Esame 7/9/11

Esame di Elementi di Chimica
Corso di Laurea in Fisica
Prova scritta del 7/9/2011
Cognome e Nome……………………………………..Numero di matricola…………………………
1) Scrivere nome e formula bruta degli ossidi formati dall’azoto e dei relativi acidi, indicando il
numero di ossidazione dell’azoto in tutti i composti.
2) Una miscela gassosa ha la seguente composizione in peso:
10% H2, 44% CO2, 46% N2.
Calcolare:
a)
le frazioni molari dei componenti della miscela;
b) la densità (g/l) della miscela gassosa a 27°C e alla pressione di 1,02 atm.
3) La soluzione acquosa 0,10 M di una base debole monoprotica BOH ha pH=10. Determinare:
a) la costante di dissociazione della base;
b) il pH della stessa soluzione dopo l’aggiunta di 0,1 moli/litro di BCl (sale derivante dalla
reazione fra BOH e HCl).
4) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione:
Al + NO3- + OH- + H2O → AlO2- + NH3
Al + NaNO3 + NaOH + H2O → NaAlO2 + NH3
e calcolare i ml di soluzione 0,3 M di NaNO3 che reagiscono con 0,54 g di alluminio.
5) In un recipiente del volume di 0,82 litri vengono introdotte 4,22 x10-2 moli di N2O4 alla
temperatura di 299 K; N2O4 si dissocia secondo la reazione:
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
Sapendo che all’equilibrio la pressione parziale di NO2 è pari a 0,424 atm, calcolare la costante di
equilibrio KP.
6) Calcolare la forza elettromotrice della seguente pila a 25° C:
Pb| PbCl2 (sol. satura); NaCl 1,0 M || AgCl
Sapendo che:
(sol. satura)
E°Ag+/Ag = 0,80 V
KS AgCl = 1,8 . 10-10
E°Pb2+/Pb = -0,13 V
KS PbCl2 = 1,7 .10-5
| Ag
Esame di Elementi di Chimica
Corso di Laurea in Fisica
Prova scritta del 7/9/2011
3) Scrivere nome e formula bruta degli ossidi formati dall’azoto e dei relativi acidi, indicando il
numero di ossidazione dell’azoto in tutti i composti.
Ossido
Acido corrispondente
Formula
Nox
Nome
Formula
Nome
N2O
(+1)
ossido di diazoto
NO
(+2)
monossido di azoto
NO2
(+4)
diossido di azoto
N2O3
(+3)
anidride nitrosa
HNO2
acido nitroso
N2O5
(+5)
anidride nitrica
HNO3
acido nitrico
4) Una miscela gassosa ha la seguente composizione in peso: 10% H2, 44% CO2, 46% N2.
Calcolare: a) le frazioni molari dei componenti della miscela;
in 100 g di gas:
nH2=
gH2
PM H 2
=
g CO 2
10
44
= 5 nCO2=
=
=1
PM CO 2
2
44
nN2=
g N2
PM N 2
=
46
=1,64
28
ntot = nH2 + nCO2= nN2= 5+1+1,64 = 7,64
xH2=
nH2
n tot
=
5
= 0,654
7,64
xCO2=
n CO 2
n tot
=
1
= 0,13
7,64
xN2=
n N2
n tot
=
1,64
= 0,215
7,64
b) la densità (g/l) della miscela gassosa a 27°C e alla pressione di 1,02 atm.
Vtot= ntot
RT 7,64 × 0,0821 × 300
=
= 184,5 l
P
1,02
d=
g tot
100
=
= 0,54 g/l
V tot 184,5
3) La soluzione acquosa 0,10 M di una base debole monoprotica BOH ha pH=10. Determinare:
c) la costante di dissociazione della base;
pOH = 14-pH = 4
[OH-]= 10-pOH = 10-4 M
BOH B+ + OH0,1-x ≅ 0,1 x
x
x=10-4 M
Kb =
[B+ ][OH − ] (10−4 )2
≅
= 10-7
[BOH]
0,1
d) il pH della stessa soluzione dopo l’aggiunta di 0,1 moli/litro di BCl (sale derivante dalla
reazione fra BOH e HCl).
Soluzione tampone formata da una base debole ed un suo sale con acido forte.
c
pOH = pKb + log ( B ) = pKb = 7 (cB=cs)
pH = 14-pOH = 7
cS
4) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione:
(0)
(+3)
Al + 4 OH- → AlO2- + 3 e- + 2 H2O
(+5)
x8
(-3)
NO3- + 8 e- + 6 H2O → NH3+ 9 OH-
x3
______________________________________________________________________________________________
8 Al + 3 NO3- + 5 OH- + 2 H2O → 8 AlO2- + 3 NH3
forma ionica
8 Al + 3 NaNO3 + 5 NaOH + 2 H2O → 8 NaAlO2 + 3 NH3
forma molecolare
e calcolare i ml di soluzione 0,3 M di NaNO3 che reagiscono con 0,54 g di alluminio.
n NH 3
g
0,54
3
0,02
nAl = Al =
=0,02
nNH3 = nAl = 7,5 x10-3
VNH3=
=
= 0,025 l= 25ml
PA Al
27
8
M NH 3 7,5 x10-3
5) In un recipiente del volume di 0,82 litri vengono introdotte 4,22 x10-2 moli di N2O4 alla
temperatura di 299 K; N2O4 si dissocia secondo la reazione:
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
Sapendo che all’equilibrio la pressione parziale di NO2 è pari a 0,424 atm, calcolare la costante di
equilibrio KP.
PN0 2 O 4 = n 0N 2 O 4 ×
RT 0,0422 × 299 × 0,0821
=
= 1,26 atm = P o
V
0,82
N2O4 2 NO2
P0 – x
KP =
2
NO 2
P
PN 2 O 4
PNO2= 2x
2x
(0,424)
PN2O4=
x = PNO2/2 = 0,424/2= 0,212 atm
0
P N2O4-x=
1,26 – 0,212= 1,05 atm
2
=
1,05
= 0,172
6) Calcolare la forza elettromotrice della seguente pila a 25° C:
Pb| PbCl2 (sol. satura); NaCl 1,0 M || AgCl
Sapendo che:
| Ag
KS AgCl = 1,8 . 10-10
KS PbCl2 = 1,7 .10-5
E°Ag+/Ag = 0,80 V
E°Pb2+/Pb = -0,13 V
Polo + Ag+ + e-→ Ag
(sol. satura)
→ Ag+ + ClAgCl ←
Ks AgCl = [Ag+][ Cl-]
[Ag+] = [Cl-]= K S AgCl = 1,8 . 10-10 = 1,34 x 10-5 M
E+ = E° Ag+/Ag+ 0,0592 log [Ag+] = 0,80 + 0,0592 log (1,34 x 10-5) = 0,51 V
polo - Pb2+ + 2 e- → Pb
→ Pb2+ + 2 Cl- KS PbCl = [Pb2+][Cl-]2
PbCl2 ←
2
E- = E° Pb2+/Pb +
[Cl-] = 1,0 M →
[Pb2+]=
0,059
0,059
log [Pb2+] = -0,13 +
log (1,7 x 10-5) = -0,27 V
2
2
Epila = E+ - E- = 0,51– (-0,27) V = 0,78 V
K SPbCl 2
[Cl − ]2
=1,7 .10-5 M