QUIZ DI "EQUILIBRIO CHIMICO ED EQUILIBRIO DI SOLUBILITA' " - REGIONALI CATEGORIA C

La solubilità dei sali può essere calcolata utilizzando la costante di prodotto di solubilità (K_ps), che è il prodotto delle concentrazioni degli ioni in soluzione a equilibrio ionico.

1. Per il bromuro d'argento (AgBr): La costante di prodotto di solubilità (K_ps) per AgBr è 3,3 ·10^-13. La reazione di solubilità è AgBr ⇌ Ag⁺ + Br^-. K_ps = [Ag⁺] × [Br^-]. Poiché AgBr si dissocia in Ag⁺ e Br^- con un rapporto 1:1, alla condizione di equilibrio, la concentrazione di Ag⁺ o Br^- sarà uguale alla solubilità s. Quindi, K_ps = s × s = s². Risolvendo per s, si ottiene s = √K_ps = √(3,3 ·10^-13) ≈ 5,7 ·10^-7 mol/L.

Per calcolare la solubilità in grammi per litro (g/L), moltiplichiamo la concentrazione molare per la massa molare di AgBr: Solubilità (g/L) = s × massa molare di AgBr = 5,7 · 10^-7 mol/L × 187,8 g/mol ≈ 1,1 ·10^-4 g/L

2. Per l'idrossido di magnesio (Mg(OH)₂): La costante di prodotto di solubilità (K_ps) per Mg(OH)₂ è 1,5 ·10^-11. La reazione di solubilità è Mg(OH)₂ ⇌ Mg²⁺ + 2OH^-. K_ps = [Mg²⁺] × [OH^-]². Poiché il rapporto tra Mg²⁺ e OH^- è 1:2, alla condizione di equilibrio, la concentrazione di OH^- sarà 2s, dove s è la solubilità di Mg(OH)₂. Quindi, K_ps = s × (2s)² = 4s³. Risolvendo per s, si ottiene s = (K_ps/4)^1/3 = (1,5 ·10^-11/4)^1/3 ≈ 1,55 ·10^-4 mol/L.

Per calcolare la solubilità in grammi per litro (g/L), moltiplichiamo la concentrazione molare per la massa molare di Mg(OH)₂: Solubilità (g/L) = s × massa molare di Mg(OH)₂ = 1,55 ·10^-4 mol/L × 58,3 g/mol ≈ 9,0 ·10^-3 g/L

Il principio dell'equilibrio di solubilità suggerisce che il cambiamento di temperatura può influenzare la solubilità di un soluto in un solvente. Nell'esempio fornito, a una temperatura più elevata (45 °C), il sale MeXO3 ha una solubilità di 75 g in 100 g di acqua, mentre a una temperatura più bassa (4,5 °C) si raggiunge la saturazione con soli 19 g in 100 g di acqua.

Il fatto che il sale si sciolga di più a temperature più elevate indica un aumento della solubilità con l'aumento della temperatura. Questo suggerisce un processo endotermico, dove l'energia termica (calore) viene assorbita durante la dissoluzione del sale nell'acqua.

Il principio dell'equilibrio mobile, in questo caso, suggerisce che per mantenere l'equilibrio, il sistema (soluto-solvente) risponde all'aumento di temperatura spostando l'equilibrio verso destra, ovvero verso la dissoluzione del sale nell'acqua. Quindi, poiché l'incremento di temperatura aumenta la solubilità del sale, si può affermare che la dissoluzione del sale MeXO3 in acqua avviene con l'assorbimento di calore, come indicato nella risposta corretta, la A.

" Per calcolare il valore della costante di equilibrio (K) della reazione AB + B → AB₂ a 25 °C (298 K), possiamo utilizzare la relazione tra l'energia di Gibbs standard di reazione (∆G°), la costante dei gas ideali (R), la temperatura assoluta (T), e la costante di equilibrio (K), che è data da: ∆G° = -RT * ln(K) Dove: - ∆G° è l'energia di Gibbs standard di reazione. - R è la costante dei gas ideali (8,314 J/(mol·K)). - T è la temperatura assoluta in kelvin (298 K, che corrisponde a 25 °C). - K è la costante di equilibrio che vogliamo calcolare. Dalla domanda, conosciamo i valori delle energie di Gibbs standard di formazione (∆Gf°) di AB e AB₂, che sono rispettivamente -500 kJ/mol e -520 kJ/mol. L'energia di Gibbs standard di formazione è l'energia necessaria per formare 1 mole di una sostanza da elementi nelle loro forme più stabili, a temperatura e pressione standard. Ora possiamo calcolare ∆G° per la reazione: ∆G° = ∆Gf° (AB₂) - [∆Gf° (AB) + ∆Gf° (B)] ∆G° = (-520 kJ/mol) - [(-500 kJ/mol) + 0] ∆G° = -520 kJ/mol - (-500 kJ/mol) ∆G° = -20 kJ/mol Ora possiamo utilizzare questa ∆G° nella relazione: ln(K) = -∆G° / (RT) Sostituendo i valori noti: ln(K) = -(-20 kJ/mol) / (8,314 J/(mol·K) * 298 K) ln(K) ≈ 8,072 Ora, per ottenere il valore di K, possiamo prendere l'esponenziale di entrambi i lati: K = e^ln(K) K ≈ e^8,072 K ≈ 3205 Pertanto, il valore corretto della costante di equilibrio K è K ≈ 3205, che corrisponde alla risposta A.   ***** "