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Esercizi chimica inorganica 2 (soluzioni, pH), Esercitazioni e Esercizi di Chimica Organica. Università di Camerino

Chimica Organica

Descrizione: Esercizi svolti di chimica generale ed inorganica. Argomenti: soluzioni, pH
Mostro le pagine  1  -  4  di  37
ESERCIZI –II PARTE
Sommario
1. EQUILIBRI CHIMICI IN FASE GASSOSA.................................................... 1
2. pH...............................................................................................................10
3. TITOLAZIONI............................................................................................. 15
4. EQUILIBRI DI DISSOCIAZIONE IONICA...................................................17
Dissociazione di acidi e basi...........................................................................17
Equilibri di idrolisi...........................................................................................23
Soluzioni tampone..........................................................................................32
Equilibri di solubilità.......................................................................................36
5. ELETTROCHIMICA.....................................................................................40
1. EQUILIBRI CHIMICI IN FASE GASSOSA
Problemi risolti
A) In un contenitore del volume di 4 l a 327 °C vengono introdotti 85 g di NH3. Si stabilisce il
seguente equilibrio
NH3 N2 + 3H2
Sapendo che la Kc vale 4,9.102, calcolare
a) la concentrazione delle specie chimiche in equilibrio, la pressione esercitata dalla miscela
gassosa all'equilibrio e la Kp;
b) come variano le concentrazioni d'equilibrio e la pressione della miscela dopo aver lasciato che il
sistema si espanda, a temperatura costante, da un volume di 4l a un volume di 8 l.
a) Calcoliamo la concentrazione iniziale dell'ammoniaca
1
se indichiamo con X la concentrazione dell'azoto all'equilibrio, dall'analisi dei coefficienti
stechiometrici deduciamo che ogni 2X moli di NH3 che reagiscono se ne formano X di N2 e 3X di
H2.
Costruiamo una tabella in cui compaiano le concentrazioni iniziali e di equilibrio di tutte le specie
chimiche in funzione di X.
iniziale d'equilibrio
[NH3],25 ,25 - 2X
[N2]X
[H2]X
Determiniamo ora il valore di X tramite la relazione di Guldberg-Waage
all'interno della quale sostituiamo i valori delle concentrazioni di equilibrio con quelli espressi in
funzione di X che troviamo nella tabella precedente, ottenendo
estraendo la radice quadrata di entrambi i membri si ottiene la seguente equazione di 2° grado
che risolta fornisce il seguente valore X = 0,585 mol/l. Sostitendo tale valore possiamo ora
calcolare le concentrazioni di equilibrio
NH3eq = 1,25 - 2X = 1,25 - 2.0,585 = 0,08 mol/l
N2eq = X = 0,585 mol/l
H2eq = 3X = 3.0,585 = 1,755 mol/l
Calcoliamo ora la pressione totale all'equilibrio
Per la legge di Dalton sulle miscele gassose, la pressione totale è uguale alla somma delle pressioni
parziali
La pressione parziale di ciascun gas è calcolabile tramite l'equazione di stato dei gas perfetti. Ad
esempio per l'ammoniaca essa è pari a
sostituendo i valori così trovati per tutti e tre i gas nella relazione di Dalton si ottiene
Calcoliamo ora la Kp
b) Calcoliamo le nuove concentrazioni di equilibrio e la pressione dopo l'espansione.
Aumentare il volume del recipiente significa in pratica diminuire la pressione. Per il principio di Le
Chatelier ci dobbiamo attendere che il sistema modifichi il suo equilibrio spostandosi verso destra
dove sono presenti un numero maggiore di moli.
Ricalcoliamo la concentrazione iniziale dell'ammoniaca che passa da 1,25 mol/l a
Ricalcoliamo ora le concentrazioni di equilibrio a partire da una concentrazione iniziale di NH3 pari
a 0,625 mol/l
2
iniziale d'equilibrio
[NH3].625 ,625 - 2X
[N2]X
[H2]X
Determiniamo il valore di X tramite la relazione di Guldberg-Waage
Dopo aver estratto la radice quadrata e risolto l'equazione di 2° grado si ottiene il seguente valore
X = 0,302 mol/l
le nuove concentrazioni di equilibrio saranno perciò
[NH3]eq = 0,625 - 2X = 1,25 - 2.0,302 = 0,021 mol/l
[N2]eq = X = 0,302 mol/l
[H2]eq = 3X = 3.0,302 = 0,906 mol/l
La percentuale di moli che hanno reagito all'equilibrio è ora pari a
Mentre quando il volume era di 4 l tale percentuale risultava pari a
Dunque la diminuzione della pressione ha spostato l'equilibrio verso destra (una percentuale
maggiore di molecole di NH3 hanno infatti reagito)
La pressione totale all'equilibrio è ora pari a
B) In un reattore di 1 litro a 2000 °K vengono introdotti 57,2 g di CO2 e 2,6 g di H2, Si stabilisce il
seguente equilibrio
CO2 + H2 CO +H2O
Sapendo che a 2000 °K la Kc = 4,40, calcolare
a) le concentrazioni di equilibrio
b) come variano le concentrazioni di equilibrio se vengono introdotti 7 g di CO
c) come variano le concentrazioni di equilibrio se la concentrazione iniziale di H2 è 2 M
d) quale deve essere la concentrazione iniziale di H2 affinchè il vapor d'acqua che si forma sviluppi
all'equilibrio una pressione parziale di 20 atm.
Calcoliamo la concentrazione iniziale di CO2 e di H2
Indichiamo con X la concentrazione di CO all'equilibrio e costruiamo la seguente tabella
iniziale d'equilibrio
[CO2] ,3 ,3 - X
3
[H2] ,3 ,3 - X
[CO] X
[H2O] X
Determiniamo il valore di X tramite la relazione di Guldberg-Waage
Estraendo la radice quadrata di entrambi i membri e risolvendo si ottiene
X = 0,88 mol/l
[CO2]eq = [H2]eq = 1,3 - X = 1,3 - 0,88 = 0,42 mol/l
[CO]eq = [H2O]eq = X = 0,88 mol/l
b) Calcoliamo come variano le concentrazioni di equilibrio introducendo 7 g di CO. Si tratta di
aumentare la concentrazione di un prodotto di reazione e per il principio di Le Chatelier ci
dovremmo attendere che l'equilibrio regredisca spostandosi a sinistra.
g di CO corrispondono a W/Pm =7/28 = 0,25 moli
La nuova tabella delle concentrazioni sarà
iniziale d'equilibrio
[CO2] ,3 ,3 - X
[H2] ,3 ,3 - X
[CO] ,25 X + 0,25
[H2O] X
Scriviamo la relazione di equilibrio
si ottiene un'equazione di 2° grado che risolta da il seguente risultato X = 0,843 mol/l
Le nuove concentrazioni di equilibrio diventano
[CO2]eq = 1,3 - X = 1,3 - 0,843 = 0,457 mol/l
[H2]eq = 1,3 - X = 1,3 - 0,843 = 0,457 mol/l
[CO]eq = X + 0,25 = 0,843 + 0,25 = 1,093 mol/l
[H2O]eq = X = 0,843 mol/l
Come si può notare la concentrazione dei reagenti è aumentata (0,457 > 0,42) rispetto al caso
precedente: l'equilibrio si è spostato a sinistra.
c) calcoliamo come variano le concentrazioni di equilibrio se la concentrazione iniziale di H2 e 2 M
anzichè 1,2 M. Ci si deve attendere che, aumentando la concentrazione di un reagente l'equilibrio si
sposti verso destra.
La nuova tabella delle concentrazioni sarà
iniziale d'equilibrio
[CO2] ,3 ,3 - X
[H2] - X
[CO] X
[H2O] X
4
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Universita: Università di Camerino
Data di caricamento: 07/06/2011
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g.yellow46 - Università di Milano-Bicocca

molto utile!!!

17/02/13 14:07
mariasalb - Università della Basilicata

utile

07/10/12 15:44
mica89 - Politecnico di Bari

valido

09/09/12 16:16
rfarini - Università Telematica Guglielmo Marconi

ottimo

09/06/12 19:39
bibibibibii - Università di Pisa

utile!!!!!!

11/05/12 04:29
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