prova scritta di chimica per ingegneria meccanica 9 febbraio 2016 b

NOME E COGNOME
MATRICOLA
PREFERENZE DATA ORALE
PROVA SCRITTA DI CHIMICA PER INGEGNERIA MECCANICA
9 FEBBRAIO 2016 B
1. Quanti grammi di HCl occorre aggiungere a 20 L di una soluzione a pH 9 per portarla a pH 8,5 ?
20 L x 10-5 mol/L = 2 x 10-4 mol OH- iniziali. Al termine ne devono rimanere 20 L x 3,16 10-6 mol/L =
6,3 x 10-5 mol e quindi (2 x 10-4 – 6,3 x 10-5) = 1,37 x 10-4 moli di OH- devono essere neutralizzate
con altrettante moli di HCl, pari a 1,37 x 10-4 moli x 36,5 g/mol = 5 x 10-3 g = 5 mg.
2. Fra le seguenti sostanze, una è solida, una liquida e una gassosa a condizioni ambiente. Indicare
quali e motivare la scelta.
Cu2O
CH3Cl
CH3OH
Cu2O ossido ionico, solido; CH3OH molecola che presenta legami a idrogeno, liquida (metanolo);
CH3Cl molecola piccola, poco polare, gas.
3. Il seguente sistema si trova in equilibrio ad una data temperatura:
CH3-CH3 (g) = CH2=CH2 (g) + H2(g)
Dire quale effetto avrà, sulla posizione di questo equilibrio: a) una diminuzione di pressione; b)
un’aggiunta di H2(g); c) un aumento di temperatura. Spiegare in breve.
a) va verso destra, dove vi sono più moli di gas; b) va verso sinistra per la legge di azione di massa;
c) va verso destra perché endotermica.
4. Calcolare E per una pila costituita da un elettrodo standard Ag+/Ag e da un elettrodo costituito da
una lamina d’argento immersa in una soluzione satura di AgCl. Indicare catodo e anodo.
E° = 0 perché è una pila a concentrazione. [Ag+] nel comparto più diluito è pari a Kps = 1,8 x 10-10
= 1,34 x 10-5 M. Quindi E = 0,059 log (1,34 x 10-5)-1 = 0,287 V. L’elettrodo standard costituisce il
catodo + (riduzione)
5. Un blocco da 5 kg di alluminio, inizialmente a 18°C, deve essere scaldato fino a 540°C. Che volume
di metano (CH4 (g), misurato a 0°C e 1 atm) occorre bruciare per ottenere il calore necessario?
Il calore occorrente è q = 5 kg x 0,9 kJ kg-1K-1 x 522 K = 2349 kJ
Una mole di metano sviluppa bruciando (CH4 (g) + 2 O2(g) = CO2(g) + H2O(liq)) - 890,2 kJ/mol di calore.
Quindi le moli di metano necessarie sono 2349 kJ / 890,2 kJ/mol = 2,64 mol, pari a circa 59 L.
6. Se si scioglie in acqua l’acetato d’ammonio CH3COONH4 si otterrà una soluzione acida, neutra o
basica? Indicare le reazioni di idrolisi che avvengono.
CH3COONH4  CH3COO ̶ + NH4+
CH3COO ̶ + H2O (liq) = CH3COOH + OH ̶ Kb = 5,9 x 10-10
Dato che Ka  Kb la soluzione rimarrà neutra.
NH4+ + H2O (liq) = NH3 + H3O+ Ka = 5,8 x 10-10
7. 50 mL di una soluzione 0,1 M di ZnCl2 vengono aggiunti a 5 m3 di una soluzione a pH 9. Si osserverà
precipitazione di Zn(OH)2 ?
La soluzione a pH 9 contiene [OH ]̶ = 10-5 mol/L. Ad essa si aggiungono 0,05 L x 0,1 mol/L = 5x10-3
mol di ioni Zn2+, che nel volume totale danno [Zn2+] = 5X10-3 : 5000 = 10-6mol/L
[Zn2+][OH ̶]2 = 10-6x 10-10 = 10-16 > 4,1 x 10-17 (Kps Zn(OH)2), quindi precipita.
8. In un contenitore chiuso vuoto si introduce del cloruro d’ammonio NH4Cl solido e si porta il sistema
a 340°C. Si instaura l’equilibrio
NH4Cl (s) = NH3 (g) + HCl (g)
Calcolare la P totale d’equilibrio all’interno del contenitore.
G° = (-92300 -45900 + 314550) J – 613 K (186,9 + 192,8 – 95,0) J/K =
= 176350 J – 613 K (284,7 J/K) = + 1829 J = - RTlnK da cui lnK = - 0,359 e K = 0,70 = p(NH3) p(HCl)
Dato che i due prodotti gassosi si formano in ugual quantità, per la stechiometria della reazione, le
due frazioni molari sono uguali e valgono 0,5, quindi 0,70 = (0,5 P)2 da cui si ricava P = 1,67 atm
9. Sapendo che per Br2 (g) i valori di H° e di S° di formazione sono rispettivamente 30,91 kJ/mol e 245,46
J/mol K, e che la T di ebollizione di Br2(liq) è 59°C, calcolare S° di Br2(liq) in J mol-1K-1.
Il passaggio di stato è Br2 (liq) = Br2(g) , per il quale H° = 30910 J e S° = 245,46 –
Al passaggio di stato G° = 0 = H° - TS° e quindi si ricava S° = H° / T = 30910 J /332 K = 93 J/K
Dato poi che S° = S°(Br2(g)) - S°(Br2 (liq)) si ha che S°(Br2 (liq)) = 245,46 – 93 = 152,35 J/K, come logico
inferiore rispetto a S°(Br2(g)).
10. Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione:
Sn(s) + HNO3 (aq) + H2O (liq) = H2SnO3 (aq) + NO (g)
e calcolare quanti mL di NO gassoso (misurati a 18°C e 1,23 atm) si otterranno per reazione di 5 g di
Sn con 500 mL di soluzione 0,1 M di HNO3.
3 Sn(s) + 4 HNO3 (aq) + H2O (liq) = 3 H2SnO3 (aq) + 4 NO (g)
5 g Sn : 118,71 g/mol = 0,042 mol Sn; 0,5 L x 0,1 mol/L = 0,05 mol HNO3. Queste moli richiedono, per
reagire completamente, 0,0375 mol Sn, meno di quelle presenti. Quindi HNO3 è il reagente limitante
e si formeranno 0,05 mol di NO, pari a (PV = nRT) 0,97 L.