Esame del 17 Luglio 2014 azzurro

Esame del 17 luglio 2014
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Compito azzurro
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Problema 1
a - Bilanciare in forma molecolare la seguente equazione utilizzando il metodo ionico-elettronico:
Cr2O3 + NaIO + NaOH
Na2CrO4 + NaI + H2O
b - Calcolare quanti grammi di Na2CrO4 si possono ottenere, in base all’equazione bilanciata,
mettendo a reagire 200 mL di una soluzione al 22.5% in peso di NaIO, avente densità 1.104 g/mL
con 18.2 g di Cr2O3 ed un eccesso di NaOH.
c - Scrivere i nomi dei composti presenti nell’ossidoriduzione
(pesi atomici (u.m.a.): O=16.0; Na=23.0; Cr=52.0; I=127)
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aCr+6O42- + NaI-1
Cr+32O3 + NaI+1O + OH×1 ×2
×3×6
Cr+32O3 + 10 OHI+1O- + 2e- + H2O
2 Cr+6O42- + 6e- + 5 H2O
I-1 + 2 OH-
Cr2O3 + 10 OH- + 3 IO- + 3 H2O
Semplificando:
Cr2O3 + 4 10 OH- + 3 IO- + 3 H2O
Ed in forma molecolare
Cr2O3 + 3 NaIO + 4 NaOH
bPM Cr2O3 = 52 x 2 +16 x 3 = 152
2 CrO42- + 5 H2O + 3 I- + 6 OH2 CrO42- + 5 2 H2O + 3 I- + 6 OH2 Na2CrO4 + 3 NaI + 2 H2O
moli = g/PM = 18.2/152 =0.120
PM NaIO =23 +127 + 16 = 166
Moli di NaIO = (d x % x V)/PM= (1.104 x 0.225 x 200)/ 166= 0.299
dall’equazione bilanciata il reattivo in difetto sarà:
Cr2O3 = 0.120/1=0.120
Moli di Na2CrO4
NaIO = 0.299/3=0.0997
3 NaIO : 2 Na2CrO4 = 0.299 : x
DIFETTO
x Na2CrO4 = 2/3 x 0.299 = 0.199 moli
pari a 0.199 x (23x2+52+16x4) = 0.199 x 162 = 32.2 grammi di Na2CrO4
c- triossido di dicromo + ipoiodito di sodio + idrossido di sodio → cromato di sodio + ioduro di
sodio + acqua
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Problema 2
Calcolare in quanti grammi di acqua si devono sciogliere 8.48 g di K3PO4 affinché la soluzione
ottenuta abbia una temperatura di congelamento di -1.19 °C. (Kcr (H2O) = 1.86 °C·mol-1·kg)
(pesi atomici (u.m.a.): O=16.0; K=39.0; P=31.0)
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PM K3PO4 =39 x 3 + 31 + 16x4 = 212
K3PO4 = 3 K+ + PO43ν=4
n = 8.48/212 = 0.04
∆Tcr 0 – (-1.19) = 1.19
∆T = Kcr x m x ν = 1.86 x (0.04/Kg H2O) x 4
Da cui Kg H2O = 0.250 Kg
Problema 3.
Determinare l’entalpia molare standard di formazione (∆H°f) del fenolo, C6H6O, noti i seguenti dati
termochimici:
∆H° (combustione) C6H6O = - 731.8 kcal/mole
∆H° (combustione) C = - 93.7 kcal/mole
∆H° (combustione) H2 = - 68.3 kcal/mole
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l’entalpia standard di formazione del fenolo, C6H6O, a partire dagli elementi
6C + 3H2 + 1/2O2 → C6H6O
C6H6O + 7O2 → 6 CO2 +3 H2O
C + O2 → CO2
H2 + 1/2O2 → H2O
∆H°c1 = - 731.8 kcal/mole
∆H°c2 = - 93.7 kcal/mole
∆H°c3 = - 68.3 kcal/mole
6 CO2 +3 H2O → C6H6O + 7O2
- ∆H°c1 = 731.8 kcal/mole
6C + 6O2 → 6CO2
6 x ∆H°c2 = - 6x(-93.7)= -562.2 kcal/mole
3H2 + 3/2O2 → 3H2O
3 x ∆H°c3 = - 3x(-68.3) = 204.9 kcal/mole
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6 CO2 +3 H2O + 6C + 6O2 +3H2 + 3/2O2 → C6H6O + 7O2 + 6CO2 + 3H2O semplificando:
6C + 3H2 + 1/2O2 → C6H6O
(∆H°f C6H6O) = -35.3 kcal/mole
2
Problema 4
1) Calcolare la f.e.m della seguente pila, a 25°C:
(A)
HCl 0,250 M
V = 1L
Pt
(H2, 1 atm)
(B)
HA 0,300 M
V = 1L
Pt
(H2, 1 atm)
2) Indicare quale semielemento funziona da catodo e quale da anodo, la loro polarità e scrivere le
semireazioni di ossidazione e riduzione che vi avvengono.
La costante di dissociazione dell’acido debole HA è: Ka = 4,4 × 10-7.
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Nel semielemento A si ha una soluzione di acido forte 0,250 M quindi [H3O+]A = [HCl] = 0,250 M
Nel compartimento B si ha una soluzione di un acido debole
[H3O+]B =
Ka xCa
Poiché [H3O+]A > [H3O+]B
f.e.m = 0,0592 log
[H3O+]A
[H3O+]B
=
4,4 × 10-7 x 0.300
= 3.63 x 10-4 n/l
A = catodo e B = anodo
0,250
= 0,0592 log 3.63 x 10-4 = 0,0592 x 2,678 = 0,168 V
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