Corso di Laurea in Fisica Prova scritta di Elementi di Chimica 3/9/2013 Cognome e Nome……………………………………………..N. di Matricola……………………… 1) Calcolare il volume di acqua che deve essere aggiunto a 10 ml di soluzione 0,333 M di acido nitrico per ottenere una soluzione avente una concentrazione di acido nitrico pari a 10 g/l. 2) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione: S + NO3- + H+ → SO42- + NO2 + H2O S + HNO3→ H2SO4 + NO2 + H2O e calcolare: a) i ml di soluzione 2,0 M di acido nitrico che reagiscono con 0,64 g di zolfo; b) il volume di NO2 misurato a T = 25°C, P = 1,00 atm che si forma nella reazione. 3) Indicare quale sale, BaCrO4 (KS = 1,2 x10-10) o Ag2CrO4 (KS = 1,1 x10-12), fornisce una minore concentrazione di ioni cromato in soluzione satura. 4) Calcolare il pH di una soluzione 0,10 M di Na2CO3, conoscendo le costanti di dissociazione di H2CO3 (Ka1 = 4,2 x10-7, Ka2 = 4,8 x10-11). 5) In un recipiente vuoto del volume di 5,0 litri vengono introdotte 0,4 moli di elio ed un certo numero di moli di neon; a 27 °C si misura nel recipiente una pressione pari a 2,5 atm. Calcolare: a) il numero di moli di neon inserite nel recipiente; b) le pressione parziali dell’elio e del neon. 6) Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di argento sapendo che la seguente pila: Ag AgCl (sol. satura); KCl 1,0 x 10-2 M AgNO3 1,0 x 10-2 M Ag fornisce una forza pari a 0,344 Volts. Corso di Laurea in Fisica Soluzioni Prova scritta di Elementi di Chimica 3/9/2013 1) Calcolare il volume di acqua che deve essere aggiunto a 10,0 ml di soluzione 0,333 M di acido nitrico per ottenere una soluzione avente una concentrazione di acido nitrico pari a 10 g/l. PMHNO3 = 63 g/mol cF = 10 g/l MI x VI = MF x VF MF = cF/ PMHNO3 = 10/ 63 = 0,1587 M VF = MI x VI /MF = 0,333 x 1,0 / 0,1587 = 21 ml Vagg = VF - VI = 21 – 10 = 11 ml 2) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione: S + NO3- + H+ → SO42- + NO2 + H2O S + HNO3→ H2SO4 + NO2 + H2O e calcolare: c) i ml di soluzione 2,0 M di acido nitrico che reagiscono con 0,64 g di zolfo; d) il volume di NO2 misurato a T = 25 °C, P = 1,00 atm che si formano nella reazione. NO3- + 1 e- + 2 H+ → NO2 + H2O x6 S + 4 H2O → SO42- + 8 H+ + 6 ex1 ________________________________________________________________ S + 6 NO3- + 4 H+ → SO42- + 6 NO2 + 2 H2O S + 6 HNO3→ H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O a) nS = gS/PMS = 0,64/32 = 0,02 M = n/V nHNO3 = 6 nS =0,02 x 6 = 0,12 VHNO3 = nHNO3 / MHNO3 = 0,12/2 = 0,06 l = 60 ml b) nNO2 = nHNO3 = 0,12 VNO2 = nNO2 RT/P = 0,12 x 0,0821 x 298 / 1 = 2,93 l 3) Indicare quale sale, BaCrO4 (KS = 1,2 x10-10) o Ag2CrO4 (KS = 1,1 x10-12), fornisce una minore concentrazione di ioni cromato in soluzione satura. 2- 2- BaCrO4 Ba2+ + CrO4 s s KS =[Ba2+][CrO4 ]= s2 2- Ag2CrO4 2 Ag+ + CrO4 2s s 2- [CrO4 ]= s =(KS)1/2=(1,2 x10-10)1/2= 1,1 x 10-5 M 2- KS =[Ag+]2[CrO4 ]= (2s)2xs= 4s3 2- [CrO4 ]= s =(KS/4)1/3= (1,1 x10-12/4)1/3= 1,0 x 10-4M > 1,1 x 10-5 M La concentrazione dello ione cromato è minore nella soluzione di BaCrO4. 4) Calcolare il pH di una soluzione 0,10 M di Na2CO3, conoscendo le costanti di dissociazione di H2CO3 (Ka1 = 4,2 x10-7, Ka2 = 4,8 x10-11). H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+ Ka1 = [HCO 3- ][H 3 O + ] [H 2 CO 3 ] HCO3- CO32- + H+ Ka2 = [CO 32- ][H 3 O + ] [HCO -3 ] Na2CO3 → 2 Na+ + CO32- CO32- + H2O HCO3- + OHc-x ≅ c x x _ K W [HCO -3 ][OH ] x 2 Ki = = ≅ K a2 c [CO 32- ] pOH= -log[OH-] = 2,3 KW [OH ] = x = ×c = K a2 - 10 -14 × 0,10 = 4,56 x10-3 M -11 4,8 × 10 pH= 14-pOH= 11,7 5) In un recipiente vuoto del volume di 5,0 litri vengono introdotte 0,4 moli di elio ed un certo numero di moli di neon; a 27 °C si misura nel recipiente una pressione pari a 2,5 atm. Calcolare: c) il numero di moli di neon inserite nel recipiente; d) le pressione parziali dell’elio e del neon. ntot = PV/RT= 2,5x5/0,0821x300 = 0,507 T = 300 K ntot = nHe + nNe nNe = ntot - nHe = 0,507 – 0,4 = 0,107 pHe= xHe x ptot = nHe/ntot x ptot = 0,4/0,507 x 2,5 = 1,97 pHe= ptot - pHe= 2,5 –1,97 = 0,53 7) Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di argento sapendo che la pila a concentrazione: Ag AgCl (sol. satura); KCl 1,0 x10-2 M AgNO3 1,0 x 10-2 M Ag fornisce una forza pari a 0,344 Volts. Polo + Ag+ +e- Ag [Ag+]+ = 10-2 M Polo - [Ag+]- = x E = E°Ag/ Ag+ + 0,059 log [Ag+] Epila = E+ - E - = 0,059 log [Ag+]+ - 0,059 log [Ag+]-= 0,059 log [Ag + ]+ E pila 0,344 log = = =5,83 [Ag + ] − 0,059 0,059 [Ag + ]+ =105,83 + [Ag ] − [Ag + ]+ = 0,344 V [Ag + ] − [Ag+]-=[Ag+]+/105,83 = 10-2 x 10-5,83= 1,5 x 10-8 M AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ks = [Ag+][Cl-] = 1,5 x 10-8 x10-2=1,5 x 10-10