Transcript PROVA SCRITTA DI CHIMICA PER INGEGNERIA MECCANICA 21

NOME E COGNOME
MATRICOLA
CORSO DI LAUREA
CFU
PREFERENZE ORALE
PROVA SCRITTA DI CHIMICA PER INGEGNERIA MECCANICA
21 GENNAIO 2014
1. A 10 L di una soluzione acquosa a pH 9,2 vengono aggiunti 0,12 mL di una soluzione di HCl al
37% in massa, di densità 1,18 g/mL. Calcolare il pH risultante.
pH 9,2 → pOH 4,8 quindi [OH−] = 1,58 x 10 -5 M 1,58 x 10
-5
mol/L x 10 L = 1,58 x 10
-4
mol OH−
La soluzione di HCl contiene 37 g : 36,5 g/mol = 1,014 mol di HCl in 100 g /1,18 g/mL = 84,745 mL
ovvero 1,014 mol : 84,745 mL = 0,012 mol HCl / mL
La soluzione finale sarà acida: 1,44 x 10
-3
x 0,12 mL = 1,44 x 10 -3 mol HCl = mol H+
mol H+ - 1,58 x 10 -4 mol OH− = 1,28 x 10-3 mol H+ in 10 L
significa [ H+] = 1,28 x 10-4 mol/L Quindi pH 3,9
2. Calcolare K di equilibrio per la reazione Al + Fe2O3 = Fe + Al2O3 a 2500°C.
∆H° = - 824,2 + 1675,7 = - 851,5 kJ
∆S° = 27,3 x 2 + 50,9 - 28,3x 2 - 87,4 = - 38,5 J/K
∆G° = - 851500 J + 2773 K x 38,5 J/K = - 744739,5 J = - RTln K da cui ln K = 32,32 e K = 1,1 x 1014
3. Calcolate il calore sviluppato dalla combustione completa di 1 m3, misurato a 25°C e 1,1 atm, di
una miscela gassosa formata da propano CH3CH2CH3 e da etano CH3CH3 in pari quantità in moli.
C3H8 + 5 O2 = 3 CO2 + 4 H2O
∆H° = - 4 x 285,8 - 3 x 393,5 + 103,8 = - 2220 kJ per mol di C3H8
C2H6 + 7/2 O2 = 2 CO2 + 3 H2O
∆H° = - 3 x 285,8 - 2 x 393,5 + 84,7 = - 1560 kJ per mol di C2H6
1000 L x 1,1 atm : (0,082 atm L mol-1 K-1 x 298 K) = 45 mol gas di cui 22,5 di ciascuno dei due
22,5 mol C3H8 x (- 2220 kJ/mol) = - 49967 kJ
22,5 mol C2H6 x (- 1560 kJ/mol) = - 35112 kJ
in totale si sviluppano - 49967 - 355112 = - 85079 kJ di calore
4. Se si scioglie in acqua pura dell'idrogenosolfito di sodio, NaHSO3, si otterrà un pH acido, neutro o
basico? Attenzione: lo ione in questione è anfotero: scrivere entrambe le reazioni di idrolisi a cui
può dar luogo in acqua, confrontando le rispettive costanti di equilibrio.
Na+ non subisce idrolisi (acido coniugato della base forte NaOH)
HSO3 − + H2O = H2SO3 + OH−
Kb = 7,2 x 10
-13
HSO3 − + H2O = SO3= + H+
Ka = 6,5 x 10
-8
dato che Ka > Kb, avviene l'idrolisi acida e si ottiene un pH acido.
5. Disporre le seguenti sostanze in ordine crescente di temperatura di fusione:
Al2O3
H2O
CH4
KBr
NH3
spiegando in poche parole i motivi della scelta.
CH4 (deboli forze di London) < NH3 (deboli legami H) < H2O (forti legami H) < KBr (solido ionico) <
Al2O3 (reticolo covalente)
6. Si elettrolizza una soluzione acquosa a pH 7 di NaI per 6h con una corrente di 3A. Scrivere le reazioni che
avvengono agli elettrodi di Pt e calcolare la massa in g dei prodotti formati.
+ anodo 2 I − = I2 + 2 e-
− catodo 2 H2O + 2 e- = H2 + 2 OH6 h x 3600 s/h x 3 A = 64800 C
64800 C : (2 x 96500 C/mol prodotto) = 0,3357 mol
0,3357 mol H2 x 2 g/mol = 0,67 g H2
0,3357 mol I2 x 253,8 g/mol = 85,2 g I2
7. Una pila a concentrazione è costituita da due elettrodi di argento, immersi uno in una soluzione
satura di AgCl e l’altro in una soluzione satura di AgBr. Indicare le polarità degli elettrodi e
calcolare ∆E.
soluzione satura di AgCl: [Ag+] = √1,8 x 10-10 = 1,34 x 10-5 M
red, catodo +
soluzione satura di AgBr: [Ag+] = √5,3 x 10-13 = 7,28 x 10-7 M
ox, anodo −
∆E = 0,059 log (1,34 x 10
8.
-5)
: (7,28 x
10-7)
= 0,075 V
100 g di NaHCO3 si mettono in un recipiente vuoto da 10 L a T = 150°C. Si instaura l'equilibrio
2 NaHCO3(s) = Na2CO3 (s) + CO2(g) + H2O(g)
All'equilibrio la P nel recipiente è di 1,8 atm. Calcolare Kp e la quantità di Na2CO3 formata.
Kp = p(CO2) x p(H2O) = (0,5 x 1,8)2 = 0,81
p(CO2) = p(H2O) = √Kp = 0,9 atm
(le frazioni molari valgono entrambe 0,5 per i due gas)
0,9 atm x 10 L : (0,082 atm L mol-1 K-1 x 423 K) = 0,26 mol
di CO2 formate, pari alle moli di Na2CO3, x 106 g/mol = 27,5 g Na2CO3.
9. Scrivere la formula di struttura della molecola F2O. Qual è l'ibridizzazione di O ? Quale stato fisico
si prevede che abbia? Ritenete che si tratti di una sostanza stabile? Perché?
O è ibridizzato sp3; si prevede gassoso per le basse forze di London.
Non è stabile perché l'ossigeno è nello stato di ossidazione + 2, nonostante la
sua alta elettronegatività.
10. Il sistema H2O(solido) = H2O (g) si trova all’equilibrio a una data T. a) Suggerire due modi diversi per
spostare verso destra l'equilibrio; b) Spiegare in quali condizioni l'acqua è in equilibrio tra le due
fasi indicate, e come si dovrebbe fare per ottenere acqua liquida alla stessa T.
a)
aumentare T oppure diminuire P
b)
l'acqua solida è in equilibrio con la fase gas ad una P
P
inferiore a quella del punto triplo; per ottenere acqua liquida
P deve essere portata ad un valore superiore al punto triplo.
T