*  ESERCIZI SULLE GRANDEZZE COLLIGATIVE

 

 

 

 

*      ESERCIZI SUI RAPPORTI PONDERALI NELLE REAZIONI CHIMICHE

 

 

 

 

*  QUESITI DI CHIMICA ORGANICA

 

 

 

 

 

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ESERCIZI SULLE GRANDEZZE COLLIGATIVE

 

 

  1. Calcolare il peso molecolare dell’acqua ossigenata in soluzione acquosa dai seguenti dati: 17,8 g di soluzione contenenti 0,18 g di acqua ossigenata congelano a –0,57 °C. La costante crioscopica dell’acqua è 1,86 °C·Kg/mole

(la soluzione è riportata nel paragrafo sottostante)

 

  1. Sapendo che il punto di fusione del fenolo puro è di 41 °C, che una soluzione di acetanilide 1n 12,20 g di fenolo congela a 39,25 °C e che la costante crioscopica del fenolo è di 7,3 °C·Kg/mole, calcolare il peso molecolare dell’acetanilide.            (l’acetanilide non si dissocia in fenolo)

(risultato: P.M.=59)

 

  1. Calcolare quanti atomi contiene la molecola di zolfo, sapendo che 2,75 g di tale elemento vengono disciolti in 100 g di naftalina (punto di fusione: 80,1°C), che la soluzione ottenuta fonde a 79,36 °C e che la costante crioscopica della naftalina è 6,9 °C·Kg/mole.

(la soluzione è riportata nel paragrafo sottostante)

 

  1. Sapendo che una soluzione acquosa di un soluto non dissociato congela a -0,56 °C, calcolare la pressione osmotica a 37°C, supponendo che il peso specifico della soluzione sia di 1 g/ml. Calcolare inoltre la percentuale in peso e la molarità di una soluzione di saccarosio (P.M. 342) isotonica* con la soluzione. (Kc = 1,86 °C·Kg/mole)  

 

* due soluzioni si dicono isotoniche se hanno la stessa pressione osmotica

(la soluzione è riportata nel paragrafo sottostante)

 

  1. Calcolare quanto esacianoferrato di potassio, K4[Fe(CN)6], si deve sciogliere im 300 ml di acqua per ottenere una soluzione isotonica con quella ottenuta sciogliendo 12 g di glucosio (C6H12O6) in 250 ml di acqua alla stessa temperatura.

     l’esacianoferrato di potassio si dissocia completamente in acqua nel seguente modo:

 

K4[Fe(CN)6]  →  4 K+  +   [Fe(CN)6]-4 

 

 

  1.   Calcolare la pressione osmotica a 37 °C di una soluz. contenente urea (NH2––CO––NH2) al 2% in peso e cloruro di magnesio (MgCl2) all’1,5% in peso.

(risultato: 16,4 atm)

 

  1. Una soluzione al 9,73% di Ce(NO3)3 (nitrato di cerio), di peso specifico 1,085 g/ml, congela a –2,09 °C. Sapendo che la costante crioscopica dell’acqua è 1,86 °C·Kg/mole, calcolare la pressione osmotica della soluzione a 15°C.

(risultato: 26 atm)

 

  1. In un recipiente della capacità di 20 litri nel quale è stato fatto un vuoto spinto vengono introdotti 10 ml di acqua. La temperatura del sistema è termostatata al valore costante di 21°C. A tale temperatura la tensione di vapore dell’acqua è di 18,7 torr. Stabilire se in queste condizioni l’acqua evapora totalmente o se il sistema contiene il vapore e il liquido in equilibrio. Disegnare il diagramma di stato dell’acqua e indicare qualitativamente sul grafico il punto che rappresenta la condizione del sistema.

 

 

  1. Stabilire la frazione molare di un composto organico di formula C6H5COOH in una soluzione acquosa, sapendo che a 50°C la tensione di vapore dell’acqua è di 0,123 Atm e quella della soluzione è di 0,121 Atm.

(la soluzione è riportata nel paragrafo sottostante)

 

  1. Calcolare il peso molecolare di un composto sapendo che a 50°C una soluzione ottenuta sciogliendone 18,1 g in 100 g di acqua presenta una tensione di vapore di 87 torr contro i 92 torr dell’acqua pura alla stessa temperatura

(risultato: P.M.= 56,9)

 

 

(esercizi aggiunti il 22/01/2004)

 

  1. Quale soluzione presenta pressione osmotica maggiore: acido etanoico 0,1 M in acqua, oppure acido etanoico 0,1 M in benzene?

 

 

  1.  Come mostrato nella figura, una membrana impermeabile all’urea divide due soluzioni acquose di questo composto. Alla temperatura di 35°C, quale pressione idrostatica bisogna esercitare per evitare che si formi un dislivello tra le due soluzioni ? Su quale soluzione bisogna agire? Se non fosse applicata alcuna pressione, quale delle due soluzioni aumenterebbe di livello? All’equilibrio quali saranno i valori delle pressioni osmotiche delle due soluzioni? Saranno uguali o saranno diverse ? Perché?

                    

 

 

(esercizi aggiunti il 2/12/2004)

 

13.  Stabilire il peso molecolare di un polimero, sapendo che una soluzione formata da 0,7492 g  di questo in 100 ml di dimetilformammide, presenta una pressione osmotica di 7,6 · 10-4 Atm.

 

 

14.  La glicerina C3H5(OH)3 e il metanolo CH3OH vengono venduti allo stesso prezzo per unità di massa. Indicare quale dei due composti è più conveniente da usarsi come anticongelante. Supponendo che il radiatore contenga 12 litri di soluzione acquosa, calcolare l’abbassamento del punto di congelamento che si ottiene sciogliendo 2,5 Kg del composto più conveniente. (si supponga che la soluzione abbia densità unitaria)                

(risposta: Δt=15°C)

 

 

 

 

 

RISOLUZIONE DI ALCUNI ESERCIZI

 

 

Esercizio 1.                             

 

L’abbassamento della temperatura di solidificazione di un solvente in una soluzione (abbassamento crioscopico) è proporzionale alla concentrazione molale del soluto, secondo la seguente relazione:

 

                  (1)

 

dove

∆t è la differenza: (temperatura di fusione solvente puro - temperatura di congelamento solvente nella soluzione). Nel caso dell’esercizio ∆t= 0-(-0,57)=0,57°C;

Kc è la costante crioscopica, parametro caratteristico di ogni dato solvente. Per l’acqua  Kc = 1,86 °C·Kg/mole;  m è la concentrazione molale del soluto,                     

                                                                                        

                                    (2)

 

 

 

i è il numero di Van’t Hoff, cioè il numero di particelle prodotte dalla dissociazione (eventuale) di un soluto in un dato solvente (se il soluto non si dissocia, ovviamente i = 1)

Conoscendo ∆t e Kc, possiamo ricavare m dalla (1):  m=∆t/ Kc= 0,306 [mol/kg]. In questo caso i=1, poiché l’acqua ossigenata non si dissocia in acqua.

Questo dato può quindi essere inserito nella (2), nella quale l’unico valore incognito è il P.M. dell’acqua ossigenata:

 

 

 

 

Esercizio 3.

 

Il ∆t si ricava dalla differenza: ∆t = 80,1-79,36 = 0,74. Possiamo quindi ricavarci la molalità della soluzione dalla formula  . Quindi m=∆t/ Kc= 0,107 [mol/kg].

Come nell’esercizio 1, dalla definizione di molalità, noti tutti i valori tranne il P.M., possiamo ricavare quest’ultimo dalla formula:   

 

 

Sapendo che il peso atomico dell zolfo è 32,06, il numero di atomi di zolfo per molecola è allora:

 

natomi= P.M./P.A.= 257/32,06 = 8.

 

 

 

Esercizio 4.

 

Ricaviamo la molalità della soluzione dalla m= ∆t/ Kc:    m = 0,56/1,86 = 0.3 mol/kg. Poiché la densità della soluzione è uguale al peso specifico dell’acqua pura, 1 g/ml, in questo caso la molalità e la molarità coincidono. Possiamo perciò dire che la molarità è M = 0,3 mol/litro.

Dalla formula     

Π = M·R·T·i

 

Conoscendo M e T e sapendo che R =0,0821 l·atm/°K·mol e che i = 1, non essendo il soluto dissociato, ricaviamo

 

Π = 0,3·0,0821·310 = 7,6 atm

 

Tale valore deve essere uguale alla pressione osmotica della soluzione di saccarosio. Poiché anch’esso non si dissocia in acqua, possiamo allora immediatamente dire che la molarità del saccarosio è anch’essa 0,3 M. per ricavare la % in peso di questa soluzione, partiamo dalla definizione di molarità: M = n/V. Considerando allora 1 litro di soluzione, in esso si trovano disciolte 0,3 moli di saccarosio, ovvero 0,3·342 = 102,6 g di tale composto. Poiché il problema non fornisce il valore della densità della soluzione di saccarosio, siamo autorizzati a supporre che essa abbia la stessa densità dell’acqua pura, cioè 1 Kg/litro. Avendo quindi considerato 1 litro di soluzione, essa peserà 1Kg.Tale massa complessiva è la somma delle masse del soluto e del solvente. Dalla definizione di % in peso, si imposta facilmente la proporzione:

 

102,6 : 1000 = x : 100

da cui x = 10,26 %.

 

 

 

Esercizio 9.

 

L’abbassamento della tensione di vapore è:                Δp = P0 – P = 0,1210 – 0,1194 =0,0016 Atm.

 

L’abbassamento relativo della tensione di vapore è:   Δp/P0 = 0,0016/0,1210 = 0,0132

 

Per la legge di Raoult sappiamo che:                           χsoluto = Δp/P0

 

perciò  χsoluto = 0,0162

 

 

 

 

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ESERCIZI SUI RAPPORTI PONDERALI NELLE REAZIONI CHIMICHE

 

1.      500 ml di una soluzione al 27% m/V di idrossido di bario vengono aggiunti a 700 g di una soluzione al 15% m/m di acido fosforico. Avviene la seguente reazione di neutralizzazione:

 

Ba(OH)2  +  H3PO4    →    Ba3(PO4)2  +  H2O

 

Determinare: a) il reagente in difetto; b) la quantità di sale prodotto; c) la massa residua del reagente in eccesso.

 

 

 

2.      Calcolare la percentuale di clorato di potassio in un miscuglio inerte, sapendo che da 100 g del miscuglio si ottengono, per riscaldamento, 32, 7 gr di ossigeno, secondo la reazione:

 

KClO3  →  KCl  +  O2

 

 

 

 

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QUESITI DI CHIMICA ORGANICA

 

 

 

 

1.      Dati il ciclopentano, il cicloesano, il ciclopentene, il cicloesene , disporli in ordine decrescente di tensione di Bayer. (spiegare le ragioni del vostro ordinamento)

 

A)  ____________________ C)  ___________________

                              B)  ____________________ D)  ___________________

 

 

 

2.    Scrivere tutte le formule di risonanza relative al seguente composto:

 

 

3.    indicare la struttura dei composti che si ottengono trattando con bicromato di potassio il

     seguente composto (indicarne il nome:_____________________________)

            Se lo trattassimo con permanganato di potassio a freddo, che composto otterremmo?

 

 

 

 

4.    Illustrare il meccanismo dell’addizione di acqua all’1 pentino, commentando opportunamente

     ogni passaggio.

 

 

 

5.    Per ottenere il seguente composto: 

                                                                    

                  Si può partire da un alchene o da un alchino . Indicare, in entrambi i casi, i composti di partenza

                  e le reazioni necessarie a tale sintesi.

 

 

6.    Illustrare il meccanismo della reazione di  nitrazione del benzene.

 

 

 

7.      Ordinare in ordine crescente di stabilità i seguenti carbocationi:

 

                     

 

            

                 (spiegare adeguatamente il ragionamento che vi ha condotto all’ordinamento da voi formulato)

 

 

 

8.      Indicare l’alchene da cui partire e la reazione da utilizzare per ottenere il seguente composto

                                                    

                  Se lo stesso alchene fosse trattato con bicromato di potassio, indicare la formula di struttura del

                  composto che si otterrebbe.

 

 

 

9.      Indicare la struttura e il nome del composto che si ottiene mediante la reazione di Wurtz a

      partire dal    2 bromo, 2metil esano. In che modo si ottiene quest’ultimo composto se si parte dal

     2 metil esano?

 

 

10.  Scrivere tutte le formule di risonanza relative al seguente composto:

 

 

 

11.  L’acido ipocloroso si somma al doppio legame di un alchene. Indicare un probabile meccanismo

     di reazione.

           ( La formula di struttura dell’acido ipocloroso è H — O — Cl)

 

 

 

12.Illustrare il meccanismo della reazione di  solfonazione del benzene.

 

 

 

 

 

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