esercitazione 7 - People.unica.it

1) Calcolare il volume di aria stechiometrica necessaria per bruciare 15 l di butano
gassoso (C4H10) in condizioni STP.
Inoltre, supponendo che per la combustione venga utilizzato un eccesso di aria pari
al 15% del valore stechiometrico, calcolare la composizione dei fumi (considerando
anche l’acqua) e le pressioni parziali dei componenti sapendo che la pressione totale
è pari ad 1 atm.
2) Calcolare la variazione di entalpia standard della reazione di sintesi dell’acido
cloridrico (HCl):
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
Sono disponibili le seguenti informazioni:
NH3 (g) + HCl(g) → NH4Cl(g)
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
N2(g) + 4H2(g) + Cl2(g) → 2NH4Cl(g)
∆H°= - 176 kJ
∆H°= - 92.2 kJ
∆H°= - 628 kJ
3)Quali sono le differenze fra l’orbitale 2s e 3s e tra 2s e 2p? Quali di questi orbitali
ha energia maggiore?
4) Dare una definizione di affinità elettronica ed elettronegatività
1) Calcolare il volume di aria stechiometrica (STP) necessaria per bruciare 15 l (STP)
di butano gassoso (C4H10).
Inoltre, supponendo che per la combustione venga utilizzato un eccesso di aria pari
al 15% del valore stechiometrico, calcolare la composizione dei fumi (considerando
anche l’acqua) e le pressioni parziali dei componenti sapendo che la pressione totale
è pari ad 1 atm.
La reazione è:
C4H10 + 13/2 O2 → 4CO2 + 5H2O
Moli di butano:
n C4H10 = 15/22.4 = 0.67 mol
moli di ossigeno stechiometrico e volume:
n O2 = 0.67 * 13/2 = 4.36 mol
VO2=4.36*22.4=97.66 l
moli di aria stechiometrica e volume:
n aria stech = 4.36 * 5 = 21.8 mol
Varia stech=21.8*22.4=488 l
moli di aria al 15% in eccesso:
n aria = 21.8 * (1+0.15)= 21.8*1.15 = 25.07 mol
Calcolo della composizione dei fumi:
mol CO2 prodotte:
n CO2 = 0.67 *4 = 2.68 mol
C4H10 + 13/2 O2 → 4CO2 + 5H2O
mol H2O prodotte:
n H2O = 0.67 *5 = 3.35 mol
mol N2
n N2 = 25.07 * 0.8 = 20.06 mol
mol O2 in eccesso
n O2 = 4.36 * 0.15 = 0.65 mol
mol totali fumi = 2.68+3.35+20.06+0.65 = 26.74 mol
Frazioni molari:
XCO2 = 2.68/26.74 = 0.1
XH2O = 3.35/26.74 = 0.13
XN2 = 20.06/26.74 = 0.75
XO2 = 0.65/26.74 = 0.02
Pressioni parziali:
pi=P*Xi
pCO2 = 0.1 atm
pH2O = 0.13 atm
pN2 = 0.75 atm
pO2 = 0.02 atm
2) Calcolare la variazione di entalpia standard della reazione di sintesi dell’acido
cloridrico (HCl):
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
Sono disponibili le seguenti informazioni:
NH3 (g) + HCl(g) → NH4Cl(g)
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
N2(g) + 4H2(g) + Cl2(g) → 2NH4Cl(g)
∆H°= - 176 kJ
∆H°= - 92.2 kJ
∆H°= - 628 kJ
Combinando le reazioni ottengo:
(-2)
NH3 (g) + HCl(g) → NH4Cl(g)
(-1)
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
(1)
N2(g) + 4H2(g) + Cl2(g) → 2NH4Cl(g)
2NH4Cl(g) → 2NH3 (g) + 2HCl(g)
∆H°= - 176 kJ * (-2) = 352 kJ
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)
∆H°= - 92.2 kJ * (-1) = 92.2 kJ
N2(g) + 4H2(g) + Cl2(g) → 2NH4Cl(g)
∆H°= - 628 kJ
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
H°= 352+92.2- 628 = -183.8 kJ