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Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome_________________________________
1° sem. Data: 24/01/2018 “IIa verifica scritta” N° matricola __________________________
N.B. Fornire sempre una giustificazione della risposta, altrimenti l’esercizio è considerato non fatto!
1) Utilizzare le teorie comunemente proposte in chimica per attribuire la geometria prevedibile per le seguenti molecole, precisando la natura dei legami, l’ibridizzazione, il valore approssimato degli angoli di legame e se presentano o meno un momento dipolare e possibili isomeri.
a) HCOOH, b) IF3, c) C3H4
2) Assegnare il nome e la geometria ai seguenti sali o ioni poliatomici, o molecole, indicando su quali basi si è fatta l’attribuzione: (a) [V(CO)6]ˉ, (b) [OP(CH3)3], (c) Fe4[Fe(CN)6]3
3) Si è isolato un composto sconosciuto contenente zolfo e cloro. Per determinarne la massa molare si rilasciano 0.25 g del gas in un recipiente dal volume di 186 mL (misurato a 21°C). La pressione misurata del gas nel recipiente è di 242 mmHg. Qual è la formula molecolare del gas?
4) Una miscela di gas è costituita da O2 e N2. Le pressioni parziali dei gas nella miscela sono 0.350 atm per l’O2 e 0.450 atm per N2. Qual è la densità della miscela a 25.0 °C? Assumere che i gas si comportino idealmente.
5) 5.000 moli di un gas che segue la legge di van der Waals [P = (n·R·T/(V - n b)) - a·n2/V2] viene espanso isotermicamente e reversibilmente da 2.00 litri a 4.00 litri a 250.0 K. Per questo gas: a = 4.35 L2·atm· mol-2 e b = 0.322 L·mol-1. Usare l’equazione di van der Waals per calcolare il lavoro fatto in Joules.
6) Considerare le seguenti semi reazioni:
Cl2(g) + 2 e‾ a 2 Cl‾(aq), E° = +1.36 V; I2(g) + 2 e‾ a 2I‾(aq), E° = +0.535 V Pb2+(aq) + 2 e‾ a Pb(s), E° = -0.126 V; V2+(aq) + 2 e‾ a V(s), E° = -1.18 V
(i) Qual è l’agente ossidante più debole in queste semi reazioni? …….. Perché? ……….…
………
(ii) Qual è l’agente riducente più debole in queste semi reazioni? ……… Perché? ………
………..
(iii) Indicare gli elementi o ioni che possono essere ridotti dal Pb(s) ……… Perché?………..
………..
7) La reazione fondamentale che avviene in una cella in cui dell’allumina (Al2O3) e della criolite (Na3AlF6) fusi sono elettrolizzati è Al3+(l) + 3 e‾ → Al(s). a) Se la cella opera a 5.0 V e 1.0×105 amp, e si vuol produrre 2.7×105 g di Al metallico, quante ore si deve far funzionare la cella? b) qual è la funzione della criolite?
8) Una cella elettrochimica di notazione Pd | Pd2+ || Cu2+ | Cu eroga una d.d.p. standard pari a ∆E° = 0.65 V. a) Se si conosce che il potenziale standard di riduzione della coppia Cu2+/Cu è E° = 0.34 V, qual è il potenziale standard di riduzione per la coppia Pd2+/Pd? b) Scrivere le reazioni che avvengono
all’elettrodo positivo e a quello negativo della pila e la reazione su cui si basa la pila; c) determinare il ∆G°
e la costante di equilibrio a 25°C di tale reazione.
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9) Determinare la formula dei due ossidi di renio le cui celle elementari del reticolo sono sotto indicate.
(a) (b)
Gli ioni renio sono nella prima cella localizzati sui vertici di una cella cubica e gli ioni ossido sono disposti al centro degli spigoli della cella, mentre nella seconda cella unitaria gli ioni renio sono ai vertici della cella tetragonale e al centro (indicare come si recuperano le formule!). ………..
………
b) Determinare il numero di coordinazione di Re e O nei due ossidi. (a) ………..
c) Sapendo che il lato della cella unitaria (a) è 383 pm. Calcolare la densità del RexOy (in g·cm-3).
………
10) Quali delle seguenti affermazioni è vera in merito al punto critico di un diagramma di fase di un composto puro? (Spiegare)
A. Un liquido può esistere sopra la temperatura critica ..……….,,,,,,, ………..
B. Solo un fluido supercritico esiste sopra il punto critico ………...
C. La pressione critica è la pressione sopra la quale un solido è stabile ……….
D. Il punto critico è il punto in cui tre diverse fasi di un composto sono in equilibrio ………..…
E. Al punto critico la densità del gas uguaglia quella del liquido ………
11) La pressione parziale del gas biossido di carbonio all’interno di una lattina di coca cola è di 1.5 atm a 25°C. a) Qual è la solubilità di CO2 se la costante di Henry per il biossido di carbonio disciolto in acqua è 3.3×10-2 mol·L-1·atm-1 a 25°C. (Spiegare). b) Ritenete che in questa soluzione ci sia il composto H2CO3 e gli ioni formati dalla dissociazione acida?
12) In base alle informazioni fornite dalla figura di lato,
a) 8.7 g di Pb(NO3)2 sciolto in 20.0 g di H2O a 30 °C forma una
soluzione …………..……….;
b) quanto solfato di sodio si recupera come solido riscaldando a 80°C una soluzione satura di questo sale inizialmente a 10 °C.
………..
c) Da cosa dipende la diversa pendenza della solubilità dalla temperatura dei diversi sali? ………...
13) Per la reazione : NH4
+(aq) + NO2
-(aq) → N2(g) + 2H2O(l) Sono stati ottenuti i seguenti dati di velocità:
Prova [NH4
+] [NO2
-] vel. iniziale (M·s-1)
1 0.010 M 0.020 M 0.020
2 0.015 M 0.020 M 0.030
3 0.010 M 0.010 M 0.005
Scrivere l'espressione della legge cinetica e stabilire il valore della relativa costante cinetica (con unità di misura).
14) Se la costante di velocità di una reazione raddoppia esattamente nel valore quando si alza la temperatura da ambiente (25.0°C) alla temperatura corporea (37.0°C), qual è l’energia di attivazione della reazione (in kJ)?
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15) Una miscela di SO2, O2 e SO3 a 1000 K contiene i gas alle seguenti concentrazioni: [SO2] = 5.0×10-3 mol/L, [O2] = 1.9×10-3 mol/L, e [SO3] = 6.9×10-3 mol/L.
(a) Assumendo che la reazione non sia all’equilibrio, in che direzione procederà la reazione per raggiungere l’equilibrio? 2 SO2(g) + O2(g) a 2 SO3(g). Kc per la reazione a 1000°C vale 279.
(b) Scrivere la Kc e determinare qual è la composizione dei gas all’equilibrio a 1000°C.
(c) Abbassando la temperatura come vi aspettate che si sposti l’equilibrio? (d) E alzando la pressione?
16) A destra è riportato il diagramma di Ellingham (grafico
dell’andamento di ∆G° in funzione della temperatura) per alcuni derivati semplici del carbonio e del ferro. a) Perché l’andamento delle curve è rettilineo? B) Stabilire sopra quale temperatura il processo di riduzione di FeO(s) a Fe(s) è spontaneo e quali reazioni avvengono.
a) ………..
b) ……….
………
Reazioni: ……….
………
………
17) L’ossido di calcio si produce in grandi quantità in forni a calce ad alta temperatura secondo la reazione:
CaCO3(s) H CaO(s) + CO2(g)
a) Stabilire quanto carbonato di calcio è necessario per produrre 60 tonnellate di ossido di calcio, se la resa della reazione è del 95%. Stabilire, inoltre, il volume occupato dalla CO2 prodotta (misurato a 0°C e P = 1 atm).
b) Scrivere la costante di equilibrio ……….………
c) Stabilire il numero delle fasi del sistema (indicandole), partendo da CaCO3 puro in ambiente chiuso.
……….……….……….
d) Indicare qual è la varianza del sistema di cui al punto c) ……….
e) Prevedere la temperatura di decomposizione del CaCO3 noto che il ∆H° e il ∆S° della reazione sono, rispettivamente, + 179 kJ·mol-1 e + 161.0 J· K-1·mol-1 ……….………
18) La seguente reazione è endotermica (+ 67.2 kJ·mol-1): C(s) + 1/4 S8(s) a CS2(g). Elencate tutti i modi in cui si può aumentare la resa del prodotto CS2.
19) Il punto di fusione a P = 1 atm del Pb(s) è 327 °C. Rispondere alle domande seguenti relative al seguente cambiamento di fase : Pb(s) → Pb(l) alle condizioni 300°C e P = 1 atm:
a) Qual è il segno del ∆S del sistema? ……… Perché? ………..…
b) Quale fase del Pb è stabile nelle condizioni date? ……..………… e qual è la varianza? ……….….
c) Qual è il segno del ∆Stotale ? ………….……… Perché? ………..…
20) Qual è il pH di una soluzione di 100.0 mL di HCN 0.50 M (acido debole, Ka = 4.9·10-10)? b) Quanti millilitri di una NaOH 0.25 M si devono impiegare per ottenere una soluzione di NaCN e qual è il pH della soluzione finale?
21) Un anfolita è: (a) Un elettrolita debole; (b) Un elettrolita forte costituito da un acido e una base; (c) una specie sia acida che basica caratterizzata da due costanti acido-base; (d) Un composto covalente polare solubile in acqua, e) un composto salino poco solubile.
Fornite un esempio con spiegazione.
22) La molecola “Tilenolo” ha la struttura molecolare illustrata in figura. a) Stabilire la composizione percentuale. b) Completare la struttura con i doppietti mancanti e localizzare i centri acidi e basici della molecola.
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23) Calcolare l’abbassamento della tensione di vapore, ∆P, quando si aggiungono 10.0 millilitri di glicerolo (C3H8O3) a 500. millilitri di acqua a 50.0°C. A questa temperatura, la tensione di vapore dell’acqua pura è 92.5 torr e la sua densità è 0.988 g·mL-1. La densità del glicerolo è 1.26 g·mL-1.
24) Quale dei seguenti composti è più solubile in acqua. Stabilirne la solubilità in grammi/litro.
a) AgSCN (Kps = 1.0 × 10-12) ; b) AgCl (Kps = 1.8 × 10-10) ; c) Ag2CO3 (Kps = 8.4 × 10-12)
25) Un cilindro munito di pistone, con un volume iniziale di 10 l, contiene aria satura di vapore d'acqua alla temperatura di 30°C (p°H2O = 4.2*10-2 atm).
a) Quanto vale la pressione parziale dell'acqua se il volume è dimezzato a temperatura costante?
b) Se il volume è invece raddoppiato?
c) C'è condensazione di H2O in uno dei due casi, e, se sì, quanti grammi condensano?
26) Nel diagramma di fase dello zolfo compaiono due fasi solide (monoclina e rombica). Quanti punti tripli e quanti punti critici sono presenti in questo diagramma?
27) Stabilire, utilizzando la teoria degli orbitali molecolari, se la molecola ClO e l’anione O2
•‾ sono paramagnetici o diamagnetici.
