27 01 11 G

Page 1

POLITECNICO DI MILANO A+B FONDAMENTI DI CHIMICA 27/01/2011 Corso di Laurea Ing. Mecc., Energ., Aerosp. – (Sez. SPL-Z;Famulari) Milano Bovisa Si giustifichino sempre i procedimenti utilizzati nella risposta ai quesiti. Il punteggio associato a ogni risposta giustificata e corretta è indicato per ciascun quesito. 1] Si consideri l’equilibrio eterogeneo CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g). Mostrare in un grafico qualitativo l’andamento di ΔG° in funzione della temperatura e valutare in che condizioni si ha K p > 1. Scrivere l’espressione di K p e spiegare perché a 20°C CaCO3 (s) non si decompone spontaneamente determinando anche il valore della K di equilibrio a questa temperatura. (4 punti) Svolgimento: Si tratta di una reazione di decomposizione endotermica (ΔH°>0) con formazione di gas nei prodotti (aumento di entropia ΔS°>0). ΔH° = 178.3 kJ e ΔS°=160.5 J/K. Di conseguenza, ΔG°=ΔH°-TΔS° è una funzione decrescente che si annulla per T = ΔH°/ΔS° = 1111K A 20°C: ΔG°=ΔH°-TΔS°= 131.2kJ/mol. Dato che ΔG° = –RT lnK p, si ha K p=4.22⋅10–24 atm = P CO2. In pratica bastano tracce minime di CO2 nell’ aria per spostare a sinistra l’ equilibrio. Variante Si consideri l’equilibrio eterogeneo CaO (s) + CO 2 (g)⇌ CaCO3 (s). Mostrare in un grafico qualitativo l’andamento di ΔG° in funzione della temperatura e valutare in che condizioni si ha K p > 1. Scrivere l’espressione di Kp e prevedere se a a 20°C si formerà preferenzialmente CO 2(g) o CaCO 3(s) determinando anche il valore della K di equilibrio a questa temperatura. (4 punti) Svolgimento: Si tratta di una reazione che procede con assorbimento di gas in un solido (esotermica ΔH°<0) con diminuzione di entropia (ΔS°<0). ΔH° = -178.3 kJ e ΔS°=-160.5 J/K. Di conseguenza, ΔG°=ΔH° - TΔS° è una funzione crescente che si annulla per…