G = RT ln (Q / K) Q << K Esercizio 1 La seguente reazione, CO2(g) + C(s) ⇄ 2 CO(g), presenta G°=-33,055 kJ mol-1. Calcolare la costante K dell'equilibrio a 727°C. K=53.26 In un recipiente a 727°C e a volume costante vengono introdotti CO2(g) e CO(g) insieme a una quantità in eccesso di carbonio solido. La pressione parziale iniziale dei due gas è di 10,00 atm ciascuno. In che direzione dovrà reagire tale sistema per raggiungere lo stato d’equilibrio? Q << K G = RT ln (Q / K) G < 0 Reazione procede verso destra

3 Fe2+ + NO3- + 4 H3O+ → NO + 3 Fe3+ +6 H2O Esercizio 2 In ambiente acido, lo ione ferroso, Fe2+(aq), si ossida a ione ferrico, Fe3+(aq), riducendo lo ione nitrato, NO3-(aq), a NO(g). Scrivere la reazione di ossidoriduzione bilanciata. Ossidazione Fe2+ Fe3+ Fe3++ e- x 3 Riduzione 4 H3O+ + 3e- + NO3- + 6 H2O NO 3 Fe2+ + NO3- + 4 H3O+ → NO + 3 Fe3+ +6 H2O Calcolare quante moli di NO(g) si ottengono facendo reagire completamente 0,06 moli di NO3-(aq) e 0,60 moli di Fe2+(aq) in ambiente acido. Il Fe2+ reagisce in rapporto 3:1 con NO3- Fe2+ è il reagente in difetto Fe2+ finisce prima di NO3- Ogni 3 moli di Fe2+ che reagisce si forma una mole di NO Questo comporta che quando ha reagito tutto Fe2+ (0.06 moli) si saranno formate 0.02 moli di NO

l = 0 orbitale s l = 1 orbitale p l = 2 orbitale d Esercizio 3 Dire quali sono i numeri quantici principale ed angolare dell’orbitale atomico esterno del manganese (3 d5). Nella notazione quantomeccanica il primo numero indica il livello energetico (definito dal numero quantico principale n). In questo caso il livello energetico dell’orbitale d è n = 3. Nella notazione quantomeccanica la lettera indica la geometria dell’orbitale (definito dal numero quantico orbitale l). l = 0 orbitale s l = 1 orbitale p l = 2 orbitale d

Orbitali d

C(s, diamante) + O2(g)  CO2(g). Esercizio 4 Il Hº della reazione C(s, grafite)  C(s, diamante) è  Hº=1,90 kJ mol-1. Il  Hºf di CO2(g) è ­393,48 kJ mol-1. Determinare il Il  Hº della reazione C(s, diamante) + O2(g)  CO2(g). Legge di Hess Ho = -393,48 - 1,90 = -395.38 kJ mol-1 Quanto calore si sviluppa nella combustione di un diamante del peso di 2,0 g? H = E + RT ng ng =0 → H = E q = n H = 0.17 x -395,38 = 65.84 kJ

C8H16O8 CH2O PM = 12.011+ ( 2 x 1.008) + 15.999 = 30.026 Esercizio 5 Un composto organico ha la molecola formata da carbonio, idrogeno ed ossigeno. La percentuale in peso del carbonio è 40,00 % e quella dell'idrogeno è 6,71%. Determinare la formula empirica (o minima) della molecola. CH2O Sapendo che il composto in questione ha peso molecolare di 240,2, scrivere la formula molecolare del composto. Il peso molecolare della formula minima trovata sarà: PM = 12.011+ ( 2 x 1.008) + 15.999 = 30.026 Dato che il peso molecolare vero del composto è 240,2 g mol-1 avremo: C8H16O8

Base debole (Kb < 1) in concentrazione cb Esercizio 6 L'ammoniaca, NH3, è una base debole monoprotica con Kb=1,8×10-5 alla temperatura di 25°C. Calcolare la concentrazione [OH-] di una soluzione 0,10 M di ammoniaca a 25°C. Base debole (Kb < 1) in concentrazione cb Calcolare la concentrazione [H3O+] nella stessa soluzione.

Esercizio 7 Una soluzione viene preparata sciogliendo in 1,200 kg di acqua 2,4 moli di NaCl. Determinare la molalità della soluzione così preparata. Sapendo che la costante crioscopica dell’acqua è Kcr=1,86, determinare la temperatura di congelamento della soluzione così preparata. NaCl è un elettrolita forte solubile. Messo in acqua si dissocia in Na+ e Cl-. Dato che la temperatura di congelamento dell’acqua pura (solvente) è 0 °C il valore di T è anche la temperatura di congelamento della soluzione.

Ag+(aq) + e-  Ag(s) Esercizio 8 Calcolare la differenza di potenziale a 25ºC della seguente pila: c1 c2 c1 < c2 catodo a destra c1 > c2 catodo a sinistra Scrivere la semireazione che avviene all'elettrodo di destra: Elettrodo a destra: catodo riduzione Ag+(aq) + e-  Ag(s)

Esercizio 9 NiCO3(s) ⇄ Ni2+(aq) + CO32-(aq) Il carbonato di nichel, NiCO3(s), è un sale poco solubile con Kps=1,4×10-7 a 25°C. Calcolare la concentrazione degli ioni nichel [Ni2+] in equilibrio con il carbonato di nichel solido in una soluzione d’acqua pura. La reazione di dissociazione del carbonato di nichel è la seguente: NiCO3(s) ⇄ Ni2+(aq) + CO32-(aq) Solubilità: moli di sale che passano in soluzione Per litro di soluzione avremo: Concentrazione ioni in soluzione = coeff. Stechiometrico x solubilità [Ni2+] = [CO32-] = s Calcolare il ΔG° della reazione di solubilità: NiCO3(s) ⇄ Ni2+(aq) + CO32-(aq)

v = k [N2O4] v = 5,1 x 10-6 x 0,0010 = 5,1 x 10-3 mol L-1 s-1 lnk 1/T Esercizio 10 Il tetrossido di diazoto, N2O4(g), si decompone in biossido d'azoto, NO2(g), secondo la reazione seguente, N2O4(g)  2 NO2(g), che segue una cinetica del prim'ordine, con una costante di velocità a 30ºC k=5,1×106 s-1. Calcolare la velocità di reazione a 30ºC con [N2O4]=0,0010 mol L-1 v = k [N2O4] v = 5,1 x 10-6 x 0,0010 = 5,1 x 10-3 mol L-1 s-1 Con la stessa concentrazione, ma a 45°C, la velocità di questa reazione è □ uguale □ maggiore □ minore x Svante August Arrhenius Wijk (Svezia), 1859 – Stoccolma, 1927 Effetto della temperatura: Alla aumentare della temperatura, la costante di velocità di una reazione chimica aumenta sempre. 1/T lnk

[F-] = 2s = 6,8 x 10-4 M Esercizio 11 [Ca2+] = s [F-] = 2s Vedi esercizio 9 Il fluoruro di calcio, CaF2(s), è poco solubile con Kps=1,5×10-10 a 25°C. Calcolare la concentrazione dello ione Ca2+ in una soluzione acquosa satura di CaF2 a 25°C. Solubilità: moli di sale che passano in soluzione Per litro di soluzione avremo: Concentrazione ioni in soluzione = coeff. Stechiometrico x solubilità CaF2(s) ⇄ Ca2+(aq) + 2 F-(aq) [Ca2+] = s [F-] = 2s Calcolare la concentrazione dello ione F- nella stessa soluzione. [F-] = 2s = 6,8 x 10-4 M

Esercizio 12 Una bombola con un volume di 10,00 L, viene riempita con etano, C2H6, alla pressione di 80,00 atm e alla temperatura di 25°C. Calcolare il peso in grammi del gas contenuto nella bombola. Consideriamo l’etano come un gas perfetto Calcolare la pressione nella bombola quando la temperatura viene portata a 80°C.

v = k [A]m [B]n [C]r Esercizio 13 [A]iniziale [B]iniziale [C]iniziale Studiando la velocità di una reazione chimica si trovano i seguenti risultati: [A]iniziale [B]iniziale [C]iniziale viniziale 0.12 1,62 x 10-4 moli L-1 s-1 0.24 3.24 x 10-4 moli L-1 s-1 6.48 x 10-4 moli L-1 s-1 v = k [A]m [B]n [C]r m = 1 n = 2 r = 1 Determinare la costante di velocità a tale temperatura

□ sp3 □ sp2 □ sp PH4+ +1 = 4×(+1) + x; x = -3 X Esercizio 14 Lo ione fosfonio, PH4+, ha una struttura con l'atomo di fosforo al centro di un tetraedro, ai cui vertici ci sono i quattro atomi di idrogeno. Quale ibridazione presentano gli orbitali del fosforo in questa molecola? □ sp3 □ sp2 □ sp X Che numero di ossidazione avrà il fosforo in questa molecola? L’idrogeno nei composti ha sempre numero di ossidazione +1. PH4+ +1 = 4×(+1) + x; x = -3

□ sp3 □ sp2 □ sp □ Si □ No X X Esercizio 15 L’anidride carbonica, CO2, quando è in fase gassosa, ha una molecola lineare. Quale ibridizzazione presentano gli orbitali esterni dell'atomo di carbonio in questa molecola? □ sp3 □ sp2 □ sp X L’ossigeno è molto più elettronegativo del carbonio. L'intera molecola, è polare? □ Si □ No X