Esame di Elementi di Chimica Corso di Laurea in Fisica I Prova di esonero 26/4/2012 Cognome e Nome……………………………………………..N. di Matricola……………………… 1) Scrivere la formula bruta dei seguenti composti, indicando il numero di ossidazione di tutti gli elementi. a) idrogenocarbonato di sodio c) solfato di potassio b) ortofosfato di bario d) tricloruro di fosforo Scrivere inoltre formula di struttura (per i sali indicare la formula dell’anione), indicando gli angoli di legame e le eventuali strutture di risonanza. 2) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione: MnO4-+ H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O KMnO4+ H2O2 + H2SO4 MnSO4+ O2 + H2O + K2SO4 b) Calcolare il volume di soluzione 0,20 N di KMnO4 che reagisce con 10 ml di soluzione al 12,5 % in peso di H2O2 avente densità d=1,08 g/ml. 3) Dalla combustione di 1,1 g di un composto organico contenente carbonio, idrogeno e ossigeno, si ottengono 2,2 g di anidride carbonica e 0,90 g di acqua. La pressione osmotica a 25° C di una soluzione contenente 1,10 g/l di composto è pari a 0,306 atm. Calcolare il peso molecolare e la formula bruta del composto (R=0,0821 atm x l x K-1). 4) Il carbonato di un metallo bivalente X ad alta temperatura si decompone completamente secondo la reazione: ∆ XCO3 (s) → XO(s) + CO2 (g) Sapendo che da 2,00 g di carbonato si ottengono 1,12 g di ossido determinare: a) il peso atomico di X; b) il volume di CO2 prodotto, misurato a 25°C e a P =1,0 atm Esame di Elementi di Chimica I Prova di esonero 26/4/2012 1) Scrivere la formula bruta dei seguenti composti, indicando il numero di ossidazione di tutti gli elementi. Scrivere inoltre formula di struttura ( per i sali indicare la formula dell’anione) , indicando gli angoli di legame e le eventuali strutture di risonanza. O-H O-H +1 +1 +4 −2 - e) idrogenocarbonato di sodio Na H C O 3 f) ortofosfato di bario Ba 3 ( P O 4 ) 2 +2 - O O- - O O O O O- - O - - - 120° P O O +1 +6 −2 g) solfato di potassio O- O O P - C O O +5 −2 P P - O- O C O K 2 S O4 O O- O O- 109° O- O O S 109° - S O O O - - - - O- O O O S - - O O- O S O- O S O O O O S O O O P +3 −1 h) tricloruro di fosforo Cl P Cl 3 Cl Cl ∼109° 2) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione: +7 Mn O4-+ 5e- + 8H+ Mn2+ + 4 H2O −1 0 + H 2 O 2 O 2 + 2 H + 2e x2 x5 ______________________________________________________________________________________________________________________ 2 MnO4-+ 5 H2O2 + 6H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O 2KMnO4+ 5H2O2 + 3H2SO4 2MnSO4+ 5O2 + 8H2O + K2SO4 b) Calcolare il volume di soluzione 0,20 N di KMnO4 che reagisce con 10 ml di soluzione al 12,5 % in peso di H2O2 (d=1,08 g/ml). gsoluz H2O2= Vsoluz H2O2 dsoluz H2O2= 10,8 g PMH2O2=2PAO+2PAH= 34 g/mol neqH2O2= g H 2O 2 PeqH 2 O 2 = 1,35 = 0,0794 17 gH2O2= gsoluz H2O2% H2O2/100=10,8x0,125=1,35 g Peq H2O2= PM H 2 O 2 ne− neqKMnO4= neqH2O2 = 34 = 17 g/mol 2 VKMnO4= n eqKMnO 4 N KMnO 4 = 0,0794 =0,397 l = 397 ml 0,2 3) Dalla combustione di 1,1 g di un composto organico contenente carbonio, idrogeno e ossigeno, si ottengono 1,22 litri di anidride carbonica misurati a 25°C e alla pressione di 1,0 atm e 0,90 g di acqua. La pressione osmotica a 25° C di una soluzione contenente 1,10 g/l di composto è pari a 0,306 atm. Calcolare il peso molecolare e la formula bruta del composto (R=0,0821 atm x l x K-1). Τ= 298 Κ π =MRT = g/l g/l 1,1 × 0,0821 × 298 RT PM CxHyOz = RT = = 88 g/mol PM CxHyOz Π 0,306 CxHyOz + (x+y/4-z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O n H2O = x= g H 2O PM H 2 O n CO 2 n Cx H yOz = = VCO 2 P 1,22 × 1 0,9 = = 0,05 = 0,05 n CO 2 = RT 0,0821× 298 18 0,05 =4 0,0125 n CxHyOz = n H2O y 0,05 = = = 4 y=8 2 n C x H y O z 0,0125 g CxHyOz PM CxHyOz = 1,1 = 0,0125 88 C4H8Oz PMC6H12Oz=8PAH+ 4PAC+ zPAO=88 g/mol z= PM C x H y O z − 4PA C − 8PA H PA O = 88 − 12x 4 − 8 =2 16 C4H8O2 4) Il carbonato di un metallo bivalente X ad alta temperatura si decompone completamente secondo la reazione: ∆ XCO3 (s) → XO(s) + CO2 (g) Sapendo che da 2,00 g di carbonato si ottengono 1,12 g di ossido determinare: c) il peso atomico di X; gXCO3= gXO + gCO2 → gCO2 = gXCO3-gXO = 2,0-1,12 = 0,88 g PMCO2= 44 g/mol nCO2= gCO2/ PMCO2= 0,88/44 = 0,020 nCO2 = nXO PMXO= gXO/nXO= 1,12/0,02 = 56 g/mol PAX = PMXO- PAO= 56-16 = 40 g/mol (il metallo è Ca) d) il volume di CO2 prodotto, misurato a 25°C e a P =1,0 atm. VCO2 = nCO2 (RT/P) = 0,020x 0,082 x298 = 0,49 l