Lezione 20 Esercizi di Chimica Generale ed Inorganica PDF

CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO cod. 00966 Docente: Giuseppe Antinucci [email protected] Lezione 20 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO  Esercizio...

CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO cod. 00966 Docente: Giuseppe Antinucci [email protected] Lezione 20 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO  Esercizio #1 Una soluzione di 4.899 g di un composto organico (non elettrolita) poco volatile in 56.82 g di etere etilico (T0eb = 34.4°C, keb = 2.11 kg ⋅°C/mol) bolle a 36.0°C. Calcolare la massa molecolare del composto. m = (36.0 – 34.4) / 2.11 = 0.7583 mol/kg n = 0.7583 × 0.05682 = 0.04309 mol MM = 4.899 g / 0.04309 mol = 114 g/mol Alternativa: ΔTeb = keb × m = keb × (n/kgsolvente) = keb × (msoluto/MM × kgsolvente) => => MM = (msoluto × keb) / (ΔTeb × kgsolvente) = (4.899 g × 2.11 kg °C/mol) / (1.6 °C × 0.05682 kg) = = 114 g/mol CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #2 Calcolare la percentuale in peso di Ba(OH)2 in una soluzione acquosa che bolle a 101.05°C. Per l’acqua, keb = 0.514 kg °C/mol. (PFBa(OH)2 = 171.35) Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH- ; i = 3 molalità = (101.05 - 100) / (0.514 × 3) = 0.6809 m per ogni kg di solvente => 0.6809 mol di Ba(OH)2 m = 0.6809 mol × 171.35 g/mol = 116.7 g % m/m = (116.7 / (1000+116.7)) × 100 = 10.4 % CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #3 Kc per la reazione 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) a 700°C è pari a 301 M-1. In che direzione evolve un sistema in cui le concentrazioni di SO2, O2 e SO3 sono pari a 0.0377, 1.58⋅10-3 e 0.0587 M, rispettivamente, a questa temperatura? In termini di concentrazioni, il quoziente di reazione sarà: QR = (0.05872) / (0.03772 × 1.58⋅10-3) = 1.53⋅103 M-1, ed è quindi maggiore di Kc. La reazione procederà quindi verso la formazione dei reagenti. CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #4 Azoto e idrogeno sono posti in un recipiente alle concentrazioni di 0.500 M e 0.800 M, rispettivamente. All’equilibrio, la concentrazione di NH3 è 0.150 M. Quale è il valore della costante di equilibrio per questa reazione? CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #5 Un campione di 0.100 mol di NH3 fu scaldato in un recipiente di 1.00 dm3 in certe condizioni di temperatura e pressione e fu trovato che l’ammoniaca si era dissociata per il 20%. Calcolare la KC della reazione 2NH3 = N2 + 3H2. CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #6 Calcolare il pH di una soluzione ottenuta sciogliendo 1.25 g di KBr in 215 mL di acqua. KBr è un sale che si dissocia completamente in acqua (elettrolita forte). KBr -> K+ + Br- K+, come tutti i cationi del primo e secondo gruppo sono acidi a forza 0 (cioè non fanno variare il pH), infatti sono gli acidi coniugati degli idrossidi (es. KOH), che sono basi fortissime. Br- è la base coniugata di HBr, che è un acido fortissimo ed è quindi una base a forza 0 (non fa variare il pH). Il pH della soluzione sarà quindi uguale a 7 (neutro) CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #7 Calcolare il pH della soluzione ottenuta mescolando 18.39 mL di HClO4 0.2273 M e 15.41 mL di KOH 0.2860 M. Si calcolano le concentrazioni dopo diluizione. C1V1 = C2V2 [HClO4] = (0,2273 × 18,39) / (18,39 + 15,41) = 0,1237 [KOH] = (0,2860 × 15,41) / (18,39 + 15,41) = 0,1304 HClO4 + KOH = KClO4 + H2O i) 0,1237 0,1304 f) / 0,1304 – 0,1237 = 0,006700 [KOH] = [OH-] = 0,006700 => pOH = 2,17 => pH = 14 – 2,17 = 11,8 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #8 Calcolare la Ka di HF sapendo che una soluzione acquosa di KF 0.12 M ha pH = 8.2. KF -> K+ + F- F- + H2O = HF + OH- pH = 8.2 -> pOH = 14 - 8.2 = 5.8 -> [OH-] = 10-5.8 = 1.58⋅10-6 F- + H2O = HF + OH- i) 0.12 - - eq) 0.12 - 1.58⋅10-6 = 0.12 1.58⋅10-6 1.58⋅10-6 Kb = [OH-][HF]/[F-] = (1.58⋅10-6)2/0.12 = 2.1⋅10-11 Kb = Kw/Ka = 10-14 / 2.1⋅10-11 = 4.8⋅10-4 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #9 Calcolare la il pH di una soluzione acquosa ottenuta mescolando 200 mL di una soluzione acquosa 1.00 M di HCl con 100 mL di una soluzione acquosa di NaF 0.750 M, sapendo che Ka(HF) = 4.8⋅10-4 Calcolo concentrazioni dopo mescolamento: [HCl] = 1.00 M × 100 mL / (200 + 100) mL = 0.667 M [NaF] = [F-] = 0.750 M × 200 mL / (200 + 100) mL = 0.250 M Reazione neutralizzazione (tutta spostata a destra; il reagente in difetto verrà consumato completamente): HCl + F- = HF + Cl- i) 0.667 0.250 - - f) 0.667- 0.250 = - 0.250 0.250 = 0.417 Eccesso di acido forte: [HCl] = [H3O+] = 0.417 pH = -log(0.417) = 0.380 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #10 Calcolare la il pH di una soluzione acquosa ottenuta mescolando 200 mL di una soluzione acquosa 0.10 M di HCl con 100 mL di una soluzione acquosa di NaF 0.750 M, sapendo che Ka(HF) = 4.8⋅10-4 Calcolo concentrazioni dopo mescolamento: [HCl] = 0.10 M × 100 mL / (200 + 100) mL = 0.0667 M [NaF] = [F-] = 0.750 M × 200 mL / (200 + 100) mL = 0.250 M Reazione neutralizzazione (tutta spostata a destra; il reagente in difetto verrà consumato completamente): HCl + F- = HF + Cl- i) 0.0667 0.250 - - f) - 0.250-0.0677 = 0.0667 = 0.1823 Soluzione tampone F- / HF: pH = pKa – log ([F-]/[HF]) = 3.32 - 0.44 = 2.88 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20  Esercizio #11 Indicare le affermazioni corrette: 1. L’equilibrio chimico è un caso di equilibrio statico. 2. La costante di equilibrio di una data reazione chimica cambia al cambiare della temperatura. 3. Il valore della costante di equilibrio non dipende dalla scelta dei coefficienti stechiometrici. 4. Le sostanze in fase condensata (solidi puri o liquidi puri) non vanno espresse nella legge di azione di massa. 5. Una reazione tutta spostata a destra ha una costante che tende all’infinito 6. Il valore della costante non è indicativo della posizione dell’equilibrio. 7. Non è possibile perturbare un equilibrio chimico. 8. Un equilibrio chimico può essere perturbato introducendo reagenti o prodotti, variando la pressione o la temperatura. 9. Tutti gli equilibri chimici in fase gassosa sono perturbati da una variazione della pressione. 10. Per la reazione PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g)un aumento della pressione favorisce i prodotti. 11. Le reazioni esotermiche sono favorite ad alta temperatura. 12. Il quoziente di reazione aiuta a prevedere il comportamento di un equilibrio chimico. Le affermazioni corrette sono: 2, 4, 5, 8, 12 CHIMICA GENERALE ED INORGANICA E LABORATORIO Lezione 20