C H + O CO + H O ESERCITAZIONE

ESERCITAZIONE

Simulazione compito d’esame: • Reazioni chimiche

• Diagrammi di stato

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1) Bilanciare la reazione e calcolare la quantità di O₂, espressa in grammi, necessaria per fare reagire completamente 100 g di C₃H₈ secondo la reazione:

C₃H₈ + O₂  CO₂ + H₂O

Calcolare inoltre la quantità di CO₂ (espressa in grammi) che si forma se il rendimento è del 90%.

atomi di C 1 C₃H₈ + O₂  3 CO₂ + H₂O atomi di H 1 C₃H₈ + O₂  3 CO₂ + 4 H₂O

atomi di O 1 C₃H₈ + 5 O₂  3 CO₂ + 4 H₂O C₃H₈ + 5 O₂  3 CO₂ + 4 H₂O bilanciata

n _C3H8 = m _C3H8 / M _C3H8 = 100 g / (3· 12.011 + 8· 1.0079) g· mol^-1 = 100/45.04 = 2.22 mol 1 mol C₃H₈ : 5 mol O₂ = 2.22 mol C₃H₈ : x mol O₂

n _O2 = x = 11.1 mol

m _O2 = n _O2· M _O2 = 11.1 mol · 31.998 g· mol^-1 = 355.18 g

C₃H₈ + 5 O₂  3 CO₂ + 4 H₂O

η_CO2/C3H8 = (n _CO2 / n* _CO2) · 100 = 90%

1 mol C₃H₈ : 3 mol CO₂ = 2.22 mol C₃H₈ : x mol CO₂ n* _CO2 = x = 3· 2.22 mol = 6.66 mol

n _CO2 = n* _CO2· 0.9 = 5.99 mol

m_CO2 = n _CO2· M _CO2 = 5.99 mol · 44.009 g· mol^-1 = 263.61 g

Calcolare inoltre la quantità di CO₂ (espressa in grammi) che si forma se il rendimento è del 90%.

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Calcolare la quantità di O₂, espressa in grammi, necessaria per fare reagire completamente 100 g di C₃H₈ secondo la reazione

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2) Bilanciare la reazione e calcolare la quantità di O₂, espressa in grammi, necessaria per fare reagire completamente 35 g di C₆H₁₄ secondo la reazione:

C₆H₁₄ + O₂  CO₂ + H₂O

Calcolare inoltre la quantità di CO₂ (espressa in grammi) che si forma se il rendimento è del 45%.

atomi di C 1 C₆H₁₄ + O₂  6 CO₂ + H₂O atomi di H 1 C₆H₁₄ + O₂  6 CO₂ + 7 H₂O

atomi di O 1 C₆H₁₄ + 19/2 O₂  6 CO₂ + 7 H₂O 2 C₆H₁₄ + 19 O₂  12 CO₂ + 14 H₂O bilanciata

n _C6H14 = m _C6H14 / M _C6H14 = 35 g / (6· 12.011 + 14· 1.0079) g· mol^-1 = 35/86.18 = 0.41 mol 2 mol C₆H₁₄ : 19 mol O₂ = 0.41 mol C₆H₁₄ : x mol O₂

n _O2 = x =(19· 0.41)/2 mol = 3.89 mol

m _O2 = n _O2· M _O2 = 3.89 mol · 31.998 g· mol^-1 = 124.47 g

η_CO2/C3H8 = (n _CO2 / n* _CO2) · 100 = 45%

2 mol C₆H₁₄ : 12 mol CO₂ = 0.41 mol C₆H₁₄ : x mol CO₂ n* _CO2 = x = (12· 0.41)/2 mol = 2.46 mol

n _CO2 = n* _CO2· 0.45 = 1.11 mol

m_CO2 = n _CO2· M _CO2 = 1.11 mol · 44.009 g· mol^-1 = 48.85 g

Calcolare inoltre la quantità di CO₂ (espressa in grammi) che si forma se il rendimento è del 45%.

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2 C₆H₁₄ + 19 O₂  12 CO₂ + 14 H₂O

Calcolare la quantità di O₂, espressa in grammi, necessaria per fare reagire completamente 35 g di C₆H₁₄ secondo la reazione:

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3) Utilizzando il seguente diagramma di stato a due componenti che descrive, a pressione costante, l’equilibrio solido-liquido:

a)determinare la temperatura di fusione dei componenti A e B puri;

b)indicare, per le diverse regioni del diagramma, quali sono le fasi presenti;

c)la composizione dell'eutettico, se presente, e la temperatura eutettica;

d)per un liquido di composizione descritta da X_A = 0.80 alla temperatura iniziale di 480 °C, individuare la composizione del primo solido che si forma, la temperatura di inizio

solidificazione e la temperatura a cui si completa la solidificazione, disegnando la curva di raffreddamento nello spazio a fianco del diagramma;

e)per una miscela iniziale di composizione X_B = 0,40 determinare la composizione delle fasi in equilibrio tra loro alla temperatura di 340 °C, ed rapporto tra il numero di moli delle due fasi.

a) determinare la temperatura di fusione dei componenti A e B puri;

A B

T_fus^A = 460 °C T_fus^B = 430 °C

b) indicare, per le diverse regioni del diagramma, quali sono le fasi presenti

LIQUIDO

α + β

α + L β + L

α

Fase α = fase solida ricca di A

β

Fase β = fase solida ricca di B

c) la composizione dell'eutettico, se presente, e la temperatura eutettica

X_B^e = 0.6

X_A^e = 1 - X_B^e = 0.4

T^e = 392 °C

(lega1) LiquidoTemperature eutetticasoluzione solida α + soluzione solida β Raffreddamento

d) per un liquido di composizione descritta da X_A = 0.80 alla temperatura iniziale di 480 °C, individuare la composizione del primo solido che si forma, la temperatura di inizio

solidificazione e la temperatura a cui si completa la solidificazione, disegnando la curva di raffreddamento nello spazio a fianco del diagramma

LIQUIDO

α + β α + L

α

X_B = 0.06 X_A = 0.94 T (°C)

tempo

T_fs T_is ^lα

s_α

LIQUIDO

α + β α + L

α T (°C)

tempo

T_fs T_is

e) per una miscela iniziale di composizione X_B = 0,40 determinare la composizione delle fasi in equilibrio tra loro alla temperatura di 340 °C, ed rapporto tra il numero di moli delle due fasi

α + β

α β

X_B^α = 0.19 X_A^α = 0.81

X_B^β = 0.86 X_A^β = 0.14

e) per una miscela iniziale di composizione X_B = 0,40 determinare la composizione delle fasi in equilibrio tra loro alla temperatura di 340 °C, ed rapporto tra il numero di moli delle due fasi

α + β

α β

B

A C

0.86 - 0.4 0.4 – 0.19 n_α

n_β BC

= AB = n_α = BC

AC n_β = AB AC

4) Utilizzando il seguente diagramma di stato a due componenti che descrive, a pressione costante, l’equilibrio solido-liquido:

a)determinare la temperatura di fusione dei componenti A e B puri b)indicare quali fasi sono presenti nelle diverse regioni del diagramma c)la composizione dell’eutettico, se presente, e la temperatura eutettica

d)per un liquido di composizione descritta da X_A = 0.30 alla temperatura iniziale di 510 °C, individuare la temperatura di inizio solidificazione, la composizione del primo solido che si forma e la temperatura a cui si completa la solidificazione, determinando inoltre la curva di raffreddamento (disegnarla a fianco del diagramma di stato)

e)per una miscela iniziale di composizione X_B=0.60 determinare quali fasi sono presenti alla temperatura di 340°C, la composizione delle due fasi ed il rapporto tra le quantità delle fasi

a) determinare la temperatura di fusione dei componenti A e B puri;

A B

T_fus^A = 450 °C T_fus^B = 500 °C

b) indicare, per le diverse regioni del diagramma, quali sono le fasi presenti

liquido

solido A + solido B

solido B + liquido solido A +

liquido

c) la composizione dell'eutettico, se presente, e la temperatura eutettica

X_B^e = 0.4

X_A^e = 1- X_B^e = 0.6

T^e = 325 °C

liquido

solido A + solido B solido B + liquido solido A +

liquido

d) per un liquido di composizione descritta da X_A = 0.30 alla temperatura iniziale di 510 °C, individuare la temperatura di inizio solidificazione, la composizione del primo solido che si forma e la temperatura a cui si completa la solidificazione, determinando inoltre la curva di raffreddamento (disegnarla a fianco del diagramma di stato)

liquido

T_fs T_is

T (°C)

tempo solido B +

liquido

solido A + solido B

X_B = 1 X_A = 0 l_B

a) per una miscela iniziale di composizione X_B=0.60 determinare quali fasi sono presenti alla temperatura di 350°C, la composizione delle due fasi ed il rapporto tra le quantità delle fasi

X_B^liq = 0.45 X_A^liq = 0.55

X_B^B = 1 liquido

solido A + solido B

solido B + liquido

a) per una miscela iniziale di composizione X_B=0.60 determinare quali fasi sono presenti alla temperatura di 350°C, la composizione delle due fasi ed il rapporto tra le quantità delle fasi

liquido

solido A + solido B

solido B + liquido

0.6 – 0.45 1 – 0.6 n_B

n_L AB

= BC = n_L = BC

AC n_B= AB AC

A B C