Problema 1. Si costruisca il grafico che riporta, alla temperatura di 800 °C, come variano le percentuali in volume di a) CO, b) CO2, c) H2, d) H2O in funzione del rapporto r tra volume d’aria e volume di metano immessi in un reattore ove avviene la combustione parziale del metano. Si consideri che nella miscela ci sono, quindi, anche e) N2 e f) CH4.
Si consideri che durante la combustione parziale del metano, nel reattore si instaurano gli equilibri I) CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)
II) CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)
Si risolva il problema per 2.5 < r < 10. [Perché questi limiti?]
I dati necessari (entalpie di formazione molari, calori specifici e entropie molari) in dipendenza della temperatura si possono trovare nel database del NIST: http://webbook.nist.gov/chemistry/name-ser/
Per calcolare le percentuali in volume in funzione di r sarà necessario un calcolo iterativo, usando Excel o Matlab.
Problema 2. Si calcoli il coefficiente di temperatura della f.e.m., ቀడாడ்ቁ, di un accumulatore al piombo per i 5 casi a differente percentuale di acido solforico date in tabella:
% H2SO4 in peso 5.9 20.9 27.2 39.1 50.11 Densità / g cm-3 1.039 1.145 1.196 1.295 1.396 ܧ / V 1.874 2.019 2.069 2.150 2.230
Sapendo che la reazione caratteristica dell’accumulatore è:
Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(aq) + 2H2O(l)
Per risolvere il problema, si tenga conto che il calore di dissoluzione è diverso da zero. I dati per calcolarlo sono reperibili dalla seguente tabella.
Calore di formazione miscela di 1 mol di H2SO4 in n mol di H2O
n / mol -Qn / kcal n / mol -Qn / kcal
0 193.910 15 210.68
0.5 197.67 20 211.00
1 200.62 100 211.59
2 203.93 1000 212.69
3 205.62 10000 214.72
5 207.78
10 209.93 ∞ 216.90
[Suggerimento: sia ݊ è il rapporto tra moli di acqua e acido solforico in soluzione. Il calore di formazione della soluzione può essere calcolato come quello per sciogliere 2 mol di acido in 2݊ mol di acqua più il calore di diluizione di 2݊+ 2 mol di acqua in una soluzione di ݊ moli di acqua e ݉ mol di acido (݊= ݊/݉).]
Problema 3. Si ricavi la velocità di reazione per un meccanismo di Michaelis-Menten in presenza di inibitore (I) nei tre casi di:
a) inibizione competitiva: E + I = EI con costante di equilibrio di dissociazione KI
b) inibizione non competitiva: E + I = EI e ES + I = ESI, entrambe con costante di dissociazione KI c) inibizione acompetitiva: ES + I = ESI, costante di dissociazione KI
Si consideri che EI e ESI non evolvono a prodotti e che l’equilibrio tra E e/o ES con l’inibitore si instauri istantaneamente.
Per i tre casi, si riporti in grafico l’andamento di 1/v contro 1/[S], confrontando con il meccanismo in assenza di inibitore.