Principi di Chimica Riposte Autoesami B [4 ed.]

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Autoesami B Risposte FONDAMENTI

A.1B  250 g 3 1000 lb/453,6 g 3 16 oz/1 lb 5 8,82 A.2B  9,81 m?s22 3 1 km/103 m 3 (3600 s/1 h)2 5

oz

1,27 3 105 km?h22 A.3B  V 5 m/d 5 (10,0 g)/(0,17685 g?L21) 5 56,5 L A.4B  Ek 5 mv  2/2 5 –12 3 (1,5 kg) 3 (3.0 m?s21)2 5 6,8 J A.5B  Ek 5 mgh 5 (0,350 kg) 3 (9,81 m?s22) 3 (443 m) 3 (1023 kJ/J) 5 1,52 kJ B.1B  Numero di atomi di Au 5 m(campione)/m(un atomo) 5 (0,0123 kg)/(3,27 3 10–25 kg) 5 3,76 3 1022 atomi di Au. B.2B  (a) 8, 8, 8; (b) 92, 144, 92 B.3B  (a) Sn; (b) Na; (c) iodio; (d) ittrio. C.1B  (a) Il potassio è un metallo del gruppo 1. Il catione ha carica +1, quindi K+. (b) Lo zolfo è un non metallo del gruppo 16. L’anione ha carica 16 2 18 = 22, perciò S22. C.2B  (a) Li3N; (b) SrBr2 D.1B  (a) Arseniato di diidrogeno; (b) ClO3–. D.2B  (a) Cloruro d’oro(III); (b) solfuro di calcio; (c) ossido di manganese(III). D.3B  (a) Tricloruro fosforoso; (b) triossido di zolfo; (c) acido bromidrico. D.4B  (a) Cs2S?4H2O; (b) Mn2O7; (c) HCN; (d) S2Cl2 D.5B  (a) Pentano; (b) acido carbossilico. E.1B  Atomi di H = (3,14 mol H2O) 3 (2 mol H)/ (1 mol H2O) 3 (6,022 3 1023 atomi/mol) = 3,78 3 1024 atomi di H. E.2B (a) n 5 m/M 5 (5,4 3 103 g)/(26,98 g?mol21) 5 2,0 3 102 mol; (b) N = NA 3 n = (6,022 3 1023 atomi di Al/mol) 3 (2,0 3 102 mol) = 1,2 3 1026 atomi di Al. E.3B  rame-63: (62,94 g?mol–1) 3 0,6917= 43,536 g?mol–1; rame-65: (64,93 g?mol–1) 3 0,3083 =20,018 g?mol–1 = 63,55 g?mol–1 E.4B  (a) fenolo: 6 C, 6 H, 1 O; 6(12,01 g?mol21) 1 6(1,008 g?mol21) 1 (16,00 g?mol21) 5 94,11 g?mol21; (b) Na2CO3?10H2O: 2 Na, 1 C, 13 O, 20 H; 2(22,99 g?mol21) 1 (12,01 g?mol21) 1 13(16,00 g?mol21) 1 20(1,008 g?mol21) 5 286,15 g?mol21 E.5B Ca(OH)2: 1 Ca, 2 O, 2 H; (40,08 g?mol21) 1 2(16,00 g?mol21) 1 2(1,008 g?mol21) 5 74,10 g?mol21; (1,00 3 103 g calce)/(74,10 g?mol21) = 13,5 mol di calce. E.6B CH3COOH: 2 C, 4 H, 2 O; 2(12,01 g?mol21) 1 4(1,008 g?mol21) 1 2(16,00 g?mol21) 5 60,05 g?mol21; (60,05 g?mol21)(1,5 mol) 5 90 g F.1B  % C 5 (6,61 g/7,50 g) 3 100% 5 88,1%; % H 5 (0,89 g/7,50 g) 3 100% 5 11,9% F.2B AgNO3: (107,87 g?mol21) 1 (14,01 g?mol21) 1 3(16,00 g?mol21) 5 169,88 g?mol21; % Ag 5 (107,87 g?mol21)/(169,88 g?mol21) 3 100% 5 63,498% F.3B  n(O) 5 (18,59 g)/(16,00 g?mol21) 5 1,162 mol O; n(S) 5 (37,25 g)/(32,07 g?mol21) 5 1,162 mol; n(F) 5 (44,16 g)/(19,00 g?mol21) 5 2,324 mol. Il rapporto è 1:1:2, quindi la formula empirica è SOF2. F.4B  M(CHO2) 5 45,012 g?mol21. (90,0 g?mol21)/ (45,012 g?mol21) 5 2,00; 2 3 (CHO2) 5 C2H2O4 G.1B  M(Na2SO4) 5 142,05 g?mol21. (15,5 g)/ (142,05 g?mol21) 5 0,109 mol; (0,109 mol)/(0,350 L) 5 0,312 m Na2SO4(aq)

(0,125 mol · L–1) 3 (0,05000 L) = 0,00625 mol acido ossalico. M(acido ossalico) = 90,036 g?mol21. (0,00625 mol) 3 (90,036 g?mol21) = 0,563 g acido ossalico. G.3B  (2,55 3 1023 mol HCl)/(0,358 mol HCl/L) 5 7,12 3 1023 L 5 7,12 mL G.4B  Viniziale = (cfinale 3 Vfinale)/ciniziale = (1,59 3 1025 mol?L21) 3 (0,02500 L)/(0,152 mol?L21) 5 2,62 3 1023 mL H.1B  Mg3N2(s) 1 4 H2SO4(aq) S 3 MgSO4(aq) 1 (NH4)2SO4(aq) I.1B  (a) Composto molecolare e non acido, quindi un non elettrolita; non conduce l’elettricità; (b) composto ionico, quindi un elettrolita forte; conduce l’elettricità. I.2B  3 Hg221(aq) 1 2 PO432(aq) S (Hg2)3(PO4)2(s) I.3B SrCl2 e Na2SO4; Sr21(aq) 1 SO422(aq) S SrSO4(s) J.1B  (a) Non è né un acido né una base; (b) e (c) sono acidi; (d) libera la base OH–. J.2B  3 Ca(OH)2(aq) 1 2 H3PO4(aq) S Ca3(PO4)2(s) 1 6 H2O K.1B Cu+(aq) si ossida a Cu2+, I2(s) si riduce a I–. K.2B (a) x 1 3(22) 5 22; x 5 14 per S; (b) x 1 2(22) 5 21; x 5 13 per N; (c) x 1 1 1 3(22) 5 0; x 5 15 per Cl K.3B  (a) 4(22) 1 x 5 0, x 5 14; (b) 3(22) 1 x 5 21, x 5 15 K.4B H2SO4 è l’agente ossidante (S si riduce da +6 a +4); NaI è l’agente riducente (I si ossida da –1 a +5). K.5B  2 Ce41(aq) 1 2 I2(aq) S 2 Ce31(aq) 1 I2(s) L.1B  (2 mol Fe)/(1 mol Fe2O3) 3 25 mol Fe2O3 5 50 mol Fe L.2B  2 mol CO2/1 mol CaSiO3; mol CO2 5 (3,00 3 102 g)/(44,01 g?mol21) 5 6,82 mol; (1 mol CaSiO3/2 mol CO2) 3 (6,82 mol CO2) 5 3,41 mol CaSiO3; (3,41 mol CaSiO3) 3 (116,17 g?mol21 CaSiO3) 5 396 g CaSiO3 L.3B  2 KOH 1 H2SO4 S K2SO4 1 2 H2O; 2 mol KOH ≏ 1 mol H2SO4; (0,255 mol KOH?L21) 3 (0,025 L) 5 6,375 3 1023 mol KOH (6,375 3 1023 mol KOH) 3 (1 mol H2SO4)/(2 mol KOH) 5 3,19 3 1023 mol H2SO4; (3,19 3 1023 mol H2SO4)/ (0,016 45 L) 5 0,194 m H2SO4(aq) L.4B  (0,100 3 0,02815) mol KMnO4 3 (5 mol As4O6)/ (8 mol KMnO4) 3 395,28 g?mol21 5 6,96 3 1022 g As4O6 M.1B  (15 kg Fe2O3)/159,69 g?mol21) 3 (2 mol Fe)/ (1 mol Fe2O3) 3 (55,85 g?mol21) 5 10,5 kg Fe; 8,8 kg/ 10,5 kg 3 100% = 84% di resa. M.2B  2 NH3 1 CO2 S OC(NH2)2 1 H2O; n(NH3) 5 (14,5 3 103 g)/(17,034 g?mol21) 5 851 mol NH3; n(CO2) 5 (22,1 3 103 g)/(44,01 g?mol21) 5 502 mol CO2; 2 mol NH3 ≏ 1 mol CO2; (a) NH3 è il reagente limitante. (851 mol NH3/2) , (502 mol CO2). (b) 2 mol NH3/ 1 mol di urea. 426 mol, cioè possono essere prodotti 25,6 kg di urea. (c) (502– 426 mol = 76 mol CO2 in eccesso =3,3 kg CO2. M.3B  Ci sono 0,61 mol NO2 e 1,0 mol H2O. 1 mol H2O ≏ 3 mol NO2, quindi non c’è abbastanza NO2; di conseguenza NO2 è il reagente limitante. Sono stati

G.2B 

Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica © 2018 Zanichelli editore

Autoesami B  Risposte ¥

2B.2B  H ® N ® H

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H ¥ ¥ 2B.3B  H ® N ® N ® H å

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C O¥ ® N £ O¥ D

2B.5B 

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¥ 0¥ 2C.1B  O ß N £ O ¥ ¥  I 10 elettroni. 2C.2B  I ®2I@® ¥ ¥¥ ¥ ¥ 2C.3B   O £ O ® O ¥ ¥ ¥

prodotti 22 g NO2, pari a 0,35 mol. La resa teorica è (0,61 mol NO2) 3 (2 mol HNO3)/(3 mol NO2) 5 0,407 mol HNO3. Resa percentuale = (0,35 mol)/ (0,407 mol) 3 100% 5 86%. M.4B  Il campione contiene 0,0118 mol C (0,142 g C) e 0,0105 mol H (0,0106 g H). Massa di O = 0,236 2 (0,142 + 0,0105)g 5 0,0834 g O (0,00521 mol O). I rapporti molari C:H:O sono 0, 0118:0,0105:0,00521, ossia 2,26:2,02:1. Moltiplicando questi numeri per 4 si ottiene 9:8:4, quindi la formula empirica è C9H8O4.

¥

2

= costante/lmax = (2,9 3 1023 m?K)/(700 3 1029 m) 5 4,1 3 103 K 1B.2B  E 5 hn 5 (6,626 3 10234 J?s) 3 (4,8 3 1014 Hz) 5 3,2 3 10219 J 1B.3B (a) Ek 5 1/2 3 (9,109 3 10231 kg) 3 (7,85 3 105 m?s21)2 5 2,81 3 10219 J; (b) 3,63 eV 3 (1,602 3 10219 J?eV21) 5 5,82 3 10219 J, l 5 [(3,00 3 108 m?s21) 3 (6,626 3 10234 J?s)]/(5,82 3 10219 J) 5 342 nm 1B.4B  l 5 h/mn 5 (6,626 3 10234 J?s)/(0,0050 kg 3 2 3 331 m?s21) 5 2,0 3 10234 m 1B.5B  Dn 5 /2mDx 5 (1,05457 3 10234 J)/(2 3 2,0 t 3 103 kg?t21 3 1 m) 5 3 3 10238 m?s21. No, l’incertezza è troppo piccola. 1C.1B  E3 2 E2 5 5h2/8meL2 5 hn; n 5 5h/8meL2; l 5 c/n 5 8mecL2/5h 5 [8 3 (9,10939 3 10231 kg) 3 (2,998 3 108 m?s21) 3 (1,50 3 10210 m)2]/(5 3 6,626 3 10234 J?s) 5 14,8 3 1029 m, cioè 14,8 nm. 1D.1B  Rapporto = (e26a0/a0/pa03)/(1/pa03) 5 e26 5 0,0025 1D.2B 3p 1E.1B 1s22s22p63s23p1 ovvero [Ne]3s23p1 1E.2B [Ar]3d104s24p3 1F.1B (a) r(Ca21) , r(K1); (b) r(Cl2) , r(S22) 1F.2B  Nella terza ionizzazione di Be, l’elettrone viene rimosso dal guscio interno del gas nobile; nella terza ionizzazione di B, invece, l’elettrone viene rimosso dal guscio di valenza. Gli elettroni interni sono più vicini al nucleo, quindi è necessaria una maggiore quantità di energia per rimuoverli. 1F.3B  Nel fluoro (gruppo 17), l’elettrone acquistato riempie lo spazio libero del guscio di valenza; il guscio acquista così la configurazione del gas nobile del neon e diventa completo. Nel neon, l’elettrone acquistato dovrebbe sistemarsi in un nuovo guscio più lontano dal nucleo, soggetto quindi a un’attrazione minore. FOCUS 2

2A.1B  (a) [Ar]3d5; (b) [Xe]4f 145d10 2A.2B  I2, [Kr]4d105s25p6

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¥

Br  Mg 2 Br  ¥ ¥ 2A.4B  KCl, ¥perché Cl– ha un raggio minore di Br–. 2B.1B  H ® Br ; H non ha doppietti elettronici liberi, Br ¥ ne ha 3. 2A.3B 

¥

¥

1B.1B  T

¥

R   5 (100 3 2,998 3 108 m?s21)/(21 3 3,29 3 1015 s21) 5 434 nm; linea violetta.

¥

3,05 m 1A.2B  n 5 R   (1/22 2 1/52) 5 21R        /100; l 5 c/n 5 100c/21;

¥

FOCUS 1

1A.1B  l 5 c/n 5 (2,998 3 108 m?s21)/(98,4 3 106 Hz) 5

0 1 1 2D.1B  (a) CO2 2D.2B  CaS 2E.1B Lineare. 2E.2B  (a) Triangolare planare; (b) angolare. 2E.3B  (a) AX2E2; (b) tetraedrica; (c) angolare. 2E.4B  Planare quadrata. 2E.5B  (a) Apolare; (b) polare. 2F.1B  (a) 3 s, nessun p; (b) 2 s, 2 p. 2F.2B  I due orbitali ibridi C2sp formano tre legami

s disposti linearmente: un legame tra i due atomi di C e due legami tra ognuno degli atomi di C e un atomo di H. La molecola contiene anche due legami p: uno tra i due orbitali C2px, l’altro tra i due orbitali C2py. 2F.3B  (a) Ottaedrica; (b) planare quadrata; (c) sp3d2 2F.4B  L’atomo di carbonio del gruppo CH3 è ibridizzato sp3 e forma quattro legami s con un angolo di 109,5°. Gli altri due atomi di C sono entrambi ibridizzati sp2 e ognuno di essi forma tre legami s e un legame p; gli angoli di legame sono di circa 120°. 2G.1B  O21: s2s2s2s*2s2p2p2p4p2p*1; BO 5 (8 2 3)/2 5 2,5 2G.2B  CN2: 1s22s*21p43s2 FOCUS 3

¥

5 P/dg 5 (1,01 3 105 kg?m21?s22)/ [(998 kg?m23) 3 (9,80665 m?s22)] 5 10,3 m 3A.2B  P 5 (10 cmHg) 3 (10 mmHg)/(1 cmHg) 3 (1,01325 3 105 Pa)/(760 mmHg) 5 1,3 3 104 Pa 3A.3B  (630 Torr) 3 (133,3 Pa/1 Torr) 5 8,40 3 104 Pa ovvero 84,0 kPa 3B.1B  V2 5 P1V1/P2 5 (1,00 bar) 3 (750 L)/(5,00 bar) 5 150 L 3B.2B  P2 5 P1T2/T1 5 (760 mmHg) 3 (573 K)/(293 K) 5 1,49 3 103 mmHg 3B.3B  P2 5 P1n2/n1 5 (1,20 atm) 3 (300 mol)/ (200 mol) 5 1,80 atm 3B.4B  V/min 5 (n/min) 3 RT/P 5 (1,00 mol/min) 3 (8,206 3 1022 L?atm?K21?mol21) 3 (300 K)/(1,00 atm) 5 24,6 L?min21 3B.5B  V2 5 P1V1/P2 5 (1,00 atm) 3 (80 cm3)/ (3,20 atm) 5 25 cm3 3B.6B  P2 5 P1V1T2/V2T1 5 [(1,00 atm) 3 (250 L) 3 (243 K)]/[(800 L) 3 (293 K)] 5 0,259 atm 3B.7B  n 5 (1 mol He/4,003 g He) 3 (2,0 g He) 5 0,50 mol He; V 5 nRT/P 5 (0,50 mol) 3 (24,47 L mol21) 5 12 L 3A.1B  h

Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica © 2018 Zanichelli editore

Autoesami B  Risposte 3B.8B  M 5 dRT/P 5 (1,04 g?L21) 3 (62,364

L?Torr?K21?mol21) 3 (450 K)/(200 Torr) 5 146 g?mol21 3C.1B  2 H2O(l) S 2 H2(g) 1 O2(g); (2 mol H2/3 mol molecole di gas) 3 (720 Torr) = 480 Torr H2; (1 mol O2/3 mol molecole di gas) 3 (720 Torr) = 240 Torr O2 3C.2B  n(O2) 5 (141,2 g O2)/(32,00 g?mol21) 5 4,412 mol O2; n(Ne) 5 (335,0 g Ne)/(20,18 g?mol21) 5 16,60 mol Ne; PO2 5 (4,412 mol O2/21,01 moli totali) 3 (50,0 atm) 5 10,5 atm 3C.3B  2 H2(g) 1 O2(g) S 2 H2O(l), quindi 2 mol H2O ≏1 mol O2; n(O2) 5 PV/RT 5 [(1,00 atm) 3 (100,0 L)]/ [(8,206 3 1022 L?atm?K21?mol21) 3 (298 K)] 5 4,09 mol O2. n(H2O) 5 2(4,09 mol O2) 5 8,18 mol H2O; m(H2O) 5 (8,18 mol H2O) 3 (18,02 g?mol21) 5 147 g H2O 3D.1B  (10 s) 3 [(16,04 g?mol21)/(4,00 g?mol21)]1/2 5 20 s 3D.2B  vrms 5 (3RT/M)1/2 5 [3 3 (8,3145 J?K21?mol21) 3 (298 K)/(16,04 3 1023 kg?mol21)]1/2 5 681 m?s21 3E.1B  P 5 [nRT/(V 2 nb)] 2 an2/V 2 5 [{20 mol CO2 3 (8,3145 3 1022 L?bar?K21?mol21) 3 (293 K)}/ {100 2 (20 mol 3 4,29 3 1022 L?mol21)}] 2 {3,658 L2?bar?mol22 3 (20 mol)2}/(100)2 5 4,8 bar 3F.1B  L’1,1-dicloroetano, perché ha un momento di dipolo. 3F.2B  A differenza di CF4, CHF3 ha un momento di dipolo risultante diverso da zero e dunque un punto di ebollizione più alto; possiamo però aspettarci che la molecola di CF4, avendo più elettroni, stabilisca interazioni di London più forti. 3F.3B  (a) CH3OH e (c) HClO 3H.1B  (a) {(710 nm 3 1 cm/107 nm) 3 (10 cm) 3 (0,5 mm 3 1 cm/10 mm)} 3 (2,27 g?cm23) 5 8 3 1025 g; (8 3 1025 g)/(12,01 g?mol21) 5 7 3 1026 mol; (b) (1,3 3 1026 mol) 3 (6,022 3 1023 atomi?mol21) 5 4 3 1018 atomi 3H.2B  8(1/8) + 2 (1/2) + 2(1) = 4 atomi 3H.3B  dfcc 5 (4M)/(83/2NAr 3) 5 (4 3 55,85 g?mol21)/ {83/2 3 (6,022 3 1023 mol21) 3 (1,24 3 1028 cm)3} 5 8,60 g?cm23; dbcc 5 (33/2M)/(32NAr3) 5 (33/2 3 55,85 g?mol21)/{32 3 (6,022 3 1023 mol21) 3 (1,24 3 1028 cm)3} 5 7,90 g?cm23. La densità osservata è più vicina a quella prevista per una struttura cubica a corpo centrato. 3H.4B  r 5 (100 pm)/(184 pm) 5 0,54, struttura tipo salgemma. 3H.5B  r 5 (167 pm)/(220 pm) 5 0,76, struttura tipo cloruro di cesio. d

(132,91  126,90)gmol 1 M  b 3 7,74  108 cm 3 NAa 1/2b (6,022  1023 mol1)a b 3 31/2 3

 4,83 gcm

3I.1B  d(ottone)/d(Cu)



=

0,5000  65,41 gmol 1  0,5000  63,55 gmol 1 63,55 gmol 1

 1,015 3I.2B  xAg 5 0,37, xNi 5 0,63 (dalla

Figura 3I.5). In 1,00 mole della miscela vi sono (0,37 mol)(107,87 g?mol–1 = 40 g Ag e (0,63 mol)(58,69 g?mol–1)= 37 g Ni. Massa

3

totale = (40 + 37) g = 77g. Massa % (Ag) = (40/77) 3 100% = 52%; massa % (Ni) = (37/77) 3 100% = 48% 3I.3B  3,51 g diamante 1 cm3 grafite 3 1,0 cm diamante    1 cm3 diamante 2,27 g grafite 1,6 cm3; (1  x) 3  1,6 cm3, x  0,170 cm 3I.4B 

103 g idrato

1 mol idrato  228,33 g idrato 1 kg acqua 18 mol acqua   3  0,24 kg 6 mol idrato 1 mol acqua 10 g acqua 3J.1B  1012 pm 1 atomo di Ca 1,0 cm    (2  197 pm) 102 cm 1 orbitale 2 e di valenza    2,5  107 1 atomo di Ca 2 e di valenza 3J.2B  Tipo p. 3J.3B  Nella chemiluminescenza la luce viene emessa in seguito all’eccitazione di molecole durante una reazione chimica. Nella fosforescenza la luce viene emessa molto tempo dopo la fine dello stimolo. 1,0 kg idrato 

1 kg idrato 18,02 g acqua



FOCUS 4

4A.1B  w

5 2PDV 5 2(9,60 atm) 3 (2,2 L 2 0,22 L) 3 (101,325 J?L21?atm21) 5 21926 J 5 21,9 kJ 4A.2B  w 5 2PDV 5 2(1,00 atm) 3 (4,00 L 2 2,00 L) 3 101,325 J?L21?atm21 5 2202 J; w 5 2nRT ln(Vfinale/ Viniziale) 5 2(1,00 mol) 3 (8,3145 J?K21?mol21) 3 (303 K) 3 ln(4,00 L/2,00 L) 5 21,75 kJ; l’espansione isoterma reversibile compie un lavoro maggiore. 4A.3B  q 5 nCmDT 5 (3,00 mol) 3 (111 J?K21?mol21) 3 (15,0 K) 5 5,0 kJ 4A.4B

Ccal 

q cal ¢T



4,16 kJ  1,28 kJ(°C)1 3,24 °C

4B.1B  w

5 DU 2 q 5 2150 J 2 (1300 J) 5 2450 J; w , 0 (il sistema ha compiuto un lavoro). 4B.2B  q 5 11,00 kJ; w 5 2(2,00 atm) 3 (3,00 L 2 1,00 L) 2 (101,325 J?L21?atm21) 5 2405 J; DU 5 q 1 w 5 1,00 kJ 1 (20,405 kJ) 5 10,60 kJ 4B.3B  Um (movimento) 5 Um(traslazione) 1 Um(rotazione) 5 2 3 (3/2)(RT) 5 3 3 (8,3145 J?K21?mol21) 3 (298 K) 3 (1 kJ/1000 J) 5 7,43 kJ?mol21. 4C.1B (a) DH 5 130 kJ; (b) DU 5 q 1 w 5 30 kJ 1 40 kJ 5 170 kJ 4C.2B  (a) ¢T 

q nCV,m



1,20 kJ 

1000 J 1 kJ

 57,7 K; 5 1 1 1,00 mol  a  8,3145 Latmmol K b 2 Tf  298 K  57,7 K 356 K;U  q  w  1,20 kJ  0  1,20 kJ (b) (fase 1) volume costante, calcolo della temperatura finale:

Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica © 2018 Zanichelli editore

4

¢T 

Autoesami B  Risposte

q nCP

4E.2B   CH4(g) 1 2 F2(g) S CH2F2(g) 1 2 HF(g); legami

 1,20 kJ 

1000 J 1 kJ

7 1,00 mol  a  8,3145 Latmmol 1K1 b 2

 41,2 K

Tf 5 298 K 1 41,2 K 5 339 K; DU 5 q 1 w 5 q 1 0, quindi DU 5 q 5 nCV DT 5 (1 mol) 3 (5/2) 3 (8,3145 J?mol21?K21) 3 (41,2 K) 5 856 J; (fase 2) isoterma, DT 5 0, quindi DU 5 0; perciò, dopo le due fasi, DU 5 1856 J, Tf 5 339 K 4C.3B

22 kJ 46,07 g   44 kJmol 1 23 g 1 mol

4C.4B  DHsubl 5 DHvap 1 DHfus 5 (38 1 3) kJ?mol21 5

41 kJ?mol21 4D.1B  qr 5 2qcal 5 2(216 J?8C21)(76,7 oC) 5 21,66 3 104 J; 72,15 g 1 kJ 1,66  104 J   ¢Hf  0,338 g 1 mol 1000 J  3,54  103 kJ;

C5H12(l) 1 8 O2(g) S 5 CO2(g) 1 6 H2O(l), DH 5 23,54 3 103 kJ 4D.2B

3 U  H  n gas RT  3378 kJ  a molb  4 8,3145 J 1 kJ a b  1273 K  a b  3,37  103 kJ molK 1000 J 4D.3B

1 mol C2H5OH 46,07 g C2H5OH   1368 kJ 1 mol C2H5OH 11,8 g C2H5OH

350 kJ  4D.4B

1

CH4 (g)  2 O2 (g) S CH3OH(l), H  206,10 kJ  1 (128,33 kJ)  2 (483,64 kJ)  164,05 kJ 1 O2(g) S CO2(g); DHf8 5 DHf8(CO2) 2 DHf8(C, diamante) 2 DHf8(O2,g) 5 2393,51 kJ?mol21 2 (11,895 kJ?mol21) 2 0 kJ?mol21 5 2395,41 kJ?mol21 4D.5B C(diamante)

4D.6B 3

CO(NH 2) 2(s)  2 O2(g) S CO2(g)  2 H2O(l)  N2(g); Hr  Hf (CO2)  2Hf (H2O)  Hf (CO(NH2) 2); 632 kJ  393,51 kJ  2(285,83 kJ)  Hf (CO(NH 2) 2); Hf (CO(NH 2) 2)  333 kJmol1 4D.7B

H r(523 K)  Hr(298 K)  CP,r T  365,56 kJmol1 3  \Za84,1 (29,36) 2(28,82)29,12b JK1mol 1  2 1 kJ \ (523  298)K  376 kJmol 1 1000 JZ

4E.1B  [524,3 1 147,70 1 2(111,88) 1 736 1 1451 2

2(325)] kJ 2 DHL 5 0; DHL 5 12433 kJ

rotti [2(COH), 2(FOF)]: 2(412 kJ?mol21) 1 2(158 kJ?mol21) 5 1140 kJ?mol21; legami formati [2(COF), 2(HOF)]: 2(484 kJ?mol21) 1 2(565 kJ?mol21) 5 2098 kJ?mol21; DHr8 5 1140 kJ?mol21 2 2098 kJ?mol21 5 2958 kJ?mol21 4F.1B   DS 5 250 J/1373 K 5 20,036 J?K21 4F.2B  DS 5 nR ln(V2/V1) 5 (8,3145 J?K21?mol21) ln(10/1) 5 119 J?K21?mol21 4F.3B  DS 5 nR ln(P1/P2) 5 70,9 g 3 (1 mol/70,9 g) 3 (8,3145 J?mol21?K21) 3 ln(3,00 kPa/24,00 kPa) 5 217,3 J?K21 4F.4B  DS 5 (5,5 g)(0,51 J?K21?g21) ln(373/293) 5 10,68 J?K21 4F.5B  (1) DS 5 (23,5 g)(1 mol/32,00 g)(8,3145 J?K21?mol21) 3 ln(2,00 kPa/8,00 kPa) 5 28,46 J?K21; (2) DS 5 (23,5 g)(1 mol/32,00 g)(20,786 J?K21?mol21) 3 ln(360 K/240 K) 5 16,19 J?K21; DS 5 28,46 1 6,19 J?K21 5 22,27 J?K21 ¢Hvap

40,7 kJmol 1 103 J  Tb 373,2 K 1 kJ  109 JK1mol 1 4F.7B  DHvap8 5 (85 J?K21?mol21)(273,2 K 1 24,5 K) 3 (1 kJ/ 103 J) 5 26,2 kJ?mol21 4F.8B  DSfus8 5 DHfus8/Tf 5 (10,59 3 103 J?mol21)/ (278,6 K) 5 38,01 J?K21?mol21 4F.9B  (1) Riscaldamento: 353,2 ¢S  (136 JK1mol 1 ) ln a b 276,0 4F.6B 

¢Svap ° 



33,5 JK1mol 1; (2) Vaporizzazione: 30 800 Jmol 1 ¢Svap °   87,2 JK1mol 1; 353,2 K (3) Raffreddamento: 276,0 b ¢S  (82,4 JK1mol 1 )ln a 353,2 20,3 JK1mol 1; Svap (296 K);  (33,5  87,2  20,3) J K1mol1  100,4 JK1mol1 4G.1B  DS 5 k lnW 5 (1,38066 3 10223 J?K21)(1,0 mol) (6,022 3 1023 mol21) ln(6) 5 115 J?K21 4G.2B  Nel ghiaccio ogni atomo di O è circondato da quattro atomi di H: due sono legati covalentemente all’atomo di O, gli altri due appartengono alle molecole d’acqua vicine e interagiscono con l’atomo centrale di O mediante legami idrogeno. Di conseguenza, è possibile più di un orientamento e a T = 0, l’entropia non sarà nulla. 4H.1B (a) DS 5 Sgrigio 2 Sbianco 5 (44,14 2 51,55) J?K21?mol21 5 27,41 J?K21?mol21; la forma grigia; (b) DS 5 Sgrafite 2 Sdiamante 5 (5,7 2 2,4) J?K21?mol21 5 13,3 J?K21?mol21; diamante 4H.2B  DSro 5 (229,60 2 219,56 2 130,68) J?K21 5 2120,64 J?K21 4I.1B  DSamb 5 2DH/T 5 2(2,00 mol 3 246,11 kJ?mol21)/ 298 K 3 (103 J/1 kJ) 5 1309 J?K21 4I.2B  DSamb 5 2DH/T 5 2(49,0 kJ/298 K) 3 (103 J/1 kJ) 5 2164 J?K21; DStot 5 2164 J?K21 1 (2253,18 J?K21) 5 2417 J?K21; no 4I.3B  DS 5 nR 3 ln(V2/V1) 5 (2,00 mol) 3 (8,3145 J?K21?mol21) 3 ln(0,200/4,00) 5 249,8 J?K21?mol21;

Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica © 2018 Zanichelli editore

Autoesami B  Risposte

DSamb 5 149,8 J?K21?mol21; DStot 5 0 4I.4B  DSamb 5 2DHvap/T 5 2(30,8 3 103 J?mol21)/ 353,2 K 5 287,2 J?K21?mol21; DS 5 187,2 J?K21; DStot 5 DS 1 DSamb 5 187,2 J?K21 1 (287,2 J?K21) 5 0 a 353,2 K 4J.1B  Sì. DG = DH – TDS. Quando DS > 0, TDS > 0. Perciò, all’aumentare della temperatura –TDS diventa più negativo; alla fine DG < 0 e il processo diventa spontaneo. 4J.2B  (a) DGm 5 DHm 2 TDSm 5 59,3 kJ?mol21 2 (623 K) 3 (0,0942 kJ?K21?mol21) 5 10,6 kJ?mol21; la vaporizzazione non è spontanea; (b) DGm 5 DHm 2 TDSm 5 59,3 kJ?mol21 2 (643 K)(0,0942 kJ?K21?mol21) 5 21,3 kJ?mol21; la vaporizzazione è spontanea. 4J.3B  3 H2 (g) 1 3 C (s, grafite) S C3H6 (g), DSr 5 237,4 J?K21?mol21 2 [3(130,68 J?K21?mol21) 1 3(5,740 J?K21?mol21)] 5 2171,86 J?K21?mol21, DGr 5 DHr 2 TDSr 5 153,30 kJ?mol21 2 (298 K) (2171,86 J?K21?mol21) 3 (1 kJ/103 J) 5 1104,5 kJ?mol21 4J.4B  Dall’Appendice 2A, DGf°(CH3NH2, g) = +32,16 kJ·mol–1 a 298 K. Poiché DGf° > 0, CH3NH2 è meno stabile dei suoi elementi nelle condizioni date. 4J.5B  DG 5 [2910 1 (6 mol)(0)] 3 [(6 mol)(2394,36) 1 (6 mol)(2237,13)] 5 12879 kJ 4J.6B MgCO3(s) S MgO(s) 1 CO2(g); DH8 5 2601,70 1 (2393,51) 2 (21095,8) 5 1100,6 kJ; DS8 5 26,94 1 213,74 2 65,7 J?K21 5 1175,0 J?K21; T

100,6 kJ 103 J ¢H°   574,9 K 1  ¢S° 1 kJ 175,0 JK

FOCUS 5

5A.1B CH3CH2CH3; le

molecole delle due sostanze hanno la stessa massa molare, dunque lo stesso numero di elettroni e di conseguenza forze di London paragonabili. Tuttavia, CH3CHO è polare, quindi è soggetta anche a forze dipolo-dipolo. 5A.2B  ln a

P2 30,8  103 Jmol 1 1 1 b  b; a 94,6 Torr 8,3145 Jmol 1K1 298 K 308 K

P2  142 Torr

5B.3B 

La temperatura critica aumenta all’aumentare dell’intensità delle forze intermolecolari. Per esempio, CH4 non può formare legami idrogeno e quindi ha una temperatura critica minore di NH3 o H2O, che invece possono formare legami idrogeno. 5C.1B

5C.2B 

35,3  103 Jmol 1 760 Torr 1 1 b  b; 1 1 a 400 Torr 323 K T2 8,3145 Jmol K T2  339 K 5B.1B 

La pendenza positiva della linea di separazione solido-liquido mostra che lo zolfo monoclino è più denso dello zolfo liquido al di sopra dell’intervallo di temperatura in cui la forma stabile è lo zolfo monoclino; il solido è più stabile a pressioni elevate. 5B.2B  A 60 atm e 25 °C il diossido di carbonio è liquido. Quando il liquido viene rilasciato in una stanza a 1 atm e 25 °C, al diminuire della pressione il sistema raggiunge la linea di separazione liquido-vapore, alla cui pressione il liquido si trasforma in vapore. La vaporizzazione assorbe abbastanza calore da raffreddare il CO2 al di sotto della sua temperatura di sublimazione a 1 atm. Di conseguenza si forma una “neve” costituita da particelle sottili di CO2 solido.

1 mol  0,0151 mol; 132,16 g 1 mol  1,09 mol; n C2H5OH  50,0 g  46,07 g 1,09 mol  0,986; xC2H5OH  (1,09  0,0151) mol P  (0,986)(5,3 kPa)  5,2 kPa n C9H8O  2,00 g 

Masse uguali, per cui ipotizziamo 50 g per ognuna

di esse. 1 mol  0,6401 mol; 78,11 g 1 mol  0,5427 mol; n C7H8  50,00 g  92,13 g 0,6401 mol  0,5412; xC6H6  (0,6401  0,5427) mol 0,5427 mol  0,4588; xC7H8  (0,6401  0,5427) mol Ptotale  (0,5412)  (94,6 Torr)  (0,4588)  (29,1 Torr)  64,5 Torr 5C.3B (a) P 5 (0,500)(94,6 Torr) 1 (0,500)(29,1 Torr) 5 61,8 Torr; (0,500)  (94,6 Torr) (b) xC6H6, vap   61,8 Torr 0,765; xC7H8, vap  1  0,765  0,235 n C6H6  50,00 g 

5D.1B  s

5 (2,3 3 1022 mol?L21?atm21)(1,00 atm) 5 2,3 3 1022 mol?L21; n(CO2) 5 0,900 L 3 (2,3 3 1022 mol?L21) 5 0,021 mol 5E.1B 

5A.3B

ln a

5

molalità 

7,36 g KClO3

0,200 kg H2O 0,300 molkg1



1 mol KClO 3  122,55 g KClO3

5E.2B 

xH2O  1  0,250  0,750; 0,750 mol H2O  18,02 gmol1  1 kg/10 3 g  0,0135 kg; m(H2O)  0,0135 kg H2O; molalità  5E.3B 

0,250 mol CH3OH  18,5 molkg1 0,0135 kg H2O

Ipotizziamo 1 L di soluzione; m NaCl  1 L 

1,83 mol NaCl  1 L soluzione

58,44 gmol 1  106,9 g NaCl; m soluzione  1 L soluzione  103 mL 1,07 g   1,07  103 g; m H2O  1L 1 mL 1070 g  107 g  9,6  103 g; 1,83 mol/0,96 kg  1,9 molkg1

Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica © 2018 Zanichelli editore

6

Autoesami B  Risposte

5 kfm 5 (39,7 K?kg?mol21)(0,050 mol?kg21) 5 1,99 K 5 1,99 8C; Tf 5 179,8 8C 2 1,99 8C 5 177,8 8C 5F.2B  0,100 mol ioni (0,025 mol ioni Co3+ e 0,075 mol ioni Cl–); i = 4 5F.3B  i = 1, perché il saccarosio è un non elettrolita e non si dissocia; (1)(0,08206 L?atm?mol­–1?K–1)(298 K) (0,120 mol?L–1) = 2,93 atm 5F.4B  b 5 0,51 K/39,7 kg?K?mol21 5 0,0128 mol?kg21; n(linalolo) 5 0,100 kg 3 (0,0128 mol/1 kg) 5 1,28 3 1023 mol; M 5 0,200 g/(1,28 3 1023 mol) 5 156 g?mol21 5F.5B  2,11 kPa n cV  a b (1)  (8,3145 LkPaK1mol 1)  (293 K) 5F.1B  DTf

0,175 L 1,52  104 mol; 1,50 g Ma b  9,87  103 gmol 1 1,52  104 mol  9,87 kgmol 1 5G.1B  K 5 (PSO )2(PH O)2/(PH S)2(PO )3 2 2 2 2 5G.2B  K 5 1/(PO )5 2 5G.3B  K 5 [ZnCl2](PH )/[HCl]2 2 5G.4B  DGr 5 4,73 kJ?mol21 1 (8,3145 J?mol21?K21)

(298 K) 3 ln{(2,10)2/0,80} 3 (1 kJ/103 J) 5 18,96 kJ?mol21. Poiché DG > 0, la reazione procede verso la formazione dei reagenti. 5G.5B  DGr8 5 2DGf8 (NO2(g)) 2 [DGf8 (O2(g)) 1 2DGf8 (NO(g))] 5 [2(51,31 2 (0 1 2(86,55))] kJ?mol21 5 270,48 kJ?mol21; ln K 5 2 (270,48 3 103 J?mol21)/ (8,3145 kJ?K21?mol21 3 298 K) 5 28,45; K 5 2,3 3 1012 5H.1B  K 5 (7,3 3 10213)1/2 5 8,5 3 1027 5H.2B  Kc 5 K(T/12,03 K)2Dn, Dn 5 2 2 1 5 11; Kc 5 (47,9) 3 (12,03 K/400 K) 5 1,44 5I.1B  52 kPa 3 (1bar)/(102 kPa) 5 0,52 bar; PNO 5 [K 3 PN2 3 PO2]1/2 5 [(3,4 3 10221) 3 (0,52 bar) 3 (0,52 bar)]1/2 5 3,0 3 10211 bar, oppure 3,0 3 1026 Pa 5I.2B  Q 5 (1,2)2/2,4 5 0,60; K 5 0,15, quindi Q . K, e la pressione parziale di N2O4 aumenterà. 5I.3B  K 5 (2x)2(x)/(0,012 2 2x)2 ≈ 4x3/(0,012)2 5 3,5 3 10232; x 5 1,1 3 10212. All’equilibrio: PHCl 5 0,012 bar; PHI 5 2,2 3 10212 bar; PCl2 5 1,1 3 10212 bar; rimane anche un po’ di I2 solido. 5I.4B  Q 5 (0,100)2/(0,200)(0,100) 5 0,5, quindi Q , K; K 5 20 5 (0,100 1 2x)2/[(0,200 2 x)(0,100 2 x)]; x 5 0,0750 bar; PClF 5 0,100 1 2x 5 0,250 bar 5J.1B  L’equilibrio tende a spostarsi verso (a) i prodotti; (b) i prodotti; (c) i reagenti. 5J.2B  Q 5 (1,30)2/(0,080)(0,050)3 5 1,7 3 105; Q , K. K 5 (1,30 1 2x)2/(0,080 2 x)(0,050 2 x)3 5 6,8 3 105; x 5 5,86 3 1023 bar; 0,074 bar N2; 1,31 bar NH3; 0,032 bar H2 5J.3B  La compressione ha effetto solo sulle specie in fase gassosa. CO2(g) reagisce per formare una specie acquosa, quindi la compressione favorisce la formazione di H2CO3(aq). 5J.4B  DHr8 5 2(2393,51 kJ?mol21) 2 2 (2110,53 kJ?mol21) 2 0 5 2565,96 kJ?mol21. La reazione è

esotermica, per cui una diminuzione di temperatura sposta l’equilibrio verso i prodotti. La pressione di CO2 aumenterà. 5J.5B  DHr8 5 0 1 (2287,0 kJ?mol21) 2 (2374,9 kJ?mol21) 5 187,9 kJ?mol21; K2 87,9  103 Jmol 1 1 1 ln a b   d  6,99p 1 1 c K1 8,3145 Jmol K 523 K 800 K K 2  K1e6,99p  (78,3)e6,99p  8,6  104 FOCUS 6

(a) H3O+ (ha un H+ in più rispetto ad H2O); (b) (ha un H+ in meno rispetto a NH3). 6A.2B  (a) acidi di Brønsted: NH4+(aq), H2CO3(aq); basi di Brønsted: HCO3–(aq), NH3(aq); (b) acido di Lewis: H+(aq); basi di Lewis: NH3(aq), HCO3–(aq) 6A.3B  (a) [H3O1] 5 (1,0 3 10214)/(2,2 3 1023) 5 4,5 3 10212 mol?L21; (b) [OH2] 5 [NaOH]iniziale 5 2,2 3 1023 mol?L21 6B.1B [OH2] 5 [NaOH]iniziale 5 0,077 mol?L21; [H3O1] 5 (1,0 3 10214)/(0,077) 5 1,30 3 10213 mol?L21; pH 5 2log(1,3 3 10213) 5 12,89 6B.2B [H3O1] 5 1028,2 5 6 3 1029 mol?L21 6B.3B pH 5 14,0 2 9,4 5 7,6 6C.1B  La base coniugata di HIO3 è IO3–; pKb 5 pKw 2 pKa 5 14,00 2 0,77 5 13,23 6C.2B  (a) 1,8 3 1029 5 Kb(C5H5N) , Kb(NH2NH2) 5 1,7 3 1026, quindi NH2NH2 è la base più forte. (b) Dalla risposta precedente, C5H5N è la base più debole, quindi C5H5NH+ è l’acido più forte. (c) 1,7 3 1021 5 Ka(HIO3) . Ka(HClO2) 5 1,0 3 1022, dunque HIO3 è l’acido più forte. (d) Kb(HSO32) 5 (1,0 3 10214)/(1,5 3 1022) 5 6,7 3 10213; Kb(ClO22) 5 (1,0 3 10214)/(1,0 3 1022) 5 1,0 3 10212; Kb(HSO32) , Kb(ClO22); quindi ClO2– è la base più forte. 6C.3B CH3COOH  CH2ClCOOH  CHCl2COOH (L’elettronegatività di Cl è maggiore di quella di H, quindi l’acidità aumenta all’aumentare del numero di atomi di cloro). 6D.1B  Controlliamo le approssimazioni: Ka 5 1,4 3 1023 5 x2/(0,22 2 x), x 5 0,018, . 5% di 0,22, quindi è richiesta un’equazione quadratica: x2 1 (1,4 3 1023)x 2 3,1 3 1024 5 0; x 5 1,7 3 1022 mol?L21 5 [H3O1]; pH 5 1,77; percentuale di deprotonazione 5 [(1,7 3 1022)/0,22] 3 100% 5 7,7% 6D.2B [H3O1] 5 1022,35 5 4,5 3 1023 mol?L21; Ka 5 (4,5 3 1023)2/{0,50 2 (4,5 3 1023)} 5 4,1 3 1025 6D.3B  Kb 5 1,0 3 1026 5 x2/(0,012 2 x) ≈ x2/,012; x 5 1,1 3 1024 5 [OH2]; pOH 5 3,96; pH 5 14,00 2 3,96 5 10,04; percentuale protonata 5 (1,1 3 1024)/ (0,012) 3 100 5 0,92% 6D.4B  (a) CO32– è la base coniugata dell’acido debole HCO3–, quindi la soluzione è basica. (b) Ka (Al(H2O)63+) = 1,4 3 10–5, quindi la soluzione è acida. (c) K+ è un “catione neutro” ed NO3– è la base coniugata di un acido forte; di conseguenza, la soluzione acquosa è neutra. 6D.5B NH41(aq) 1 H2O(l) 34 NH3(aq) 1 H3O1(aq); Kb(NH3) 5 1,8 3 1025; Ka(NH41) 5 (1,0 3 10214)/ (1,8 3 1025) 5 5,6 3 10210; Ka 5 5,6 3 10210 5 x2/(0,10 2 x) ≈ x2/0,10; x 5 7,5 3 1026; pH 5 2log(7,5 3 1026) 5 5,12 6A.1B 

NH2–

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Autoesami B  Risposte 6D.6B F2(aq)

1 H2O(l) 34 HF(aq) 1 OH2(aq); Ka(HF) 5 3,5 3 1024; Kb(F2) 5 (1,0 3 10214)/(3,5 3 1024) 5 2,9 3 10211; Kb 5 2,9 3 10211 5 x2/(0,020 2 x) ≈ x2/0,020; x 5 7,56 3 1027; pOH 5 6,12; pH 5 14,00 2 6,12 5 7,88 6E.1B 0,012 5 (0,10 1 x)(x)/(0,10 2 x); x2 1 0,11x 2 0,0012 5 0; dalla formula quadratica, x 5 0,0098; [H3O1] 5 0,10 1 0,0098 5 0,11; pH 5 0,96 6E.2B pKa1(H3PO4) 5 2,12; pKa2(H3PO4) 5 7,21; pH 5 –1 (2,12 1 7,21) 5 4,66 2 6E.3B [Cl2] 5 0,50 mol?L21; 1NH3CH2COOH(aq) 1 H2O(l) 34 1NH3CH2CO22(aq) 1 H3O1(aq), Ka1 5 4,5 3 1023 ma la deprotonazione è > 5%, quindi l’approssimazione non è valida. x2 1 (4,5 3 1023)x 2 0,00225 5 0; x 5 0,045 5 [H3O1] 5 [1NH3CH2CO22]; [1NH3CH2COOH] 5 (0,50 2 0,045) mol?L21 5 0,45 mol?L21; 1NH3CH2CO22(aq) 1 H2O(l) 34 NH2CH2CO22(aq) 1 H3O1(aq), Ka2 5 1,7 3 10210 5 (x)(0,045)/(0,045 2 x), x 5 1,7 3 10210 mol?L21 5 [NH2CH2CO22] (ionizzazione < 5%, quindi l’approssimazione è valida); [OH2] 5 Kw/[H3O1] 5 (1,0 3 10214)/(0,045) 5 2,2 3 10213 mol?L21 6F.1B  Kw 5 [H3O1]([H3O1] 1 [NaOH]iniziale) 5 x(x 1 [NaOH]iniziale), x2 1 (2,0 3 1027)x 2 (1,0 3 10214), x 5 4,1 3 1028 mol?L21, pH 5 2log (4,1 3 1028) 5 7,39 6F.2B  Ka(HIO) 5 2,3 3 10211, x3 1 (2,3 3 10211)x2 2 [1,0 3 10214 1 (2,3 3 10211)(1,0 3 1022]x 2 (2,3 3 10211)(1,0 3 10214) 5 0, x3 1 (2,3 3 10211)x2 2 (2,4 3 10213)x 2 (2,3 3 10225) 5 0, x 5 4,9 3 1027 5 [H3O1], pH 5 2log(4,9 3 1027) 5 6,31 6G.1B  Ka 5 5,6 3 10210; pH 5 2log(5,6 3 10210) 1 log(0,030/0,040) 5 9,13 6G.2B  n(CH3CO22)finale 5 [(0,500 L) 3 (0,040 mol?L21)] 2 0,0100 mol 5 0,0100 mol, [CH3CO22]finale 5 (0,0100 mol)/ (0,500 L) 5 0,0200 mol?L21; n(CH3COOH)finale 5 [(0,500 L) 3 (0,080 mol?L21)] 1 0,0100 mol 5 0,0500 mol, [CH3COOH]finale 5 (0,0500 mol)/(0,500 L) 5 0,100 mol?L21; pH 5 4,75 1 log(0,0200/0,100) 5 4,05; pHfinale 2 pHiniziale 5 4,05 2 4,45 5 20,4 (diminuzione di 0,4 unità) 6G.3B (CH3)3NH+/(CH3)3N, perché pKa = 9,81, che è vicino a 10. 6G.4B pH 2 pKa 5 3,50 2 4,19 5 20,69; ([C6H5CO22]/[C6H5COOH]) 5 1020,69 5 0,20:1 6H.1B  Quantità di H3O1 aggiunto 5 0,012 L 3 (0,340 mol)/1 L 5 0,00408 mol; quantità di OH2 rimanente 5 0,0025 2 0,0008 mol 5 0,0017 mol, [OH2] 5 (0,00217 mol)/(0,0370 L) 5 0,0586 mol?L21; pOH 5 1,232; pH 5 14,00 2 1,232 5 12,77 6H.2B  Quantità iniziale di NH3 5 0,025 L 3 (0,020 mol?L21) 5 5,0 3 1024 mol; volume di HCl aggiunto 5 (5,0 3 1024 mol)/(0,015 mol?L21) 5 0,0333 L; [NH41] 5 (5,0 3 1024 mol)/(0,0333 1 0,02500)L 5 0,0086 mol?L21; Ka 5 [H3O1][NH3]/[NH41] 5 5,6 3 10210 5 (x2)/(0,0086 2 x) ≈ (x2)/(0,0086); [H3O1] 5 x 5 2,2 3 1026; pH 5 5,66 6H.3B Volume finale della soluzione 5 25,00 1 15,00 mL 5 40,00 mL; quantità di HCO22 formato 5 quantità di OH2 aggiunto 5 (0,150 mol?L21) 3 (15,00 mL) 5 2,25 mmol; quantità di HCOOH rimanente 5 2,50 2 2,25 mmol 5 0,25 mmol; [HCOOH] 5 (0,25 3 1023 mol)/

7

(0,04000 L) 5 0,062 mol?L21; [HCO22] 5 (2,25 3 1023 mol)/(0,04000 L) 5 0,0562 mol?L21; pH 5 3,75 1 log (0,0562/0,0062) 5 4,71 6H.4B  (a) Quantità di H3PO4 5 (0,030 L)(0,010 mol?L21) 5 3,0 3 1024 mol; al primo punto equivalente, quantità iniziale di H3PO4 5 quantità di NaOH aggiunto; volume di NaOH 5 3,0 3 1024 mol/0,020 mol?L21 5 0,015 L, oppure 15 mL. (b) 2 315 mL 5 30 mL 6H.5B  (0,020 L)(0,100 mol?L21) 5 0,0020 mol H2S; 0,0020 mol/(0,300 mol?L21) 5 0,0067 L, ossia 6,7 mL NaOH per il primo punto equivalente e 2 3 6,7 mL = 13,4 mL per il secondo punto equivalente; (a) prima del primo punto equivalente, le specie principali presenti in soluzione sono Na+, H2S e HS–; (b) al secondo punto equivalente, le principali specie presenti sono Na+ e S2– (anche HS– e OH–, perché S2– ha una Kb relativamente grande). 6I.1B  Kps 5 [Ag1][Br2] 5 (8,8 3 1027)2 5 7,7 3 10213 6I.2B  Kps 5 [Pb21][F2]2 5 (s)(2s)2 5 4s3; 3,7 3 1028 5 4s3; s 5 2,1 3 1023 mol?L21 6I.3B  In CaBr2(aq) 0,10 m, [Br2] 5 2 3 (0,10 mol?L21) 5 0,20 mol?L21; s 5 [Ag1] 5 Kps/[Br2] 5 (7,7 3 10213)/(0,20) 5 3,8 3 10212 mol?L21 6I.4B CuS(s) 1 4 NH3(aq) 34 Cu(NH3)421(aq) 1 S22(aq); K 5 (1,3 3 10236) 3 (1,2 3 1013) 5 1,6 3 10223; K 5 [Cu(NH3)421][S22]/[NH3]4 5 1,6 3 10223 5 x2/(1,2 2 4x)4 ≈ x2/(1,2 )4; x/(1,2)2 5 4,0 3 10212; x 5 [S22] 5 5,8 3 10212 mol?L21 6J.1B [Ba21] 5 {(1,0 3 1023 mol?L21) 3 (100 mL)}/300 mL 5 3,3 3 1024 mol?L21. [F2] 5 {(1,0 3 1023 mol?L21) 3 (200 mL)}/300 mL 5 6,7 3 1024 mol?L21. Qps 5 (3,3 3 1024)(6,7 3 1024)2 5 1,5 3 10210 , Kps 5 1,7 3 1026; di conseguenza, il precipitato di BaF2 non si forma. 6J.2B  (a) Per far precipitare PbCl2, [Cl2] 5 (Kps/ [Pb21])1/2 5 (1,6 3 1025/0,020)1/2 5 2,8 3 1022 mol?L21. Per far precipitare AgCl, [Cl2] 5 (Kps/[Ag1]) 5 (1,6 3 10210/0,0010) 5 1,6 3 1027 mol?L21. Perciò, prima precipita AgCl a una [Cl2] 5 1,6 3 1027 mol?L21, poi precipita PbCl2 a una [Cl2] 5 2,8 3 1022 mol?L21. (b) Quando PbCl2 precipita, [Ag1] 5 (Kps/[Cl2]) 5 (1,6 3 10210)/(2,8 3 1022) 5 5,7 3 1029 mol?L21. 2 21 6K.1B  Riduzione: (8 H1 1 MnO2 4 1 5 e S Mn 1 4 2 H2O) 3 2; ossidazione: (H2O 1 H2SO3 S HSO4 1 2 e2 1 3 H1) 3 5; reazione netta: H1(aq) 1 2 MnO42 (aq) 1 5 H2SO3(aq) S 2 Mn21(aq) 1 5 HSO42(aq) 1 3 H2O(l) 6K.2B  Ossidazione: (3 I2 S I32 1 2 e2) 3 8; riduzione: 9 H2O 1 16 e2 1 3 IO32 S I32 1 18 OH2; reazione netta: 3 H2O(l) 1 IO32 (aq) 1 8 I2(aq) S 3 I32 (aq) 1 6 OH2(aq) 6L.1B  Poiché Zn perde due elettroni, n 5 2 mol; DG 5 2(2 mol)(9,6485 3 104 C?mol21)(1,6 V) 5 23,09 3 105 C?V 5 23,1 3 102 kJ. 6L.2B  Mn(s)|Mn21(aq)||Cu21(aq),Cu1(aq)|Pt(s) 6L.3B  (a) Sinistra: 2 Hg(l) 1 2 HCl(aq) S Hg2Cl2(s) 1 2 e2; destra: 2 e2 1 Hg2(NO3)2(aq) S 2 Hg(l) 1 2 NO32(aq); 2 HCl(aq) 1 Hg2(NO3)2(aq) S Hg2Cl2(s) 1 2 HNO3(aq). (b) Sì 6M.1B  (a) Semireazione di ossidazione: Cu21 1 2 e2 S Cu, E8 5 10,34 V, semireazione di riduzione: Ag1 1 e2 S Ag, E8 5 10,80 V; Ecell8 5 0,80 2 0,34 5 1 0,46 V.

Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman, Principi di chimica © 2018 Zanichelli editore

8

Autoesami B  Risposte

(b) Cu(s)|Cu21(aq)||Ag1(aq)|Ag(s); Cu(s) 1 2 Ag21(aq) S Cu21(aq) 1 2 Ag(s); (c) Ag1 è l’agente ossidante più forte. 6M.2B  E8(Pb21/Pb) 5 Ecell8 1 E8(Fe21/Fe) 5 0,31 V 1 (20,44 V) 5 20,13 V 6M.3B Mn31 1 e2 S Mn21, E18 5 11,51 V; Mn21 1 2e2 S Mn(s), E28 5 21,18 V; semireazione netta: Mn31 1 3 e2 S Mn(s), E38 5 [(n1E18 1 n2E28)/(n3)] 5 [(1 mol) (1,51 V) 1 (2 mol)(21,18 V)]/(3 mol) 5 20,28 V 6M.4B O2 1 2 H2O 1 4e2 S 4 OH2, E8 5 10,40V; Cl2 1 2 e2 S 2 Cl2, E8 5 11,36 V. Sì, Cl2(g) può ossidare H2O a O2(g) in soluzione basica in condizioni standard, perché la semireazione di riduzione di Cl2 ha un potenziale standard più positivo della semireazione di riduzione di O2. 6N.1B Cd(OH)2 1 2 e2 S Cd 1 2 OH2, E8 5 20,81 V; Cd21 1 2 e2 S Cd, E8 5 20,40 V; netta: Cd(OH)2(s) S Cd21(aq) 1 2 OH2 (aq), Ecell8 5 20,41 V; ln Kps 5 (2)(20,41 V)/0,025 693 V 5 231,92; Kps 5 1,4 3 10214 6N.2B  Reazione della cella: Ag1(aq, 0,010 mol?L21) S Ag1(aq, 0,0010 mol?L21), Ecell8 5 0,0 V, n 5 1; Ecell 5 0,0 V 2 (0,025693 V) 3 ln(0,0010/0,010) 5 10,059 V 6N.3B  A pH 5 12,5, pOH 5 1,5 e [OH2] 5 0,032 mol?L21; [Ag1] 5 (Kps/[OH2]) 5 (1,5 3 1028/(0,032) 5 4,7 3 1027 mol?L21. E 5 2(0,025693 V/1) ln(4,7 3 1027/ 1,0) 5 0,37 V 6N.4B  (b) L’alluminio. Ha un potenziale standard (–1,66 V) minore del ferro (+0,44 V), quindi viene ossidato più facilmente del ferro. 6O.1B  Le semireazioni di riduzione sono: Br2(l) 1 2 e2 S 2 Br2(aq), E8 5 11,09 V; O2(g) 1 4 H1(aq) 1 4 e2 S 2H2O(l), E 5 10,82 V a pH 5 7; 2 H1(aq) 1 2 e2 S H2(g), E8 5 0,00 V. Prodotto al catodo: H2; prodotto all’anodo: O2 e Br2. (Il prodotto dovrebbe essere H2O. Tuttavia, a causa dell’elevato sovrapotenziale dell’ossigeno si può formare anche bromo.) 6O.2B  12,0 mol e2 3 (1 mol Cr)/(6 mol e2) 5 2 mol Cr (6,20 Cs 1 )(6,00 h  3600 sh1 )   m 6O.3B Cr 9,6485  104 Cmol 1 1 mol Cr 52,00 g Cr   12,0 g Cr 6 mol e 1 mol Cr 6O.4B

12,00 g Cr

1 mol Cr 6 mol e   1,385 mol e; 52,00 g Cr 1 mol Cr

(1,385 mol e )(9,6485  104 Cmol 1 )  6,20 Cs 1 1h  5,99 h 3600 s

t

FOCUS 7

7A.1B Velocità

media di scomparsa di Hb =

 3(8,0  10 )  (1,2  106 ) 4(mmol Hb) L1 7

0,10 s 4  106 mmolL1s 1

7A.2B (a)



[5,0 3 1023 (mmol HI)?L21?s21] 5 2,5 3 23 10 (mmol H2)?L21?s21; (b) velocità media unica 5 D[H2]/Dt 5 2 –12(D[HI]/Dt) 5 2,5 3 1023 mmol?L21?s21 7A.3B  (a) Primo ordine rispetto a C4H9Br; ordine zero rispetto a OH–; (b) primo ordine complessivo; (c) s–1 –1 2

7A.4B 

velocità (2) 0,241 0,24 m 0,20 n  a b a b ; 2  (2) m ; m  1; velocità (1) 0,121 0,12 0,20 velocità (3) 0,682 0,24 m 0,40 m  a b a b ; 2,8  (2) n ; velocità (2) 0,241 0,24 0,20 log 2,8  1,5; n log 2 quindi, velocità  kv[CO][Cl2] 3/2, Dall’esperimento 1, 0,121 molL1s 1 kv  (0,12 molL1 )(0,20 molL1 ) 3/2  11 L3/2mol 3/2s 1 7B.1B [C3H6]t 5 [C3H6]0 e2kvt 5 (0,100 mol?L21) 24 21 [e2(6,7 3 10 ?s )(200 s)] 5 0,087 mol?L21 7B.2B  Il diagramma di ln [CH3N2CH3] in funzione del tempo è lineare, quindi la reazione deve essere del primo ordine; kv 5 3,60 3 1024 s21. 7B.3B  La reazione è del primo ordine con kv 5 6,7 3 1024 s21 a 500 8C; 3C3H6 40 1 1 1,0 molL1 t  ln  ln a b kv 3C3H6 4t 6,7  104 s1 0,0050 molL1  7,9  103 s  2,2 h 2,4  104 y ln 2 1,0 c ln a bd 4 ;t  ln 2 0,20 2,4  10 y  5,6  104 y 7B.5B  Affinché la concentrazione si riduca a un sedicesimo del valore iniziale, sono necessari quattro tempi di dimezzamento: (1/2)4 = 1/16; (b) La reazione è del primo ordine con kv 5 5,5 3 1024 s21 a 973 K. t1/2 5 (ln 2)/kv 5 (ln 2)/(5,5 3 1024 s21) 5 1,3 3 103 s 5 21 min. t 5 4t1/2 5 4 3 21 min 5 84 min. 7C.1B  (a) Bimolecolare (due reagenti); (b) unimolecolare (un reagente). 7C.2B Velocità netta(scomparsa di B) 5 k1[H2A][B] 1 k2[HA2] [B] 2 k19[HA2][BH1]; velocità nettaformazione di HA2 5 k1[H2A][B] 2 k19[HA2][BH1] 2 k2[HA2][B] 5 0; [HA2] 5 (k1[H2A][B])/(k19[BH1] 1 k2[B]); sostituendo [HA2] nella prima equazione: velocità netta(scomparsa di B) 5 7B.4B

kv 

k1 ¿k1 3H2A 43B43BH4 ; k1 ¿ 3BH 4  k2 3B4 k1 ¿ 3BH4  k2 3B4 ipotizzando k2[B]