Sistemi Gassosi GAS

n tot = n A + n B + n CPressione parziale (Pi) = pressione che ciascun gas eserciterebbe seoccupasse da solo l’intero volume occupato dalla miscela (a paritemperatura)P A V = n A RTP B V = n B RT P A + P B + P C = P tot (Legge di Dal ton)P C V = n C RTVolume parziale (Vi) = volume che ciascun gas occuperebbe se si trovasseda solo alla P tot della miscela (a pari temperatura)V A + V B + V C = V totFrazioni Molari (χ i ) = χ i = n i /n totχ A = n A /n tot ; χ B = n B /n tot ; χ B = n B /n totP i = χ i P totEs.1Calcolare la P tot esercitata da 10.5g di H 2 e 7.022×10 22 molecole di N 2 inun V di 40.5l alla temp. di 18.5°C.moli H 2 = 10.5/2 = 5.25 molimoli N 2 = 7.022×10 22 /6.02×10 23 = 0.117 molimoli tot = 5.25+0.117 = 5.37Ptot = (5.37×0.082×291.65)/40.5 = 3.17 atmEs. 2Calcolare le pressioni parziali e le quantità in grammi H 2 , O 2 e N 2presenti in una miscela che occupa un volume di 10L alla temp. di32°C e alla pressione di 657 torr, sapendo che la composizionepercentuale della miscela è:

H 2 10.2% O 2 14.9% N 2 74.9%Ptot = 657/760 = 0.864 atmConsideriamo n tot = 100P i = χ i P totP H2 = (10.2/100)×0.864 = 0.088P O2 = (14.9/100)×0.864 = 0.129P N2 = (74.9/100)×0.864 = 0.647ni = PiV/RTn H2 = 0.035n O2 = 0.051n N2 = 0.258g H2 = 0.035×2= 0.07gg O2 = 0.051×32= 1.63gg N2 = 0.258×28= 7.22gMISCELE DI GAS REATTIVIEs. 1Sono dati 2,74L di C 3 H 8 a c.n. e 20.5L di O 2 a 725 torr e 27°C.Calcolare la massima quantità di CO 2 , espressa in litri, a c.n., che sipuò formare dal processo di ossidazione a CO 2 e H 2 O.C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O

c.n. → P =1atm; T=273.15Kmoli C 3 H 8 = (1×2,74)/(0.082×273.15)=0.122 molimoli O 2 = (0.954×20.5)/(0.082×300.15)=0.794 moli /5 = 0.159 (eccesso)moli CO2 = 0.122×3= 0.366 moliV CO2 = (0.366×0.082×273.15)/1= 8.2LEs. 2E’ data una miscela di 100 ml di N 2 e 400 ml di H 2 a c.n. Si ha laformazione di NH 3 fino a esaurimento del reagente in difetto. Qual è lapressione esercitata in un recipiente di 700 ml a 225°C?3H 2 + N 2 → 2NH 3moli H 2 = (1×0.4)/(0.082×273.15)=0.0178 molimoli N 2 = (1×0.1)/(0.082×273.15)=0.00446 moli3H 2+ N 2→ 2NH 30.0178 0.004460-0.0133 -0.00446 +0.008920.0044200.00892n tot = 0.00442+0.00892 = 0.0133Ptot = (0.0133×0.08206×498.15)/0.7 = 0.777atm

Es. 3Una miscela di 200 ml di CH 4 e 500 ml di O 2 misurati a 1 atm e 128°Cè fatta reagire con formazione di CO 2 ed H 2 O allo stato gassoso fino acompleto esaurimento del reagente in difetto. Calcolare la pressioneesercitata alla temp. di 203°C sapendo che il recipiente ha un volumedi 1.5L.CH 4+ 2O 2→ CO 2+ 2H 2O200 50000-200 -400 +200 +4000100 200 400P1V1/T1 = P2V2/T2 V1 = 700ml(1×0.7)/401.15 = (P2×1.5)/466.15P2 = 0.554atmEs. 4Calcolare la massima quantità di HCOOH ottenibile dall’ossidazionedi 5.8g di CH 3 OH con un volume di 7.8L di O 2 misurato a 1.06atm e a35.5°C ed il numero di moli inalterate di reagente in eccesso.CH 3 OH + O 2 → HCOOH + H 2 Omoli CH 3 OH = 5.8/32 = 0.181(difetto)moli O 2 = (1.06×7.8)/(0.082×308.65) = 0.326

moli HCOOH = 0.181grammi HCOOH = 0.181×48 = 8.69gmoli O 2 non reagite = 0.326 – 0.181 = 0.145 moliDISSOCIAZIONE TERMICA E GRADO DI DISSOCIAZIONEAlcuni gas si decompongono per effetto del riscaldamento in altre sostanzeche sono tutte o in parte allo stato gassoso. Se la dissociazione non ècompleta:Grado di dissociazione → α = n d /n in d = numero di moli dissociaten t = numero di moli inizialiEs.2SO 3 → 2SO 2 + O 2moli iniziali n i 0 0

moli presenti dopo la dissociazione n i -n d n d n d /2Es.1PCl 5 (g) → PCl 3 (g) + Cl 2 (g)15.2g di PCl 5 in un volume di 2.12L esercitano all’equilibrio con PCl 3 eCl 2 una pressione di 1.85atm alla temp. di 232°C. Determinare il gradodi dissociazione di PCl 5 .Moli iniziali di PCl 5 = 15.2/208.2 = 0.0734PCl 5→ PCl 3+ Cl 20.07340.0734 - n dn dn dn tot = (1.85×2.12)/(0.082×505.15) = 0.0950.095 = (0.0734 – nd) + nd + ndnd = 0.0216α = nd/ni = 0.0216/0.0734 = 0.294Es. 2N 2 O 4 (g) → 2NO 2 (g)Calcolare il grado di dissociazione e le pressioni parziali di N 2 O 4 e NO 2per un sistema in cui 0.858g di N 2 O 4 , contenuti in un volume di 0.8L,esercitano, dopo che si è stabilito l’equilibrio, una pressione di 0.59atm alla temp. di 70.5°C.Moli iniziali N2O4 = 0.858/92 = 0.0093Moli tot all’eq. = (0.59×0.8)/(0.082×343.65) = 0.0167

N 2O 4→ 2NO 20.00930.0093 - n d2n d0.0167 = 0.0093 – nd + 2 ndnd = 0.00745α = nd/ni = 0.00745/0.0093 = 0.801Pi V= niRTn N2O4 = 0.0093-0.00745 = 0.00185n NO2 = 0.00745×2 = 0.0149P N2O4 = (0.00185×0.082×343.65)/0.8 = 0.0652P NO2 = (0.0149×0.082×343.65)/0.8 = 0.525Es. 3Determinare il grado di dissociazione di NH 3 in H 2 e N 2 alla temp. di305°C sapeno che 5g di NH 3 in un volume di 2.52L esercitanoall’equilibrio la pressione di 10.3atm.2NH 3 → 3H 2 + N 2moli iniziali di NH 3 = 5/17 = 0.2942NH 3→ 3H 2+ N 20.2940.294 - n d3/2n d1/2n dmoli tot all’eq = (10.3×2.52)/(0.082×578.15) = 0.547

0.547 = 0.294 – nd + 3/2nd + 1/2ndnd = 0.253α = nd/ni = 0.253/0.294 = 0.862REAZIONI CON GASEs. 1Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 (g)Calcolare il volume di H 2 , misurato alla temp. di 28°C e alla pressionedi 6.03×10 5 Pa che si ottiene trattando 1.544g di Zn con eccesso di HClMoli Zn = 1.544/65.38 = 0.024 = moli H 2P = 6.03×10 5 /101325 = 5.95 atmV = (0.024×0.082×301.15)/5.95 = 0.0996LEs. 2Determinare il volume di NH 3 a 742 torr e 20°C formato nel processodi deamminazione ossidativa dell’alanina quando sono disponibili0.0596 moli di alanina e 1.09L di O 2 a 753 torr e 21.5°C.

2C 3 H 7 NO 2 + O 2 → 2C 3 H 4 O 3 + 2NH 3moli O2 = (0.99×1.09)/(0.082×294.6) = 0.045 753/760 = 0.990.0596/2 = 0.0298 → reagente in difettomoli NH3 = 0.0596V NH3 = (0.0596×0.082×293.15)/0.976 = 1.47L 742/760 = 0.976Es. 3Sono dati 2.74L di C 3 H 8 a condizioni normali e 20.5L di O 2 a 725 torr e27°C. Calcolare la massima quantità di CO 2 espressa il litri, a c.n., chesi possono formare nel processo di ossidazione a CO 2 e H 2 O.C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 OMoli C3H8 = (1×2.74)/(0.082×273.15) = 0.122 (difetto)Moli O2 = (0.954×20.5)/(0.082×300.15) = 0.795 /5 = 0.159725/760=0.954moli CO2 = 0.122×3 = 0.366V = (0.366×0.082×273.15)/1 = 8.2L