Esame 16/2/17

Esame scritto di Elementi di Chimica
16/2/2017
Laurea Triennale in Fisica/Matematica
Cognome e Nome……………………………………………..N. di Matricola………………………
1) Scrivere la formula bruta e la formula di struttura delle seguenti molecole, indicando gli angoli di
legame e le eventuali strutture di risonanza:
a) acido bromico, b) ammoniaca, c) ione nitrito, d) acido ortofosforico.
2) Un composto chimico ha formula KClOx. In seguito a riscaldamento, il composto si decompone
secondo la reazione:
KClOx (s)  KCl (s) + x/2 O2 (g)
Dalla decomposizione di 1,48 g di KClOx si ottiene un residuo solido (KCl) del peso di 0,90 g.
Determinare:
a) il valore di x, la formula e il nome del composto;
b) il volume di ossigeno che si sviluppa nella reazione, misurato a 25°C e alla pressione di 1,0 atm.
(R= 0,0821 atm.l.K-1)
3) 0,60 l di N2 e 2,4 l di H2 misurati a P = 1,0 atm e T = 30 °C vengono introdotti in un recipiente
del volume di 3,0 l inizialmente vuoto.
a) Determinare le pressioni parziali di N2 e H2 e la pressione totale nel recipiente a 30°C.
b) Aumentando la temperatura nel recipiente, avviene la reazione:
N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g)
nella quale viene consumato tutto il componente in difetto.
La temperatura viene quindi riportata a 30 °C. Determinare le pressioni parziali delle sostanze
che compongono la miscela dopo la reazione e la pressione totale.
4) Una soluzione acquosa del volume di 300 ml contenente 5,4 g di composto organico non
elettrolita è isotonica con una soluzione 0,050 M di NaCl. Determinare peso molecolare e formula
bruta del composto, sapendo che presenta la seguente composizione percentuale in peso:
C 40,0 %; H 6,67 %; O 53,33 %.
5) Una soluzione 0,10 M di un acido debole monoprotico HA presenta una pressione osmotica pari
a 2,9 atm a 25 °C. Determinare:
a) il grado di dissociazione ;
b) il pH della soluzione;
c) la Ka dell’acido.
6) Sapendo che la forza elettromotrice della seguente pila a concentrazione:
Ag  Ag2CrO4 (soluzione satura)  AgNO3 0,10 M  Ag
è pari a 0,17 V a 25°C, calcolare la solubilità ed il prodotto di solubilità del cromato di argento.
(RT.2,3)/F= 0,0591 V per T= 25°C
Soluzioni Esame scritto di Elementi di Chimica
16/2/2017
Laurea Triennale in Fisica/Matematica
1) Scrivere la formula bruta e la formula di struttura delle seguenti molecole, indicando gli angoli di
legame e le eventuali strutture di risonanza:
nome
Formula bruta
acido bromico
HBrO3
Formula struttura
angoli di legame
O-Br-O circa 109°
Br-O-H circa 109°
Circa 109°
ammoniaca
NH3
Circa 120°
ione nitrito
NO2-
acido
H3PO4
O-P-O circa 109°
ortofosforico
P-O-H circa 109°
2) Un composto chimico ha formula KClOx. In seguito a riscaldamento, il composto si decompone
secondo la reazione:
KClOx (s)  KCl (s) + x/2 O2 (g)
Dalla decomposizione di 1,48 g di KClOx si ottiene un residuo solido (KCl) del peso di 0,90 g.
Determinare:
a) il valore di x, la formula e il nome del composto;
PMKCl= PAK + PACl = 39,1 + 35,45 = 74,55 g/mol
n KCl 
g KCl
0,9

 0,012
PM KCl 74,55
g KClOx 1,48

 122,59 g/mol
n KClOx 0,012
PM KClOx  PM KCl 122,59  74,55
x

 3,0
PMKClOx= PAK + PACl + xPAO= PMKCl + x PAO
PA O
16
KClO3 clorato di potassio.
nKClOx= nKCl = 0,012
PM KClOx 
b) il volume di ossigeno che si sviluppa nella reazione, misurato a 25°C e alla pressione di 1,0 atm.
RT
VO 2  n O 2
 0,018  0,821 298  0,44 l
nO2 = 3/2 nKClOx= 0,012x3/2=0,018 T= 298 K
P
3) 0,60 l di N2 e 2,4 l di H2 misurati a P = 1,0 atm e T = 30 °C vengono introdotti in un recipiente
del volume di 3,0 l inizialmente vuoto.
c) Determinare le pressioni parziali di N2 e H2 e la pressione totale nel recipiente a 30°C.
P°N2V°N2= PN2V
PN2=
P° N 2 V° N 2
V
P°H 2 V° H 2

1 0,6
 0,2 atm
3
1 2,4
Ptot= PN2+ PH2= 1,0 atm
 0,8 atm
V
3
d) Aumentando la temperatura nel recipiente, avviene la reazione:
P°H2V°H2= PH2V
PH2=

N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g)
nella quale viene consumato tutto il componente in difetto.
La temperatura viene quindi riportata a 30 °C. Determinare le pressioni parziali delle sostanze
che compongono la miscela dopo la reazione e la pressione totale.
A parità di V e T le pressioni sono proporzionali al numero di moli; perciò:
PH 2 n H 2 0,8
 H2 reagente in eccesso, N2 reagente in difetto


43
PN 2 n N 2 0,2
N2 + 3 H2  2 NH3
0,2 0,8
0
-0,2 -0,6 +0,4
pressioni iniziali
reazione
/
pressioni finali
0,2
0,4
PfH2 = 0,2 atm
PH2= 3PN2 PNH3= 2ǀPN2 ǀ
PfNH3 = 0,4 atm
Pftot = PfH2 +PfNH3 = 0,6 atm
4) Una soluzione acquosa del volume di 300 ml contenente 5,4 g di composto organico non
elettrolita è isotonica con una soluzione 0,050 M di NaCl. Determinare peso molecolare e formula
bruta del composto, sapendo che presenta la seguente composizione percentuale in peso:
C 40,0 %; H 6,67 %; O 53,33 %.
NaCl: elettrolita
NaCl Na+ + Cl-
V= 0,3 l
MX=
NaCl= 2MNaClRT
X= MXRT
Composto X: non elettrolita
Soluzione isotonica: NaCl=X
=2
2MNaClRT =MGluRT
MX=2MNaCl=2x0,05=0,10 M
nX
gX
gX
5,4


 PMX=
= 180 g/mol
M X V 0,1 0,3
V PM X V
gO = gtot –gC –gH = 6-2,4-0,4 =3,2 g
%
PA
n= %/PA
C
40,0
12
40/12= 3,33
1
formula minima CH2O
H
6,67
1
6,67/1=6,67
2
peso formula = PFX= 30 g/mol
O
53,33 16
53,33/16= 3,33 1
PMX/PFX = 180/30 = 6
formula molecolare = C6H12O6
5) Una soluzione 0,10 M di un acido debole monoprotico HA presenta una pressione osmotica pari
a 2,9 atm a 25 °C. Determinare:
a) il grado di dissociazione ;
HA+ H2O  H3O+ + A(1-)



(1-)M
elettrolita debole
totale i=(1+)
α=0,2 ν=2
T=298 K
M
Mtot= (1+)M


2,9
Π=[1+α(ν−1)]MRT= M(1+)RT  (1+)=
 =
-1 =
-1 = 0,185
MRT
MRT
0,1 0,0821 298
e) il pH della soluzione;
[H3O+]=x=0,0185 M
pH= -log [H3O+] = 1,7
c) la Ka dell’acido.
[A  ][H 3O ]
α2M2
α 2 M 0,1852  0,1
Ka 



 4,2 103
[HA]
(1 - α)M (1 - α)
1  0,185
6) Sapendo che la forza elettromotrice della seguente pila a concentrazione:
Ag Ag2CrO4 (soluzione satura)  AgNO3 0,10 M  Ag
è pari a 0,17 V, calcolare la solubilità ed il prodotto di solubilità del cromato di argento.
E  E 0Ag /Ag  0,059  log[Ag  ]
Polo +, Polo- Ag+ +e-  Ag
0

0

Epila = E+ - E- = E Ag /Ag  0,059log[A g ]  (E Ag /Ag  0,059log[A g ] )  0,059 log
+
log[Ag ]-=
0,059log[A g  ]  E pila
0,059

0,059log0, 1  0,17
 -3,88
0,059
Ag2CrO4 (s)  2 Ag+(aq) + CrO 24 (aq)
2s
s
[ CrO 24 ]= s
[Ag+ ]=2s
s= [Ag+ ]/2= (1,3x10-4)/2=6,6x10-5M
KPS =[Ag+ ]2[ CrO 24 ]=(2s)2s =4s3=4x(6,6x10-5)3=1,1x10-12
[Ag  ]
[Ag  ]-
[Ag+]-=10-3,88=1,3x10-4 M