1 ESERCITAZIONI DI CHIMICA A. A. 2012-13 DATAARGOMENTO 15 ottobreMOLE 24 ottobreREAZIONI - LEWIS 31 ottobreGAS e SOLUZIONI 9 novembreEQUILIBRIO 16 novembreI

1

ESERCITAZIONI DI CHIMICA A. A. 2012-13

DATA ARGOMENTO

15 ottobre MOLE

24 ottobre REAZIONI - LEWIS

31 ottobre GAS e SOLUZIONI

9 novembre EQUILIBRIO

16 novembre I TEST

26 novembre pH

3 dicembre TAMPONI - TITOLAZIONI

10 dicembre TERMODINAMICA - ELETTROCHIMICA

17 dicembre II TEST

25 gennaio ORGANICA

3 o 6 febbraio III TEST

2

ESERCITAZIONE di CHIMICA15 ottobre 2012

MOLE

PERCENTUALE IN MASSA

ANALISI ELEMENTARE

REAZIONI CHIMICHE

3

1

MOLE

Una mole (simbolo “mol”) è una “quantità” costituitada un numero definito di “oggetti”

Questo numero è la costante di Avogadro:

NA = 6,0221367 x 1023 mol-1

numero “oggetti”moli = -------------------------

NA

4

2

Esempi

NA = 6,0221367 x 1023 mol-1

1 mole di oro (197 g) = 6,022 x 1023 atomi di oro

1 mole di H2 (2 g) = 6,022 x 1023 molecole di H2

1 mole di elettroni (Faraday) = 6,022 x 1023 elettroni

1 mole di fotoni (Einstein) = 6,022 x 1023 fotoni

5

3

COSTANTE DI AVOGADRO

Domanda: perché proprio 6,0221367 x 1023 mol-1?

Risposta: perché esprimendo in g il valore della massa atomica (uma) si ottiene la massa di 1 mole!

massa atomica He = 4 uma / atomomassa molare (di 1 mole) He = 4 g / mol

massa atomica Au = 197 uma / atomomassa molare (di 1 mole) Au = 197 g / mol

6

MASSA o PESO?

In chimica si confonde spesso il termine“massa” con “peso”

Si “dice” peso atomico (peso di un atomo) intendendo la massa atomica (massa di un atomo, uma)

Si “dice” peso molecolare (peso di una molecola) intendendo la massa molecolare

(massa di una molecola, uma)

Si “dice” peso molare (peso di una mole) intendendola massa molare (massa di una mole, g / mol)

11 H 2 He

1,00 4,00

23 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne

6,94 9,01 10,81 12,01 14,00 15,99 18,99 20,17

311 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar

22,98 24,30 26,98 28,08 30,97 32,06 35,45 39,94

419 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr

39,09 40,07 44,95 47,86 50,94 51,99 54,93 55,84 58,93 58,69 63,54 65,39 69,72 72,61 74,92 78,96 79,90 83,80

537 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe

85,46 87,62 88,90 91,22 92,90 95,94 101,0 102,9 106,4 107,8 112,4 114,8 118,7 121,7 127,6 126,9 131,2

655 Cs 56 Ba 57 La 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn

132,9 137,3 138,9 178,4 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,0 196,9 200,5 204,3 207,2 208,9

787 Fr 88 Ra 89 Ac 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118

658 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu

140,1 140,9 144,2 150,3 151,9 157,2 158,9 162,5 164,9 167,2 168,9 173,0 174,9

790 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 101 102 103

232,0 231,0 238,0

Masse atomiche medie degli elementiespresse in uma

misurate sperimentalmente

8

1

Calcolare la massa media in g di unamolecola di acqua

Masse atomiche medie: H = 1 uma O = 16 uma

Massa molecolare acqua = 18 uma

Costante di Avogadro = 6,022 x 1023 mol-1

9

2

Calcolare la massa media in g di unamolecola di acqua

Massa molecolare acqua = 18 uma

Massa molare acqua = 18 g / mol

18 g / mol Massa molecolare acqua = ------------------------- = 6,022 x 1023 mol-1

= 2,989 x 10-23 g !!!

10

1

Calcolare quante molecole sono contenutein un litro di acqua a 4 °C

Masse atomiche: H = 1 uma O = 16 umaMassa molecolare acqua = 18 uma


Massa specifica acqua (densità)a 4 °C = 1 g / cm3 = 1 kg / dm3

11

2

Calcolare quante molecole sono contenutein un litro di acqua a 4 °C

1 litro acqua = 1 kg = 1.000 g

moli acqua = 1.000 / 18 = 55,55 mol

molecole acqua = 55,55 x 6,022 x 1023 =

= 334,55 x 1023 !!!

12

1

Calcolare quanti anni sono necessari per contare le molecole contenute in 1 litro di acqua alla velocità di

una al secondo

Masse atomiche: H = 1 uma O = 16 umaMassa molecolare acqua = 18 uma


Massa specifica acqua (densità)a 4 °C = 1 g / cm3 = 1 kg / dm3

13

2

Calcolare quanti anni sono necessari per contare le molecole contenute in 1 litro di acqua alla

velocità di una al secondo

1 litro H2O = 1 kg = 1.000 g

moli H2O = 1.000 / 18 = 55,55 mol

molecole H2O = 55,55 x 6,022 x 1023 = 334,55 x 1023

1 anno = 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sec

anni = 334,55 x 1023 / 31.536.000 = 1,06 x 1018 !!!

14

1

Calcolare quante moli sono contenute in 5 g di:

idrogeno molecolare (H2), 2 uma

glucosio, 180 uma

IgG, 150.000 uma

IgM, 950.000 uma


15

2

Calcolare quante moli sono contenute in 5 g di:

idrogeno molecolare glucosio IgG IgM

moli H2 = 5 / 2 = 2,5 mol

moli glucosio = 5 / 180 = 0,028 mol

moli IgG = 5 / 150.000 = 3,333 x 10-5 mol

moli IgM = 5 / 950.000 = 5,263 x 10-6 mol

16

1

Quanto cadmio è contenuto in un campione di Cd3(PO4)2 contenente 64,3 g di P?

Masse atomiche (uma): Cd = 112 P = 31 O = 16

17

2

Quanto cadmio è contenuto in un campione di Cd3(PO4)2 contenente 64,3 g di P?

moli P = 64,3 / 31 = 2,1 mol

moli Cd = moli P x (3 / 2) = 3,2 mol

massa Cd = 3,2 x 112 = 358 g

18

PERCENTUALE

MASSA / MASSA

19

PERCENTUALE MASSA / MASSA

g elemento

% = ------------------- x 100g composto

Significato “fisico”:

g elemento presenti in 100 g di composto!

20

1

L’analisi elementare di 100 g di acido nitrico è la seguente:

1,6 g H 22,2 g N 76,2 g O

Calcolare la percentuale in massa dei tre elementi

21

2

g H 1,6 g % H = ----------- x 100 = --------- x 100 = 1,6 % g HNO3 100 g

g N 22,2 g % N = ----------- x 100 = --------- x 100 = 22,2 % g HNO3 100 g

g O 76,2 g % O = ----------- x 100 = --------- x 100 = 76,2 % g HNO3 100 g

22

1


0,8 g H 11,1 g N 38,1 g O


23

2

g H 0,8 g % H = ----------- x 100 = --------- x 100 = 1,6 % g HNO3 50 g

g N 11,1 g % N = ----------- x 100 = --------- x 100 = 22,2 % g HNO3 50 g

g O 38,1 g % O = ----------- x 100 = --------- x 100 = 76,2 % g HNO3 50 g

24

1


0,08 g H 1,11 g N 3,81 g O


25

2

g H 0,08 g % H = ----------- x 100 = --------- x 100 = 1,6 % g HNO3 5 g

g N 1,11 g % N = ----------- x 100 = --------- x 100 = 22,2 % g HNO3 5 g

g O 3,81 g % O = ----------- x 100 = --------- x 100 = 76,2 % g HNO3 5 g

26

HNO3 H N O

5 g 0,08 g 1,6 % 1,11 g 22,2 % 3,81 g 76,2 %

50 g 0,8 g 1,6 % 11,1 g 22,2 % 38,1 g 76,2 %

63 g 1,0 g 1,6 % 14,0 g 22,2 % 48,0 g 76,2 %

100 g 1,6 g 1,6 % 22,2 g 22,2 % 76,2 76,2 %

L’analisi elementare di 5 g di acido nitrico è la seguente...

27

ANALISI

ELEMENTARE

28

1

L’analisi elementare dell’acido nitrico è la seguente:

H = 1,6 % N = 22,2 % O = 76,2 %

Trovare la formula dell’acido nitrico

Masse atomiche (uma): H = 1 N = 14 O = 16

29

2

L’analisi elementare dell’acido nitrico è la seguente:

H = 1,6 % N = 22,2 % O = 76,2 %

moli H = 1,6 / 1,0 = 1,6 mol / 100 g

moli N = 22,2 / 14,0 = 1,6 mol / 100 g

mol O = 76,2 / 16,0 = 4,8 mol / 100 g

H1,6 N1,6 O4,8 dividendo per 1,6 H1N1O3

30

1

2008-2009

L’analisi elementare di un composto è la seguente:

H = 6,66 % N = 46,66 % O = 26,66 % C = 20,00 %

Trovare la formula del composto sapendo che ha massa molecolare di 60 uma (massa molare 60 g / mol)

Masse atomiche (uma): H = 1 N = 14 O = 16 C = 12

31

2

H = 6,66 % N = 46,66 % O = 26,66 % C = 20,0 %

moli H = 6,66 / 1 = 6,66 mol / 100 g

moli N = 46,66 / 14 = 3,33 mol / 100 g

mol O = 26,66 / 16 = 1,66 mol / 100 g

mol C = 20,00 / 12 = 1,66 mol / 100 g

H6,66 N3,33 O1,66 C1,66

32

3

H6,66 N3,33 O1,66 C1,66

dividendo per 1,66 formula minima = H4N2O1C1

massa formula minima =

(1 x 4) + (14 x 2) + (16 x 1) + (12 x 1) = 60 uma

massa molare = 60 g / mol

formula minima = formula molecolare = urea

33

1

2008-2009

L’analisi elementare di un composto è la seguente:

H = 9,1 % C = 54,6 % il resto è ossigeno

Trovare la formula del composto sapendo che ha massa molecolare di 88 uma (massa molare 88 g / mol)

Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12 O = 16

34

2

H = 9,1 % C = 54,6 % O = 100 - (9,1 + 54,6) = 36,3 %

moli H = 9,1 / 1 = 9,10 mol / 100 g

moli C = 54,6 / 12 = 4,55 mol / 100 g

mol O = 36,3 / 16 = 2,27 mol / 100 g

H9,10 C4,55 O2,27

35

3

H9,10 C4,55 O2,27

dividendo per 2,27 formula minima = H4C2O1

massa formula minima =

(1 x 4) + (12 x 2) + (16 x 1) = 44 uma

massa molare = 88 g / mol da cui

formula = formula minima x 2 = H8C4O2

36

1

2009-2010

La lisina è un amminoacido essenziale la cui analisi elementare è la seguente:

H = 9,6 % C = 49,3 % O = 21,9 % N = 19,2 %

Trovare la formula del composto sapendo che contiene due atomi di azoto

Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12 O = 16 N = 14

37

2

H = 9,6 % C = 49,3 % O = 21,9 % N = 19,2 %

moli H = 9,6 / 1 = 9,6 mol / 100 g

moli C = 49,3 / 12 = 4,1 mol / 100 g

mol O = 21,9 / 16 = 1,4 mol / 100 g

mol N = 19,2 / 14 = 1,4 mol / 100 g

H9,6 C4,1 O1,4 N1,4

38

3

H9,6 C4,1 O1,4 N1,4

dividendo per 1,4 formula minima = H6,9C2,9O1,0N1,0

cioè

formula minima = H7C3O1N1

formula = formula minima x 2 = H14C6O2N2

39

1

Un campione di acido stearico ha la seguenteanalisi elementare:

C = 76,1 % H = 12,7 % O = 11,3 %

Trovare la formula del composto sapendo che ha massa molare di 284 g / mol

Masse atomiche (uma): C = 12 H = 1 O = 16

40

2

C = 76,1 % H = 12,7 % O = 11,3 %

moli C = 76,1 / 12 = 6,3 mol / 100 g

moli H = 12,7 / 1 = 12,7 mol / 100 g

mol O = 11,3 / 16 = 0,7 mol / 100 g

C6,3 H12,7 O0,7

41

3

C6,3 H12,7 O0,7

dividendo per 0,7 formula minima = C9H18O1

massa formula minima = 142 uma

massa molare = 284 g / mol da cui

formula = formula minima x 2 = C18H36O2

42

1

Un campione di aspirina ha la seguenteanalisi elementare:

C = 60,00 % H = 4,44 % O = 35,55 %

Trovare la formula dell’aspirina sapendo che hamassa molare di 180,16 g / mol

Masse atomiche (uma): C = 12 H = 1 O = 16

43

2

C = 60,00 % H = 4,44 % O = 35,55 %

moli C = 60,00 / 12 = 5,00 mol / 100 g

moli H = 4,44 / 1 = 4,44 mol / 100 g

mol O = 35,55 / 16 = 2,22 mol / 100 g

C5,00 H4,44 O2,22

44

3

C5,00 H4,44 O2,22

dividendo per 2,22 C2,25H2,00O1,00

formula minima = C2,25H2,00O1,00 x 4 = C9H8O4

massa molare = 180,16 g / mol

formula = formula minima = C9H8O4

45

CONCENTRAZIONE

MASSA / MASSA

46

1

PERCENTUALE

g sostanza % = ----------------- x 100

g totali

Significato “fisico”: g sostanza in 100 g !!!

Esempio: soluzione di NaCl 1 %

1,0 g NaCl sono contenuti in 100 g di soluzione

47

2

PARTI PER MILIONE

g sostanza ppm = ---------------- x 1.000.000 g totali


Esempio: soluzione Pb 1 ppm

1,0 g Pb è contenuto in 1.000.000 g di soluzione

48

3

PARTI PER MILIARDO*

g sostanza ppb = ---------------- x 1.000.000.000 g totali


Esempio: soluzione di Cr 1 ppb

1,0 g Cr è contenuto in 1.000.000.000 g di soluzione

* billion = miliardo bilione = 1.000 miliardi

49

ANALISI

ELEMENTARE

50

1

2010-2011

La combustione completa di un idrocarburo produce 17,6 g di anidride carbonica e 9,0 g di acqua:

calcolare la percentuale in massa di C e H

trovare le formule minima e molecolare sapendo chela massa molare è 58 g / mol

Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12

Masse molecolari (uma): CO2 = 44 H2O = 18

51

2

... 17,6 g di anidride carbonica e 9,0 g di acqua

moli CO2 = 17,6 / 44 = 0,4 mol da cui moli C = 0,4 mol

moli H2O = 9,0 / 18 = 0,5 mol da cui moli H = 1,0 mol

massa C = 0,4 x 12 = 4,8 g

massa H = 1,0 x 1 = 1,0 g

massa totale = 4,8 + 1,0 = 5,8 g

% C = (4,8 / 5,8) x 100 = 82,76 %

% H = (1,0 / 5,8) x 100 = 17,24 %

52

3

% C = 82,76 %

% H = 17,24 %

moli C = 82,76 / 12 = 6,90 mol

mol H = 17,24 / 1 = 17,24 mol

C6,90 H17,24 dividendo per 6,90 C1,0 H2,5

formula minima = C2H5 (massa = 29 uma)


formula = formula minima x 2 = C4H10

53

4

via alternativa







54

1

2010-2011

La combustione completa di un idrocarburo produce 35,2 g di anidride carbonica e 18,0 g di acqua:

calcolare la percentuale in massa di C e H




55

2




massa C = 0,8 x 12 = 9,6 g

massa H = 2,0 x 1 = 2,0 g

massa totale = 9,6 + 2,0 = 11,6 g

% C = (9,6 / 11,6) x 100 = 82,76 %

% H = (2,0 / 11,6) x 100 = 17,24 %

56

3

% C = 82,76 %

% H = 17,24 %

moli C = 82,76 / 12 = 6,90 mol

mol H = 17,24 / 1 = 17,24 mol





57

C4H10 CO2 H2O C H

5,8 g 17,6 g 9,0 g 82,76 % 17,24 %

11,6 g 35,2 g 18,0 g 82,76 % 17,24 %

La combustione completa di un idrocarburo produce 17,6 g di anidride carbonica e 9,0 g di acqua ...

La combustione completa di un idrocarburo produce 35,2 g di anidride carbonica e 18,0 g di acqua ...

58

1

La combustione completa di 250 g di un idrocarburo produce 846,1 g di CO2 e 173,1 g di H2O:




59

2


moli CO2 = 846,1 / 44 = 19,2 mol

da cui moli C = 19,2 mol

moli H2O = 173,1 / 18 = 9,6 mol

da cui moli H = 19,2 mol

60

3

moli C = 19,2 mol

mol H = 19,2 mol





61

REAZIONI CHIMICHE

62

1

Calcolare la massa di acido fosforico che si ottiene da 170 g di P4O10 con un eccesso di acqua

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

Masse atomiche (uma): H = 1 O = 16 P = 31

63

2

Calcolare la massa di acido fosforico che si ottiene da 170 g di P4O10 con un eccesso di acqua

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

massa molare P4O10 = 284 g / mol

moli P4O10 = 170 / 284 = 0,6 mol

moli H3PO4 = moli P4O10 x 4 = 0,6 x 4 = 2,4 mol

massa molare H3PO4 = 98 g / mol

massa H3PO4 = 2,4 x 98 = 235 g

64

3

... massa di acqua che reagisce

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

moli P4O10 = 0,6 mol moli H3PO4 = 2,4 mol

moli H2O = moli P4O10 x 6 = 0,6 x 6 = 3,6 mol

moli H2O = moli H3PO4 x (6 / 4) = 2,4 x (6 / 4) = 3,6 mol

massa molare H2O = 18 g / mol

massa H2O = 3,6 x 18 = 65 g

65

4

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

massa P4O10 = 170 g

massa H2O = 65 g

massa H3PO4 = 235 g

massa reagenti = 170 + 65 = 235 g

massa prodotti = 235 g

66

1

Calcolare la massa di acido fosforico che si ottiene da 170 g di P4O10 con 55 g di acqua

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

Masse atomiche (uma): H = 1 O = 16 P = 31

reattivo in difetto!

67

2

... 170 g di P4O10 con 55 g di acqua

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4


moli P4O10 = 170 / 284 = 0,6 mol

massa molare H2O = 18 g / mol

moli H2O = 55 / 18 = 3,0 mol

moli H2O necessarie = moli P4O10 x 6 = 0,6 x 6 = 3,6 mol

acqua in difetto!

68

3

... 170 g di P4O10 con 55 g di acqua

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

moli H2O = 3,0 mol

moli H3PO4 = moli H2O x (4 / 6) = 3,0 x (4 / 6) = 2 mol

massa molare H3PO4 = 98 g / mol

massa H3PO4 = 2 x 98 = 196 g

69

4

... massa di P4O10 che non reagisce

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

moli P4O10 iniziali = 0,6 mol

moli H2O iniziali = 3,0 mol

moli P4O10 che reagiscono = moli H2O iniziali x (1 / 6)

= 3 x (1 / 6) = 0,5 mol

moli P4O10 rimanenti = 0,6 - 0,5 = 0,1 mol

70

5

... massa di P4O10 che non reagisce

P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

moli P4O10 iniziali = 0,6 mol

moli P4O10 rimanenti = 0,1 mol


massa P4O10 rimanente = 0,1 x 284 = 28,4 g

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FINE !

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1 ESERCITAZIONI DI CHIMICA A. A. 2012-13 DATAARGOMENTO 15 ottobreMOLE 24 ottobreREAZIONI - LEWIS 31 ottobreGAS e SOLUZIONI 9 novembreEQUILIBRIO 16 novembreI