Esame 3/9/13

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