1. Sapendo che ad una data temperatura e pressione l’azoto diffonde a 10 m/s calcolare nelle stesse condizioni le velocità di diffusione di elio, acqua e biossido di carbonio. Ordinare inoltre i tre gas sopraelencati in ordine di parametro a di van der Waals crescente. Giustificare brevemente.
2. Dati i seguenti campioni di gas:
A. 1L di elio a 1000K e 10 torr.
B. 10L di acqua a 110ºC e 101.325 KPa.
C. 1m3 di anidride carbonica a 300K e 1.02 atm.
Rispondere anche con l’ausilio di calcoli alle seguenti domande:
a. Quale si avvicina maggiormente alle condizioni di gas ideale?
b. Quale campione contiene il maggior numero di molecole?
c. Quale diffonde più velocemente attraverso un foro praticato nel recipiente?
d. Quale pesa di più?
Per i punti b, c, d utilizzare la teoria dei gas ideali.
3. Calcolare la densità del SO3 gassoso (g/L) a 300 C e 2 atm sapendo che in queste condizioni è dissociato per il 23% in SO2 e O2.
4. L’ossigeno gassoso puro non è necessariamente la fonte meno ingombrante di O2 per combustibili da usare in volumi limitati a causa della massa della bombola necessaria a contenerlo. Altre fonti più compatte di ossigeno sono l’acqua ossigenata ed il perossido di litio
2H2O2 = 2H2O + O2
2Li2O2 = 2Li2O + O2
Verificare quanto affermato risolvendo i 3 seguenti problemi:
a) Una bombola di 125 kg ha una capacità di 90 l. Calcolare la % (p/p) di O2 rispetto alla massa totale (ossigeno + bombola) quando il recipiente sia riempito di ossigeno a 140 atm a 25 °C.
b) Calcolare la % (p/p) di O2 rispetto ad una soluzione al 65 % di H2O2 (la massa del recipiente è in questo caso trascurabile).
c) Calcolare la % (p/p) di O2 utilizzabile rispetto al perossido di litio puro (la massa del recipiente è trascurabile).
5. Per “assorbire” l’anidride carbonica espirata dagli astronauti durante voli di piccola durata può essere usato l’ossido di litio, una delle sostanze più efficienti per ciò che riguarda la capacità di assorbimento per unità di massa.
Li2O + CO2 = Li2CO3
Calcolare la capacità di assorbimento in litri di CO2 assorbita per kg di ossido a 20°C e 1 atm.
6. Per la combustione di 1.00 L di un idrocarburo gassoso servono 3.00 L di ossigeno: si producono 2.00 L di anidride carbonica. Determinare la formula dell’idrocarburo. (N.B. Tutti i volumi dei gas sono stati misurati nelle stesse condizioni di P e T)
7. 2.00 L di un idrocarburo gassoso viene fatto reagire con un eccesso di ossigeno in condizioni di P e T costanti. A seguito della reazione si osserva che il volume della miscela è aumentato di 4.00 L (anche l’acqua è allo stato gassoso). Se poi si aggiunge dell’ossido di litio, che assorbe tutta l’anidride carbonica si osserva che il volume, sempre misurato nelle stesse condizioni di P e T, diminuisce di 10.00 L. Determinare la formula dell’idrocarburo.
8. In una bomba calorimetrica (un recipiente nel quale è possibile fare avvenire reazioni di combustione a volume costante) viene introdotto un idrocarburo (un composto costituito solo da carbonio ed idrogeno) alla temperatura di 300°C ed alla pressione di 1.00 atm (in queste condizioni l’idrocarburo si trova allo stato gassoso). Successivamente viene aggiunto ossigeno fino ad una pressione totale di 8.00 atm ed innescata la reazione di combustione. Quando la reazione è avvenuta si riporta la temperatura a 300°C, si trova che tutto l’idrocarburo si è consumato, è rimasto dell’ossigeno in eccesso e la pressione totale è diventata di 9.00 atm. La miscela viene a questo punto raffreddata fino a 25°C determinando così la condensazione dell’acqua; la pressione scende in queste condizioni a 2.60 atm. Determinare la formula dell’idrocarburo.
9. In una miscela di etilene (C2H4) e ossigeno la frazione molare dell’etilene è 0.200. Determinare la composizione % (V/V) della miscela di gas dopo che l’etilene ha reagito completamente con l’ossigeno. (Considerare anche l’acqua allo stato gassoso).
10. In una miscela di un idrocarburo con ossigeno la frazione molare dell’idrocarburo è 1/11. Dopo che l’idrocarburo ha reagito completamente si trova che la miscela dei prodotti della combustione contiene il 33.33% (V/V) di anidride carbonica, il 33.33% di acqua allo stato gassoso, mentre il resto è l’ossigeno in eccesso. Determinare la formula dell’idrocarburo.
11. Un idrocarburo è una molecola di formula CnHm dove, ad eccezione del metano, n≤m≤3n. Sapendo che a 130°C e 0.500 atm la densità di un idrocarburo gassoso è 1.18 g/L, determinare la formula dell’idrocarburo.
12. Determinare la densità a c.n. di una miscela di gas contenente idrogeno (47.2% V/V), azoto (37.6% V/V) ed ammoniaca.
13. Determinare la densità a c.n. di una miscela di gas contenente idrogeno (47.2% m/m), azoto (37.6% m/m) ed ammoniaca.
14. Il diossido di azoto lo si trova in parte dimerizzato in tetrossido di diazoto. In certe condizioni di P e T la densità della miscela NO2/N2O4 è 1.781 volte quella dell’ossigeno nelle stesse condizioni di P e T. Determinare la percentuale di diossido di azoto che si trova in forma dimerizzata in queste condizioni di P e T.
15. In una bomba calorimetrica (un recipiente nel quale è possibile fare avvenire reazioni di combustione a volume costante) è contenuta una miscela di monossido di carbonio ed ossigeno in eccesso. Alla temperatura di 25°C la densità della miscela è 3.754 g/L. Innescata la reazione tutto il monossido di carbonio si trasforma in biossido e la temperatura si innalza fina a 320°C. Quanto è la densità della miscela di gas (diossido di carbonio e ossigeno) alla fine della reazione?
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