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

Inizialmente, la solubilità dell'ammoniaca (NH₃) in metanolo (CH₃OH) è data come una frazione molare, ossia 0,35. Questo significa che per ogni 100 moli totali di soluzione, ci sono 35 moli di ammoniaca e 65 moli di metanolo.

Ora, calcoliamo la massa molare dell'ammoniaca e del metanolo. La massa molare dell'ammoniaca (NH₃) è data da 14 (massa atomica dell'azoto) + 3 (massa atomica dell'idrogeno) = 17 g/mol. La massa molare del metanolo (CH₃OH) è data da 12 (massa atomica del carbonio) + 4 (massa atomica dell'idrogeno) + 16 (massa atomica dell'ossigeno) = 32 g/mol.

Calcoliamo ora la massa dell'ammoniaca e del metanolo nella soluzione. La massa di ammoniaca è data da 35 moli di NH₃ moltiplicate per la sua massa molare: 35 mol x 17 g/mol = 595 g. La massa di metanolo è data da 65 moli di CH₃OH moltiplicate per la sua massa molare: 65 mol x 32 g/mol = 2080 g.

Ora possiamo calcolare la percentuale in peso (m/m) dell'ammoniaca nella soluzione. La percentuale m/m si calcola come la massa dell'ammoniaca divisa per la massa totale della soluzione, quindi: (595 g / (595 g + 2080 g)) x 100% = 22,2%.

Per determinare il valore della concentrazione molare di B all'equilibrio, in modo che [C] sia uguale a [A] nella reazione di equilibrio A (g) + B (g) → C (g), possiamo utilizzare l'equazione della costante di equilibrio (K_c) e l'informazione data.

L'equazione della costante di equilibrio K_c per questa reazione è:

K_c = [C] / ([A] * [B])

Sappiamo che vogliamo che [C] sia uguale a [A], quindi possiamo scrivere:

[C] = [A]

Ora possiamo sostituire questa relazione nell'equazione della costante di equilibrio:

K_c = [A] / ([A] * [B])

Ora, semplificando:

K_c = 1 / [B]

Vogliamo trovare il valore di [B] che soddisfa questa equazione. Quindi, isoliamo [B]:

[B] = 1 / K_c

Ora, possiamo calcolare il valore di [B] utilizzando la costante K_c data:

[B] = 1 / 0,877 ≈ 1,14 M

Quindi, la concentrazione molare di B all'equilibrio, in modo che [C] sia uguale a [A], è circa 1,14 M. La risposta corretta è la (C), 1,14 M.

Per calcolare la concentrazione molare di ioni Ba²⁺ in una soluzione satura di Ba₃(PO₄)₂ (solfato di bario), dobbiamo utilizzare il prodotto di solubilità (K_ps) del solido ionico. Il K_ps è il prodotto delle concentrazioni dei prodotti di solubilità degli ioni presenti nella reazione di dissoluzione. La reazione di dissociazione del Ba₃(PO₄)₂ è la seguente:

Ba₃(PO₄)₂ (s) ⇌ 3 Ba²⁺ (aq) + 2 PO₄^3- (aq)

Il K_ps di questa reazione è dato dalla seguente espressione:

K_ps = [Ba²⁺]³ [PO₄^3-]²

Dove [Ba²⁺] è la concentrazione di ioni bario (Ba²⁺) e [PO₄^3-] è la concentrazione di ioni fosfato (PO₄^3-) in soluzione.

Poiché stiamo considerando una soluzione satura di Ba₃(PO₄)₂, sappiamo che il prodotto di solubilità sarà uguale a K_ps. Quindi, possiamo scrivere:

K_ps = [Ba²⁺]³ [PO₄^3-]²

Ora, notiamo che dalla reazione di dissociazione, [PO₄^3-] è legato a [Ba²⁺] con un rapporto di 2/3. Quindi, possiamo esprimere [PO₄^3-] in funzione di [Ba²⁺] come:

[PO₄^3-] = (2/3) [Ba²⁺]

Ora possiamo sostituire questa espressione nell'equazione del K_ps:

K_ps = [Ba²⁺]³ [(2/3) [Ba²⁺]]²

K_ps = (4/9) [Ba²⁺]⁵

Ora risolviamo per [Ba²⁺] (x), isolandolo:

x⁵ = (9/4) K_ps

x = [(9/4) K_ps]^1/5

x = [(9/4) * (6,0 × 10^-39)]^1/5

x ≈ 2,67 × 10^-8 M

Quindi, la concentrazione molare di ioni Ba²⁺ in una soluzione satura di Ba₃(PO₄)₂ è di circa 2,67 × 10^-8 M, che corrisponde alla risposta D) 2,7 × 10^-8 M.