1. Dai valori sperimentali di ∆E° per le seguenti celle :

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Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome_________________________________

Data: 14/02/2018 “2 ^o scritto” N° matricola __________________________

N.B. Fornire obbligatoriamente una giustificazione della risposta e/o delle formule utilizzate.

1. Dai valori sperimentali di ∆E° per le seguenti celle :

a) Ag (s) | AgCl (l) || AgCl (l) | Cl 2 (g, 1 atm), C (grafite) ∆E° = 0.9001 V a 500 °C b) Hg, HgS(s) | H 2 S (g, 1 atm) || HCl (0,1 M) | H 2 (g, 1 atm), Pt ∆E° = 0.0504 V a 25 °C Stabilire: a) la variazione di energia libera per le due reazioni su cui si basano le pile alle rispettive temperature, dopo averne scritto la relativa stechiometria di reazione. (b) Precisare il tipo di elettrodo che costituisce il catodo e l’anodo nei due casi e (c) assegnare la polarità agli elettrodi.

2. Stabilire la f.e.m. per la seguenti pila:

Pt | Fe ²⁺ (0.10 M), Fe ³⁺ (0.0010 M) || Pb ²⁺ (0.0010 M), Pb ⁴⁺ (0.10 M) | Pt

Indicare il tipo di elettrodo (catodo e anodo), la polarità, la direzione del flusso di elettroni, nonché la costante di equilibrio della reazione su cui si basa. [E°(Pb ⁴⁺ /Pb ²⁺ ) = 1.670 V; E°(Fe ³⁺ /Fe ²⁺ ) = 0.771 V]

3. Una certa quantità di elettricità deposita 0.190 grammi di rame per elettrolisi di una soluzione acquosa di nitrato di rame. Sapendo che la resa di corrente è del 95%, stabilire: a) quanta elettricità è passata e b) quanto argento si depositerebbe al catodo di una cella di AgNO 3 in serie con quella di rame se la resa di corrente per questo ione è del 100%?

4. Nell’elettrolisi di una soluzione acquosa contenente FeCl 3 1 M e CuBr 2 1 M, (a) qual è il prodotto iniziale formato all’anodo? (b) Qual è quello formato al catodo? (c) Cosa è la sovratensione all’anodo del cloro?

5. La densità di un gas è di 1.22 g/dm ³ a 25°C e 750 mmHg. Determinare il peso molecolare del gas.

6. La composizione di un gas naturale espressa in % in peso è: CH 4 = 72%, C ² H 6 = 16%, N 2 = 12%.

Calcolare la quantità di CO 2 formata per combustione di 1 m ³ di tale gas a c.n.

7. Scrivere le formule di Lewis dei seguenti composti, indicando la geometria e l’ibridizzazione degli atomi.

(a) Cl 2 O ; (b) BrF 5 ; (c) ClNO 2 ; (d) NSF 3 ; (e) C 4 H 4

8. Un campione di un gas sconosciuto che pesa 10 g occupa 1.72 L alla pressione di 2.87 atm a 100 ^o C.

Qual è la massa, in grammi, di una mole del gas?

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9. Si consideri la reazione eterogenea, 2Fe 2 O 3 (s) + 3C(s) → 4Fe(l) + 3CO ₂ (g). a) Quale volume di anidride carbonica si può produrre da 10.0 g di ossido di ferro(III) misurando la CO 2 a c.n. (condizioni normali)? b) Il sistema da quante fasi è costituito?

10. Quali tra i seguenti fattori contribuiscono alla non idealità di un gas (spiegare):

a) Le molecole di gas hanno massa; b) Le molecole di gas hanno volume; c) Le molecole di gas esercitano forze attrattive

(A) solo I (B) solo III (C) solo I e III (D) solo II e III (E) I, II e III

11. Quanti litri di acqua, inizialmente a 18 °C, si possono riscaldare a 65 °C bruciando 7.0 m ³ di metano (CH 4 ) misurati a 20 °C e 1 atm? Quanti m ³ di aria (80% N 2 , 20% O 2 ) misurati a 20 °C e 1 atm sono necessari per la combustione completa? (∆H° _comb (CH ₄ ) = - 212.8 kcal·mol ^-1 ).

12. L'ossigeno (O ₂ (g)) generato dalla decomposizione di KClO ₃ (a dare KCl) fu raccolto per spostamento di acqua a 31 °C (tensione di vapore di H 2 O = 32.0 mmHg). Il “gas umido” ha un volume di 75.8 mL. La pressione nel corso della raccolta è 683 mmHg. Quale pressione esercita l'O 2 (g)? Quanti grammi di ossigeno si è prodotto?

13. La decomposizione in fase gas di NO ₂ a dare NO e O ₂ , studiata a 383°C, fornisce i seguenti dati:

tempo (s) [NO

] (M) ln[NO

] 1/[NO

]

0.0 0.020 -2.303 10.0

5.0 0.017 -4.08 59

10.0 0.0090 -4.71 110

15.0 0.0062 -5.08 160

20.0 0.0047 -5.36 210

a) Stabilire l’ordine di reazione rispetto a NO 2 . b) Determinare il valore della costante di velocità.

c) Che ipotesi meccanicistiche si possono fare sulla base dell’ordine di reazione trovato?

14. A bassa temperatura, la legge cinetica per la reazione seguente: CO(g) + NO 2 (g) a CO 2 (g) + NO(g) è: velocità = k[NO 2 ] ² . Ipotizzate un meccanismo consistente con tale legge cinetica?

15. Per ciascuna delle tre coppie sotto indicate, cerchiare quella con maggiore entropia e spiegare la scelta.

(a) H ₂ O(l) ; H ₂ O(g) (b) O ₂ (g) a 25°C ; O ₂ (g) a 50°C (c) C ₂ H ₆ ; C ₄ H ₁₀

16. Per ciascuno dei seguenti processi indicare se il segno del ∆G sistema e del ∆S totale sarà positivo (> 0), negativo (< 0), o zero (0) (condizioni: 0°C, 1 atm). Spiegare.

∆G _sistema ∆S _totale ∆G _sistema ∆S _totale

a) SO 2 (s) → SO 2 (g) ______ _____ b) 3O 2 (g) → 2O 3 (g) _____ _____

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17. Il tetrossido di diazoto si dissocia a biossido di azoto secondo la reazione: N 2 O 4(g) a 2 NO 2(g)

In una miscela dei due gas a 100 °C si trova che le concentrazioni sono [N 2 O 4 ] = 0.10 M e [NO 2 ] = 0.12 M.

Sapendo che K c = 0.212 a 100°C, dire se il sistema si trova o meno all'equilibrio. In caso affermativo, stabilire quanto vale il ∆G, e, in caso negativo, come devono variare le concentrazioni dei gas per avere l'equilibrio e il segno di ∆S totale .

18. L'alcool etilico può essere preparato con la reazione : C 2 H 4(g) + H 2 O (g) a C 2 H 5 OH (g)

La K _p della reazione a 250 °C è uguale a 5.7 × 10 ^-3 atm ^-1 . Calcolare la quantità di alcool etilico prodotta quando la reazione è condotta a 250 °C e alla pressione totale di 100 atm, partendo da una miscela iniziale costituita da 5 moli di etilene e 5 moli di acqua.

19. Il calore di sublimazione dello iodio a 298.1 K é 14.877 kcal·mol ^-1 . L’entropia assoluta dello iodio solido a 298.1 K é 27.9 cal·K ^-1 ·mol ^-1 . (a) Stabilire l’entropia dello iodio gassoso a questa temperatura. (b) Se i vapori di iodio costituissero un gas ideale, quale variazione di entropia si determinerebbe comprimendo 1.33 moli di iodio gassoso da 10 litri a 5 litri a 150 °C? c) Questo ultimo dato varierebbe aumentando la temperatura?

20. Mettere in sequenza di punto di ebollizione le seguenti due serie di composti:

(a) BCl 3 , AlCl 3 , CaCl 2 (b) CH 2 O, CH 3 OH, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3

21. Stimare il peso molecolare di un composto polimerico dal valore di 3.5·10 ^-4 atm di pressione osmotica mostrato da una sua soluzione di 2.5 g in 100 g di acqua a 25 °C. Stabilire inoltre: a) l’innalzamento ebullioscopico, b) l’abbassamento crioscopico, c) l’abbassamento della tensione di vapore che tale soluzione presenta. (K crio = 1.86; K eb = 0.512; p (H2O) 25°C = 23.8 mmHg )

22. Il benzene (C 6 H 6 ) forma con il toluene (C 6 H 5 CH 3 ) una soluzione ideale. A 363 °K la tensione di vapore del benzene e del toluene sono rispettivamente 1.34 atm e 0.534 atm. Qual è la frazione molare di toluene in una soluzione che bolle a 363 °K alla pressione atmosferica?

23. Due solidi metallici fondono rispettivamente a 25 °C e a 1800 °C. A che cosa è dovuta questa differenza:

a) al diverso reticolo ; b) alla carica del catione ; c) alla natura del legame metallico d) al potenziale di ionizzazione? (Spiegare le scelte)

24. Il potassio cristallizza in un reticolo cubico a corpo centrato. (a) Quanti atomi ci sono in una cella unitaria? (b) qual è la lunghezza della cella unitaria se la densità di questo metallo è 0.86 g/cm ³ .

25. Calcolare il pH di una soluzione 3.1 × 10 ^-6 M di Mg(OH) 2 . Il prodotto di solubilità di questo idrossido è pari

a K ps = 6.2 × 10 ^-6 .

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26. Il campione A è una miscela fisica equimolare di Si e Ge. Il campione B è una soluzione solida Si 0.5 Ge 0.5 . Quali misure saranno identiche e quali differiranno per i due campioni?

Analisi Elementare: stessa, differente; perché ………

……….

Diffrazione ai raggi X: stessa, differente; perché ………

……….

Spettro di assorbimento nell’ultravioletto: stessa, differente; perché ……….

……….

27. (a) Quanti atomi si trovano nella cella del germanio che ha la seguente sequenza di strati?

(b) Tutti gli atomi hanno la stessa geometria di coordinazione? (c) Qual è il numero di coordinazione?

(d) Qual è la geometria di coordinazione?

28. (a) Perché NaH è una base forte? Giustificare la risposta usando le teorie di Brønsted-Lowry e Lewis.

(b) perché NaH è un forte riducente? Giustificare la risposta.

29. Qual è il pH di una soluzione tampone fatta aggiungendo 12.0 g of NaH 2 PO 4 (massa molare = 120 g/mol) e 7.1 g di Na 2 HPO 4 (massa molare = 142 g/mol) a 500 mL di acqua?

(costanti di acidità di H 3 PO 4 : pK 1 = 2.15, pK 2 = 7.20, pK 3 = 12.35).