Problema n.1 Bilanciare la seguente reazione redox, utilizzando il

Problema n.1
Bilanciare la seguente reazione redox, utilizzando il metodo ionico elettronico:
Co (s) + HNO3 (aq)  Co(NO3)2 (aq) + NO(g) + H2O(l)
Quanti grammi di acido nitrico occorrono per ottenere 2.00 g di nitrato di cobalto?
Applicando il metodo ionico-elettronico otteniamo
3 x | Co(s) → Co2+(aq) + 2e2 x | NO3- (aq) + 4H+ (aq) + 3e- → NO(g) + 2H2O (l)
____________________________________________________________________
3 Co(s) + 2 NO3-(aq) + 8H+ (aq) → 3 Co2+(aq) + 2 NO(g) + 4H2O (l)
Aggiungendo ad entrambi i membri dell’equazione 6 NO3-(aq) possiamo scrivere:
3 Co(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Co (NO3 )2(aq) + 2 NO(g) + 4H2O (l)
Le moli di Co (NO3 )2 (massa molare = 182.95 g/mol) sono 2.00 / 182.95 = 0.0109
mol. Le moli di HNO3 sono (8/3) 0.0109 = 0.0292 mol. I grammi di HNO3 (massa
molare = 63.013 g/mol) sono quindi 0.0292 x 63.013 = 1.84 g.
Problema n.2
Scrivere la formula di struttura di Lewis, specificando la geometria molecolare
secondo il modello VSEPR, dei seguenti composti: acido solforico, acido clorico,
anidride solforica, tricloruro di fosforo, acido nitroso. Indicare inoltre il numero di
ossidazione dell’atomo centrale.
Acido solforico : H2SO4, classe AX4, geometria tetraedrica, S(n.o. = +6)
O
O
HO
S
OH
S
HO
O
OH
O
Acido clorico : HClO3, classe AX3E, geometria piramidale a base triangolare, Cl
(n.o.= +5)
O
O
Cl
Cl
H-O
O
HO
O
Anidride solforica : SO3, classe AX3 , geometria triangolare, S (n.o. = +6)
O
O
S
O
S
O
O
O
Tricloruro di fosforo : PCl3, classe AX3E , geometria piramidale a base triangolare. P
(n.o.= +3)
Cl
P
Cl
P
Cl
Cl
Cl
Cl
Acido nitroso : HNO2, classe AX2E, geometria angolare, N (n.o.= +3)
O
N
O
N
O-H
O-H
Problema n.3
Una soluzione tampone è costitutita da CH3COOH 0.10 M e CH3COONa 0.10 M, si
calcoli il pH prima e dopo l’aggiunta di 0.80 g di NaOH ad 1.0 L di soluzione.
(Ka acido acetico = 1.8 x 10-5 )
L’equazione che permette il calcolo del pH prima e dopo l’aggiunta della base è
l’equazione di Henderson-Hasselbalch: [H+] = Ka Ca /Cs, poiché una soluzione
contenente acido acetico e acetato di sodio è una soluzione tampone.
Prima dell’aggiunta della base abbiamo
[H+] = 1.8x10-5 x (0.10)/(0.10) = 1.80 x10-5 M
pH = -log10 [H+] = 4.74.
Dopo l’aggiunta della base una quantità equivalente di acido acetico viene
trasformata in sale secondo la reazione CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O,
quindi possiamo scrivere [H+] = Ka (Ca – Cb) /(Cs + Cb).
La quantità di NaOH (massa molare = 39.997 g/mol) aggiunta in mol/L è
0.80/39.997 = 0.020 M, avendo aggiunti 0.80 g di NaOH ad 1 L di soluzione.
Allora [H+] = 1.8x10-5 (0.10 – 0.020) /(0.10 + 0.020) = 1.2 x 10-5 , pH = 4.92.
(Si noti la piccola variazione del pH dopo l’aggiunta di una base forte alla soluzione
tampone).
Problema n.4
Calcolare la temperatura di congelamento di una soluzione ottenuta sciogliendo 2.54
g di solfato di potassio in 600 grammi di acqua. (La costante crioscopica dell’acqua
vale Kc =1.86 °C kg/mol)
Le moli di K2SO4 ( massa molare = 174.26 g/mol) per kg di acqua, cioè la molalità
della soluzione, sono (2.54 / 174.26) x1000/600 = 0.0243 mol/kg .
L’abbassamento crioscopico è dato da – Δ tc = Kc m i. Il coefficiente di van’t Hoff è
dato dalla seguente espressione : i = [1 + α (ν-1) ] = 3 essendo ν=3 ed α =1 (K2SO4 è
completamente dissociato in soluzione acquosa: K2SO4 → 2 K+ + SO42- ). Inserendo
i valori numerici otteniamo – Δ tc = 1.86 x 0.0243 x 3 = 0.136 °C, quindi la
temperatura di congelamento della soluzione è tc = - 0.136°C.
Problema n.5
Una soluzione satura di idrossido di calcio a 25 °C contiene disciolto 0.55 g di soluto
per litro di soluzione. Calcolare la costante del prodotto di solubilità.
Indicando con s la solubilità di Ca(OH)2 in mol/L possiamo scrivere
Ca(OH)2(s)  Ca2+ (aq) + 2 OH- (aq)
s
2s
Possiamo scrivere che all’equilibrio
Kps = [Ca2+] [OH-]2 = s x (2s )2 = 4s3
Conosciamo la solubilità, infatti s = solubilità di Ca(OH)2 = 0.55 / 74.09 = 7.4 x 10-3
M ( la massa molare di Ca(OH)2 vale 74.09 g / mol). Quindi Kps = 4s3 = 1.6 x 10-6.