FONDAMENTI DI CHIMICA - Seconda Prova in Itinere - AA 2012/2013 PDF

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FONDAMENTI DI CHIMICA
Seconda Prova in Itinere
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FONDAMENTI DI CHIMICA Seconda Prova in Itinere, 31/1/2013

1. Uno sciroppo di zucchero è costituito da una soluzione al 67% (in peso) di saccarosio (C12H22O11) in acqua. Calcolarne la tensione di vapore a 25°C, sapendo che il saccarosio non è volatile e che, a tale temperatura, la tensione di vapore dell’acqua pura è 24,0 Torr. [4 punti] Si applica la legge di Raoult: pA = p°A * χA Prendiamo 100 g di sciroppo: MM (C12H22O11) 12 * 12,01 + 22 * 1,01 + 11 * 16,00 = 342,3 g/mol mol (C12H22O11) 67 / 342,3 = 0,196 mol MM (H2O) 2 * 1,01 + 16,00 = 18,0 g/mol mol (H2O) 33 / 18,0 = 1,83 mol χ (H2O) 1,83 / (1,83 + 0,196) = 0,903 p (H2O) 24,0 * 0,903 = 21,7 Torr 2. Si vuole elettrolizzare una soluzione 1,0 M di HBr in acqua. Scrivere le reazioni che avvengono agli elettrodi e prevedere la tensione minima da applicare. [3 punti] Essendo HBr un acido forte, [H3O+] = 1,0 M, [Br-] 1,0 M e pH=0. Catodo: 2 H 3O + + 2 e -  H 2 + 2 H 2O E° = 0,00 V Anodo: 2 Br-  Br2 + 2 eE° = 1,09 V (in riduzione) Non avviene l’ossidazione dell’acqua a O2 perché, in quelle condizioni, ha un potenziale più alto rispetto al bromuro. La tensione minima da applicare sarà, dunque, di 1,09 V. 3. Prevedere il pH della soluzione che si ottiene sciogliendo 0,100 g di ossido di calcio in 300 mL di acqua. [3 punti] CaO + H2O  Ca++ + 2 OHMM (CaO) 40,08 + 16,00 = 56,1 g/mol mol (CaO) 0,100 / 56,1 = 0,00178 mol [OH-] 0,00178 * 2 / 0,300 = 0,0119 M pH 14 + log (0,0119) = 12,1 4. Mescolando una soluzione di solfuro di sodio con una soluzione di nitrato di argento, si assiste alla formazione di un precipitato. Spiegare cosa succede. [3 punti] 2 Na+ (aq) + S2- (aq) + 2 Ag+ (aq) + 2 NO3- (aq)  Ag2S (s) + 2 Na+ (aq) + 2 NO3- (aq) La combinazione degli ioni dà luogo alla formazione di solfuro di argento, un sale insolubile. 5. Calcolare il ΔrG° della reazione di decomposizione dell’ozono in alta atmosfera a -30°C. [3 punti] O3 (g)  O2 (g) + O˙ (g) ΔrH° ΔrS° ΔrG° (243 K)

249,0 – 142,7 = 106,3 kJ/mol 205 + 160,9 – 238,8 = 127,1 J / (K mol) 106,3 – 243 * 0,1271 = 75,4 kJ/mol

6. Sapendo che il punto critico del kripton sta a Tc=209 K e pc=54,3 atm, prevedere se sia possibile liquefare tale gas a 25°C per semplice compressione. [3 punti]

54,3

1,0 209,0 K 298 K

Non è possibile liquefare tale gas per semplice compressione 7. Una reazione chimica presenta il seguente diagramma di reazione:

ΔH

C+D 2E A+B+C

c.r. Indicare: a) L’equazione stechiometrica della reazione; b) L’equazione cinetica della reazione; c) Il meccanismo di reazione; d) se la reazione è esotermica o endotermica. [4 punti] a) b) c) d)

A+B+C  2E r = k [A] [B] A + B  D (lenta) seguita da C + D  2 E (veloce) Come appare dal grafico, la reazione è endotermica

8. Una pila è costituita da una lamina di piombo immerso in una soluzione di Pb(NO3)2 0,50 M collegata tramite una membrana ad una soluzione di CuSO4 0,010 M in cui è immersa una lamina di rame. Rappresentare graficamente la pila, specificando anodo, catodo, polo positivo, polo negativo, e verso di percorrenza degli elettroni e degli ioni a circuito chiuso. Scrivere la catena galvanica, la reazione globale e calcolare la f.e.m. della pila. [4 punti]

A -

+

anodo

catodo

Cu

Pb

2 e-

2 e-

Cu2+

Pb2+ NO3 -

SO4 2SO42-

(-) Pb | Pb2+ (0,50 M) || Cu2+ (0,010 M) | Cu (+) All’anodo: Al catodo: Globale: f.e.m.:

Pb  Pb2+ + 2 eE° = 0,13 V 2+ Cu + 2 e  Cu E° = 0,34 V Pb + Cu2+  Pb2+ + Cu ΔE° = 0,47 V 0,47 – 0,059/2 log (0,50/0,010) = 0,42 V

9. Data la reazione esotermica NH4NO3 (s)  N2O (g) + 2 H2O (g), scrivere l’espressione della Kp e stabilire se e come l’equilibrio viene modificato quando, a T costante: a) si aggiunge N2O; b) si aumenta il volume del recipiente di reazione; c) si aggiunge altro NH4NO3 [3 punti] Kp = a) b) c)

p(N2O) * p(H2O)2 La reazione si sposta a sinistra La reazione si sposta a destra (diminuisce ptot) Non succede nulla

10. Come si può ricavare del magnesio metallico a partire dal suo sale MgCl2? [3 punti] Per elettrolisi del sale fuso: al catodo si deposita magnesio metallico. A causa del basso potenziale di riduzione di tale elemento, questa reazione non si può fare in soluzione acquosa, nella quale si svilupperebbe idrogeno...