazione di temperatura di 3mol di gas monoatomico in seguito

all’assorbimento di un calore pari a 100.0J se il processo avviene a volume

costante. Quanto vale la variazione di temperatura se il gas è costituito da

molecole biatomiche rigide?

Per aumentare la temperatura di X moli d’acqua da 25.0°C fino a 37.0°C è

necessario fornire al sistema 905.0J sotto forma di calore. Determinare X.

L’entalpia standard di formazione di NH è -46.11kJ/mol. Quanto vale il ΔH °

3 r

per la seguente reazione?

2 1 +

NH → N H

2 2

3 3 1 O → CO

Determinare il ΔH ° per la reazione , sapendo che:

r 2 2

2

1

C+ O →CO

a) ∆H° =-110.54 kJ/mol

r

2

2

C+O →CO

b) ∆H° =-393.51kJ/mol

r

2 2 +2

C H H → C H

Determinare il ΔH ° per la reazione , sapendo che:

r 3 4 2 3 8

1

+

H O → H O

a) ∆H °=-285.8 kJ/mol

r

2 2 2

2

+ +2

C H 4 O → 3 CO H O

b) ∆H °= -393.51 kJ/mol

r

3 4 2 2 2

+5 +4

C H O → 3CO H O

c) ∆H °= -2219.1 kJ/mol

r

3 8 2 2 2 1

+

H O → H O

Data la reazione di formazione dell’acqua , l’entalpia

2 2 2

2

standard di formazione Δ H° di H O a 25°C è di -241.82kJ/mol. Se ne calcoli il

f 2

valore a 200°C conoscendo i seguenti valori dei calori specifici a pressione

costante (nell’ipotesi C ≠ f(T)).

p

H O C = 33.58J·mol ·K ; H C = 28.84J·mol ·K ; O C = 29.37J·mol ·K

-1 -1 -1 -1 -1 -1

2 p 2 p 2 p

Per l’idrolisi dell’urea in soluzione acquosa a 25°C

¿ +2

NH CO+ H O→ CO NH

2 2 2 2 3

¿

C = 93.14 J·mol ·K , ∆ H° = -317.77 kJ·mol

-1 -1 -1

p[urea] f [urea]

C = 110 J·mol ·K , ∆ H° = -80.71 kJ·mol

-1 -1 -1

p[NH3] f [NH3]

C = 37.10 J·mol ·K , ∆ H° = -413.80 kJ·mol

-1 -1 -1

p[CO2] f [CO2]

C = 73.3 J·mol ·K , ∆ H° = -285.85 kJ·mol

-1 -1 -1

p[H2O] f [H2O]

Quando il n-esano (C H ) passa sopra un catalizzatore a base di cromo a

6 14

500°C si formano benzene (C H ) e idrogeno secondo la reazione C H → C H

6 6 6 14 6 6

+ 4H . Calcolare l'entalpia di reazione ΔHr° a questa temperatura, sapendo

2

che ΔHr° a 25°C è 250.3kJ/mol e che le capacita termiche molari a P=cost

delle specie presenti sono C [C H ]= 38.16J·mol ·K , C [H ]= 20.82J·mol ·K

-1 -1 -1 -1

p 6 14 p 2

e C [C H ]= 82.93J·mol ·K .

-1 -1

p 6 6

Calcolare il valore di ΔHr° per la reazione di conversione del metano (CH ) in

4

etilene (C H )

2 4

2CH → C H + 2H . A 45.0°C, sapendo che ΔHr° a 25°C è 48.3kcal/mol e che

4 2 4 2

le capacità termiche delle varie specie sono C [CH ]= 8.54cal·mol ·K ,

-1 -1

p 4

C [C H ]= 10.41cal·mol ·K e C [H ]= 6.89cal·mol ·K .

-1 -1 -1 -1

p 2 4 p 2

Quanto calore è necessario per fondere un blocco di ghiaccio di 10kg che si

trova ad una T=-10°C ed avere acqua liquida alla T=60°C?

Qual è la variazione di entalpia corrispondente al raffreddamento di 1mol di

vapore