Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome_________________________________

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1 Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome_________________________________

1° sem. Data: 12/02/2014 “II

^a

verifica” N° matricola __________________________

N.B. Rispondere prima agli esercizi contrassegnati con l’asterisco e quindi agli altri, fornendo obbligatoriamente una giustificazione della risposta e/o delle formule utilizzate.

*1. Dopo aver stabilito i coefficienti stechiometrici per la seguente reazione, qual è l’espressione corretta della relativa costante di equilibrio K

_c

? Fe

2

O

3

(s) + CO(g) a Fe(s) + CO

₂

(g)

2. La costante di equilibrio, K

p

, per la seguente reazione a 150°C vale 280.

I

2

(g) + Br

2

(g) a2 IBr(g) q = +1.39 kcal·mol

^-1

di IBr a) Quanto vale la K

c

per questa reazione a 150°C. b) Fornire una stima della K

p

a 300°C?

3. In un esperimento si sta sperimentando il seguente equilibrio tra complessi:

CoCl

42–

+ 6 H

2

O a Co(H

₂

O)

62+

+ 4 Cl

^–

+ calore

blu rosa

Se la soluzione è di color rosa a temperature ambiente ed è scaldata a 100°C, la soluzione:

1) rimane rosa; 2) diventa blu; 3) diventa verde?

4. Il pH di un campione di succo di limone

misurato con un piaccametro è di 2.45. Quanto vale la concentrazione [H

⁺

] nel succo?

*5. Un meccanismo proposto per la preparazione di COCl

2

da Cl

2

e CO in fase gas è:

Cl

2

(g) a 2 Cl• (equilibrio veloce) Cl• + CO → ClCO• (veloce)

ClCO• + Cl

2

→ COCl

2

+ Cl• (lento)

Qual è la legge cinetica per questo meccanismo proposto?

1) k[CO][Cl

2

] 2) k[CO][Cl

2

]

^3/2

3) k[Cl

2

] 4) k[CO]

*6 . 5.08 moli di N

2

e 1.24 moli di H

2

sono introdotti in un contenitore vuoto da 10.0 L a 400 °C.

Quando si raggiunge l’equilibrio, si sono formate 0.159 moli di NH

3

.

a) Scrivere la reazione e la relativa K

c

b) Calcolare le concentrazioni di N

2

e H

2

all’equilibrio

7. Calcolare la K

c

per la reazione di cui al punto 6.

*8. Si prepara una soluzione sciogliendo 0.1 moli di CH

3

CO

2

Na (abbreviato AcONa) in acqua in un volume totale di 1.0 L.

a) Determinare la [OH

^–

] nella soluzione a 25°C b) Dimostrare che per la reazione di idrolisi (i) di AcONa vale l’espressione K

i

= K

w

/K

a

dove K

_a

è la costante acida dell’acido acetico (AcOH) 1.80H10

^-5

.

9. Predire il pH (>7, <7, o 7) per una soluzione contenente i seguenti sali. Spiegare.

a) NaNO

3

_______________________

b) KCNO _______________________

c) [Ag(NH

3

)

2

]NO

3 __________________________________

d) Al

2

(SO

4

)

3 ____________________________________

e) (NH

₄

)

₂

CrO

₄

_______________________

*10. Determinare il pH di una soluzione ottenuta per titolazione di 100 mL di una soluzione di NH

3

0.35 M quando si sono aggiunti 50 mL di HNO

3

0.50 M. [pK

a

(NH

4+

) = 9.25]

*11. Il punto di ebollizione e il punto di fusione del diossido di zolfo sono, rispettivamente, –10 °C e –72.7 °C (a 1 atm). Il punto triplo è a –75.5

°C e 1.65H10

^–3

atm e il punto critico è a

157.4°C e 7.88 MPa. Partendo da questi dati,

disegnare il diagramma di fase del biossido di

zolfo, evidenziando le fasi e la varianza nei

vari punti.

(2)

2 12. Qual è il calore molare di vaporizzazione (H

_vap

)

di un liquido la cui tensione di vapore raddoppia se si alza la temperatura da 80 a 90 °C?

*13. Il ferro metallico cristallizza in un reticolo cubico. Il lato della cella unitaria misura 2.87×10

^-8

cm. La densità del ferro è 7.87 g·cm

^-3

.

a) Calcolare il peso di un atomo di Fe in grammi.

b) Qual è il peso degli atomi di Fe in grammi per cella unitaria?

c) Quanti atomi di Fe contiene la cella unitaria?

d) Di che tipo di cella unitaria si tratta – Disegnarla

*14. Scrivere la formula del composto che possiede la struttura cristallina a fianco riportata. _______

a) Nella cella elementare quale reticolo presentano i soli atomi C? ________

b) Si può dire che la cella è centro simmetrica? _____

c) Qual è il numero di

coordinazione dell’atomo A? ___________

*15. Schematizzare una pila formata da due semi- elementi standard Ag/AgNO

3

e Mg/MgCl

2

collegati con un ponte salino contenente una soluzione di KNO

3

.

a) Scrivere le reazioni che avvengono agli elettrodi b) Determinare la f.e.m. in volt della pila;

c) Indicare le migrazioni degli ioni nelle soluzioni e nel ponte salino, quando si chiude il circuito.

d) Cosa s'intende per caduta ohmica di una pila?

16. Stabilire le strutture (legami, angoli, numero di coordinazione, ibridizzazione degli atomi, momenti dipolari (se molecole) dei seguenti composti, segnalando la natura del solido relativo CH

2

N

2

, (NH

4

)

3

PO

4

, SiC ,

(CH

3

)

3

P , Zn/Cu (ottone) , NaN

3

17. Il composto gassoso azometano (CH

3

N=NCH

3

) si decompone in etano (C

2

H

6

) e azoto a 180°C con reazione del primo ordine. Dopo 20 minuti, in un recipiente contenente inizialmente solo azometano la pressione risulta del 50% superiore al valore iniziale. a) Stabilire il valore della

costante specifica di velocità (k).

b) dire se è compatibile con questi dati un meccanismo che preveda la formazione lenta di metil radicali (CH

3

•) e una loro ricombinazione veloce a dare etano.

*18. Una soluzione ottenuta sciogliendo 3 g di un elettrolita X

⁺

Y ⎯ in 60 gr di acqua congela alla temperatura di -0.801 °C. L'abbassamento molale (k

cr

) del punto di congelamento dell'acqua è 1.86 °C·Kg·mol

^-1

. Calcolare il peso molecolare dell’elettrolita.

19. Il processo Solvay per la preparazione del carbonato di sodio si basa sull’equilibrio 2 NaHCO

3

(s) a Na

2

CO

3

(s) + CO

2

(g) + H

2

O(g).

Introducendo 100 g di NaHCO

3

in un pallone di vetro da 10 litri in cui si è fatto il vuoto alla temperatura di 150 °C, si raggiunge l’equilibrio dopo un'ora e la pressione nel pallone risulta 1.8 atm. Stabilire: a) la varianza del sistema, b) il valore della K

p

a tale temperatura, c) la quantità di Na

2

CO

3

formata; d) Come evolve il sistema riducendo il volume a 3 litri?

*20. Dopo aver scritto le formule di struttura dei 4 composti sotto indicati, stabilire quali sono insolubili in acqua, quali sono solubili senza dissociarsi e quali si dissociano:

a) CHBr

3

, b) HCONH

2

, c) B

2

O

3

, d) SF

4

,

(3)

3 21. Un campione di un gas sconosciuto che pesa

20 grammi occupa un volume di 3.44 litri alla pressione di 2.87 atm a 100°C. Qual è la massa, in grammi, di una mole di tale gas?

*22. Un campione di 10 L di un gas sconosciuto a 25 °C e P = 1 atm viene bruciato totalmente in ossigeno, ed i prodotti sono isolati e raffreddati a STP (25°C, 1 atm). I prodotti sono CO

2

(20 L di gas) e acqua (16 g di liquido). Che formula molecolare ha il gas sconosciuto?

.

*23. Una miscela gassosa è formata da H

2

e N

2

. Le pressioni parziali dei due gas nella miscela sono 0.450 atm per H

2

e 0.350 atm per N

2

. Stabilire la densità della miscela a 25.0 °C. Si assuma che i gas si comportino idealmente.

*24. Quale delle seguenti soluzioni ha il punto di congelamento più basso? (in ogni caso il solvente è 1 kg di acqua). Una che contiene:

a) nessun soluto; b) 0.009 moli di CuCl

2

; c) 0.015 moli di RbOH ; d) 0.020 moli di

C

6

H

12

O

6

(glucosio)

25. Il diagramma di aree di predominanza per il titanio a 25°C è riportato nella figura sottostante.

a) Stabilire la forma stabile dell’elemento titanio in acqua neutra esposta all’aria.

_________

b) Lo ione Ti

³⁺

è un buon

ossidante o riducente _________

c) Sopra quale pH precipita il Ti

³⁺

di una soluzione acquosa?

perché? ___________

26. Quando dell’anidride carbonica solida (il sistema) sublima: a) si compie lavoro

sull’ambiente o b) è l’ambiente a compiere lavoro sul sistema? Dare una spiegazione.

27. Porre in ordine decrescente di forza acida (K

a1

) i seguenti composti:

HClO

2

, NH

2

OCH

3

, H

3

SbO

4

, HBrO

4

, H

5

IO

6

*28. Si considerino i seguenti cationi:

a. Fe

³⁺

; b. Tl

⁺

; c. Br

⁷⁺

; d. C

⁴⁺

; e. Mg

²⁺

; Ordinare l'acidità (K

a

) di ognuno di questi cationi e descrivere le reazioni dei loro cloruri con H

2

O. *29. Il fluoruro di calcio, CaF

2

è un sale poco solubile con K

ps

= 3.92H10

^-11

a 25°C. Qual è la concentrazione di Ca

²⁺

e di F

^-

in una soluzione satura di questo sale. Ritenete che tale valore dipenda dal pH?

30. Il diagramma Volt-equivalente in mezzo acido acquoso dell’elemento plutonio è sotto riportato.

Indicare: a) qual è la forma più stabile del plutonio in mezzo acido.

b) se il plutonio metallico è stabile in presenza di PuO

2+

.

31. La costante di decomposizione K

d

per [Zn(NH

3

)

4

]

²⁺

è 3.3H10

^-10

. Calcolare la concentrazione di Zn

²⁺

in

una soluzione contenente 0.10 moli di NH

3

e 0.005

moli di Zn(NO

3

)

2

in una soluzione di volume finale

1.00 L.

(4)

4 *32. Assegnare un nome e la geometria ai

seguenti ioni complessi precisando se esistono dei possibili isomeri:

[PdCl

2

Br

2

]

^2-

, [PF

6

]

^-

, [Cu(NH

3

)

4

]

⁺

, [N(CH

3

)

4

]

⁺

*33. Abbinata a quale delle seguenti semireazioni avverrebbe spontaneamente la reazione:

Sn

⁴⁺

+ 2e- a Sn

²⁺

(E° = + 0.15 volt)?

I. Pb

²⁺

+ 2e- a Pb (E° = -0.13 volt) II. Cu

²⁺

+ 2e- a Cu (E° = +0.34 volt) III. 2Ag

⁺

+ 2e- a 2Ag (E° = +0.80 volt) (A) soltanto I (B) soltanto III (C) soltanto I e III (D) soltanto II e III (E) I, II e III

*34. Calcolare la quantità di corrente necessaria a far depositare 35 g di rame da una soluzione di CuSO

4

e il tempo necessario se la corrente circolante è di 5 ampere.

35. Stabilire la reazione complessiva, le semireazioni e la polarità degli elettrodi, la differenza di potenziale e la costante di equilibrio per la reazione associata alla seguente pila: Fe/Fe

²⁺

(0.1M)//Ag

⁺

(10

^-2

M)/Ag

36. Quali tra i seguenti composti è un anfolita e quale esiste come switterione (scrivere le reazioni relative):

a. NaSCN b. Na

2

HPO

4

c. NH

2

NH

2

d. NH

2

CH

2

PO

3

H e. Sn(OH)

2

*37. L’energia reticolare di AgF è 971 kJ·mol

^-1

e l’entalpia di soluzione è 22 kJ·mol

^-1

.

a) Dopo aver scritto l’appropriata reazione, stimare l’entalpia d’idratazione dell’AgF.

b) Dare una definizione di energia d’idratazione.

*38. Si consideri la reazione:

ZnO(s) + H

2

(g) ⇄ Zn(s) + H

2

O(g) H°

_{f, 298 K}

G°

_{f, 298 K}

ZnO (s) -348 kJ·mol

^-1

-318 kJ·mol

^-1

H

2

O (g) -242 kJ·mol

^-1

-228 kJ·mol

^-1

a) Determinare il H°

_reaz

, S°

_reaz

, e G°

_reaz

.

b) Determinare da questi dati il E° della pila relativa c) Stimare la temperatura a cui la costante di

equilibrio per questa reazione è circa unitaria.

*39. Indicare e porre in ordine decrescente di forza acida (K

a1