Problema n.1
Bilanciare la seguente reazione redox utilizzando il metodo ionico elettronico:
Sn2+(aq) + Cr2O7 2-(aq) + H+(aq) Sn4+(aq) + Cr3+(aq) + H2O(l).
Quante moli di ioni stannosi vengono ossidate da 0.050 moli di anione dicromato ?
Quanti grammi di SnCl2 reagiscono con 1 g di K2Cr2O7 ?
Scriviamo separatamente la semireazione di ossidazione e quella di riduzione
utilizzando le specie chimiche indicate. Si ricordi il concetto di numero di
ossidazione, si scriva il numero degli elettroni coinvolti e si bilanci la carica
utilizzando (in questo caso di soluzione acida) gli ioni H+(aq) . Il bilancio della massa
(del numero di atomi) si ottiene utilizzando molecole d’acqua:
3x Sn2+ (aq) Sn4+(aq) + 2e Cr2O7 2-(aq) +6e- + 14 H+(aq) 2 Cr3+(aq) +7 H2O (l)
__________________________________________________________
3 Sn2+ (aq) + Cr2O7 2-(aq) + 14 H+(aq) 3 Sn4+(aq) + 2 Cr3+(aq) +7 H2O (l)
Gli elettroni vengono eliminati (in questo caso la prima semireazione deve essere
moltiplicata per 3) e le specie chimiche nei due lati dell’equazione chimica
eventualmente semplificate.
Ora si nota che il rapporto molare cationi stannosi / anione dicromato vale 3, quindi
0.050 mol di anione dicromato reagiranno con 0.15 mol di ioni stannosi . I grammi
di SnCl2 ( 189.616 gmol-1) che reagiranno con 1 g di K2Cr2O7
( 294.181 gmol-1) saranno (3 x 189.616) / 294.181 = 1.934 g .
Problema n.2
Scrivere la formula di struttura di Lewis degli ossiacidi formati dal Cl (HClO,
HClO2, HClO3 e HClO4), specificando il numero di ossidazione degli atomi di cloro, i
nomi degli ossiacidi e la geometria molecolare delle basi coniugate secondo il
modello VSEPR.
Acido ipocloroso HClO. Il numero di ossidazione del cloro è +1. La struttura di
Lewis e la geometria molecolare sono le seguenti. Secondo il metodo della
repulsione tra le coppie elettroniche di valenza (VSEPR) l’anione ipoclorito ClO- ha
una geometria lineare. La classe strutturale è AXE3 .
Cl
H-O
O
Cl
Acido cloroso HClO2. Il numero di ossidazione del cloro è +3. La struttura di Lewis
e la geometria molecolari sono le seguenti. L’anione clorito ClO2- ha una geometria
angolare. La classe strutturale è AX2E2 .
O
O
Cl
H-O
O
Cl
Acido clorico HClO3. Il numero di ossidazione del cloro è +5. La struttura di Lewis
e la geometria molecolare sono le seguenti. L’anione clorato ClO3- ha una geometria
piramidale trigonale. La classe strutturale è AX3E .
O
O
Cl
H-O
Cl
O
O
O
Acido perclorico HClO4 . Il numero di ossidazione del cloro è + 7. La struttura di Lewis e la
geometria molecolare sono le seguenti. L’anione perclorato ClO4- ha una geometria tetraedrica. La
classe strutturale è AX4 .
O
O
H-O
Cl
Cl
O
O
O
O
O
Problema n.3
Calcolare quanti grammi di MgF2 si sciolgono in 0.50 L di acqua. Quanti grammi di
MgF2 si scioglieranno nello stesso volume di una soluzione di nitrato di magnesio
0.050 M ? (Kps MgF2 = 6.4 10-9 )
L’equilibrio di solubilità è il seguente
MgF2(s) Mg 2+ (aq) + 2 F - (aq)
s
2s
Kps = [Mg2+][F-]2 = 6.4 10-9
a) Nella soluzione acquosa satura Kps = s (2 s)2 = 6.4 10-9 . Quindi possiamo scrivere
-9
4 s3 = 6.4 10 da cui otteniamo s
s = 3√(6.4 10-9 /4) = 1.17 10-3 M
La solubilità in grammi per litro si ottiene moltiplicando la solubilità molare per la
massa molare di MnF2 (62.301 gmol-1) e vale 7.29 10-2 gL-1. In 0.50 L si sciolgono
3.64 10-2 g di MgF2.
b) In una soluzione di Mg(NO3)2 0.050 M la solubilità diventa s’:
Kps = (s’+ 0.050) (2 s’)2 = 6.4 10-9
Ora si deve notare che s’ < s per effetto dello ione a comune che sposta l’equilibrio
di solubilità a sinistra. Allora s’ < 0.00117 e quindi 0.050 >> s’
4s’2 = 6.4 10-9 / 0.050
s’ = √(6.4 10-9 / 4 x0.050) = 1.79 10-4 M
La solubilità in gL-1 di MgF2 nella soluzione di nitrato di magnesio vale quindi
62.301 = 1.11 10-2 gL-1 . In 0.50 L si sciolgono 0.555 10-2 g di MgF2.
1.79 10-4 x
Problema n.4
4.00 g di propano C3H8 vengono fatti reagire con 15.0 g di O2. Scrivere la reazione e
determinare le moli di tutte le specie presenti alla fine della reazione.
La reazione di combustione del propano è la seguente
C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
Le moli di propano sono 4.00 / 44.097 = 0.0907 mol; le moli di ossigeno sono
15.0 / 31.998 = 0.469 mol.
Le moli di ossigeno consumate sono 0.0907 x 5 = 0.454 mol. Le moli alla fine della
reazione sono:
moli ossigeno rimaste = 0.469 – 0.454 = 0.015 mol
moli propano rimaste = 0 mol
moli anidride carbonica formate = 3 x 0.0907 = 0.272 mol
moli di acqua formate = 4 x 0.0907 = 0.363 mol
Problema n.5
Calcolare quanti grammi di NaClO si devono aggiungere ad 1 L di acqua per avere
una soluzione a pH = 9.50. ( Ka HClO = 3.2 10-8 )
NaClO (74.442 gmol-1) in acqua si dissocia completamente in ioni Na+(aq) e
ClO-(aq); l’anione ipoclorito subisce idrolisi secondo la reazione
ClO- (aq) + H2O(l) HClO(aq) + OH-(aq)
La costante dell’equilibrio di idrolisi si scrive
Kb = Kw / Ka = 10-14/(3.2 10-8) = [HClO][OH-]/[ClO-] ≅ [OH-]2 / Cs
Considerando che pH = 9.50 e che quindi pOH = 4.50, abbiamo [OH-] = 10-4.50 M. Allora per Cs
si ottiene
Cs = (10-4.5)2 (3.2 10-8) / 10-14 = 3.2 10-3 M
I grammi da sciogliere in 1 L di soluzione saranno 3.2 10-3 x 74.442 = 0.238 g di NaClO.
