La vitamina C è una molecola contenente C,H e O La vitamina C è una molecola contenente C,H e O. La reazione di combustione di un campione di 3.50 g di vitamina ha fornito 2.69 L di CO2 misurati a c.n e 1.44 mL di acqua misurati a T ambiente. Sapendo che la vitamina C pesa 176.1 g/mol, determinare la sua formula molecolare. L’energia di 𝐼 ionizzazione di K è pari a 4 eV, mentre quella di Ca è circa 6 eV. Spiegare il perché di questa evidenza. Per le energie di 𝐼𝐼 ionizzazione dei due elementi possono valere le stesse considerazioni? Data la seguente reazione da bilanciare: C + H2SO4 ➝ SO2 + CO2 + H2O Determinare i grammi di CO2 che si producono dalla reazione tra 10 g di C e 150 g di H2SO4 . Quanto calore si ottiene dalla combustione di 0.007 m3 di propano gassoso (C3H8) misurato a 15°C e 1 atm, sapendo che il D H°f CO2(g) = -394 kJ/mol, D H°f H2O (l) = -286 kJ/mol e il D H°f C3H8(g) = -104 kJ/mol. Ad una famosa fabbrica di giocattoli sono state commissionate 106 fialette di gas puzzolente (H2S) da 12 mL l’una. Per produrlo la fabbrica sfrutta la seguente reazione, da bilanciare: FeS (s) + HCl (aq) ➝ FeCl2(aq) + H2S(g) Determinare la massa di FeS necessaria per produrre la quantità di gas richiesta, misurata a c.n., sapendo che la resa della reazione è del 90%. Prevedere in che stato d’aggregazione si troveranno i seguenti composti a 25°C e 1 atm. (a) I2 (b) LiI (c) CH3OH (d) CH3CH3 (e) SiC (f) SF6

Calcolo le moli CO2 = PV/RT = (1×2.69)/(0.0821×273) = 0.12 mol; n(CO2)= n(C) = 0,12 mol Massa di carbonio nel campione = 0,12 mol * 12 g/mol =1,44 g Sapendo che la densità dell’acqua è 1 g/ml . La massa di acqua è 1,44 g Calcolo le moli di acqua = 1.44g/18.02g/mol = 0.08mol; quindi le moli di H sono = 0.08×2= 0.16 mol Massa di H nel campione = 0,16 mol* 1g/mol = 0,16 g Il peso dell’ossigeno si ottiene per differenza tra il peso del campione e quello degli altri due elementi che lo costituiscono = 3.5g-1.44g-0.16g = 1.9 g; le moli di ossigeno sono quindi 1.9g/16g/mol = 0.12 mol Si effettua il rapporto tra le moli per determinare la formula minima: C:H:O = 0.12:0.16:0.12; si divide per il valore più piccolo (0.12) e si ottiene C:H:O = 1:1.33:1; 1.33 = 4/3 Si moltiplicano i coefficienti per 3 in modo da avere valori interi (3:4:3); la formula minima è C3H4O3; cui corrisponde una massa molecolare di 88.07 g/mol Per calcolare la formula molecolare bisogna determinare un opportuno fattore f con cui moltiplicare gli indici della formula minima. f= 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑜𝑙𝑎𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑙𝑢𝑚𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 176,1 88,07 =2 C6H8O6 (VITAMINA C)

2) L’energia di 𝐼 ionizzazione di K è pari a 4 eV, mentre quella di Ca è circa 6 eV. Spiegare il perché di questa evidenza. Per le energie di 𝐼𝐼 ionizzazione dei due elementi possono valere le stesse considerazioni? L’energia di ionizzazione diminuisce se ci spostiamo dall’alto al basso lungo un gruppo. Questo accade perché nei successivi periodi l’elettrone occupa uno strato progressivamente più lontano dal nucleo che lo lega, di conseguenza, meno fortemente. L’energia di ionizzazione aumenta se ci spostiamo da sinistra verso destra: la carica nucleare effettiva lungo i periodi aumenta e conseguentemente l’elettrone subisce una presa più intensa. L’energia di I ionizzazione dell’atomo di K è minore di quella dell’atomo di Ca a causa della carica nucleare efficace che trattiene l’elettrone più esterno dei due atomi. La carica nucleare efficace del Ca è maggiore di quella del K. Per l’energia di II ionizzazione vale l’opposto, è maggiore per il K rispetto al Ca. Bisogna tener conto che nel caso dell’atomo di K il secondo elettrone estratto dall’atomo si trova su un livello energetico con numero quantico principale inferiore (n =3) e che quindi risente di una maggiore Zeff. L’energia di II ionizzazione del K è maggiore rispetto a quella del Ca.

3) Reazione bilanciata: C + 2H2SO4 ➝ 2SO2 + CO2 + 2H2O Determino il reagente limitante : Determino le moli del C n(C) = 10g/12g/mol =0,83 mol Determino le moli di H2SO4 n(H2SO4 ) =150/98g/mol =1,53 mol Per determinare quale tra i due reagenti è quello limitante, è sufficiente dividere il valore delle moli trovate di ciascun elemento per il suo coefficiente stechiometrico. Il valore più piccolo indica il reattivo limitante 0,83/1 =0,83 (per il C) 1,53/ 2 = 0,76 (per H2SO4 ) Nel nostro caso il reagente limitante è H2SO4 Dalla reazione bilanciata è possibile notare che per due moli di H2SO4 che reagiscono, si forma 1 mole di CO2. E’ possibile determinare il numero di moli di CO2 prodotte attraverso una semplice proporzione: 2:1 =1,53 : X n( CO2)= 1,53/2 mol = 0,75 mol pari ad una massa di : m(CO2) =0,75 mol*P.M(CO2) =0,75 mol*44g/mol =33,6 g

4) Reazione di combustione di C3H8 è C3H8 + 5 O2→ 3CO2 +4H2O ∆H°comb(C3H8 )=[4* ∆H°form(H2O) +3* ∆H°form(CO2)- ∆H°form(C3H8)] =(-1144 -1182+104)kJ/mol= -2222kJ/mol Questo è il ∆H°comb(C3H8 ) o calore prodotto da 1 mole di C3H8 Devo calcolare il calore che si ottiene dalla combustione di 0,007 m3 (7dm3=7l) di C3H8 misurato a P= 1 atm e T= 15°C=288,15 K Trovo le moli di C3H8 n(C3H8) =PV/RT =(1atm*7l/ 0,08206atm∙l∙mol-1∙K-1 *288,15K) =0,296 mol Q = 0,296 mol* -2222kJ/mol =-657,7 kJ ∆H°form(CO2)= -394 kJ/mol ∆H°form(H2O)=-286 kJ/mol ∆H°form(C3H8)=-104kJ/mol ∆H°form(O2)= 0 kJ/mol Il calore è negativo perché ceduto dal sistema all’ambiente

Bilanciamento: FeS (s) +2 HCl (aq) ➝ FeCl2(aq) + H2S(g) V(singola fialetta) = 12 ml Numero fialette = 106 V(totale fialette)= 12∙ 106 ml =12.000 l Rappresenta il volume totale di H2S Calcolo le moli di H2S dalla PV=nRT sapendo che P =1 atm e T= 0°C =273,15 K n(H2S) = PV/RT =(1atm*12.000l)/(0,08206atm∙l∙mol-1∙K-1 *273K) = 535,6 mol Se la resa fosse del 100% servirebbero 535,6 mol di FeS visto che il rapporto stechiometrico con H2S e 1:1 MA LA RESA E’ DEL 90%. Ciò vuol dire che soltanto il 90% di FeS reagisce secondo la reazione scritta. Devo usare una quantità di FeS maggiore. 535.6 mol: 90 = x : 100 Moli di FeS = 535.6 mol*100 /90 = 595,11 mol pari ad una massa teorica da utilizzare nella reazione di : m (FeS) =87,92 g/mol *595,11 mol =52322 g = 52,32 kg

6) I2 è una molecola apolare, caratterizzata da una nuvola elettronica esterna estesa, viste le dimensioni degli atomi, facilmente polarizzabile e con una M relativamente elevata (254 g/mol). Per questi motivi è solida. LiI è un solido ionico, caratterizzato quindi da ioni ben compattati tenuti insieme da forti interazioni elettrostatiche. Per questo in tali condizioni è solido. Il CH3OH (metanolo) è un composto organico con M relativamente bassa (32 g/mol), ma polare in grado di dare legami idrogeno intermolecolari analogamente all’acqua. Pertanto in tali condizioni è liquido CH3CH3 è una molecola apolare e di M relativamente bassa (30 g/mol), pertanto in queste condizioni è un gas. SiC, noto come carborundum è un solido covalente, quindi in queste condizioni è un solido. SF6 è un composto apolare caratterizzato da una M relativamente bassa (146 g/mol), ma con legami S-F pochissimo polarizzabili, che determinano debolissime interazioni di tipo London tra le molecole; pertanto in queste condizioni è un gas.