Esame 24/1/17

Esame scritto di Elementi di Chimica
24/1/2017
Laurea Triennale in Fisica/Matematica
Cognome e Nome……………………………………………..N. di Matricola………………………
1) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione:
ClO3- + I2 + H2O  IO3- + Cl- + H+
KClO3 + I2 + H2O  HIO3 + KCl
e calcolare:
a) i grammi di I2 che reagiscono con 50 ml di soluzione 0,2 M di KClO3;
b) i grammi di HIO3 che si formano.
2) Calcolare il pH di una soluzione acquosa contenente 17,3 g/l di Na2SeO3.
(per H2SeO3 Ka1= 3,5 x10-3; Ka2= 5,0 x 10-8)
3) Un composto organico ha la seguente composizione percentuale in peso:
carbonio 40,7 %; idrogeno 5,1 %; ossigeno 54,2 %.
2 g del composto, disciolti in 100 g di acqua, determinano un abbassamento crioscopico della
soluzione di 0,315 °C. Sapendo che la costante crioscopica dell’acqua è Kcr=1,86 °C.kg.mole-1,
determinare formula minima, peso molecolare e formula chimica del composto.
4) Una soluzione di idrossido di sodio 4,0 M ha una densità pari a 1,15 g/ml; calcolare la
concentrazione di NaOH nella soluzione:
a) come molalità;
b) come percentuale in peso.
5) Calcolare la forza elettromotrice della seguente pila:
Pt (H2, P = 2,0 atm)  CH3COOH 0,10 M  [Fe3+]=[Fe2+] Pt
E°Fe3+/Fe2+ =0,77 V
Ka CH3COOH= 1,8 × 10-5
(RT/F)x2,3= 0,0591 V
6) A T=60 ° C e P = 0,1 atm, il tetraossido di diazoto si dissocia secondo la reazione:
N2O4 (g)  2 NO2 (g)
Sapendo che il grado di dissociazione di N2O4 è pari a 0,53 e che la miscela gassosa è composta
unicamente di N2O4 e NO2, calcolare:
a) le pressioni parziali di tutte le specie presenti all’equilibrio. (R=0,0821 atm.l.K-1)
b) la costante di equilibrio KP.
Soluzioni Esame scritto di Elementi di Chimica
24/1/2017
Laurea Triennale in Fisica/Matematica
1) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione:
+5
-1
ClO3- + 6 e-+ 6 H+ Cl- + 3 H2O
0
x5
+5
I2 + 6 H2O  2 IO3- + 10 e-+ 12 H+
x3
_________________________________________________________________
5 ClO3- + 3 I2 + 3 H2O 6 IO3- + 5 Cl- + 6 H+
5 KClO3 + 3 I2 + 3 H2O 6 HIO3 + 5 KCl
e calcolare:
c) i grammi di I2 che reagiscono con 50 ml di soluzione 0,2 M di KClO3;
VKClO3= 0,05 l
nKClO3= MKClO3xVKClO3= 0,2x0,05= 0,01
nI2= 3/5nKClO3= 0,006 P
MI2= 2PAI= 253,8 g/mol
gI2= nI2x PMI2= 1,52 g
d) i grammi di HIO3 che si formano.
nHIO3= 6/5nKClO3= 0,012
PMHIO3= PAH + PAI + 3PAO= 175,9 g/mol
gHIO3= nHIO3x PMHIO3= 2,11 g
2) Calcolare il pH di una soluzione acquosa contenente 17,3 g/l di Na2SeO3.
(per H2SeO3 Ka1= 3,5 x10-3; Ka2= 5,0x10-8)
PMNa2SeO3= 2PANa + PASe +3PAO= 173 g/mol
MNa2SeO3=
(g/l) Na 2SO 3
PM Na 2SO 3
Na2SeO3  2 Na+ + SeO3
2-
2-
-
SeO3 + H2O  HSeO3 + OHc-x c
x
x
Ki=
[HSeO-3][OH-]
x2
=
c
[SeO32-]
Ki=
KW
10-14
=
=2,0x10-7
Ka2
5x10-8
[OH  ]  x  K i  c  2  10 7  0,1  1,41  10 -4 M
pOH=-log[OH-]= 3,85
pH= 14-pOH= 10,15

17,3
= 0,1 M
173
3) Un composto organico ha la seguente composizione percentuale in peso:
carbonio 40,7 %; idrogeno 5,1 %; ossigeno 54,2 %.
2 g del composto, disciolti in 100 g di acqua, determinano un abbassamento crioscopico della
soluzione di 0,315 °C. Sapendo che la costante crioscopica dell’acqua è Kcr=1,86 °C.kg.mole-1,
determinare formula minima, peso molecolare e formula chimica del composto.
%
PA
n=%/PA
C
40,7
12
40,7/12=3,39
1
2
Formula minima: C2H3O2
H
5,1
1
5,1 /1=5,1
5,1/3,38= 1,5
3
Pf =2.12 + 3+2.16= 59 g/mole
O
54,2
16
54,2/16=3,38
1
2
Tcr = Kcr.m
m = Tcr /Kcr =0,315/1,86= 0,169 moli/Kg
Il numero n di moli di composto contenuto in 100 g è dato da:
n : m = 100 : 1000
PM= g/n=
n=
0,169  100
= 0,0169
1000
2
=118 g/mole = 2 Pf
0,0169
formula chimica C4H6O4.
4) Una soluzione di idrossido di sodio 4,0 M ha una densità pari a 1,15 g/ml; calcolare la
concentrazione di NaOH nella soluzione:
c) come molalità;
d) come percentuale in peso.
PMNaOH = 40 g/mol 1 litro = 1000 ml
gsoluz = Vsoluz x d = 1000 x 1,15= 1150 g
per 1 litro di soluzione
gNaOH = nNaOH x PMNaOH = 4 x 40 = 160 g
nNaOH = M
gH2O = gsoluz - gNaOH = 1150-160 = 990 g = 0,99 kg
a) mNaOH =
n NaOH
4

= 4,04 m
kg H 2 O 0,99
b) %NaOH =
g NaOH
160
 100 
 100 = 13,9 %
g soluzione
1150
5) Calcolare la forza elettromotrice della seguente pila:
Pt (H2, P = 2,0 atm)  CH3COOH 0,10 M  [Fe3+]=[Fe2+] Pt
E°Fe3+/Fe2+ =0,77 V
Polo +
Ka CH3COOH= 1,8 × 10-5
Fe3+ + e-  Fe2+
(RT/F)x2,3= 0,0591 V
[Fe3+]=[Fe2+]
E+= EFe3+/Fe2+ = E°Fe3+/Fe2+ +0,059log
[ Fe 3 ]
= E°Fe3+/Fe2+ = 0,77 V
[ Fe 2 ]
Polo - 2 H3O+ + 2e-  H2 (g) + 2 H2O
PH2=2,0 atm
CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
c-xc
x
x
[CH 3COO ][H 3O  ] x 2
Ka 

[CH 3COOH]
c
E° H3O+/H2=
0
E-=
EH3O+/H2=
 [H3O+] = x = K a c  1,8 105  0,1  1,3 103 M
[H 3 O  ]2
0,059
(1,3 10-3 ) 2
0,059
log
= 
log
 -0,18V
2
2
2
PH 2
Epila = E+- E-= 0,77-(-0,18)= 0,95 V
6) A T= 60 ° C e P = 0,1 atm, il tetraossido di diazoto si dissocia secondo la reazione:
N2O4 (g)  2 NO2 (g)
Sapendo che il grado di dissociazione di N2O4 è pari a 0,53 e che la miscela gassosa è composta
unicamente di N2O4 e NO2, calcolare:
c) le pressioni parziali di tutte le specie presenti all’equilibrio.
N2O4 (g)  2 NO2 (g)
n°(1-n°2
xNO2=

ntot = n°(1+)
n2α
2  0,53

 0,693
n(1  α) 1  0,53
xN2O4=
n(1  α) 1  0,53

 0,307 = 1- xNO2
n(1  α) 1  0,53
d) la costante di equilibrio Kp.
Kp =
2
PNO
2
PN 2O4

(0,0693) 2
= 0,156
0,0307
PNO2= xNO2P= 0,693 x 0,1= 0,0693 atm
PN2O4= xN2O4P = 0,307 x 0,1 = 0,0307 atm