GIOCHI DELLA CHIMICA REGIONALI 2017 CLASSI A-B

GIOCHI DELLA CHIMICA REGIONALI 2017 CLASSI A-B

I PRIMI 40 QUESITI SONO COMUNI ALLE CLASSI A e B 

1) Osservando le strutture dei seguenti composti organici, indicare quale di essi avrà lo stato di ossidazione medio più alto.

A) l

B) 2

C) 3

D) 4

soluzione

Il numero di ossidazione (n.o.) di un atomo è strettamente in relazione all’elettronegatività degli atomi cui esso è legato per formare una molecola. Il n.o. viene attribuito ad un atomo secondo le regole seguenti:

1. Se un atomo si trova allo stato elementare ad es. Zn Al C  ecc.oppure se è legato ad un altro atomo uguale es come H in H2, O in  O2 N in  N2, gli si attribuisce n.o. zero

2. per ogni legame (2 elettroni) che lo unisce ad un altro più elettronegativo si attribuisce il valore +1 

3.  per ogni legame (2 elettroni) che lo unisce ad un altro meno elettronegativo si attribuisce il valore -1 

L’elettronegatività è la tendenza che un atomo esercita per attrarre verso di sè la nuvola elettronica del legame. Esistono diverse scale di elettronegatività, calcolate in modo diverso, ma qui adopereremo la scala di Pauling e diamo, di seguito, il valore dell’elettronegatività del C =2,5   H = 2,1  O = 3,5.

nella molecola CH3CH2CH3

il C del CH3 ha n.o = -3 +0 =-3   il C del CH2 ha n.o. = -2+0+0 =-2

nella molecola CH3COCH3   

il C del CH3 ha n.o. -3 

il C del CO ha n.o. +2+0+0 =+2

l’ossigeno O ha n.o.= -2

in CH3CH2CH2OH 

il C del CH3 ha n.o. -3+0=-3

il C del CH2 ha n.o. -2 +0+0=-2

il C del CH2OH  ha n.o.=-2 +1 (essendo 1 solo il doppietto legato all’ossigeno) +o (è legato ad un altro C) = -1

l’ossigeno ha n.o. =-1

nella molecola CH3CH2COOH 

il C del CH3 ha n.o. -3+0 =-3

il C del CH2 ha n.o. -2+0+0 =-2 

il C legato a OOH ha n.o. +2 per il primo atomo di O e +1 per il secondo quindi ha n.o.=+3

Il C legato al COOH ha n.o. maggiore rispetto agli altri

NOTA: 

Non esiste un n.o. medio di un composto ma solamente di un atomo in un composto, pertanto la domanda è fondamentalmente errata e fuorviante.

2) Un recipiente chiuso contiene n moli di un gas che si comporta in maniera ideale. Se la pressione viene triplicata e il volume viene ridotto a due noni di quello iniziale, la temperatura:

A) rimane costante

B) diminuisce

C) aumenta

D) non si può dare una risposta a questa domanda, in mancanza di informazioni aggiuntive

soluzione

 l’equazione generale di stato dei gas ci permette di rispondere al quesito.Infatti:

PV=nRT

supponendo che i dati iniziali siano unitari cioè  n=1 P= 1  e V=1  allora

T= PV/nR        T= 1/R

quando P= 3 e V= 2/9  allora

T= 3 x 2/9/R= 6/9 R quindi T= 2/3 /R = 0,66/R 

La temperatura del gas diminuisce

risposta corretta B

3) Per aumentare la temperatura di X moli d’acqua da 25,0°C fino a 37,0°C è necessario fornire al sistema 905,0 J sotto forma di calore. Determinare X. Si trascuri il contributo delle dispersioni e della capacità termica del contenitore. La capacità termica specifica dell’acqua è 4,1841 K-1 g-1

A) 2,0  mol

B) 3,0  mol

C) 4,0  mol

D) 1,0  mol

soluzione

4) La molecola di fosgene (COCl2) ha geometria (posizione media relativa degli atomi): 

A) trigonale piramidale e l’angolo Cl-C-CI è 104,4°

B) trigonale planare e l’angolo CI-C-CI è 111,8°

C)trigonale piramidale e l’angolo Cl-C-Cl è 114,4°

D) trigonale planare e l’angolo CI-C-CI è 121,8°

.soluzione

secondo la teoria VESPR la molecola di fosgene è del tipo AX3 che prevede una distribuzione planare trigonale

i doppietti elettronici dell’ossigeno tendono a respingere i due atomi di cloro per cui l’angolo ClCCl diviene 111,8°

risposta corretta B

5) L’unità di massa atomica, u, è equivalente a:

A) 1,66, 10-27 g

B) 1,66, 10-24 g

C) 1,66· 10-24 kg

D) 1/1836 della massa di un protone

soluzione

6) Lo ione ³⁹K⁺ è costituito da:

A) 20 protoni, 20 neutroni e 19 elettroni

B) 20 protoni, 39 neutroni e 19 elettroni

C) 19 pro toni , 20 neutroni e 18 elettroni

D) 18 pro toni, 20 neutroni e 19 elettroni

soluzione 

il Potassio possiede la struttura [Ar] 4S¹  quindi possiede 19 elettroni e per l’elettroneutralità deve avere 19 protoni, ma avendo una massa di 39 e non di 19 è chiaro che deve avere 20Neutroni. Lo ione K⁺ possiede però un elettrone in meno  quindi ha 18 elettroni.  

In definitiva lo ione ³⁹K⁺  ha 19 protoni , 20 neutroni e 18 elettroni

risposta corretta C

7) Indicare quale serie di numeri quantici è incompatibile:

A) n = 4; l = 3; m= -1; ms = +1/2

B) n = 1 ;  l = 0, m = 0, m = +1/2

C) n =3 ; l=3′; m.=-2 ; ms = -1/2

D) n = 5; l = 2; m = – 2;  ms=  +1/2

soluzione

sappiamo che per ogni valore di n i valori di l sono quei valori compresi tra 0 ed n-1 quindi

se n=1    l=o

se n=2  si hanno 2 valori  l= 0 ed l=1 

se n=3 si hanno 3 valori di l  l=0  l=1  l=2 

da quanto abbiamo detto è chiaro che per n=3 non esiste un valore di l=3 quindi la risposta errata è C  

8) Quale delle seguenti molecole è polare?

A) CO2

B) BeCl2

C) NH3

D) CCl4

soluzione

la CO2 è una molecola lineare e tra C ed O vi è un  momento di dipolo C→O di valore μ tuttavia essi hanno verso contrario ed il momento risultante è nullo, quindi la molecola è apolare.

BeCl2  è anch’essa una molecola lineare e pur essendo anche qui differenza di polarità tra Be e Cl il momento risultante è nullo perchè le direzioni dei due momenti Be →Cl sono di verso opposto.

Per quanto riguarda la molecola CCl4 la cui struttura è tetraedrica 

9) Indicare qual è la formula errata:

A) Mg(HSO4)2

B) CaHPO4

C) K2H2PO4

D) NaClO

soluzione

sappiamo che lo ione fosfato è PO4^-3 e che lo ione solfato è SO4^-2

sappiamo inoltre che H⁺¹  Na⁺¹  K⁺¹  Ca⁺²Mg⁺²

si deduce che la formula errata è C perchè 2 K hanno carica +2  e 2H hanno carica +2   ma PO4 ha solo 3 cariche negative quindi in K2H2PO4 vi sarebbe un K in più. 

risposta corretta C

10) 14,0 g di azoto puro N2  sono costituiti da un numero di molecole uguale a:

A) 6,02 x 10²³

B) 301 x· 10²³

C) 1,20×10²⁴

D) lo stesso numero di particelle che costituiscono 12,0 g di 12C

soluzione

sappiamo che 1 mole di una qualunque sostanza possiede un numero di atomi(molecole o ioni) pari al numero di Avogadro cioè 6,02 x 10 ²³  . 

1 mole di azoto = 28 grammi in quanto la molecola è N2 pertanto 14 g di azoto contengono 6,02 x 10 ²³  ./2 = 3,01 x 10 ²³ molecole.

risposta corretta B

11) Quanti grammi di K2Cr2O7 è necessario decomporre per ottenere 2,56 . 1025 atomi di potassio?

A) 6,25· 10³ g 

B) 13,18 kg

C) 39,5· 10³ g

D) 26,4 kg

soluzione

se 1 mole di potassio (6,02 x 10²³ atomi ) pesa 39,0 g allora 2,56 x 10²⁵ pesano Xg

Xg= 2,56 x 10²⁵ x 39 /6,02 x 10²³ = 99,84 x 10²⁵ /6,02 x 10²³ = 16,58 x 10² 

quindi se da K2Cr2O7 si ottengono  2K = da X si otterranno 16,58 x 10² g 

294,1 : 2 x 39 = X :16,58 x 10²

X= 6251,5 g = 6,25 x 10³ g  = 6,25 Kg 

 

12) Calcolare la massa di Ca₃(PO”)₂ che si ottiene quando si. consumano 0,150 mol di Ca(OH)₂ nel corso della reazione (da bilanciare):

Ca(OH)2+ H3PO4(aq) →  Ca3(PO4)2 + H2O

A) 6,75 g

B) 46,5 g

C) 139,5 g

D) 15,5 g

soluzione

la reazione bilanciata è

3Ca(OH)2+2 H3PO4(aq) →  Ca3(PO4)2 + 6 H2O

da 3 moli di Ca(OH)2 si ottiene 1  mole di Ca3(PO4)2 da 0,15 moli se ne ottengono X

moli ottenute= 0,15 x 1/3 =0,05 moli di Ca3(PO4)2 

0,05 moli corrispondono a 0,05 x PM=g      g= 0,05 x 310,2 = 15,51 g

risposta corretta D

13) Determinare la formula minima di una sostanza che all’analisi elementare ha dato i seguenti valori di composizione percentuale:

sodio: 18,85%; cloro: 28,69%; ossigeno: 52,46%.

A) NaClO

B) NaCIO2

C) NaClO3

D) NaCIO4

soluzione

dividiamo le percentuali per il peso atomico

Na 18,85 /23 = 0,819        28,69 /35,5  =0,81   52,46 /16 =3,28

dividiamo ciascun rapporto per il numero più piccolo che è 0,81 ed otteniamo i singoli rapporti atomici:

Na= 0,819/0,81 = 1     Cl =0,81/0,81 = 1   O = 3,28/0,81 =4

Na =1   Cl=1  O = 4

La formula minima è NaClO4

risposta corretta D

14) L’antimonio ha massa atomica 121,760 u ed esiste in natura come miscela dei due isotopi 121Sb e lnsb. L’isotopo 121Sb ha massa 120,904 u e abbondanza naturale del 57 ,21 %. Determinare la massa e l’abbondanza naturale delI’isotopo 122Sb:

A) 119,103 u, 42,79%

B) 123,401 u,42,79%

C) 122,904 u, 53,24%

D) 122,904 u, 42,79%

soluzione

gli elementi chimici in natura si presentano sotto forma di  miscele di due o più isotopi e la percentuale in massa con cui ognuno di essi è presente è chiamata  abbondanza isotopica relativa. Il peso atomico di un elemento  non è altro che la somma dei prodotti

PESO ATOMICO = (abbondanza isotopo 1 x massa isotopo 1) + (abbondanza isotopo 2 x massa isotopo2) + ….+  (abbondanza isotopo N x massa isotopo N) /100  

Nel caso del quesito sappiamo che:

peso atomico=121,76 u

%abbondanza % ¹²¹Sb = 57,21%

massa isotopo  ¹²¹Sb= 120,904

da questi dati si calcola l’abbondanza % dell’isotopo ¹²²Sb =100- 57,21 = 42,79 %

la massa di ¹²²Sb viene calcolata da :

PESO ATOMICO = (abbondanza isotopo 1 x massa isotopo 1) + (abbondanza isotopo 2 x massa isotopo2) /100   pertanto:

121,76 = ( 57,21 x 120,904 ) + ( 42,79 x  massa ) /100

12176 – 6916,91 /42,79 = massa

massa = 5259,09/42,79

massa = 122,904 u

risposta corretta D

15) L’ozono è una forma allotropica dell’ossigeno ed ha formula O3. Calcolare quanti atomi di ossigeno costituiscono una mole di ozono.

A ) 18,066 x 10²⁴ atomi

B) 6,022· 10²³ atomi

C) 8,414· 10²³ atomi

D) 18,066· 10²³ atomi

soluzione

occorre ricordare che nell’ozono vi sono 3 grammo-atomi di ossigeno e dal momento che in ogni grammo-atomo di un qualunque elemento vi sono 6,02 x 10²³ atomi, nella molecola di Ozono vi sono 3 x 6,02 x 10²³ atomi.

Pertanto il  numero di atomi nella molecola di Ozono = 3 x 6,02 x 10²³ = 18,06 x 10²³ atomi 

16) Indicare la risposta che riporta tutti i valori di m compatibili con l= 3

A)  + ½ ;  – ½

B)  -2;-1;0;+1;+2

C)  -3;-2;-1;0;+1;+2;+3.

D)  -3; +3.

soluzione

ricordiamo che affinchè i numeri quantici n,l,m che compaiono nella funzione d’onda ψ,siano soluzione dell’equazione di Eisenberg (equazione che fornisce l’energia dei livelli elettronici dell’atomo )  e forniscano valori diversi da zero, devono assumere valori ben precisi ed in relazione tra loro. Infatti:

n può assumere valori compresi tra 1 e infinito      n=1,2,..,∝

l può assumere tanti valori quanti sono i valori interi che vanno da 0 ad n-1    cioè l= 0,1,….n-1

m può assumere valori compresi tra + l e – l compreso lo 0   m = +l,0,-l

S può assumere 2 soli valori : +½ e -½

Si deduce che quando n= 4   si possono avere i valori di l  cioè   l=0 ; l=1; l=2; l=3

per ogni valoe di l si hanno i seguenti valori di m

 m=0 se l=0 ( si ha uno stato S cioè un orbitale S)   

 m= +1,0,-1 se l=1 (si hanno i 3 stati P cioè i 3 orbitali PxPyPz)  se l= 1 

m=+2,+1,0,-1,-2   se l= 2 (si hanno 5 stati d)  se  l=2   

m= +3,+2,+1,0,-1,-2,-3   se l=3  (si hanno 7 stati f ) se l=3

è chiaro quindi che la risposta corretta è C

17) Indicare la configurazione elettronica della specie Cl^–

A) [Ne] 3s²3p⁵

B) [Ne] 3s²3p⁶

C) [Ne] 3s²3p⁴

D) [Ne] 3s²3p⁸ 

soluzione

il cloro ha n.atomico 17 e pertanto possiede 17 elettroni.

lo ione Cl- ha pertanto un elettrone in più e quind possiede 18 elettroni la cui distribuzione è:

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3Px²3Py²3Pz²

essendo 1S² 2S² 2P⁶ = [Ne]

configurazione elettronica  di Cl- = [Ne]3S² 3Px²3Py²3Pz²

risposta corretta B 

18) 3,00 g di palladio metallico reagiscono esattamente con 2,00 g di cloro molecolare secondo la seguente reazione: 

Pd(s) + x/2Cl2(g) →PdClx(s) 

Determinare la formula del cloruro PdClx:

A) PdCl5

B) PdCl4

C) PdCI3

D) PdCl2

soluzione

 le quantità in moli che reagiscono sono

moli di Pd= 3/ 106,5= 0,0282 moli       

moli di Cl2 = 2/71=0,282 moli 

è chiaro che il rapporto Pd/Cl2 è 1/1  quindi la formula della molecola è PdCl2

risposta corretta D

19) 1,51 g di un idrossido di formula M(OH)3 subiscono una decomposizione termica secondo la reazione:

M(OH)3(s) →½ M2O3 (s) + 3/2 H2O(g)

Se la perdita in peso della fase solida è 0,400 g, di quale idrossido si tratta?

A) Al(OH)3

B) B(OH)3

C) V(OH)3

D) Fe(OH)3

soluzione

la perdita in peso è relativa all’acqua che evapora è 0,4 g per cui

0,4/18= moli H2O = moli M(OH)3= 0,02moli

dalla reazione

2 M(OH)3(s) → M2O3 (s) + 3 H2O(g)

si evince che 2 moli di M(OH)3 producono 0,4/18 = 0,02 moli di H2O

 

2 x 1,51/(x + 3x 17) =2 x  1,51/2 (x+51)=  0,02

(X+51) x 0,02=3,02

0,02X + 1,02= 3,02

X= 3,02-1,02/0,02 = 100

ma dalla reazione sopra scritta sappiamo che  2 M = X

pertanto il p.a. di M è 100/2=50

non può essere l’idrossido di Al perchè Al  ha p-a-=26,98

non può essere l’idrossido di B perchè ha p-a-= 10,81

non può essere l’idrossido di Fe  perchè Fe ha p-a-=55,8

l’elemento X è il Vanadio il cui p.a.= 50 formula è V(OH)3

20) Facendo reagire quantità equimoJari di NH3 e HBr il prodotto della reazione sarà:

A) un sale

B) un’anidride

C) un ossido

D) nessuno dei precedenti

soluzione

la reazione è la seguente 

NH3 + H+ + Br- → NH4+ + Br- → NH4Br 

NH4Br è un sale 

risposta corretta A

21) Indicare le formule corrette dei sali che si formano quando l’anione HPO3^– 2 si lega con i cationi NH4+, Ba²⁺ e Co⁺³

A) NH4HPO3, BaHPO3, Co2(HPO4)3

B) (NH4)2HPO3; Ba(HPO3)3′ Co(HPO3)3

C) (NH4)2HPO3, BaHPO3, Co2(HPO3)3

D) NH4HPO3 , BaHPO3, C03(HPO3)3

soluzione 

ricordando che in una reazione   A+x  + B-y  gli esponenti di un elemento o gruppo divengono i pedici dall’elemento o gruppo opposto si ha A+x  + B-y  → Ay Bx

le reazioni pertanto sono le seguenti: 

NH4+ + HPO3-2 → (NH4)2HPO3

1                   2                       2             1

Ba+2 + HPO3-2  →        BaHPO3

2                  2 (si semplifica) 1       1

Co+3 + HPO4-2  →  Co2 (HPO4)3

3                2                        2          3

risposta corretta C

22) Quale dei seguenti composti ha maggiore carattere ionico?

A) Fe2S3

B) PF5

C) KBr

D) TiC14

soluzione 

Sappiamo che il carattere ionico è maggiore in una molecola il cui legame si stabilisce tra  elementi che nella tavola periodica si trovano tra loro più distanti. Tra i composti del quesito, gli elementi  più distanti nella tavola periodica sono K e Br per cui è questa la molecola con più carattere ionico.

risposta correttav C 

soluzione23) Indicare la sequenza che riporta, nell’ ordine corretto, i coefficienti che permettono di bilanciare la reazione:

AgH(s) + HClO4(aq)→ Cl2 (g) + H2O (I) + AgClO 4(aq)

A) 6; 9; 3; 7; 6

B) 7; 9; 1; 8; 7

C) 9; 7;2;8j9

D) 8-4, 2,7-8

soluzione

 la reazione è una ossidoriduzione in cui  l’idrogeno dell’idruro (AgH)   cioè H- si ossida ad H+ mentre il cloro del ClO4- si riduce a Cl2° 

7 [2H-                                     → 2H+ +2e 

1 [2ClO4- +16H+  +   14e    → Cl2  + 8H2O 

 _________________________________

 14H- + 2ClO4- + 16H+     → 14 H+ + Cl2 + 8H2O 

 7 H- +ClO4- +8H+ →  7H+ + Cl2 +4H2O

la reazione opportunamente bilanciata è :

7 AgH(s) + 9 HClO4(aq)→ Cl2 (g) + 8 H2O (I) + 7AgClO 4(aq)

risposta corretta B

24) Mettendo a reagire 5,66 g di SiO2(aq) con un eccesso di Na2CO3(aq) la reazione che segue (da bilanciare) procede con una resa del 70,0%.

Na2CO3(aq) + SiO2(aq) → Na2SiO3(aq) + CO2(g)

Calcolare la quantità di CO2(g) che si può ottenere.

A) 1,63 g

B) 2,90 g

C) 5,80 g

D) 1,45 g

soluzione

la reazione bilanciata è :

 Na2CO3(aq) + SiO2(aq) → Na2SiO3(aq) + CO2(g)

per calcolare quanta CO2 si ottiene da 5,66 g di SiO2  occorre fare la proporzione

se da una molecola di SiO2 si ottiene una molecola di CO2 da 5,66 g se ne ottengono  X

SiO2:CO2 = 5,66 : X     60: 44 = 5,66 :X      X= 5,66 x 44/ 60 = 4,15 g

Dal momento che la resa è del 70% allora la quantità che si ottiene è:

se da 100 se ne ottengono 70 , da 4,15 se ne ottengono X

X= 70 x 4,15 / 100 = 2,9 g

risposta corretta B

25) Calcolare la densità di SO2(g) a 273 K e 1,01 -105 Pa.

A) 1,88 g/L

B) 1,35 g/L

C) 1,21 g/L

D) 2,86 g/L

soluzione

 

risposta corretta D

26) Per determinare la concentrazione di una soluzione acquosa di HCI il cui titolo esatto è 0,1005 ± 0,0003 M, uno studente esegue quattro titolazioni. Dalle misure effettuate ottiene i valori che seguono:

0,1151 M; 0,1149 M; 0,1152 M; 0,1150 M.

Le misure eseguite sono: 

A) accurate ma non precise;

B) precise ma non accurate;

C) precise e accurate;

D) né precise né-accurate

soluzione

Una misura è tanto più precisa quanto più i singoli valori ottenuti si concentrano intorno alla media delle  misure effettuate.

Una misura è tanto più accurata quanto più la media delle misure si approssima al valore vero della grandezza misurata.

Dai dati ottenuti dallo studente si osserva che essi sono precisi, in quanto i valori ottenuti sono molto vicini alla media dei valori:

infatti la media è  (0,1151 + 0,1149 +; 0,1152 + 0,1150 )/4= 0,4602/4 = 0,11505 M

ed ogni valore ottenuto è molto vicino alla media. 

Le misure tuttavia, non sono accurate in quanto il valore vero è 0,1,005 ± 0,0003  dove 0,0003 rappresenta il doppio della deviazione standard. I valori accettabili avrebbero dovuto essere compresi tra 0,1005 – 0,003  e 0,1005 + 0,003 , ma tutti i valori ottenuti dallo studente sono fuori da questo intervallo per cui nessuno dei valori è accettabile.

Le misure pertanto, sono precise ma non accurate.

risposta corretta B

27) Un brandy ha una concentrazioae di alcol etilico del 43,0% (vol/vol). Calcolare la corrispondente concentrazione in % (peso / peso), sapendo che la densità dell’alcol etilico è 0,789 g/ml e la densità del brandy è 0,977 g/ ml

A) 21,5%

B) 34,7%

C) 45,7%

D) 17,9%

soluzione

i grammi corrispondenti al 43% in volume sono g= V x densità perciò:

0,789 x 0,43 = 33,92g di alcool 

0,977 x 100 = 97,7 g  di brandy

ottenuti i grammi possiamo calcolare la % in peso  %p/p  

97,7:33,92 =100 :X  X= 3392/97,7 =34,7 % p/p

risposta corretta B

28) Il fosforo si può preparare a 1500°C utilizzando la reazione (da bilanciare):

Ca3(PO4)2(s) + SiO2(s) + C(s) → CaSiO3(s) + P4(s) + CO(g)

Quante moli di C occorrono per produrre 3,0 moli di P 4 ?

A) 62 mol

B) 30 mol

C) 48 mol

D) 21 mol

soluzione

la reazione bilanciata è:

2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO2(s) +10 C(s) → 6CaSiO3(s) + P4(s) + 10CO(g)

da cui si evince che da 10 moli di C si ottiene 1 mole di P4,  pertanto 3 moli si ottengono da 30 moli di C

risposta correta B

29) Quale composto contiene la più alta percentuale in peso di carbonio?

A) BaC2O4.,2H2O

B) CdCO3

C) Ni(CN)2

D) MnCO3

soluzione

se in BaC2O4.,2H2O vi sono 2 atomi di C in 100 :X          X= 2×12 x100/225,3                                                                                                                     X=10,65%

se in CdCO3 vi è 1 atomo di C in 100 ve ne sono X             X= 12 x100/172,                                                                                                                             X=6,96 %

se in Ni(CN)2  vi sono 2 atomi di C in 100 ve ne sono X    X = 12×2 x100/ 110,7 =                                                                                                               X=  21,7 %

se in MnCO3 vi è 1 atomo di C in 100 ve ne sono X           X=12 x 100/114,9                                                                                                                           X= 10,44%      

la maggior % di C è contenuta in Ni(CN)2 

risposta corretta C

30) Calcolare quanti L di una soluzione 0,058 M di glucosio contengono la stessa quantità di soluto presente in 0,25 L di una soluzione 0,080 M di glucosio.

A) 0,18 L

B) 0,24 L

C) 0,57 L

D) 0,34 L

soluzione

sappiamo che

volume x Molarità  = volume x Molarità quindi

0,25 x 0,08 = X x 0,058

X= 0,25 x 0,08 /0,058 = 0,344 litri

risposta corretta D

31) La concentrazione di caffeina C8H10N4O2 in una bevanda energetica è 1,38 . 10-3 M. Qual è la concentrazione di C8H10N4O2 in % (peso/volume) nella bevanda?

A) 0,027%

B) 0,053%

C) 0,015%

D) 0,087%

soluzione

1,38 . 10-3 M significa che in 1 litro vi sono   1,38 . 10-3 Moli di caffeina che corrispondono a

 grammi di caffeina= 1,38 . 10-3 x PM caffeina  =  1,38 . 10-3 x  194 =  1,38 . 10-3 x 194= 0,267 g  in 1000 ml

 se in 1000 ml vi sono 0,267 g in 100 ve ne sono X

X= 0,267 x 100/1000 = 0,0267 % =0,027 %

32) Quanta acqua occorre aggiungere a 60 g di una soluzione di NaNO 3al 45% in peso per ottenere una soluzione al 18% di NaNO3?

A) 10 g

B) 20g

C) 90g

D) 40g

soluzione

utilizzando il sistema a croce

45              18 parti di NaNO3 al 4%%

\18/

0                27   parti H2O

si vede che per 18 g di NaNO3 al 45% occorrono 27 g l di H2O  quindi per 60 g ne occorrono X

18:27=60:X       X= 60 x 27/18 = 90 g

risposta corretta C

33) Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 50,0 mL di una soluzione acquosa di HCI 0,020 M con 10,0 mL di una soluzione acquosa di NaOH 0,060 M.

A) 3,55

B) 4,70

C) 6,20

D) 2,17

soluzione

abbiamo inizialmente una quantità di HCl  pari a

50,0 ml x 0,02 = 1,0  mequivalente di acido

aggiungiamo una quantità di base NaOH  pari a

 10 x 0,06 =0,6 milliequivalent di base 

quindi si formano 0,6 mequivalenti di sale e rimangono 1,0- 0,6 = 0,4 mequivalenti  di acido che però adesso si trovano in un volume di 50+ 10=60 ml

la nuova concentrazione di acido è quindi  0,4/60 = 6 x 10-3

pertanto [H+]= 6 x 10^-3    PH = 3-log 6 =03-0,7 = 2,2

risposta corretta D

34) Indicare quale composto possiede la più alta percentuale di Si:

A) SiO2

B) SiC

C) SiF4

D) Si3N4

soluzione

SiO2: Si = 100 :X          60:28 = 100:X     X= 46,6 %

SiC:Si = 100:X               40:28 =100:X       X= 70 %

SiF4:Si = 100:X             104:28= 100 :X    X=26,9 %

Si3N4 :3Si =100 :X        140,2: 3 x 28 =100 :X   X= 59,9 %

la maggior quantità in %  di Si si trova nel composto SiC

risposta corretta B

 

35) Calcolare le concentrazioni molari di Ca2+ e di Mg2+ in un’ aqua minerale che contiene 120 mg/l di Ca2+(aq) e 25,0 mg/l di Mg2+(aq).

A) 9,71 ·10-3 M; 4,22 .10-3 M

B) 7,55 .10-3 M; 3,68 . 10,.3 M

C) 2,99 .10–3 M; 1,03 .10-3 M

D) 5,74 .10-3 M; 3,35 .10-3 M

soluzione

[Ca+2]=0,120 g/40    = 2,99 x 10-3 M

[Mg+2]=0,025 g /24,3 = 1,03 x 10-3 M

risposta corretta C

36) Quante moli di H+ (aq] si consumano per “disciogliere” 2,0 moli di Mn(s), secondo la reazione (da bilanciare):

Mn(s) + MnO2(s)+ H+(aq) → Mn2+(aq)+H2O(aq)

A) 6,5 mol

B) 3,7 mol

C) 2,5 mol

D) 8,0 mol

soluzione

si tratta di una reazione di ossidazione ed una di riduzione in cui Mn si ossida ad Mn+2 ed Mn+4 si riduca da Mn+2

Mn                                  → Mn+2 +2e

MnO2  +2e + 4H+      → Mn+2 + 2 H2O

________________________

Mn + MnO2 +4H+ → 2 Mn+2 + 2H2O

pertanto si evince che per 1 mole di Mn(s)  occorre usare 4 moli di H+ pertanto per 2 moli di Mn(s) occorre usarne 4 x 2 = 8 moli

risposta corretta D

37) Calcolare la molarità dell’ammoniaca in una soluzione ottenuta disciogliendo 653 mL di NH3(g) misurati a 293 K e 9,56 . 104 Pa in 1,00 mL di soluzione .

A) 11,9 M

B) 32,7 M

C) 12,7 M

D) 25,5 M

soluzione

sappiamo che la molarità= moli /Peso molecolare e quindi occorre calcolare la moli di NH3.

Essendo NH3 un gas a 293K e 9,56 x 104 Pa  le moli  si calcolano  da PV(in litri)=nRT

n=PV/RT       n= 9,56 x 104 x 0,653 / 293 x 8314 = 6,24 x 104 /2436= 2,56 x101

pertanto la Molarità dell’NH3 è M= 2,56 moli/l

risposta corretta D

38) Calcolare quante moli di metano si consumano per produrre 8,0 mol di H2S(g) secondo la reazione (da bilanciare):

CH4(g) + S2(s) →CS2(l) + H2S(g)

A) 2,7 mol

B) 4,0 mol

C) 8,3 mol

D) 7,4 mol

soluzione

la reazione bilanciata è: 

CH4(g) + 2S2(s) →CS2(l) + 2H2S(g)

per cui 1 mole di metano produce 2 moli di H2S per cui X moli di metano ne producono 8 

1:2 = X: 8   X= 8/2 = 4 moli di metano

risposta corretta B

39) Il pH di una soluzione contenente 0,74 g/L di un acido organico debole HY, con costante acida Ka = 1 x 10-6 è PH= 4,0. Calcolare la massa molare dell’acido.

A) 74,0 g /mol

B) 63,8 g/ mol

C) 95,4 g /mol

D) 55,3 g/ mol

soluzione

Ricordiamo che la massa molare dell’acido corrisponde al suo peso molecolare PM

Se il PH= 4 allora [ H+] =10-4 

la [HY] = 0,74/PM

sapendo che per un acido debole HY che si dissocia   HY<==> H+ +Y-

Ka= [H+]² /[HY]  avremo   Ka=  [H+]² / 0,74/PM  quindi

Ka x 0,74/PM = [H+]²      PM = Ka x 0,74 / [H+]²

PM= 0,74 x 1 x 10-6 / 10-8  = 0,74 x 102  = 74 g /mol

risposta corretta A

40) Bombardando atomi di litio con neutroni(10n ), si ottengono idrogeno ed elio, secondo la reazione:

6 3 Li +10n →xy H +  42He

Determinare i valori. di x e y.

A) x = 3;  y = l

B) x = 2;  y = 3

C) x = l;   y = 1

D) x = 1;  y = 2

soluzione

poichè la massa deve essere conservata, la somma tra protoni e neutroni prima della reazione  è 6+ 1 =7  in totale, e  siccome l’elio  He ha 2 protoni e 2 neutroni (cioè massa 4) e 2 elettroni, necessariamente  sull’idrogeno devono esservi 7 -4 = 3 tra protoni e neutroni (cioè un protone e due neutroni) ed 1 solo elettrone .

La risposta corretta è A

QUI’ CONTINUANO I QUESITI DELLA CLASSE A 

41) Un recipiente del volume di 1,00 m3 contiene 10,0 kg di ossigeno alla pressione di 1x 106 Pa. Qual è la temperatura nel recipiente?

A) 385 K

B) 345 K

C) 305 K

D) 265 K

soluzione 

Possiamo calcolare la temperatura T dell’ossigeno ricordando che PV=nRT da cui  T= PV/nR

pertanto  1 x 106 x 1000 / (10000/32) x 8,314 = T

T= 1000 x 106/312,5 x 8314= 1x 109/2598125= 384,9×109 / 109

T= 384,9 K

risposta corretta A

42) Due sistemi sono in contatto attraverso una parete conduttrice di calore. Quando viene raggiunto uno stato di equilibrio essi hanno:

A) uguale energia

B) uguale temperatura

C) uguale energia e uguale temperatura

D) uguale capacità termica

soluzione

43) Se 13,5 g di un gas X occupano 6,87 L misurati a 273 Ke a 1,01 . 105 Pa, qual è la sua massa molare?

A) 65,9 g/ mol 

B) 44,0 g/ mol

C) 56,2 g /mol

D) 33,4 g/ mol

soluzione

la massa molare non è altro che il Peso Molecolare del gas X e poichè per un gas ideale  PV=n RT

dove n=moli= g/PM si ha 

n= PV/RT       n= 1,01 x 105 x 6,87 /8,314 x 273= 6,939 x 105/ 2,269 x106 =0,306 moli 

quindi  moli= g/PM  cioè   PM= 13,5/ 0,306              PM=44 g/mol

risposta corretta B

44) Calcolare il pH di una soluzione ottenuta diluendo 2,0 mL di una soluzione acquosa di HCI 12,0 M con 0,65 L di acqua (assumere i volumi additivi):

A) 1,44 

B) 2,55

C) 3,21

D) 4,05

soluzione

il PH = -log[H+]    pertanto occorre conoscere la [H+] dopo la diluizione con 0,65 l di H2O-

gli equivalenti di acido iniziali sono :   0,002 litri x 12 M= 0,024 equivalenti 

questi vengono diluiti con 0,650 l di H2O e dopo aggiunta il volume finale è 0,650 + 0,002 = 0,652 litri.

La nuova concentrazione dell’acido è quindi [H+] = 0,024/0,652 = 0,0368 M 

il PH = -log [H+]= -log 3,68  x 10-2 = 2-log 3,68 = 2-0,566= 1,,44

 risposta corretta A

45) La concentrazione di pentano nell’aria di ambienti industriali non può superare il valore di 810 ppm. Indicare qual è il valore limite di pentano in %(voI/vol):

A) 0,027%

B) 0,12%

C) 0,081%

D) 0,22%

soluzione

ppm significa parti per milione  quindi se 810 ml sono contenuti in 106 ml di aria allora X saranno contenuti in 100( otteniamo così la %).

810 :106 = X : 102     da cui si ha  X = 81000 x 10 -6

X= %(v/v) = 0,081 %

risposta corretta C

46) Per preparare una soluzione acquosa l M di NaCI si è utilizzato un matraecio da l L. Nell’ aggiungere acqua al sale, il menisco della soluzione ba superato il livello indicato dalla tacca. Si è deciso di eliminare parte della soluzione ottenuta in modo da riportare il livello a 1000 mL. La soluzione contenuta nel matraccio avrà una concentrazione:

A) < l M

B) > 1 M

C) = l M

D) non si può dire nulla sulla concentrazione

soluzione

se il volume ha superato il limite del matraccio, significa che è stato aggiunto un pò di solvente in più , quindi NaCl è leggermente più diluito rispetto ad 1 M   ed evidentemente la concentrazione sarà leggermente inferiore ad 1.

risposta corretta A

47) La solubilità di una sostanza in acqua indica:

A) la quantità di sostanza che si discioglie nell’acqua

B) la tendenza della sostanza a disciogliersi in acqua

C) la quantità massima di sostanza che si discioglie in una determinata quantità  di acqua

D) la velocità con cui la sostanza si discioglie nell’acqua

soluzione

48) Indicare la formula bruta del composto idrogenocarbonato di calcio.

A) CaC03

B) Ca (HCO3)2

C) CaCO2

D) CaH2CO3

soluzione 

il termine idrogenocarbonato indica un composto contenente lo ione carbonato CO3-2  e l’idrogeno H+. Lo ione idrogenocarbonato è quindi  HCO3- .Pertanto, il composto non può essere nè A nè C. Il composto D pur avendo sia il carbonato che l’idrogeno, tuttavia possiede 2 atomi di H  e 1 atomo di Ca per cui si ha una molecola che non è elettricamente neutra . Si deduce che la molecola indicata è Ca(HCO3)2.

risposta corretta B

49) Indicare in quale delle seguenti specie l’azoto ha numero di ossidazione +5.

A) N2

B) HNO3

C) NO2

D) NO2-

soluzione 

ricordiamo che il n.o. di un atomo è in relazione all’ elettronegatività degli atomi cui è legato quindi nel composto HNO3 l’azoto è legato con 3 doppi legami all’ossigeno che è più elettronegativo per cui all’azoto si attribuisce il numero 3 x 2 =+6 ma poiché è legato anche ad un atomo di H che è meno elettronegativo gli si ha attribuisce anche -1. In definitiva il n.o. dell’N in HNO3  è +6-1=+5. Seguendo lo stesso metodo vediamo che in N2 l’azoto ha n.o.zero mentre in NO2 il n.o.= 2x+2=+4 e per NO2- si ha n.o. = 2 x +2-1= +3

La risposta corretta è quindi B

50) Completa in modo corretto la frase: gli isotopì 12C e 14C differiscono per

A) due protoni

B) due neutroni

C) un protone e un neutrone

D) due elettroni

soluzione

51) Indicare quale delle seguenti quantità di sostanze elementari è costituita dal maggior numero di atomi:

A) 56,0 g di ferro

B) 46,0 g di sodio

C) 100 g dì platino

D) 180 g di piombo

soluzione

I pesi atomici sono:

Fe= 55,85  g     Na =22,98 g    Pt = 195 g   Pb= 207 g

Sappiamo che in una quantità pari al peso atomico vi sono 6,02 x 1023 atomi quindi:

se in 55,85 g di Fe vi sono 6,02 x 1023 atomi, in 56 : X     X= 6,02 x 1023 atomi

22,98 : 6,02 x 1023  = 46 :X                                                    X= 12 x 1023 atomi

195: 6,02 x 1023  =100 :X                                                                   X= 3,08 x 1023 atomi

207 : 6,02 x 1023 = 180: X                                                       X= 5,23 x 1023 atomi 

dai dati si evince che il sodio contiene il maggior numero di atomi

risposta corretta B

52) Indicare quale delle seguenti coppie di specie chimiche ha la stessa configurazione elettronica.

A) He,I-

B) H-, Al+3+

C) Na, Mg2+

D) O2-, F-

soluzione

la struttura elettronica è :

He   1S2

I-  [ Kr]4d10 5s2 5p4

H-  1S2

Al+3   [Ne] 3s23p1      meno 3 elettroni   [Ne] 

Na  [Ne] 3s1

Mg+2   [Ne]

O-2  1s2 2s2 2p6  perchè O-2 ha 6 elettroni P

F-     1s2 2s22p6

gli ioni isoelettronici (che hanno la stessa configurazione elettronica) sono  O-2   ed F-

risposta corretta D

53) Completare in modo corretto la frase:L’energia di prima ionizzazione è:

A) l’energia che si libera quando un atomo cede un elettrone di valenza

B) maggiore se l’elettronegatività dell’elemento è maggiore

C) maggiore quella dei metalli alcalini di quella degli alogeni

D) zero quella dei gas nobili

soluzione

L’energia di ionizzazione di un atomo è l’energia minima richiesta per allontanare un suo elettrone a distanza infinita, a 0 K e in condizioni di energia cinetica  nulla cioè ad elettrone fermo.

X(g) → X+(g) + e−   I1

la ionizzazione è un processo endotermico e quindi il valore di I1 è positivo. E’ anche possibile allontanare un altro elettrone dal catione che si  è formato e l’energia necessaria è chiamata energia di seconda ionizzazione e si indica con I2.

                      X+(g) → X2+(g) + e−   I2

L’energia di Ionizzazione  dipende dalla distanza  degli elettroni esterni dal nucleo; infatti man mano che questa distanza aumenta, diminuisce l’attrazione del nucleo sugli elettroni e quindi occorre minore energia per strapparli dall’atomo. Accanto a questo effetto attrattivo vi è anche l’effetto schermante degli elettroni interni : infatti, se gli elettroni esterni sono attratti dal nucleo, essi sono anche respinti dagli strati più interni di elettroni. L’E.I. dipende  pertanto dalla forza di attrazione esercitata da un nucleo verso i propri elettroni,  ma dipende anche dall’ affinità elettronica che indica con quanta forza elettroni non appartenenti all’atomo possano da questi essere attirati.Un’altra caratteristica di un atomo è l’elettronegatività che  è la  tendenza ad attrarre gli elettroni di legame  ed è intuitivo che maggiore è l’elettronegatività maggiore sarà l’energia di ionizzazione proprio perché aumenta la forza di attrazione esercitata dal nucleo verso gli elettroni.

La risposta corretta del quesito è pertanto  B

54) Indicare l’affermazione errata tra le seguenti:

A) il volume dell’atomo di Mg è uguale a quello dello ione Mg2+ – .

B) l’atomo di fluoro è più piccolo dell’atomo di ossigeno e dell’atomo di cloro

C) l’atomo di elio è il più piccolo della tavola periodica .

D) all’interno di ogni periodo, gli elementi del primo gruppo hanno il raggio atomico maggiore

soluzione

Il volume di un atomo è strettamente collegato al raggio atomico.Il raggio atomico è definito per convenzione la metà della distanza tra i nuclei  di due atomi dello stesso elemento legati tra loro con legame covalente. Ad esempio il raggio atomico dell’ossigeno è rappresentato dalla metà del segmento immaginario che collega i due nuclei dei due atomi di ossigeno .I raggio atomico si misura  raggio in picometri (pm) oppure in Angstrom(Å).

In ogni gruppo della tavola periodica, il raggio atomico aumenta ; infatti,man mano che aumenta il numero di elettroni vengono occupati gli orbitali più esterni che sono più lontani dal nucleo e nel contempo la carica elettrica dell’elettrone esterno viene schermata dagli elettroni più interni ed il nucleo con la sua carica positiva agisce di meno su questi elettroni.

In ogni periodo della tavola periodica, invece, il raggio atomico diminuisce; infatti, pur aumentando  il numero di elettroni essi occupano lo stesso orbitale o  livello di energia e quindi si trovano alla stessa distanza dal nucleo .Ne consegue che i protoni (che aumentano come gli elettroni) non sono schermati in modo efficace dagli elettroni presenti e che sono  equidistanti dal nucleo.

Nella tavola periodica in basso a sinistra troviamo  gli elementi con raggio atomico maggiore ed in alto a destra troviamo gli elementi con raggio atomico minore.

I cationi sono sempre più piccoli degli atomi da cui derivano perché, come abbiamo già visto, quando un atomo perde un elettrone, pur diminuendo la carica negativa complessiva, tuttavia  la carica positiva (quella dei protoni nel nucleo) resta invariata ed in conseguenza le forze repulsive tra le cariche negative degli elettroni diminuiscono, mentre aumentano le forze attrattive verso il nucleo e di conseguenza, le dimensioni del catione sono inferiori rispetto all’atomo neutro.

Il volume di un atomo, che supponiamo sferico , è : V= 4/3π r³  quindi se r ,che è il raggio, diminuisce ovviamente diminuisce anche il volume e viceversa.

Questa discussione ci permette di rispondere al quesito, in quanto è evidente che Mg ed Mg+2 non possono avere uguale volume atomico in quanto in Mg+2 il nucleo esercita sugli elettroni  un’attrazione più efficace che non in Mg ed il raggio atomico diminuisce rispetto al raggio di Mg quindi il volume diminuisce.

55) Indicare l’affermazione corretta, tra le seguenti, che riguarda l’elemento con configurazione elettronica [Ne] 3s2 2d5:

A) è un metallo di transizione

B) è un alogeno

C) è un elemento del terzo periodo

D) non esiste

soluzione

secondo il principio aufbau, gli orbitali vengono riempiti partendo dall’orbitale ad energia più bassa e gli orbitali sono:

1S   2S  2Px 2Py 2Pz   3S  3Px3Py 3Pz  4S 3d 4Px4Py 4Pz  4(d1 d2 d3 d4 d5)  4(f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7)

come si può notare non esiste alcun orbitale 2d  e di conseguenza non può esistere un atomo che abbia la configurazione data nel quesito.

 la risposta corretta  è D

56) Gli atomi di Al, O, e S (in ordine alfabetico) hanno affinità elettronica AE diversa. Indicare la sequenza che riporta la corretta relazione tra i diversi valori:

A) AEAl >AEo > AEs

B) AEo=AEs>AEAl

C) AEo > AEs > AE Al

D) AE s > AE o > AE Al

soluzione 

l’affinità elettronica è la quantità di energia rilasciata o assorbita, quando   ad un atomo neutro isolato in condizioni di gas monoatomico si aggiunge un elettrone per formare uno ione gassoso con carica  −1 .La maggior parte degli elementi hanno affinità elettronica negativa in quanto durante il processo rilasciano energia. In generale i non metalli hanno affinità più negativa dei metalli mentre i gas nobili  hanno affinità positive  e non negative.L’affinità elettronica generalmente aumenta andando dal basso verso l’alto all’interno di ogni gruppo, ed andando  verso destra in ogni periodo.

Questo ci permette di sostenere che l’ossigeno ha AE > AEs >AEAl

risposta corretta C

57) Il triossido di zolfo è un’anidride. In acqua si trasforma in:

A) acido solfidrico

B) acido solforoso

C) acido solforico

D) nessuno dei tre

soluzione 

gli ossidi dei non metalli vengono definiti ossidi acidi proprio perchè con H2O formano acidi ossigenati. Infatti 

SO2 + H2O→ H2SO3

SO3 + H2O→ H2SO4

la risposta A è da scartare perchè l’acido solfidrico non ha ossigeno infatti lasua formula è H2S

la risposta B è da scartare perchè l’acido solforoso si forma da SO2 ed H2O e non da SO3.

La risposta corretta è C

58) La vitamina D3 (colecalciferolo) viene somministrata, ai pazienti carenti, in soluzione di olio d’oliva. Si può dedurre che tale vitamina è una sostanza:

A) apolare

B) polare

C) liquida

D) nessuna delle tre

soluzione

II solventi si possono essere polari e non polari (o apolari).

La polarità di un solvente può essere misurata dalla costante dielettrica e dal  momento di dipolo elettrico μ della molecola che lo costituisce. I solventi polari presentano elevati valori della costante dielettrica e del momento di dipolo, mentre i solventi non polari o apolari presentano bassi valori della costante dielettrica e del momento di dipolo.solventi polari sciolgono meglio composti polari e solventi non polari sciolgono meglio composti non polari”similia similibus solvuntur” (dal latino, “il simile scioglie il simile”).  Perché un composto sia miscibile in un solvente è necessario che si formino delle forze intermolecolari composto- solvente equivalenti a quelle che esistono tra le molecole del composto.La vitamina D che vediamo in figura 

pur avendo un gruppo OH polare, nel complesso è apolare in quanto i gruppi CH3 e CH2 le conferiscono una grande liposolubilità cioè la capacità di sciogliersi nei lipidi. Siccome l’olio di oliva è una miscela di lipidi o grassi, che sono composti organici costituiti prevalentemente da Carbonio ed Idrogeno  uniti tra loro con legami covalenti scarsamente polari (idrofobici) è evidente che la vitamina D si scioglie facilmente in olio d’oliva e può più facilmente essere utilizzata dall’organismo umano.

Risposta corretta A

59) Indicare qual è l’affermazione corretta tra le seguenti:

A) il KHCO3 è un sale

B) NaClO4 è un composto covalente polare

C) Hl è un composto covalente apolare

D) CaO è un anidride 

soluzione 

La risposta A è quella corretta in quanto KHCO3 è un sale acido formato da K+ ed HCO3-

60) Indicare in quale delle seguenti specie è presente un legame covalente dativo.

A) NH4+

B) HCO3-

C) CH4

D) N2

soluzione

Il legame di coordinazione (in passato indicato come legame covalente dativo ) è un LEGAME COVALENTE  in cui una coppia di elettroni viene messa a disposizione direttamente da un solo degli atomi che formano il legame mentre l’altro atomo che contrae il legame non utilizza elettroni propri in compartecipazione ed utilizza  la coppia “donata” dall’altro atomo. È da tener presente che il legame dativo,  è pur sempre un legame covalente che si basa sempre su una coppia di elettroni condivisa, anche se fornita interamente da uno solo dei due atomi che si sono legati e non è un diverso tipo di legame.

Nell”ammoniaca, l’azoto presenta un doppietto elettronico libero in un orbitale ibrido SP3 e se si unisce ad uno ione H+che possiede l’orbitale 1S vuoto quindi disponibile ad accettare i 2 elettroni del doppietto dell’azoto

reagisce con esso facilmente e ne consegue che il composto NH4+  presenta un legame covalente dativo il che significa che i due elettroni del legame vengono forniti solo dall’atomo di Azoto.

Ne consegue che la risposta corretta è A

41. Quale dei seguenti cicloalcani, con formula molecolare C5H12, forma un solo prodotto di monoclorurazione quando viene riscaldato in presenza di Cl2?

A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

soluzione

la reazione di clorurazione  degli alcani e cicloalcani è un processo radicalico in cui la prima fase è la scissione del Cloro in radicali Cloro:

42) Le aldeidi e i chetoni con almeno un idrogeno sul carbonio a sono in equilibrio con le loro rispettive forme enoliche, e generahnente l’equilibrio è spostato verso la forma carbonilica. Perché nel caso dell’1,3-cicloesandione, invece, l’equilibrio è spostato verso la forma enolica?

A) La forma enolica è stabilizzata dalla coniugazione

B) La forma enolica è stericamente meno impedita

C) La forma enolica è stabilizzata da un legame a idrogeno intramolecolare

D) La forma enolica ha una maggiore reattività

soluzione

 

A) 45,6 g

B) 54,1 g

C) 72,5 g

D) 66,2 g

soluzione

una soluzione è isotonica rispetto ad un’ altra quando la pressione osmotica è uguale in ambedue le soluzioni. Ne consegue che la soluzione glucosata deve avere una pressione osmotica pari a π =7,75 . 105 Pa. Pertanto, essendo la pressione osmotica di una soluzione regolata dalla legge di Van’t Hoff

π=n/v RT x i

dove i rappresenta il numero di particelle presenti in soluzione

(per esempio per NaCl i=2    per MgCl2 i=3 )

nel caso del glucosio si ha i=1 perciò    π x1 litro /RT = n moli di glucosio

sapendo  che la temperatura media del sangue è 37 gradi C allora T=273+37

n= 7,75 . 105 x 1 /8,314 x 273+37 = 7,75 . 105 /2,58 = 3,00 moli

3,00 x 180=54,1 g di glucosio da sciogliere in 1 litro

risposta corretta B

(4) Un sistema adiabatico si espande da 1,0 m3 a 1,3 m3 contro una pressione esterna costante pari a 1,00 x 104. Pa. Qual è la variazione di energia interna?

A) ΔE = -3,0 kJ

B)ΔE = -30 kJ

C) ΔE =  30kj

D) ΔE = -40 kJ

soluzione

il primo principio della termodinamica è ΔE = Q + Lavoro

Al lavoro compiuto dal sistema per convenzione si attribuisce un valore negativo e si misura in Jaules

Nelle trasformazioni adiabatiche non c’è scambio di calore con l’esterno per cui Q=0

ΔE=L=- P(V2-V1) pertanto

L =- Pesterna (V2-V1)= – 1,00 x 104 x (1,3 -1) = -1,00 x 10⁴ x 0,3

ΔE = -1,00 x 10⁴ x 0,3 =3000 J  =  – 3,0 KJ

risposta corretta A

45) Si consideri la conversione dell’ozono in ossigeno molecolare. Se in determinate condizioni la velocità con cui si produce ossigeno è 6,0 . 10-5 mol dm-3 s-1, la velocità con cui si consuma l’ozono sarà:

A) 9,0 .10-5 mol dm-3 s-1

B) 12,0 .10-5  mol dm-3 s-1

C) 6,0 .10-5  mol dm-3 s-1

D) 4,0 .10-5   mol dm-3 s-1 

soluzione

per una reazione A→ P la cinetica è v=k =-d[A]dt = d[P]/dt

pertanto se V=  6,0 .10-5  mol dm-3 s-1 che rappresenta come varia A nel tempo, essa però rappresenta anche la velocità con cui si produce B quindi

la risposta corretta è 6,0 .10-5  mol dm-3 s-1

risposta corretta C

(46) Si osserva sperimentalmente che la velocità della reazione

A →Prodotti

non cambia se varia la concentrazione di A. Qual è l’ordine di tale reazione? Quale andamento avrà la concentrazione di A al trascorrere del tempo?

A) La reazione è di primo ordine; la concentrazione dì A diminuisce linearmente

B) La reazione è di ordine zero; la concentrazione di A diminuisce linearmente

C) La reazione è di ordine zero; la concentrazione dì A non cambia

D) La reazione è di primo ordine; il logaritmo della concentrazione di A diminuisce linearmente

soluzione

sappiamo che per la reazione A→ P  la cinetica è descritta da 

v=k =-d[A]dt = d[P]/dt

essendo k costante (poichè non varia al variare di A) è chiaro che la velocità è del primo ordine e la concentrazione di A diminuisce proporzionalmente (linearmente ) col tempo.

risposta esatta A

47 -L’equilibrio di formazione dell’acqua

2 H2(g) + 02(g)  ⇄ 2 H20(g)

si sposta a destra se la temperatura diminuisce. Si può quindi concludere che: 

A) la reazione ha un ΔH maggiore di zero

B) la reazione è endotermica

C) la reazione è esotermica

D) non si può trarre alcuna conclusione in assenza di dati aggiuntivi

soluzione

in una qualunque reazione come ad es A+B ⇄ C+D.

∑ΔH_prodotti – ∑ΔH_regenti =ΔH_reazione

se pertanto ∑ΔH_prodotti > ∑ΔH_regenti  allora  il  ΔH_reazione è positivo

se invece      ∑ΔH_prodotti < ∑ΔH_regenti  allora  il  ΔH_reazione è negativo

poiché se ΔH_reazione = -Q  (dove Q= quantità di calore)

se ΔH_reazione è negativo la reazione è esotermica cioè viene prodotto calore

se ΔH_reazione è positivo la reazione è endotermica e perchè avvenga deve assorbire calore

quindi  se A+B→ C     +Q  (ΔHnegativo )   reazione esotermica

              se A+B  → C     -Q  (ΔHpositivo )   reazione endotermica

allora nel caso della formazione dell’acqua 

2 H2(g) + 02(g)  ⇄ 2 H20(g)

L’entalpia di formazione è la variazione di entalpia che accompagna la formazione di una quantità di sostanza a partire dai suoi elementi.

La variazione di entalpia ΔH  dipende da  Temperatura,Pressione stato fisico dei reagenti e dei prodotti ( solido, liquido, gassoso, acquoso).

Naturalmente se la reazione avviene con produzione di calore (esotermica)

A+B→C  +Q

un aumento di calore Q sposta l’equilibrio verso sinistra mentre una sottrazione di calore (temperatura più bassa) sposta l’equilibrio verso destra.

ovviamente se la reazione avviene con assorbimento di calore (endotermica)

A+B  →C  -Q

è evidente che l’aumento di calore Q sposta l’equilibrio verso destra

Pertanto se la temperatura diminuisce la reazione e l’equilibrio si spostano a sinistra

da quanto detto, per la reazione del quesito, e poichè la diminuzione di temperatura provoca uno spostamento verso destra della reazione, allora la reazione è Esotermica.

Risposta corretta C

48) Alla temperatura di 300 K e alla pressione P T’ la costante di equilibrio per la reazione:

N2(g) +O2 (g)  ⇄ 2NO(g)

è Kp . Se la reazione si scrive nel modo che segue:

½N2(g) + ½O2(g)  ⇄ NO(g)

la costante di equilibrio sarà espressa come:

A) (Kp)½

B) Kp 

C) Kp²

D) Kpx P_T

soluzione

il valore della costante di equilibrio per una reazione gassosa dipende dalle pressioni parziali dei componenti la reazione per cui per la reazione allo stato gassoso

N2(g) +O2 (g)  ⇄ 2NO(g)      Kp1 =P²_NO  / P_N2 x P_O2

e per la reazione che è sempre allo stato gassoso,

½N2(g) + ½O2(g)  ⇄ NO(g)     Kp= P_NO /P^½_N2 x P^½_O2

da cui si osserva che Kp =(Kp)½

ne consegue che la risposta corretta è A

49) Quale delle soluzioni indicate ha la concentrazione di ioni Ag+ (aq) maggiore?

A) Soluzione satura di AgCl(s)  Kps=1,8 10^-10

B) Soluzione satura di Ag2SO4(s) Kps= 1,7 10^-5

C) Soluzione 0,015 M di AgNO3

D) Soluzione satura di AgCN(s)   Kps=1,2 10-16

soluzione

in AgCl   [Ag+]= √Kps = 1,34 x 10^-5 moli/l

inAg2SO4    Kps=( 2s)² x s  =4s³     s³=[Ag+]³ = KPs/4 =1,7 x 10^-5  /4

s= 0,0162 moli/l

in AgNO3 0,015 M   [Ag+]=0,0150 moli/l

per AgCN   [Ag+]= √Kps =√1,2 10-16 = 1,0 x 10^-8 moli/l

da quanto esposto la [Ag+] maggiore è quella di Ag2SO4

50) Calcolare il pH di una soluzione ottenuta disciogliendo 0,015 mol di HCl e 0,030 mol di NaNO3 in acqua e portando il volume a 0,50 L

A) 2,2

B) 3,3

C) 4,3

D) 4,9

soluzione

l’aggiunta di acido 0,015 moli di HCl a 0,03 moli di sale NaNO2 forma HNO2 il quale è ancora in presenza di sale NaNO2 , ciò significa che si è formato un tampone costituito dall’acido debole HCN in presenza del suo sale NaCN.

HNO2<=> H+ + NO2-      Ka= [H+] [NO2-] / [HNO2]

ma  [NO2-] = concentrazione del sale NaNO2 

[HNO2] = concentrazione dell’acido HNO2 il cui H+ proviene dall’HCl aggiunto quindi [HNO2]= conc HCl

pertanto [H+] = Ka x  Ca/Cs       PH = PKa + logCs/Ca

quindi  PH= -log 4,5 x 10-4 + log 0,03/0,015= 4-log 4,5 +log 2 = 4- 0,65 + 0,30 =3,3 

PH= 3,3

risposta corretta B

 

51) Quanti grammi di acqua devono evaporare da 80,0 g di una soluzione al 37,0% in peso di KBr, per ottenere una soluzione al 55,0%?

A) 34,3 g

B) 12,8g

C) 11,7 g

D) 26,2 g

soluzione

in 80 g vi sono 0,37 x80, all0ra in (80-X) ve ne sono 0,55 x (80-x) 

pertanto 80 x 0,37 =0,55x (80-X)

29,6 = 44-0,55X da cui     0,55X = 44-29,6   0,55X = 14,4   X=14,4/0,55 =26,18 g

risposta corretta D

52) Alla temperatura di 293 K, in 250 mL di soluzione acquosa sono disciolti 0,019 g di N2(g) nelle condizioni in cui la pressione parziale di N2(g) sulla soluzione è 1,01×10⁵ Pa, Calcolare la costante (in unità Pa/M) relativa all’ equilibrio:

N 2(aq) <=> N 2(g) 

 A) 4,11 x 10⁶ Pa/M

B) 1,55 x 10⁵ Pa/M

C) 3,73 x 10⁷ Pa/M

D) 8,44 x 10⁷ Pa/M

soluzione

la costante di equilibrio per la reazione N 2(aq) <=> N 2(g)  è:

[N2]g /[N2]aq =K

[N2]aq=( 0,019/28 )/Volume = 0,000678 / 0,250 = 0,00271 moli/l

[N2]g = pressione parziale di N2 =1,01 x 10⁵ Pa

quindi K= 1,01 x 10⁵ /0,00271 =3,726 x 10⁷

risposta corretta C

53) Calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando: 

100,0 ml, di NH4Cl(aq) 0,020 M con 20,0 mL di HCl(aq) 0,030 M e 50,0 mL di NaOH(aq) 0,052 M. Considerare i volumi additivi.

A) 10,7

B) 12,5

C) 7,21

D) 9,15

soluzione

l’aggiunta di NaOH ad NH4Cl forma un tampone costituito da NH4Cl ed NH4OH

Un tampone è una soluzione che varia in maniera trascurabile il proprio pH in seguito all’aggiunta di quantità moderate di un acido o di una base forte come nel caso del quesito. Per il calcolo del PH si applica poi l’equazione di Henderson-Hasselbalch

PH=PKa + log Cs/Cb

Ka= Kw/Kb = 1.0×10^-14/1.8×10^-5 = 5.6×10^-10

Cs= 100 x 0,020 = 2millimoli in un volume pari a 100 +50 = 2 mmoli in 150ml 

Cb= 50 x 0,052 =2,6 mmoli in 150 ml 

se in 150ml vi sono 2,6 x 10-3 moli in 1000 ve ne sono x 

x=Cb=2,6  /150 = 0,0174 moli/l

Cs = 2/150 = 0,013 moli/l            PH = -log 5,6 x 10^-10 + log 0,013/0,0174

PH= 10-log 5,6 + log 0,747 =10-0,748 -0,126 =9,126

se aggiungiamo 20 ml HCl   0,03 M  abbiamo 

[H+]= 10-^9,126 + ( 20 x 0,03)/170  = 1,0035 x 10^-9,126

PH = 9,126 -log 1,0035 =9,126-0,0015 = 9,1476 = 9,13

 

54) A 1000 K avviene la reazione che segue (da bilanciare):

NH3(g) + NO (g)→ N2(g) + H2O (g)

Quante moli di N2(g) si ottengono se si mettono a reagire 15,3 mol di NO(g) e 8,5 moli di NH3(g)?

A) 12,1 mol

B) 11,2 mol

C) 13,1 mol

D) 10,6 mol

soluzione

l reazione bilanciata è:  4NH3(g) +6 NO (g)→5 N2(g) + 6H2O (g)

pertanto se 4 moli di NH3 formano 5 moli di N2, allora 8,5 moli ne formeranno X

4:5=8,5 :X    X= 8,5×5/4= 10,6 moli

risposta corretta D

55) Mettendo a reagire 2,00 mol di azoto con una quantità stechiometrica di idrogeno, ad alta temperatura, si forma ammoniaca. Calcolare il numero di moli di tutte le specie presenti alla fine della trasformazione, se la reazione ha una resa del 75%.

A) 1,0 mol di N2; 3,0 mol di H2; 2,0 mol di NHs

B) 0,5 mol di N2; 1,5 mol di H2; 3,0 mol di NH,~

C) 0,7 mol di N2; 0,21 mol di H2; 1,75 mol di NH3

D) 0,25 mol di N2; 0,50 mol di H2); 3,0 mol di NH3

soluzione

la reazione bilanciata è.    N2 + 3H2→ 2NH3

per cui da 2 moli si avrà   2N2 +6H2→ 4NH3

ma la resa  è il 75% quindi in realtà si formano 4x 0,75 = 3,0 moli si NH3

ovviamente 2 – 0,75 x 2 =0,5 sono le moli di N2 

e quindi 6-0,75x 6 =1,5 moli di H2

risposta corretta D

56) Nella struttura di Lewis dello ione NO3-la carica formale sull’azoto è :

A) 0

B) +1

C) +2

D) +3

soluzione

La  carica formale è la carica che viene attribuita ad un atomo  in una  molecola o ione molecolare presumendo che gli elettroni dei suoi  legami con gli altri atomi siano equamente condivisi senza tener conto dell’elettronegatività.

La carica formale può essere utile per stabilire quale fra le possibili strutture di Lewis rappresenta  meglio i legami della molecola.

Carica formale = ( numero di elettroni di valenza dell’atomo neutro) – (numero degli elettroni di valenza di non legame dell’atomo nella molecola) – ½ ( numero di elettroni presenti nei legami covalenti).

C.F.= E_valenza – E_noBonding– ½N_elet.Bonding

Per l’azoto in NO3- si ha             

57) Indicare in base della teoria VSEBR, quale delle due specie, SF 4 e NH. +, ha una geometria a sella: 

A) solo SF4

B) solo NH4+

C) ambedue le specie

D) nessuna delle due specie

soluzione

NH4+ ha struttura tetraedrica 

SF4

58) La reazione tra zinco e acido solforico produce solfato di zinco e idrogeno gassoso. Calcolare quanti grammi di solfato di zinco si producono se si formano 28,0 litri di H2 misurato a 273,15 K e 101,3 kPa.

A) 202,0 g

B) 404,0 g

C) 606,0 g

D) 134,7 g

soluzione

la reazione è   Zn+H2SO4 → ZnSO4 +H2↑

28 litri di H2 alla T=273,15 e P=101,3 kPa sono n moli

PV=nRT   n=PV/RT

n= 101,3 x 28 /8,314 x 273,15 =1,25 moli

le moli di ZnSO4 che si ottengono dalla reazione sono uguali alle moli di idrogeno quindi si ottengono 1,25 moli di ZnSO4 cioè

1,25 x PM = gr    1,25 x 161,4 =201,75 g

risposta corretta A

59)  ANNULLATO

60) Calcolare quanti grammi di Ca3(PO4)2 si ottengono se si mettono a reagire 22 g di k3PO 4 con 12 g di CaCl2. La reazione (da bilanciare) è:

K3PO4(aq) + CaCl2(aq) →Ca3(PO4)2(s) + KCl(aq)

A) 44g

B) 33 g

C) 22 g

D) 11 g

soluzione

la reazione bilanciata è :

2K3PO4(aq) + 3CaCl2(aq) →Ca3(PO4)2(s) + 6KCl(aq)

se da 3 CaCl2 si ottiene Ca3(PO4)2 da 12 g se ne ottiene X

3x 111 : 310,2 = 12 :X

333 : 310,2=12 :X     X = 11,18 g