Prima prova in itinere di Chimica A (AES) durata 2 ore La prova avrà luogo il 20.XI.07 Gli allievi da La Verde a Petracci: Aula LM5 ore 11.30 Gli allievi da Petretto a Zocca: Aula LM6 ore 11.30 Si prega di iscriversi via internet entro il: 15 Novembre

Per la reazione CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) il ΔH°=+176KJ/mol e il ΔS° = +160 J / K . mol , calcolare la temperatura alla quale la reazione inizia ad essere spontanea e diagrammare il ΔG° in funzione di T. ΔG° = ΔH° - T ΔS° da cui ΔG° <0 per T > ΔH°/ ΔS° T > 17600/160 > 1100 K (827°C) ΔG° 1100 K T

ΔH° = ΔH°f(CO)- ΔH°f(ZnO) = -110,8 – ( -348) = +237,5 kJ Per la reazione ZnO(s) + C(s)  Zn(s) + CO(g) sono noti: Il ΔH°f(ZnO) =-348 KJ.mol-1 ; ΔH°f(CO)= -110,8 kJ.mol-1 e le entropie standard S° in u.e. (Tabella).A quale temperatura la reazione inizia ad essere spontanea ? ZnO C Zn CO 43,9 u.e. 5,7 41,6 197,9 ΔH° = ΔH°f(CO)- ΔH°f(ZnO) = -110,8 – ( -348) = +237,5 kJ ΔS° = S°(CO) + S°(Zn) – [S°(C) + S°(ZnO)] = 197,5 + 41,6 – (5,7 +43,9) = + 189,9 u.e. ΔG° = ΔH° - T ΔS° ; ΔG° < 0 per T >ΔH°/ΔS° T > ΔH°/ΔS° > 237500 J /189,9 J . K-1 = 1250 K

Per le reazioni: C(grafite) + O2(g)  CO2(g) C(diamante) + O2(g)  CO2(g) sono note le seguenti ental- pie di reazione: -94,0518 kcal e -94,5051 kcal. Sapendo che le S°sono 1,372 u.e. per la grafite e 0,568 u.e. per il diamante,dire se a 25°C è più stabile la grafite o il diamante. C(diam.)  C(grafite) ΔH°r = -94,5051 – (-94,0518) = -0,453 kcal ΔS°r = 1,372 -0,568 = + 0,804 u.e. ΔG°r = - 453 – 298 (0,804) = -692,6 cal È più stabile la grafite

Per le reazioni dell’altoforno di riduzione indiretta: Fe2O3(s) + CO(g)  Fe(s) + CO2(g) e diretta: Fe2O3(s) + C(s)  Fe(s) + CO(g) sono noti:ΔH°f(CO)= -110,8 kJ/mol ; ΔH°f(CO2)= -393,5 kJ/mol ; ΔH°f (Fe2O3)= - 822 kJ/mol; mentre i ΔS° delle reazioni sono rispettivamente di +11,5 u.e. (J.k-1 .mol-1 ) e di +541 u.e. Calcolare a quale temperatura le due reazioni hanno uguale spontaneità e diagrammarne i ΔG° in funzione di T. Fe2O3(s) + 3CO(g)  2Fe(s) + 3CO2(g) Fe2O3(s) + 3C(s)  2Fe(s) + 3CO(g) ΔH°1 = 3 ΔH°f(CO2)- [3ΔH°f(CO) + ΔH°f(Fe2O3)]= -3.393,5 –(-3. 110,5-822)= -26,8 kJ ΔH°2 = 3 ΔH°f(CO)- ΔH°f(Fe2O3)= -3.110,5 + 822,2 = +490,7 kJ ΔG°1 = ΔH° 1- T ΔS°1 ΔG° 2= ΔH°2 - T ΔS°2 ΔG°1 = ΔG°2 ; ΔH° 1- T ΔS°1 = ΔH°2 - T ΔS°2

-26800 – T. 11,5 = 490700 – T . 541 ; T = 977 K Fe2O3(s) + 3C(s)  2Fe(s) + 3CO(g) ΔG° T 977 K Fe2O3(s) + 3CO(g)  2Fe(s) + 3CO2(g)

La reazione W(s) + I2(g)  WI2(s) avviene nelle lampade alogene e permette di ripristinare il filamento di volframio. Sono noti: Il ΔH°f(WI2)s =-8,4 KJ.mol-1 ; ΔH°f(I2)g = +62,4 kJ.mol-1 e le entropie standard S° in u.e.:251 per WI2(g) ; 33,5 per W(s) e 260,6 per I2(g). Calcolare la minima temperatura alla quale lo ioduro di volframio si decompone ripristinando il filamento di W metallico, diagrammare la variazione di energia libera in funzione di T. ΔH° = ΔH°f(WI2 )s- ΔH°f(I2)g = -8,4 - ( 62,4) = -70,8 k ΔS° = S°(WI2)g - S°(I2)g - S°(w)S= 251 - 260,6 -33,5 = -43,1. ΔG° = ΔH° - T ΔS° ; ΔG° < 0 per T < ΔH°/ΔS° ΔG° < 0 per T < 70800/43,1 < 1642 K (1369 °C)

WI2(s)  W(s) + I2(g) ΔG° 1642(K) T W(s) + I2(g)  WI2(s)