Vol H 2. % Vol H 2 = X 100 Vol H 2 + Vol N 2 + Vol O 2 X 100. Vol totale. PV = nrt V = nrt P. V n. Legge di Avogadro. n % Vol H H2

(1)

P 131, Q 6.14: Calcolare la pressione parziali e la quantità in grammi di H₂, O₂ e N₂ presente in una miscela che

occupa un volume di 10.0 l alla temperatura di 32.0 °C e alla pressione di 657 torr, sapendo che la composizione in volume della miscela è: H₂, 10.2 %, O₂, 14.9 %, N₂, 74.9%

P_tot = 657 torr PV = nRT

1 atm = 760 torr

= 657 / 760

= 0.864 atm

 Legge di Avogadro

% Vol H₂ = Vol H₂ Vol totale

X 100

Vol H₂ + Vol N₂+ Vol O₂

=

Vol H₂

X 100

V = nRT P

Legge di Avogadro

V

∞

ⁿ

% Vol H₂

n _H2 + n _N2+ n _O2

=

n _H2

X 100

(2)

P_O2 = 0.864 x 0.149 = 0.129 atm m_O2 = 0.129 x 10.0

0.082057 x 305.15

X 32.00

= 1.65 g

P_N2 = 0.864 x 0.749 = 0.647 atm m_N2 = 0.647 x 10.0

0.082057 x 305.15

X 28.01

= 7.24 g

m_H2 = 0.0882 x 10.0 0.082057 x 305.15

X 2.02

= 0.0711 g

P_H2 = 0.864 x 0.102 = 0.0882 atm

 Legge di Dalton

n_H2 = P_H2 V RT

= 0.0882 x 10.0 0.082057 x 305.15

(3)

n_tot = P_tot V RT

= (657/760) x 10.0 0.082057 x 305.15

m_H2 = (657/760) x 10.0 0.082057 x 305.15

x 0.102 x 2.02 In Alternativa

(4)

P 144, Q 19: In un recipiente di 1.900 l sono contenuti 2.95 g di una miscela di metano e diossido di carbonio la cui composizione in peso è: CH₄ = 30.3 %, CO₂ = 69.7 %. Calcolare la pressione parziale dei due gas alla temperatura di 27.3 °C

P_A = n_A *R *T V

MM_CH4 = 16.05 g mol^-1 MM_CO2 = 44.01 g mol^-1

P_CH4 = ((2.95 x 0.303) / 16.04) x 8.206 x 10^-2x 300.45 1.900

= 0.723 atm

P_CO2 = ((2.95 x 0.697) / 44.01) x 8.206 x 10-2 x 300.45 1.900

= 0.606 atm

(5)

P 143, Q13: Calcolare la massa molecolare approssimata di un gas Z sapendo che la sua densità è 1.286 g/l a 22.4 °C e a 785 torr.

PV = nRT n = m / MM

PV = mRT MM

d = m / V P = mRT

V MM

P = d RT MM

MM = d RT P

MM = 1.286 x 8.2057 X 10^-2 x 295.55 785 / 760

= 30.2 u

(6)

P 144, Q15: Calcolare la massa molecolare approssimata di un gas incognito, sapendo che possiede una densità di 2.036 g/L nelle condizioni di temperatura e pressione a cui la densità di N₂ è 1.293 g/l.

44.11 u MM = d RT

P

MM_N2 = d_N2 RT P

MM_x = d_x RT P

MM_N2

MM_x d_x

d_N2

=

d_N2 MM_x = d_x

MM_N2 x

2.036 1.293

28.01

= x

=

(7)

P 144, Q 18: Si vuole preparare una piccola quantità di miscela gassosa contenente N₂ e CO₂ in quantità,

espresse in percentuale in volume, rispettivamente di 55.0% e 45.0%. È stato usata una quantità di Na₂CO₃ che, trattata con acido solforico, libera CO₂. Il diossido di carbonio viene raccolta in un recipiente in cui, dopo aver fatto il vuoto, erano stati introdotti 2,60 L di N₂ alla pressione di 0.97 atm. e alla temperatura di 17.0 °C.

Determinare la quantità di Na₂CO₃ necessaria per ottenere la miscela gassosa desiderata.

H₂SO_{4 (aq)} + Na₂CO_{3 (aq)}  Na₂SO_{4 (aq)} + CO_{2 (g)} + H₂O _(l) 55.0 % N₂ e 45.0 % CO₂

n_N2 = P_N2 V RT

= 0.97 x 2.6

0.082057 x 290.15

= 0.106 mol

V = nRT P

Legge di Avogadro

V

∞

ⁿ

(8)

n _CO2 + n _N2 n _CO2

= 0.45

(1 – 0.45) n _CO2 = 0.45 n _N2 n _CO2 = 0.45 n _N2/ 0.55

= 0.0867 mol

1 mol Na₂CO₃ 1 mol CO₂

m Na₂CO₃= 0.0867 x 105.99 = 9.19 g

% Vol CO₂

n _CO2 + n _N2

= n _CO2

X 100

(9)

P 144, Q14: Un campione di 0.485 g, contenente C, Cl, F, occupa un volume di 169 ml alla pressione di

7.85 x 10⁴ Pa e alla temperatura di 125 °C.

Determinare la formula molecolare del composto, sapendo che la composizione elementare è

C, 9.93%, Cl, 58.63 %, F, 31.42%.

(1 atm = 760 torr = 101325 Pa: R = 0.082057)

PV = nRT n = PV

RT 1 atm = 101325 Pa

7.85 x 10⁴ 101325

P = atm

= (7.85 x 10⁴ / 101325) x 0.169 8.206 x 10^-2 x 398.15

= 4.00 x 10^-3

Massa Molare = m / n

= 0.485 / 4.00 x 10^-3

= 121 g mol^-1

(10)

C

Cl

F

9.93

58.63

31.42

9.93/12.01 = 0.827 58.63/35.45 = 1.654 31.42/18.99 = 1.655

= 1

≈ 2

Formula Minima = CCl₂F₂

Massa = 120.89 g mol^-1 ≈ Massa Molare

Formula: CCl₂F₂

0.827 / 0.827 1.654 / 0.827 1.655 / 0.827 100 g

(11)

Dopo dissociazione: n_i– n_d 3/2 n_d ½ n_d Grado di dissociazione

P 145, Q26: Determinare il grado di dissociazione di NH₃ in H₂ e N₂ alla temperatura di 305 °C, sapendo che 5.00 g di NH₃ in un volume di 2.52 l esercitano all’equilibrio la pressione di 10.3 atm

α = n_d / n_i

n_i = 5.00 / 17.04 = 0.293

Somma (n totale) = n_i ( 1- α + 3/2 α + 1/2 α ) = n_i (1 + α )

= 0.547

1 + α = 0.547 / (5.00 / 17.04) n = PV

RT

n_i (1 + α ) = 10.3 x 2.52

0.082057 X 578.15

= 1.86 α = 0.86

MM_NH3 = 17.04 g mol^-1

Al inizio: n_i

= n_i – α n_i 3/2 α n_i ½ α n_i

2 NH_{3 (g)}

⇌

3 H_{2 (g)} + N_{2 (g)}

(12)

P 145 Q 28: L’azoto effonde da un setto poroso alla velocità di 0.050 l/ora. Calcolare la velocità di effusione dell’argon dallo stesso setto nelle stesse condizioni.

v_Ar v _N2

√ MM_N2

√ MM_Ar

=

V_Ar 0.050 √ 28.01

√ 39.95

=

= 0.042 l/ora

(13)

P 145 Q 29: Una coltura batterica anaerobica, isolata da acqua luride, produce durante lo sviluppo una sostanza gassosa infiammabile. Un volume di questo gas allo stato puro impiegava 5’ 30” per fluire attraverso un solitissimo foro. Un uguale volume di azoto puro, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, fluiva attraverso lo stesso foro in 7’ 17”. Calcolare la formula molecolare del gas, sapendo che è costituito da carbonio e

idrogeno e contiene il 75% di carbonio.

v_X v _N2

√ MM_N2

√ MM_X

=

v_X

v _N2

√ MM_N2

√ MM_X =

t_X

t _N2

√ MM_N2

MM_X =

( )

²

= 15.97 g mol^-1

(14)

C

H

75

25

75 / 12.01 = 6.24 25 / 1.01= 25.75

= 1

≈ 4 6.24 / 6.24

25.75 / 6.24

Formula Minima = CH₄

Massa = 16.04 g mol^-1 ≈ Massa Molare

Formula: CH₄ 100 g

(15)

MM_N2O4 = 92.01 g mol^-1;

Somma : n_i( 1- α + 2 α ) = n_i (1 + α )

n = 0.858 / 92.01 = 9.32x10^-3 mol

n

RT

= PV

0.082057 x 343.65 0.590 x 0.800

=

= 0.0167

n_i (1 + α )

= All’inizio: n_i

Dopo dissociazione: n_i– n_d 2 n_d

= n_i – α n_i 2 α n_i

N₂O₄

⇌

2 NO₂

P 137, Q6.18: N₂O₄ si disssocia secondo l’equazione

Calcolare il grado di dissociazione e le pressioni parziali di N₂O₄ e NO₂ per un sistema in cui 0.858 g di N₂O₄, contenuti in un volume di 0.800 l esercitano, dopo che si è stabilito l’equilibrio, una

pressione di 0.590 atmosfere alla temperatura di 70.5 °C.

N₂O₄

⇌

2 NO₂

(16)

= 0.795

= 1.795 1 + α =

0.0167 9.32x10^-3

α = 1.795 - 1

n _N2O4 = n_i – α n_i

P_A = n_A *R *T V

= [9.32x10^-3 – 0.795 (9.32x10^-3)] * 0.082057 * 343.65 0.800

P_N2O4

= [2* 0.795 * 9.32x10^-3] * 0.082057 * 343.65 0.800

P_NO2

n _NO2 = 2 α n_i