1 esercitazioni di chimica a. a. 2012-13 dataargomento 15 ottobremole 24 ottobrereazioni - lewis 31...
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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
Costante di Avogadro = 6,022 x 1023 mol-1
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
Costante di Avogadro = 6,022 x 1023 mol-1
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
Costante di Avogadro = 6,022 x 1023 mol-1
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
L’analisi 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
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
L’analisi 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
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
Significato “fisico”: g sostanza in 106 g !!!
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
Significato “fisico”: g sostanza in 109 g !!!
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)
massa molare = 58 g / mol
formula = formula minima x 2 = C4H10
53
4
via alternativa
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
C0,4 H1,0 dividendo per 0,4 C1,0 H2,5
formula minima = C2H5 (massa = 29 uma)
massa molare = 58 g / mol
formula = formula minima x 2 = C4H10
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
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
55
2
... 32,2 g di anidride carbonica e 18,0 g di acqua
moli CO2 = 32,2 / 44 = 0,8 mol da cui moli C = 0,8 mol
moli H2O = 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
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)
massa molare = 58 g / mol
formula = formula minima x 2 = C4H10
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:
trovare le formule minima e molecolare sapendo chela massa molare è 78 g / mol
Masse atomiche (uma): H = 1 C = 12
Masse molecolari (uma): CO2 = 44 H2O = 18
59
2
... 846,1 g di anidride carbonica e 173,1 g di acqua
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
C19,2 H19,2 dividendo per 19,2 C1,0 H1,0
formula minima = C1H1 (massa = 13 uma)
massa molare = 78 g / mol
formula = formula minima x 6 = C6H6
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
massa molare P4O10 = 284 g / mol
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 molare P4O10 = 284 g / mol
massa P4O10 rimanente = 0,1 x 284 = 28,4 g
71
FINE !
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