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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.

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1 1 ESERCITAZIONI DI CHIMICA A. A DATAARGOMENTO 15 ottobreMOLE 24 ottobreREAZIONI - LEWIS 31 ottobreGAS e SOLUZIONI 9 novembreEQUILIBRIO 16 novembreI TEST 26 novembrepH 3 dicembreTAMPONI - TITOLAZIONI 10 dicembreTERMODINAMICA - ELETTROCHIMICA 17 dicembreII TEST 25 gennaioORGANICA 3 o 6 febbraioIII TEST

2 2 ESERCITAZIONE di CHIMICA 15 ottobre 2012 MOLE PERCENTUALE IN MASSA ANALISI ELEMENTARE REAZIONI CHIMICHE

3 3 1 MOLE Una mole (simbolo mol) è una quantità costituita da un numero definito di oggetti Questo numero è la costante di Avogadro: N A = 6, x mol -1 numero oggetti moli = N A

4 4 2 Esempi N A = 6, x mol -1 1 mole di oro (197 g) = 6,022 x atomi di oro 1 mole di H 2 (2 g) = 6,022 x molecole di H 2 1 mole di elettroni (Faraday) = 6,022 x elettroni 1 mole di fotoni (Einstein) = 6,022 x fotoni

5 5 3 COSTANTE DI AVOGADRO Domanda: perché proprio 6, x 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 / atomo massa molare (di 1 mole) He = 4 g / mol massa atomica Au = 197 uma / atomo massa molare (di 1 mole) Au = 197 g / mol

6 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) intendendo la massa molare (massa di una mole, g / mol)

7 1 1H2He 1,004,00 2 3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne 6,949,0110,8112,0114,0015,9918,9920, Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar 22,9824,3026,9828,0830,9732,0635,4539, K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25 MnMn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr 39,0940,0744,9547,8650,9451,9954,9355,8458,9358,6963,5465,3969,7272,6174,9278,9679,9083, Rb38Sr39Y40Zr41Nb42 Mo 43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe 85,4687,6288,9091,2292,9095,94101,0102,9106,4107,8112,4114,8118,7121,7127,6126,9131,2 6 55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn 132,9137,3138,9178,4180,9183,8186,2190,2192,2195,0196,9200,5204,3207,2208,9 7 87Fr88Ra89Ac Ce59 Pr60 Nd61 Pm62 Sm63 Eu64 Gd65 Tb66 Dy67 Ho68 Er69 Tm70 Yb71 Lu 140,1140,9144,2150,3151,9157,2158,9162,5164,9167,2168,9173,0174, Th91 Pa92 U93 Np94 Pu95 Am96 Cm97 Bk98 Cf99 Es ,0231,0238,0 Masse atomiche medie degli elementi espresse in uma misurate sperimentalmente

8 8 1 Calcolare la massa media in g di una molecola di acqua Masse atomiche medie: H = 1 uma O = 16 uma Massa molecolare acqua = 18 uma Costante di Avogadro = 6,022 x mol -1

9 9 2 Calcolare la massa media in g di una molecola di acqua Massa molecolare acqua = 18 uma Massa molare acqua = 18 g / mol 18 g / mol Massa molecolare acqua = = 6,022 x mol -1 = 2,989 x g !!!

10 10 1 Calcolare quante molecole sono contenute in un litro di acqua a 4 °C Masse atomiche: H = 1 uma O = 16 uma Massa molecolare acqua = 18 uma Costante di Avogadro = 6,022 x mol -1 Massa specifica acqua (densità) a 4 °C = 1 g / cm 3 = 1 kg / dm 3

11 11 2 Calcolare quante molecole sono contenute in un litro di acqua a 4 °C 1 litro acqua = 1 kg = g moli acqua = / 18 = 55,55 mol molecole acqua = 55,55 x 6,022 x = = 334,55 x !!!

12 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 uma Massa molecolare acqua = 18 uma Costante di Avogadro = 6,022 x mol -1 Massa specifica acqua (densità) a 4 °C = 1 g / cm 3 = 1 kg / dm 3

13 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 H 2 O = 1 kg = g moli H 2 O = / 18 = 55,55 mol molecole H 2 O = 55,55 x 6,022 x = 334,55 x anno = 365 x 24 x 60 x 60 = sec anni = 334,55 x / = 1,06 x !!!

14 14 1 Calcolare quante moli sono contenute in 5 g di: idrogeno molecolare (H 2 ), 2 uma glucosio, 180 uma IgG, uma IgM, uma Costante di Avogadro = 6,022 x mol -1

15 15 2 Calcolare quante moli sono contenute in 5 g di: idrogeno molecolare glucosio IgG IgM moli H 2 = 5 / 2 = 2,5 mol moli glucosio = 5 / 180 = 0,028 mol moli IgG = 5 / = 3,333 x mol moli IgM = 5 / = 5,263 x mol

16 16 1 Quanto cadmio è contenuto in un campione di Cd 3 (PO 4 ) 2 contenente 64,3 g di P? Masse atomiche (uma): Cd = 112 P = 31 O = 16

17 17 2 Quanto cadmio è contenuto in un campione di Cd 3 (PO 4 ) 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 18 PERCENTUALE MASSA / MASSA

19 19 PERCENTUALE MASSA / MASSA g elemento % = x 100 g composto Significato fisico: g elemento presenti in 100 g di composto!

20 20 1 Lanalisi 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 21 2 g H 1,6 g % H = x 100 = x 100 = 1,6 % g HNO g g N 22,2 g % N = x 100 = x 100 = 22,2 % g HNO g g O 76,2 g % O = x 100 = x 100 = 76,2 % g HNO g

22 22 1 Lanalisi elementare di 50 g di acido nitrico è la seguente: 0,8 g H 11,1 g N 38,1 g O Calcolare la percentuale in massa dei tre elementi

23 23 2 g H 0,8 g % H = x 100 = x 100 = 1,6 % g HNO 3 50 g g N 11,1 g % N = x 100 = x 100 = 22,2 % g HNO 3 50 g g O 38,1 g % O = x 100 = x 100 = 76,2 % g HNO 3 50 g

24 24 1 Lanalisi elementare di 5 g di acido nitrico è la seguente: 0,08 g H 1,11 g N 3,81 g O Calcolare la percentuale in massa dei tre elementi

25 25 2 g H 0,08 g % H = x 100 = x 100 = 1,6 % g HNO 3 5 g g N 1,11 g % N = x 100 = x 100 = 22,2 % g HNO 3 5 g g O 3,81 g % O = x 100 = x 100 = 76,2 % g HNO 3 5 g

26 26 HNO 3 HNO 5 g0,08 g1,6 %1,11 g22,2 %3,81 g76,2 % 50 g0,8 g1,6 %11,1 g22,2 %38,1 g76,2 % 63 g1,0 g1,6 %14,0 g22,2 %48,0 g76,2 % 100 g1,6 g1,6 %22,2 g22,2 %76,276,2 % Lanalisi elementare di 5 g di acido nitrico è la seguente...

27 27 ANALISI ELEMENTARE

28 28 1 Lanalisi elementare dellacido nitrico è la seguente: H = 1,6 % N = 22,2 % O = 76,2 % Trovare la formula dellacido nitrico Masse atomiche (uma): H = 1 N = 14 O = 16

29 29 2 Lanalisi elementare dellacido 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 H 1,6 N 1,6 O 4,8 dividendo per 1,6 H 1 N 1 O 3

30 Lanalisi 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 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 H 6,66 N 3,33 O 1,66 C 1,66

32 32 3 H 6,66 N 3,33 O 1,66 C 1,66 dividendo per 1,66 formula minima = H 4 N 2 O 1 C 1 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 Lanalisi 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 34 2 H = 9,1 % C = 54,6 % O = (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 H 9,10 C 4,55 O 2,27

35 35 3 H 9,10 C 4,55 O 2,27 dividendo per 2,27 formula minima = H 4 C 2 O 1 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 = H 8 C 4 O 2

36 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 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 H 9,6 C 4,1 O 1,4 N 1,4

38 38 3 H 9,6 C 4,1 O 1,4 N 1,4 dividendo per 1,4 formula minima = H 6,9 C 2,9 O 1,0 N 1,0 cioè formula minima = H 7 C 3 O 1 N 1 formula = formula minima x 2 = H 14 C 6 O 2 N 2

39 39 1 Un campione di acido stearico ha la seguente analisi 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 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 C 6,3 H 12,7 O 0,7

41 41 3 C 6,3 H 12,7 O 0,7 dividendo per 0,7 formula minima = C 9 H 18 O 1 massa formula minima = 142 uma massa molare = 284 g / mol da cui formula = formula minima x 2 = C 18 H 36 O 2

42 42 1 Un campione di aspirina ha la seguente analisi elementare: C = 60,00 % H = 4,44 % O = 35,55 % Trovare la formula dellaspirina sapendo che ha massa molare di 180,16 g / mol Masse atomiche (uma): C = 12 H = 1 O = 16

43 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 C 5,00 H 4,44 O 2,22

44 44 3 C 5,00 H 4,44 O 2,22 dividendo per 2,22 C 2,25 H 2,00 O 1,00 formula minima = C 2,25 H 2,00 O 1,00 x 4 = C 9 H 8 O 4 massa molare = 180,16 g / mol formula = formula minima = C 9 H 8 O 4

45 45 CONCENTRAZIONE MASSA / MASSA

46 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 47 2 PARTI PER MILIONE g sostanza ppm = x g totali Significato fisico: g sostanza in 10 6 g !!! Esempio: soluzione Pb 1 ppm 1,0 g Pb è contenuto in g di soluzione

48 48 3 PARTI PER MILIARDO * g sostanza ppb = x g totali Significato fisico: g sostanza in 10 9 g !!! Esempio: soluzione di Cr 1 ppb 1,0 g Cr è contenuto in g di soluzione * billion = miliardo bilione = miliardi

49 49 ANALISI ELEMENTARE

50 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 che la massa molare è 58 g / mol Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12 Masse molecolari (uma): CO 2 = 44 H 2 O = 18

51 ,6 g di anidride carbonica e 9,0 g di acqua moli CO 2 = 17,6 / 44 = 0,4 mol da cui moli C = 0,4 mol moli H 2 O = 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 52 3 % C = 82,76 % % H = 17,24 % moli C = 82,76 / 12 = 6,90 mol mol H = 17,24 / 1 = 17,24 mol C 6,90 H 17,24 dividendo per 6,90 C 1,0 H 2,5 formula minima = C 2 H 5 (massa = 29 uma) massa molare = 58 g / mol formula = formula minima x 2 = C 4 H 10

53 53 4 via alternativa moli CO 2 = 17,6 / 44 = 0,4 mol da cui moli C = 0,4 mol moli H 2 O = 9,0 / 18 = 0,5 mol da cui moli H = 1,0 mol C 0,4 H 1,0 dividendo per 0,4 C 1,0 H 2,5 formula minima = C 2 H 5 (massa = 29 uma) massa molare = 58 g / mol formula = formula minima x 2 = C 4 H 10

54 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 trovare le formule minima e molecolare sapendo che la massa molare è 58 g / mol Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12 Masse molecolari (uma): CO 2 = 44 H 2 O = 18

55 ,2 g di anidride carbonica e 18,0 g di acqua moli CO 2 = 32,2 / 44 = 0,8 mol da cui moli C = 0,8 mol moli H 2 O = 18,0 / 18 = 1,0 mol da cui moli H = 2,0 mol 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 56 3 % C = 82,76 % % H = 17,24 % moli C = 82,76 / 12 = 6,90 mol mol H = 17,24 / 1 = 17,24 mol C 6,90 H 17,24 dividendo per 6,90 C 1,0 H 2,5 formula minima = C 2 H 5 (massa = 29 uma) massa molare = 58 g / mol formula = formula minima x 2 = C 4 H 10

57 57 C 4 H 10 CO 2 H2OH2OCH 5,8 g17,6 g9,0 g82,76 %17,24 % 11,6 g35,2 g18,0 g82,76 %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 58 1 La combustione completa di 250 g di un idrocarburo produce 846,1 g di CO 2 e 173,1 g di H 2 O: trovare le formule minima e molecolare sapendo che la massa molare è 78 g / mol Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12 Masse molecolari (uma): CO 2 = 44 H 2 O = 18

59 ,1 g di anidride carbonica e 173,1 g di acqua moli CO 2 = 846,1 / 44 = 19,2 mol da cui moli C = 19,2 mol moli H 2 O = 173,1 / 18 = 9,6 mol da cui moli H = 19,2 mol

60 60 3 moli C = 19,2 mol mol H = 19,2 mol C 19,2 H 19,2 dividendo per 19,2 C 1,0 H 1,0 formula minima = C 1 H 1 (massa = 13 uma) massa molare = 78 g / mol formula = formula minima x 6 = C 6 H 6

61 61 REAZIONI CHIMICHE

62 62 1 Calcolare la massa di acido fosforico che si ottiene da 170 g di P 4 O 10 con un eccesso di acqua P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 Masse atomiche (uma): H = 1 O = 16 P = 31

63 63 2 Calcolare la massa di acido fosforico che si ottiene da 170 g di P 4 O 10 con un eccesso di acqua P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 massa molare P 4 O 10 = 284 g / mol moli P 4 O 10 = 170 / 284 = 0,6 mol moli H 3 PO 4 = moli P 4 O 10 x 4 = 0,6 x 4 = 2,4 mol massa molare H 3 PO 4 = 98 g / mol massa H 3 PO 4 = 2,4 x 98 = 235 g

64 massa di acqua che reagisce P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 moli P 4 O 10 = 0,6 mol moli H 3 PO 4 = 2,4 mol moli H 2 O = moli P 4 O 10 x 6 = 0,6 x 6 = 3,6 mol moli H 2 O = moli H 3 PO 4 x (6 / 4) = 2,4 x (6 / 4) = 3,6 mol massa molare H 2 O = 18 g / mol massa H 2 O = 3,6 x 18 = 65 g

65 65 4 P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 massa P 4 O 10 = 170 g massa H 2 O = 65 g massa H 3 PO 4 = 235 g massa reagenti = = 235 g massa prodotti = 235 g

66 66 1 Calcolare la massa di acido fosforico che si ottiene da 170 g di P 4 O 10 con 55 g di acqua P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 Masse atomiche (uma): H = 1 O = 16 P = 31 reattivo in difetto!

67 g di P 4 O 10 con 55 g di acqua P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 massa molare P 4 O 10 = 284 g / mol moli P 4 O 10 = 170 / 284 = 0,6 mol massa molare H 2 O = 18 g / mol moli H 2 O = 55 / 18 = 3,0 mol moli H 2 O necessarie = moli P 4 O 10 x 6 = 0,6 x 6 = 3,6 mol acqua in difetto!

68 g di P 4 O 10 con 55 g di acqua P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 moli H 2 O = 3,0 mol moli H 3 PO 4 = moli H 2 O x (4 / 6) = 3,0 x (4 / 6) = 2 mol massa molare H 3 PO 4 = 98 g / mol massa H 3 PO 4 = 2 x 98 = 196 g

69 massa di P 4 O 10 che non reagisce P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 moli P 4 O 10 iniziali = 0,6 mol moli H 2 O iniziali = 3,0 mol moli P 4 O 10 che reagiscono = moli H 2 O iniziali x (1 / 6) = 3 x (1 / 6) = 0,5 mol moli P 4 O 10 rimanenti = 0,6 - 0,5 = 0,1 mol

70 massa di P 4 O 10 che non reagisce P 4 O H 2 O 4 H 3 PO 4 moli P 4 O 10 iniziali = 0,6 mol moli P 4 O 10 rimanenti = 0,1 mol massa molare P 4 O 10 = 284 g / mol massa P 4 O 10 rimanente = 0,1 x 284 = 28,4 g

71 71 FINE !


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