QUIZ DI "EQUILIBRIO CHIMICO ED EQUILIBRIO DI SOLUBILITA' " - NAZIONALI CATEGORIA B

Per calcolare il prodotto di solubilità (K_ps) del solfuro di bismuto (Bi₂S₃), è necessario considerare l'equilibrio di solubilità del composto. L'equazione chimica per la dissociazione di Bi₂S₃ è la seguente:

Bi₂S₃ (s) ⇌ 2 Bi³⁺ (aq) + 3 S^2‒ (aq)

In questo equilibrio, il Bi₂S₃ solido si dissocia nei suoi ioni costituenti, Bi³⁺ e S^2‒, in soluzione acquosa. La concentrazione di ioni Bi³⁺ in soluzione è rappresentata da [Bi³⁺], e la concentrazione di ioni S^2‒ è rappresentata da [S^2‒].

Poiché una mole di Bi₂S₃ produce due moli di ioni Bi³⁺ e tre moli di ioni S^2‒, possiamo scrivere le concentrazioni in termini di 's', che rappresenta la solubilità di Bi₂S₃. Quindi:

[Bi³⁺] = 2s

[S^2‒] = 3s

Il prodotto di solubilità (K_ps) è il prodotto delle concentrazioni di ioni in equilibrio ed è espresso come:

K_ps = [Bi³⁺]² * [S^2‒]³

Sostituendo le espressioni per [Bi³⁺] e [S^2‒], otteniamo:

K_ps = (2s)² * (3s)³ = 4s² * 27s³ = 108s⁵

Ora possiamo calcolare il valore di K_ps utilizzando la solubilità data di 10^‒15 M:

K_ps = 108 * (10^‒15)⁵ = 108 * 10^‒75 = 1,08 * 10^‒73

Quindi, la risposta corretta è B) 1,1 ∙ 10^‒73, che rappresenta il prodotto di solubilità di Bi₂S₃.

La risposta corretta è la B, cioè "diminuire la temperatura a pressione costante", ed è corretta perché questa azione influisce sull'equilibrio della reazione di combustione della grafite. Per capire meglio perché questo sia il caso, consideriamo alcune informazioni fondamentali sulla termochimica delle reazioni chimiche.

La combustione della grafite è una reazione esotermica, il che significa che rilascia calore. La reazione chimica può essere rappresentata in modo semplificato come:

C_(grafite) + O_2(g) → CO_2(g)

In questa reazione, il carbonio (grafite) reagisce con l'ossigeno per formare anidride carbonica (CO₂). Poiché è una reazione esotermica, la produzione di CO₂ rilascia calore (ΔH < 0). Questo significa che aumentare la temperatura della reazione avrà l'effetto di spingere l'equilibrio verso sinistra (ovvero nella direzione opposta alla formazione di CO₂) secondo il principio di Le Chatelier.

Al contrario, diminuire la temperatura della reazione riduce il calore presente nel sistema e spinge l'equilibrio nella direzione della formazione di CO₂. Questo è il motivo per cui la risposta corretta è la B. Riducendo la temperatura a pressione costante, si favorisce la formazione dei prodotti, nel caso della combustione della grafite, l'anidride carbonica (CO₂).

Per calcolare il prodotto di solubilità (K_ps) del solfuro di bismuto (Bi₂S₃), è necessario considerare l'equilibrio di solubilità del composto. L'equazione chimica per la dissociazione di Bi₂S₃ è la seguente:

Bi₂S₃ (s) ⇌ 2 Bi³⁺ (aq) + 3 S^2‒ (aq)

In questo equilibrio, il Bi₂S₃ solido si dissocia nei suoi ioni costituenti, Bi³⁺ e S^2‒, in soluzione acquosa. La concentrazione di ioni Bi³⁺ in soluzione è rappresentata da [Bi³⁺], e la concentrazione di ioni S^2‒ è rappresentata da [S^2‒].

Poiché una mole di Bi₂S₃ produce due moli di ioni Bi³⁺ e tre moli di ioni S^2‒, possiamo scrivere le concentrazioni in termini di 's', che rappresenta la solubilità di Bi₂S₃. Quindi:

[Bi³⁺] = 2s

[S^2‒] = 3s

Il prodotto di solubilità (K_ps) è il prodotto delle concentrazioni di ioni in equilibrio ed è espresso come:

K_ps = [Bi³⁺]² * [S^2‒]³

Sostituendo le espressioni per [Bi³⁺] e [S^2‒], otteniamo:

K_ps = (2s)² * (3s)³ = 4s² * 27s³ = 108s⁵

Ora possiamo calcolare il valore di K_ps utilizzando la solubilità data di 10^‒15 M:

K_ps = 108 * (10^‒15)⁵ = 108 * 10^‒75 = 1,08 * 10^‒73

Quindi, la risposta corretta è B) 1,1 ∙ 10^‒73, che rappresenta il prodotto di solubilità di Bi₂S₃.