11/12/2008
BTS - Test 1
Parte I. Risposte multiple
1. Quale delle seguenti affermazioni è corretta per una reazione chimica esotermica
a. l'entalpia del sistema decresce
b. ΔH ha un segno positivo
c. l'entalpia dei prodotti è maggiore di quella dei reagenti
a. La variazione di entalpia è negativa
2.
Quale di queste affermazioni è corretta?
a. il valore del ΔH di una reazione è noto in un sistema isolato
b. il valore del ΔH di una reazione è noto se è noto il valore del ΔH della reazione opposta
c. il valore del ΔH di una reazione è noto se si conosce il ΔG della reazione stessa
b. Per la legge di Hess, ovvero perché H è una funzione di stato
3. Quale delle seguenti reazioni si associa al ΔH di formazione dell'ossido di alluminio?
a. 2Al2O3(s) 4Al (s) + 3O2(g)
b. 4Al (s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)
c. 2Al (g) + 3/2O2(g) Al2O3(s)
d. 2Al (s) + 3/2O2(g) Al2O3(s)
b. e c. (b. è riferita alla formazione di due moli di ossido di alluminio)
4. Quelle che seguono sono due reazioni diverse per la sintesi di una mole di anidride solforica
(SO3): SO2(g) + 1/2 O2(g) SO3(g) (1) e S(s) + 3/2 O2(g) SO 3(g) (2). Se entrambe le
reazioni avvengono a temperatura ambiente, e pressione di 1 atm, possiamo dire che
a. il calore scambiato con l’ambiente è l'entalpia di formazione standard dell’anidride
solforica per tutte e due le reazioni
b. il calore scambiato con l’ambiente è l'entalpia di formazione standard dell’anidride
solforica per la reazione (1)
c. il calore scambiato con l’ambiente è l'entalpia di formazione standard dell’anidride
solforica per la reazione (2)
c. Zolfo e ossigeno sono elementi nel loro stato stabile
5. Una di queste affermazioni è falsa. Quale ?
a. Il cambiamento di energia interna di un sistema è dato dal calore scambiato sommato al
lavoro fatto dal sistema (ΔU = q + w)
b. L'energia dell'universo è costante
c. L'entropia dell'universo è costante
d. L'entropia di un solido cristallino perfetto vale zero alla temperatura di 0 K
c. Contraddice il II principio
6. Quale delle seguenti affermazioni è corretta?
a. L’entropia standard della reazione HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s) non si può prevedere a
priori (in mancanza di dati termochimici)
b. Quando una mole di acqua liquida passa da 25o C a 50o C in un recipiente
adiabiaticamente isolato e chiuso, l’entropia diminuisce
c. Mescolando 10 mL di 0.01 M AgNO3 con 90 mL di acqua per dare 100 mL di 0.001 M
AgNO3 in un recipiente chiuso, l’entropia resta costante
d. Quando una mole di anidride carbonica sublima, l’entropia resta costante
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a. Le altre affermazioni contraddicono il II principio
7. Il processo di dissoluzione del CaCl2 si rappresenta con la reazione CaCl2(s) Ca2+(aq) +
2Cl–(aq). Sono noti i seguenti dati: ΔHf di CaCl2 (s) = –795.0 kJ/mol, ΔHf di Ca2+ (aq) = –
543.0 kJ/mol, ΔHf di Cl – (aq) = –167.4 kJ/mol. L’entalpia della reazione
a. È maggiore di zero
b. È minore di zero
c. È zero, dato che la reazione è semplicemente la solubilizzazione di un solido cristallino
ionico in acqua
b. -543.0 + 2 (-167.4) - (-795.0)= -82.8 kJ/mol < 0
8. Quale delle seguenti risposte relative al ΔSo per la reazione 2 AgCl(s) + H2(g) 2H+(aq) +
2Ag(s) + 2Cl-(aq) è corretta, sapendo che ΔHo = -80.2 kJ/mol, e sapendo che valgono i seguenti
dati a 298K (25 oC) e 1 atm.
Composto ΔHfo(kJ/mol) ΔGfo (kJ/mol) So (J/K mol)
Ag(s)
0
0
42.6
AgCl(s)
-127.1
-109.8
96.2
Cl (aq)
-167.2
-131.3
56.5
H2(g)
0
0
130.6
H+(aq)
0
0
0
a. ΔSo= -96.2 J/K mol
b. ΔSo< -96.2 J/K mol
c. ΔSo> -96.2 J/K mol
b. ΔGo=2(-131.3)-2(-109.8)=--43.0 kJ/mol, quindi ΔSo=(ΔHo-ΔGo)/T=(-80.2+43.0)/298=-124 j/K
mol
Parte II Esercizi numerici a soluzione aperta e quesiti generali
9. Data una reazione generica, scrivete la relazione tra l'entalpia di reazione e l'entalpia di
formazione di prodotti e reagenti.
Per una reazione r1 R1 + r2 R2 + ... ! p1 P1 + p2 P2 + ... , vale che
!H = p1!H P1 + p2 !H P2 + ... " r1!H R1 " r2 !H R2 " ...
10. Quando 6.00 g di CaCl 2 sono dissolti in 100.00 g d'acqua, la temperatura passa da 18.0 °C a
27.9 °C. Quanto vale la variazione di entalpia in kJ?
La soluzione corretta presupporrebbe la conoscenza delle capacità termiche a pressione costante
parziali molari; si può però assumere, in modo approssimata, che la soluzione abbia la capacità
specifica termica dell’acqua pura, assunta come costante e pari a 4.185 J/K g (1 caloria); quindi
J
!H " mc p (T f # Ti )= 106 g $ 4.185
$ (300.9 # 291.15 ) K =4391.7 J cioè 4.39 kJ
Kg
11. Calcolate l'entalpia molare della reazione seguente: FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g), date le
reazioni, con le corrispondenti entalpie di reazione
− Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe (s) + 3CO2(g) ( –28 kJ/mol)
− 3Fe2O3(s) + CO(g) 2Fe3 O4(s) + CO2(g) (–59 kJ/mol)
− Fe3O4(s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g) (38 kJ/mol)
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Siano le reazioni 1, 2 e 3: !H =
1
1
1
1
1
1
!H1 " !H 2 " !H 3 = " # 28 + # 59 " 38 = "16.7 kJ/mol ,
2
6
3
2
6
3
quindi la risposta è -17 kJ/mol
12. Definite le seguenti quantità in non più di tre righe di testo, usando anche delle equazioni se
necessario:
− Entropia (menzionate la seconda legge della termodinamica nella risposta)
− Capacità termica molare a pressione costante
L’entropia è una funzione di stato, il cui differenziale è dato dal rapporto tra il calore infinitesimale
scambiato in una trasformazione reversibile e la temperatura ( dS = dqrev / T ), che in una qualunque
trasformazione finita di un sistema isolato aumenta o resta costante (II principio).
La capacità termica molare a pressione costante di un sistema termodinamico è la derivata prima
dell’entalpia del sistema rispetto alla temperatura, a pressione costante ( C p = (!H / !T )p
13. Date le definizioni dell’entalpia, dell’energia libera di Helmholtz e dell’energia libera di Gibbs
per un sistema idrostatico. Scrivete, facoltativamente, i differenziali di U, H, G e A.
Vedi appunti di lezione
14. Definite la legge di Gibbs-Helmholtz che lega l’energia libera di reazione standard e l’entalpia
di reazione standard ad una temperatura T.
Vedi appunti di lezione
-1
-1
8.314390 J mol K
82.05670 atm cm3 mol-1 K-1
83.14390 bar cm3 mol-1 K-1
1.987190 cal mol-1 K-1
Costante dei gas R
8.31439 Pa m3 mol-1 K-1
0.08205670 atm l mol-1 K-1
62.36310 torr l mol-1 K-1
