Università di Catania Facoltà di Ingegneria
CdL Ingegneria Edile Architettura
ESERCIZI DI CHIMICA
Prof. Antonino Mamo
1) Scrivere le formule brute e di struttura dei seguenti composti: fosfato monoacido di magnesio,
nitrato ferrico, bicarbonato di nichelio(II), bisolfato di alluminio, pirofosfato di ammonio.
2) Calcolare il peso equivalente dei seguenti composti: H3PO4, Zn(OH)2, AlPO4, FeCl3.
STECHIOMETRIA
1) Si ha un campione di ossidi di ferro FeO ed Fe2O3; 1.00 g di miscela viene ridotta a metallo
puro, e si ottengono 0.738 g di ferro. Trovare la composizione della miscela originale.
2) Facendo reagire del rame metallico con acido solforico si ottiene: solfato rameico, anidride
solforosa ed acqua. Quanti grammi di rame e quanti grammi di acido solforico al 96% in peso si
debbono usare per ottenere 32 g di anidride solforosa?
3) Calcolare i ml di acido solforico 0.2 M necessari per produrre 14.6 g di acido cloridrico dalla
seguente reazione da bilanciare:
cloruro di bario + acido solforico ⇔ solfato di bario + acido cloridrico.
REAZ. REDOX
1) Bilanciare e completare la seguente reazione che avviene in soluzione acquosa basica:
Au3+(aq) + H2O2 (l) → Au(s) + O2 (g)
Calcolare poi la quantità in grammi di oro metallico che si ottiene, sapendo che dalla reazione si
sviluppano 1000 dm3 di ossigeno, misurati alla pressione di 380 torr ed alla temperatura di 300C. Si
consideri che la reazione proceda in modo completo.
2) Bilanciare e completare la seguente reazione che avviene in soluzione acquosa basica:
Bi(OH)3 + Na2SnO2 → Bi + Na2SnO3
Calcolare inoltre i grammi di bismuto metallico che si formano da 0.98g di Na2SnO2.
3) Bilanciare la seguente reazione redox::
H2O2 + KI + H2SO4 ⇔ I2 + K2SO4 + H2O.
4) Bilanciare la seguente reazione redox:
CdS + HNO3 ⇔ Cd(NO3)2 + S + NO + H2O
5) Bilanciare la seguente reazione redox:
FeS + HNO3 ⇔ Fe(NO3)3 + NO2 + S + H2O
6) Bilanciare, con il metodo delle semireazioni, la seguente reazione redox:
Mn++ + PbO2 + H+ → MnO4- + Pb++ + H2O
7) Bilanciare le seguenti rezioni:
a) ClO3- + SO2 + H2O → Cl- + SO42- + H+
b) KMnO4 + KI + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + I2 + H2O
8) Bilanciare la seguente reazione di ossido riduzione:
bicromato di potassio + acido solforoso + acido solforico ⇔ solfato di potassio +solfato di
cromo(III) + acqua.
9) Bilanciare la seguente reazione redox:
bicromato di potassio + cloruro stannoso + acido cloridrico ⇔ cloruro di potassio + cloruro di
cromo(III) + cloruro stannico + acqua.
10) Scrivere e bilanciare la seguente reazione:
cloruro di tallio + ipoclorito di sodio + idrossido di sodio⇒ sesquiossido di tallio + cloruro di
sodio + acqua
11) Bilanciare la seguente reazione redox:
solfuro arsenioso (III) + perossido di idrogeno + idrossido di ammonio → ortoarseniato di
ammonio + solfato di ammonio + acqua.
12) Bilanciare la seguente reazione:
HCl + MnO2 + TeO2 + H2O → MnCl2 + H6TeO6
13) Bilanciare la seguente reazione che avviene in ambiente basico:
VOCl2 + I2 + NaHCO3 → NaVO3 + NaI + NaCl + CO2 + H2O
N.B. Il cloruro di vanadile VOCl2 si dissocia in VO++ + 2 Cl-.
14) Bilanciare la seguente reazione che avviene in ambiente basico:
I2 + N2H4 + NaHCO3 → N2 + NaI + CO2 + H2O
N.B. L’idrazina N2H4 non è un elettrolita.
15) Calcolare i coefficienti stechiometrici della seguente reazione:
MnO4- + Cl- + H+ ⇔ Mn2+ + Cl2 + H2O
16) Bilanciare la seguente reazione:
(Cr2O7)2- + H+ + H2S ⇔ Cr3+ + H2O + S
17) Bilanciare le seguenti reazioni redox:
a) Ione iodato + Ione ferroso + ione idrogeno ⇒ Ione ferrico + acqua + Ione Ioduro;
b) Zinco + Acido Nitrico ⇒ Nitrato di Zinco + nitrato di ammonio + acqua
18) Bilanciare le seguenti reazioni redox:
a) Ione perclorato + ione ferroso + ione idrogeno ⇒ Cloro + ione ferrico + acqua
b) Bicromato di potassio + perossido di idrogeno + acido solforico ⇒ Solfato di cromo (III) +
solfato di potassio + ossigeno + acqua.
19) Bilanciare la seguente reazione redox:
Acido Ipofosforoso + Nitrato di Argento + H2O ⇒ Argento + ac.fosforico + ac. nitrico
GAS
1) Un recipiente a tenuta di gas ha un volume di 1000 m3 ed è riempito con aria a 27 °C e 1.00 atm.
Assumendo che la composizione in volume dell'aria sia 21% di O2 e 79% di N2, calcolare:
(a) La pressione parziale di O2;
(b) La pressione parziale di N2;
(c) se tutto l'ossigeno viene chimicamente rimosso, quale sarà la pressione nel recipiente?
2) Quale volume di gas si ottiene decomponendo 50g di perossido di bario(BaO2) in ossido di bario
ed ossigeno a pressione atmosferica ed alla temperatura di 1500C.
3) Bilanciare e completare la seguente reazione che avviene in soluzione acquosa acida:
As2O3 (s) + Zn(s) + H2SO4 (aq) → AsH3 (g) + ZnSO4 (aq)
Si calcoli poi il volume in litri di AsH3 misurato alla pressione di 608 torr ed alla temperatura di
400C, che si forma da 0.98g di As2O3. Si consideri che la reazione proceda in modo completo.
4). Calcolare il volume occupato a c.n. da 3 x 1018 molecole di etilene ed il loro peso.
5) Calcolare i grammi di solfuro antimonioso necessari per produrre 4 litri di acido solfidrico in c.n.
secondo la reazione da bilanciare:
solfuro antimonioso + acido cloridrico ⇔ cloruro antimonioso + acido solfidrico.
6) Che volume, espresso in litri, occupano 5,25g. di azoto(considerandolo gas ideale) a 800C e a
750mmHg.?
7) Un gas diffonde tre volte più lentamente dell’elio. Qual’è la densità di tale gas rispetto all’elio?
PROPRIETA’ COLLIGATIVE
1) Il benzene ha una tensione di vapore, a 40 °C, di 195 torr. Una soluzione costituita da 20 g. di un
soluto non volatile in 300 g di benzene ha, a 40 °C, una tensione di vapore uguale a 190 torr.
Calcolare in peso molecolare della sostanza disciolta.
2) Una miscela di due sostanze organiche A e B bolle a 45 °C. A questa temperatura, A pura misura
una tensione di vapore uguale a 850 torr, mentre B pura 320 torr.
Quale è la composizione della miscela espressa in frazione molare?
3) La tensione di vapore dell’etere puro a 10 °C è 291.8 torr. Sciogliendo 4.48 g di acido salicilico
in 80.7 g di etere la tensione di vapore si abbassa di 8.5 torr.
Calcolare il peso molecolare dell’acido salicilico. La formula dell’etere è C2H5OC2H5.
4) Calcolare i grammi di cloruro di magnesio da aggiungere a 600 g di acqua per avere un
abbassamento della temperatura di congelamento dell’acqua pari a 4 °C.
(Kcr = 1.86 °C mol-1 Kg).
5) Una soluzione contenente 2 g di glucosio, C6H12O6, ed una quantità incognita di saccarosio,
C12H22O11, in 700 ml di soluzione ha una pressione osmotica di 492 Torr alla temperatura di 27 °C.
Calcolare la quantità di saccarosio presente nella soluzione.
6) Determinare la temperatura a cui una soluzione contenente 0.55 g di glucosio, C6H12O6, in 100
ml di soluzione è isotonica con una soluzione in cui sono contenuti 1.59 g di glicerolo,
CH2OHCHOHCH2OH, in acqua in modo da avere 4.5 x 102 ml di soluzione alla temperatura di 25
°C.
7) Determinare la concentrazione molale di una soluzione acquosa di cloruro di sodio che presenta
lo stesso abbassamento crioscopico di una soluzione costituita da 5.8g di glucosio (P.M. = 180.096)
in 50 g di acqua. Kc per l’acqua è 1.86 °C x kg/mol.
8) Calcolare la pressione osmotica di una soluzione 0.3M di zucchero alla T=20oC.
9) A 30 °C la pressione di vapore del benzene è 118 torr e quella del toluene 36 torr. Calcolare a 30
°C la pressione di vapore di una soluzione benzene-toluene con frazione molare del benzene pari
a 0.4.
10) Calcolare la temperatura di congelamento di una soluzione che contiene 8.1 g di cloruro di
calcio (elettrolita forte) in 750 g di H2O (Kcr = 1.86 ).
11) Calcolare la pressione osmotica esercitata da una soluzione che contiene in 500 mL 25 g di
cloruro di calcio (PM = 111; sale forte) e 7 g di zucchero (PM = 180) a 20 °C.
CALCOLO pH
Idrolisi-Soluzioni Tampone
1) Calcolare la concentrazione degli ioni [H+], quando ad un litro di una soluzione di acido
cloridrico 0.1N vengono aggiunti 250 ml di una soluzione di idrossido di potassio 0.1N (trascurare
la variazione di volume).
2) Determinare la Ka di un acido debole sapendo che il pOH di una sua soluzione a concentrazione
0.1M, è 11.13.
3) Si ha una soluzione di acido acetico e acetato di sodio a pH=4. Se la concentrazione di acido è
0.1M, calcolare la concentrazione del sale (Ka=1,8.10-5).
4) Vengono mescolati 400 cc di una soluzione di acido acetico 10-3M e 400 cc di una soluzione di
idrossido di sodio 10-4M. Calcolare il pH della soluzione finale. Ka= 1.8 x 10-5.
5) Un litro di soluzione acquosa contiene disciolte 0.125 moli di acido acetico e 0.176 moli di
acetato di sodio. Calcolare il pH di tale soluzione sapendo che la Ka=1.75x10-5
6) L’acido ipocloroso ha una Ka=3.2x10-8 moli/l. Calcolare i grammi di acido necessari per ottenere
un litro di una soluzione a pH=7.8
7) Calcolare i grammi di cloruro di ammonio (Kb= 1.8 x 10-5) da sciogliere in 500ml di acqua per
avere un pH pari a quello di una soluzione 0.01M di acido cianidrico (Ka= 4.8 x 10-10).
8) L’idrossido di ammonio è una base debole la cui Kb= 1.8 x 10-5. Calcolare il pH di una soluzione
contenente idrossido di ammonio 10-3M ed acido acetico 10-4M (Ka= 1.8 x 10-5).
9) Calcolare il pH di un litro di soluzione contenente 10-4 moli di idrossido di ammonio e 10-4 moli
di acido cloridrico (Kb= 1.8 x 10-5).
10) Calcolare la variazione di pH quando 0.001 moli di acido cloridrico vengono rispettivamente
aggiunti a:
a) un litro di acqua
b) un litro di una soluzione formata da 0.1 moli di acido acetico e 0.1 moli di acetato di sodio.
In entrambi i casi si trascuri la variazione di volume (Ka= 1.8 x 10-5).
11) Calcolare il peso molecolare di una base debole, sapendo che per ottenere una soluzione a
pH=11.16 sono stati sciolti 2.5g di base in 600 ml di acqua. Si trascuri la variazione di volume.
(Kb= 1.8 x 10-5)
12) Calcolare la variazione di pH quando ad un litro di soluzione tampone costituita da 0.35M di
NH4OH e 0.5M di NH4Cl, vengono aggiunti 0.025 moli di HCl. Si supponga che non vari il
volume. Kb=1.8 x 10-5.
13) In condizioni standard a 100 mL di una soluzione di HNO3 0.01 N vengono aggiunti 100 mL di
HCl gassoso. Calcolare il pH della soluzione risultante.
14) 80 ml di una soluzione di acido acetico vengono titolati con 20 ml di idrossido di sodio 0.1 N.
Calcolare il pH al punto di equivalenza (Ka = 1.8 x 10-5).
15) Calcolare il pH della seguente soluzione: 25 ml di idrossido di potassio 0.9 M + 75 ml di acido
acetico 0.3 M.
16) Calcolare i grammi di idrossido di sodio che devono essere mescolati a 0.6 grammi di acido
acetico per ottenere un litro di soluzione tampone a pH = 5.
17) Una soluzione viene preparata miscelando 50 ml di idrossido di sodio 0.16 M con 30 ml di
acido acetico 0.16 M. Calcolare il pH della soluzione, considerando per l’acido una Ka = 1.76 x 10-5
18) Una soluzione viene preparata miscelando 30 ml di idrossido di sodio 0.16 M con 50 ml di
acido acetico 0.16 M. Calcolare il pH della soluzione, considerando per l’acido una Ka = 1.76 x 10-5
19) Calcolare i grammi di acido cianidrico necessari per preparare 400 mL di una soluzione acquosa
di acido avente un pH= 5. (Ka= 4.8 x 10-10).
20) Calcolare il pH di una soluzione di cloruro di ammonio contenente 5.8 g per 100 mL di
soluzione. La Kb dell’ammoniaca è 1.8 10-5
21) Una soluzione tampone viene preparata facendo gorgogliare 20 litri di NH3 gassosa a condizioni
normali e 10 litri di HCl gassoso a condizioni normali in 2.0 litri di H2O. Calcolare il Ph della
soluzione (KbNH3 = 1.75 10-5).
22) Ad un litro di soluzione tampone formata da acetato di sodio ed acido acetico entrambi 0.1 N
vennero aggiunti 100 mL di HCl 0.5 N. Calcolare il pH della soluzione prima e dopo l’aggiunta
di HCl, descrivendo gli equilibri coinvolti. La costante dell’acido acetico è Ka = 1.8 10-5
PRODOTTO SOLUBILITA’
1) Calcolare la solubilità del cloruro di argento in una soluzione 0.01M di nitrato di argento. (Kps=
1.2 x 10-10).
2) Calcolare la solubilità in moli per litro dell’idrossido ferrico prima a pH = 3 e poi a pH = 8. Per
l’idrossido ferrico Kps = 1.1 x 10-36.
3) Calcolare quanti grammi di cromato di piombo(II) passano in soluzione prima a) in 1 litrodi
acqua e poi b) in 1 litro di soluzione di cromato di sodio 0.1 M. Per il cromato di piombo(II) il
valore di Kps è 1.77 x 10-14. Si assuma che non vi siano variazioni di volume.
4)Considerando che il prodotto di solubilità del solfato di bario in acqua a 25 °C è 1.07 10-10, si
determini se, mescolando 100 mL di BaCl2 10-3 M e 100 mL di Na2SO4 10-3 M, si forma un
precipitato di BaSO4. Si calcolino altresì b) la massa eventualmente precipitata; e c) le
concentrazioni degli ioni Ba++ e SO4--.
5) Calcolare la solubilità in acqua dell’ortofosfato rameico il cui prodotto di solubilità è 1,8.10-18.
6) Si abbia un litro di una soluzione contenente 10-3 moli di cloruro di bario e 10-3 moli di cloruro di
zinco. Avendo a disposizione una soluzione 10-2M di carbonato di calcio ed aggiungendola goccia a
goccia alla prima soluzione quale ione precipiterà prima: Ba++ oppure Zn++?
Kps(carbonato di bario)= 1.6 x 10-9 mol2/l2
Kps(carbonato di zinco)= 2 x 10-10 mol2/l2
7) Determinare il valore della costante del prodotto di solubilità del Zn(OH)2 se la pila Zn/Zn(OH)2,
soluz.satura // Ni++ , 0.050M / Ni presenta una f.e.m. = 667mV.
8) Calcolare la solubilità del bromato di argento in una soluzione acquosa di bromato di sodio 1/10
M. (Kps = 5.77 x 10-5).
9) La solubilità a 25°C del fluoruro piomboso in una soluzione 0.1M di nitrato piomboso è 3.1x10-4
moli/l. Calcolare il Kps del fluoruro piomboso nella medesima soluzione.
10) Calcolare la solubilità del cloruro di argento in una soluzione 0.05M di nitrato di argento. (Kps=
1.2 x 10-10).
PILE
1) Una pila fatta da un elettrodo di rame e da un elettrodo ad idrogeno secondo il seguente schema:
Pt (H2 = 1 atm.)/ H+//Cu++ (1 M)/Cu
mostra un ∆E = 0.573 V. Calcolare il pH della soluzione acida in cui è immerso l’elettrodo di
platino.
2) Calcolare la f.m.e. ed il ∆G della pila costituita da un semielemento di Sn2+/Sn (0.1M) e da un
semielemento di Zn2+/Zn (0.2M).
3) Calcolare la f.e.m. e la ∆G della pila costituita dai due semielementi: (i)elettrodo di platino sul
quale gorgoglia cloro gas a 0.6atm, immerso in una soluzione di cloruro di sodio 10-2M (ii)
elettrodo di cadmio immerso in una soluzione di suoi ioni a concentrazione 0.1M.
4) Avendo i seguenti due semielementi: Co/Co++ (0.05M) e Ag/Ag+ (0.01M), dire se con essi è
possibile formare una pila. Se si, dire in che verso decorre la reazione della pila, calcolare la f.e.m. e
scriverne lo schema.
5) Schematizzare la pila formata da due semielementi di Ag/Ag+(0.01M) e Cd/Cd+(0.1M) collegati
da un ponte salino contenente una soluzione di nitrato di potassio. Calcolare la f.e.m. e la variazione
di energia libera.
6) Data la pila così schematizzata:
Sn/Sn++(0.1M)//OH-aq(1M)/O2 (g)(?atm), Pt
Calcolare la pressione dell’ossigeno gassoso richiesta per avere una f.e.m. di 0.574V.
E0(Sn2+/Sn) = -0.136 V E0(O2/OH-) = 0.401 V
7) Avendo a disposizione un pezzo di rame metallico, una soluzione contenente ioni Cu2+ ad attività
unitaria, un pezzo di stagno metallico ed un sale di Sn2+, progettare una pila con f.e.m. di 0.5V.
8) In alcune acque di scarico industriali fu rilevata la presenza di ioni Cu2+. Volendo determinare la
concentrazione di questi ioni venne usato un elettrodo standard di argento quale semielemento di
una pila di cui l’altro semielemento era costituito da un elettrodo di rame immerso nella soluzione
da esaminare. La f.e.m. della pila così ottenuta risultò uguale a 0.62V.
a) Scrivere la reazione che si realizza durante il funzionamento della pila.
b) Calcolare la concentrazione dello ione rameico nelle acque analizzate.
9) Una cella galvanica è formata da una lamina di cobalto metallico immersa in una soluzione 1M
di ioni cobalto Co++ e da un altro elettrodo costituito da un filo di platino immerso in una soluzione
1M di ioni cloro Cl-. Del gas cloro alla pressione di 1atm viene fatto gorgogliare in questa
soluzione. La f.e.m. della osservata è di 1.63V. Si vuole conoscere:
a) qual’è la reazione spontanea della cella
b) qual’è la tensione normale dell’elettrodo a cobalto
c) come varia la f.e.m. della cella all’aumentare della pressione parziale del cloro
d)quale sarebbe la f.e.m. della cella se la concentrazione degli ioni cobalto fosse 0.01M.
10) Date le due semireazioni:
½ Cl2 + e- ⇒ ClE° = 1.36 V
½ Cl2 + 2 OH ⇒ ClO + e
E° = 0.38 V
Dire quanto vale il pH all’equilibrio se la pressione del cloro è di 2 atm e se [Cl-] = [ClO-] = 0.1
mol/l.
11) Calcolare la f.e.m. della segunte pila Cu/CuS (soluz. satura)//Ag2S (soluz. satura)/Ag, sapendo
che Kps(Ag2S) = 10-50.26 e Kps(CuS)= 10-35.10. Scrivere inoltre la reazione chimica spontanea che
avviene durante la scarica della pila.
12) Calcolare la f.e.m. e la ∆G della pila costituita da:
a) un elettrodo di platino immerso in una soluzione a pH = 3 di ioni (MnO4)- (0.1 M) e Mn++
(0.02 M)
b) un elettrodo di rame immerso in una soluzione dei suoi ioni Cu2+ (0.2 M).
13) Si abbia una pila così costituita:
Ag / Ag+ (0.02 M) // Ag+ (0.1 M) / Ag
Calcolare la f.e.m. e la variazione di energia libera della suddetta pila.
14) Mettendo a contatto un elettrodo ad H2 con una soluzione di un acido debole HA si ottiene una
pila dal seguente schema:
Pt, H2 (1 atm), / HA (Ca = 0.1 M) // H+ (1 M) / Pt, H2 (1 atm)
Sapendo che la f.e.m risulta uguale a 0.17 V, determinare la costante di dissociazione dell’acido
debole HA, supponendo che la sua concentrazione all’equilibrio sia pari a quella iniziale.
15) Calcolare la f.e.m. di una pila costituita dalle seguenti semicelle:
Ag/Ag+ (5 x 10-2 M)
Ag/Ag+ (8 x 10-1 M)
Schematizzare inoltre la pila.
16) Calcolare la f.e.m per l’ossidazione del Cr3+ a Cr2O72- da parte di HSO4- (che si riduce ad SO32-)
a pH = 4 in una soluzione in cui la concentrazione di tutte le specie, tranne H3O+, sia 1 M. Dire se la
reazione è spontanea.
N.B. E° (Cr3+/Cr2O72-) = 1.33 V; E° (HSO4-/SO32-) = 0.11 V
17) Calcolare la f.e.m. e la ∆G di una pila costituita da: (i)un semielemento di rame immerso in una
soluzione dei suoi ioni bivalenti a concentrazione 0.001M; (ii) un semielemento di zinco immerso
in una soluzione dei suoi ioni bivalenti a concentrazione 0.1M.
18) Una pila è costituita da un elettrodo Zn++/Zn e da un altro elettrodo di Ag+/Ag. Sapendo che le
concentrazioni dei due sali sono 0.1 M, calcolare la f.e.m della pila a 30 °C.(R = 8.314 J/K)
19) Una pila fatta da un elettrodo di rame e da un elettrodo ad idrogeno secondo il seguente schema:
Pt (H2 = 1 atm.)/ H+//Cu++ (1 M)/Cu
mostra un ∆E = 0.735 V. Calcolare il pH della soluzione acida in cui è immerso l’elettrodo di
platino.
20) Una pila chimica, costituita da un semielemento di Zn immerso in una soluzione acquosa 0.1M
di solfato di zinco e da un semielemento di idrogeno [P(H2, gas)=1 atm.], ha una f.e.m. di 0,35V.
Calcolare il pH della soluzione del semielemento di idrogeno.
ELETTROLISI
3. Un oggetto di Cu di superfice 200 cm2 deve essere ricoperto di uno strato di Ag di spessore di
0.20 mm. Facendo funzionare l’oggetto come catodo di una cella elettrolitica contenente una
soluzione acquosa di AgNO3, calcolare il tempo necessario al deposito di Ag richiesto se viene fatta
passare una corrente di intensità 3.00 A (dAg = 10.54 cm-3).
3) Dopo il passaggio di una certa quantità di elettricità attraverso due celle in serie, l’una contenente
una soluzione acquosa di AgNO3 e l’altra una soluzione acquosa di H2SO4, sul catodo della
prima cella si sono depositati 0.20 g di Ag. Si calcoli il volume di Idrogeno sviluppato al catodo
della seconda cella, misurato a 20 °C e 750 torr.
3) Una certa quantità di corrente fluisce attraverso due celle: una contiene una soluzione di nitrato
di argento e l’altra una soluzione di cloruro stannoso. Calcolare le quantità di stagno depositata
sapendo che si depositano 2 grammi di argento.