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402 10 Le basi chimico fisiche delle operazioni unitarie: La teoria cinetica dei gas esercizio 2 Il perossido di idrogeno, detto anche acqua ossigenata, è una sostanza altamente reattiva che si può decomporre facilmente secondo la reazione: 2H2O2 2H2O + O2 in cui si produce ossigeno gassoso. A causa dell elevata reattività il perossido di idrogeno viene messo in commercio come soluzione acquosa ad una concentrazione relativamente bassa che viene espressa in percentuale in massa o, in alternativa, come volumi di ossigeno. In questo caso i volumi di ossigeno rappresentano il volume di ossigeno prodotto dalla reazione di decomposizione, calcolato alle condizioni T = 0°C e P = 1 atm. Determinare la concentrazione in volumi di ossigeno per una soluzione al 30% in massa di H2O2. La densità della soluzione al 30% in massa è = 1,11 kg/L. Massa molare H2O2 = 34 g/mol. Calcolo quantità di soluto Facendo riferimento ad un volume V = 1 L di soluzione si avrà: msoluz = V = 1 L 1,11 kg/L = 1,11 kg mH2O2 = msoluz % = 1, 11 kg 0,3 = 0 , 333 kg = 333 g nH2O2 = mH2O2 MmH2O2 = 333 g = 9, 8 mol 34 g/mol Calcolo volume O2 a 0°C e 1 atm Dalla stechiometria della reazione si evince che le moli di O2 prodotte saranno la metà delle moli di H2O2 reagite. Calcolando il volume di O2 alle condizioni standard si avrà: nO2 = 4, 9 mol V = 4,9 mol 0,0821 (L atm)/(mol/K) 273 K n R T = = 110 L P 1 atm Pertanto una soluzione commerciale di H2O2 al 30% corrisponde ad una concentrazione di 110 volumi di O2. Tuttavia, a causa della dipendenza della densità dalla concentrazione, non è possibile ricavare un fattore di correlazione costante. esercizio 3 In una bombola è contenuta una miscela di ossigeno ed azoto alla temperatura di 20°C ed alla pressione di 200 kPa. Volendo portare la pressione al valore di 300 kPa, determinare la temperatura finale T2. Restando il gas confinato all interno della bombola la trasformazione sarà a volume costante. Inoltre, approssimando il comportamento ideale, si possono applicare le leggi sui gas indifferentemente ad una miscela o ad un gas puro. 10b CAPITOLO_401-406.indd 402 30/07/12 15.52

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