Giochi della Chimica 2024 Fase nazionale ‒ Classe B

1. Nella titolazione di un acido forte con una base forte, qual è l’indicatore più adatto da utilizzare, tenendo conto
dei rispettivi intervalli di pH di viraggio, affinché il punto di viraggio sia più vicino al punto equivalente?
A) metilarancio (3,1–4,4)
B) timolftaleina (8,3–10,5)
C) rosso di metile (4,8–6,0)
D) blu di bromotimolo (6,0–7,6)
1. Soluzione

SOLUZIONE

COSA SONO GLI INDICATORI ?

Un indicatore acido base è un acido debole che generalmente si indica con HIn  che assume un colore quando si trova allo stato indissociato ed un colore diverso quando si trova nello stato dissociato. Essendo un acido debole si dissocia secondo la reazione

HIn_(aq)+H2O_(l)⇌H3O+_(aq)+In−_(aq)

                        rosso                                             giallo                           

questa reazione essendo un equilibrio ha una costante di equilibrio cioè una costante di dissociazione  che viene indicata come costante dell’indicatore K_ind

K _ind  =⌈ H3O+⌉_(aq)+⌈In−⌉_(aq)   /  ⌈HIn⌉_(aq)+⌈H2O⌉_(l)

                                             K _ind  =⌈ H3O+⌉_(aq) x giallo / rosso  x ⌈H2O⌉_(l)

                      ⌈ H3O+⌉_(aq) = Kind   B /A

indicando  con A il colore giallo e con B il colore rosso.

Sapendo che l’occhio umano riesce a distinguere il colore A da quello B quando A è 10 volte B

si vedrà il colore giallo A quando  questi è 1o volte il rosso B   quindi (indicando per comodità ⌈ H3O+⌉_(aq)  con ⌈H+⌉ possiamo scrivere

⌈H+⌉ = Kind B /10  B       e viceversa si vedrà a quando B è 10 A          ⌈H+⌉ = Kind 10 A/ A

⌈H+⌉ = Kind 1 /10      e  ⌈H+⌉ = Kind  x 10

passando ai logaritmi si ha log ⌈H+⌉ = log Kind 1 /10      e  ⌈H+⌉ = log Kind  – log 10            log ⌈H+⌉ = log Kind + log 10 

cambiando di segno  avremo le due espressioni che indicano i PH essendo -log =P

 – log ⌈H+⌉ = – log Kind  -(-log 10)         – log ⌈H+⌉ = -log Kind – log 10 

PH= P_Kind   + 1      PH= PKind  – 1 

pertanto la variazione di colore di un indicatore si ha in un intervallo di 2 unità di PH 

la titolazione di un acido forte con una base forte ha  il punto di equivalenza a pH 7, ed il pH passa immediatamente  da valori acidi a valori basici (da pH 4,5 a pH 9,5) con una sola goccia di titolante. Il viraggio dell’indicatore  diventa visibile quando si supera il limite superiore dell’intervallo di viraggio, quindi  per la titolazione acido forte  base forte il limite superiore dell’intervallo di viraggio che è più  vicino a 7 lo possiede il blu di bromotimolo ( pH 7,6)  Questo indicatore è quello da usare per valutare nel modo migliore  il punto equivalente della reazione .

In generale si usano gli indicatori che hanno un Pkind vicino al PH del punto di equivalenza

da notare che esistono anche indicatori REDOX utilizzati per valutare il punto equivalente in una titolazione che utilizza un’ossidoriduzione. a seconda del valore del potenziale elettrochimico del punto equivalente della reazione.

Risposta corretta  D

2. Due isotopi NON hanno lo stesso:
A) numero di protoni
B) numero di massa
C) numero atomico
D) numero di posizione nel sistema periodico degli elementi
2. Soluzione

gli isotopi sono atomi di uno stesso elemento che possiedono  lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni

IL NUMERO DI MASSA È DATO DALLA SOMMA DEL NUMERO DI PROTONI E DEI NEUTRONI

L’IDROGENO H CHE PRENDIAMO COME ESEMPIO HA DUE ISOTOPI IL DEUTERIO ED IL TRITIO

es H,D,  T  cioè IDROGENO, DEUTERIO, E TRITIO

L’ IDROGENO H  possiede 1 protone soltanto ed ha numero di massa 1 e si indica con   ¹H

IL DEUTERIO   possiede 1 protone ed un neutrone quindi ha numero di massa 2  e si indica con   D oppure ²H

il TRITIO  possiede 1 protone e 2 neutroni  e si indica con T oppure ³H

IL NUMERO ATOMICO INVECE E’ DATO DAL NUMERO DI PROTONI

QUINDI GLI ISOTOPI DELL’IDROGENO VISTI SOPRA,CHE  POSSIEDONO LO STESSO NUMERO DI PROTONI POSSIEDONO NUMERO ATOMICO MA NUMERO DI MASSA DIFFERENTE 

IL NUMERO DI MASSA SI SCRIVE A SINISTRA IN ALTO DEL SIMBOLO DELL’ELEMENTO ES ²³⁸U ²³⁵U  ¹²C  ¹⁴ C

Risposta corretta B
3. In quali delle seguenti sostanze il legame tra gli atomi è di natura prevalentemente ionica?
A) acido cloridrico
B) bromuro di potassio
C) diamante
D) ammoniaca

3. Soluzione

Il legame ionico è un tipo di legame che si instaura tra atomi di grande differenza di elettronegatività (di solito pari a 1,7 e 2 )

esistono diverse scale di elettronegatività (è la proprietà di un atomo di attrarre gli elettroni di un legame)

1 scala di Pauling 

2 scala di  Mulliken

3 scala  di Allred-Rochow

4 scala di Sanderson

5 scala di  Allen

Indipendentemente dalla scala prescelta i valori di elettronegatività mostrano un andamento abbastanza regolare lungo la tavola periodica  degli elementi. L’elettronegatività è quindi una proprietà periodica . I  valori di elettronegatività aumentano procedendo da sinistra a destra lungo un periodo, come esemplificato dai seguenti dati

I valori di elettronegatività inoltre calano procedendo dall’alto verso il basso lungo un gruppo, come illustrato dai seguenti dati relativi agli alogeni

il potassio ha un’elettronegatività secondo pauling pari a 0,82 ed il bromo 2,96 quindi tra questi due atomi si instaura un legame ionico

l’HCl allo stato gassoso forma un legame covalente polare in quanto gli elettroni di legame sono attratti dalla sua elettronegatività maggiore rispetto all’idrogeno

Il diamante è costituito da atomi di Carbonio soltanto e l’ammoniaca N è 3 costituita da Azoto con legami covalenti con l’idrogeno

da quanto esposto, la risposta corretta + B
4. Il numero quantico di spin può assumere valori:
A) –n, +n B) –ℓ, +ℓ C) –1/2, +1/2 D) –1, +1
4. Soluzione
Il numero quantico di spin di un elettrone può assumere solo 2 valori +1/2 e –1/2

l’energia di un elettrone si calcola dall’equazione di Schrödinger

EΨ= H Ψ

perchè E sia diverso da zero è necessario che alcuni numeri presenti nella funzione Ψ   abbiano valori ben determinati ed in relazione tra loro infatti

n= numero quantico principale, che definisce il livello energetico in cui si trova l’elettrone, può assumere valori che vanno da 1 ad ∝

l = numero quantico  quantico secondario, l, definisce la forma dell’orbitale in cui è collocato l’elettrone. Questo numero quantico è anche noto come numero quantico azimutale o numero quantico rotazionale o numero quantico angolare.

I valori di l vanno da 0 a n -1.

Il numero quantico magnetico, m, ci dice come l’orbitale è orientato nello spazio.

m assume valori interi, anche negativi, compresi tra  +l 0 -l 

 se l=0

m=o per cui si ha uno stato s

se l=1

m= +1,0,-1 (si hanno gli orbitali P che sono 3 )

se l= 2 m= +2,+1.ì,-1,-2 ( si hanno gli orbitali d che sono 5 )

se 2 elettroni si trovano nello stesso orbitale devono avere spin diversi (+1/2 e -1/2 )

la risposta corretta è C

5. Il bilanciamento di una reazione chimica è imposto dalla legge di:
A) Proust B) Lavoisier C) Dalton D) Gay-Lussac
5. Soluzione
Il bilanciamento di una reazione chimica è imposto dalla legge di Lavoisier che dice che in una reazione chimica
la massa si conserva. (Risposta B)
6. Fra le seguenti molecole H2S, CO2, HCN, NH3, indicare quella la cui struttura di Lewis ha un’unica coppia di
elettroni di non legame sull’atomo centrale.
A) CO2 B) HCN C) NH3 D) H2S
6. Soluzione
In H2S (simile ad H2O) l’atomo centrale (6 e‒
di valenza) fa due legami e resta con 2 coppie di non legame.
In CO2 e in HCN il carbonio (4 e‒
di valenza) fa 4 legami e non ha coppie di non legame.
In NH3 l’azoto (5 e‒
di valenza) fa tre legami e resta con una coppia di non legame.

(Risposta C)

7. La molecola BCl3:
A) ha tre legami dativi B) è poco polare C) è fortemente polare D) ha momento dipolare nullo
7. Soluzione
La molecola BCl3 è planare trigonale. Anche se i legami B‒Cl, sono polari, i loro dipoli, per simmetria,
si annullano tra loro e la molecola è apolare. (Risposta D)
8. Se si raddoppia la pressione e si triplica la temperatura di un gas ideale, il suo volume diviene:
A) 3/2 di quello originale B) 1/2 di quello originale
C) 2/3 di quello originale D) 6 volte quello originale
8. Soluzione
Dalla legge dei gas: V1 = nRT1/P1 si ottiene: V2 = nR(3T1)/2P1 = 3/2 (nRT1/P1) V2 = 3/2 V1. (Risposta A)
9. Nella teoria cinetico-molecolare:
A) le particelle in un gas si muovono in maniera casuale e disordinata
B) le particelle in un solido sono libere di muoversi in modo indipendente l’una dall’altra
C) l’energia cinetica media delle particelle in un gas diminuisce con l’aumentare della temperatura
D) nessuna delle altre opzioni è corretta
9. Soluzione
La teoria cinetico-molecolare si riferisce ai gas (B errata).
Afferma che l’energia cinetica media delle particelle è direttamente proporzionale a T (E c =
3
/2 kT) (C errata).
La teoria cinetica suppone che le particelle di un gas si muovano in modo casuale e disordinato e che gli urti tra
particelle e con le pareti siano elastici. (Risposta A)
10. La variazione di entalpia di una reazione chimica:
A) è sempre negativa
B) è sempre positiva
C) è la differenza tra l’entalpia dei prodotti e l’entalpia dei reagenti
D) è indipendente dalla temperatura

10. Soluzione
L’entalpia e una funzione di stato, il ∆H è la differenza tra l’entalpia dei prodotti e dei reagenti. (Risposta C)
11. Quale delle seguenti molecole ha le forze intermolecolari più deboli?
A) H2O (acqua) B) NH3 (ammoniaca) C) HF (acido fluoridrico) D) CH4 (metano)
11. Soluzione
HF, H2O, NH3 possono formare legami a idrogeno tra le molecole.
CH4 (apolare) può formare solo legami di van der Waals (forze di London) ben più deboli. (Risposta D)
12. Indicare l’affermazione corretta.
A) l’entropia è una misura dell’energia totale di un sistema
B) l’entropia è una funzione di stato
C) l’entropia di un sistema diminuisce quando aumenta il disordine delle particelle
D) l’entropia standard di formazione di un elemento puro è sempre zero
12. Soluzione
L’entropia è una funzione di stato, è legata al grado di disordine del sistema ed è una misura della inutilizzabilità
della sua energia, infatti si può ottenere energia da un sistema solo se la sua entropia aumenta. (Risposta B)
13. Il pH di una soluzione acquosa di KOH 0,001 mol/L è:
A) 11 B) 9 C) 8 D) 3
13. Soluzione
KOH è una base forte, quindi [OH‒
] = C = 0,001 M (10‒3
M) quindi pOH = 3 e pH = 11. (Risposta A)

14. Soluzione
1n 15 g di calcare ci sono 15 ∙ 0,572 = 8,58 g di CaCO3. La massa molare di CaCO3 è 100 g/mol.
Le moli di CaCO3 (e di Ca) sono: n = m/MM = 8,58/100 = 0,0858 mol
La massa di Ca è: m = n MA = 0,0858 ∙ 40 = 3,43 g. (Risposta C)
15. Data la reazione (da bilanciare): MgO + H3PO4 → Mg3(PO4)2 + H2O
Indicare i grammi di MgO (MM = 40,3 g/mol) e le moli di H3PO4 (MM = 97,99 g/mol) che bisogna fare reagire
per ottenere 26,3 g di Mg3(PO4)2 (MM = 262,85 g/mol), supponendo che la resa sia del 100%.
A) 6,05 g di MgO; 0,10 mol di H3PO4
B) 12,09 g di MgO; 0,20 mol di H3PO4
C) 3,02 g di MgO; 0,2 mol di H3PO4
D) 24,18 di MgO; 0,2 mol di H3PO4
15. Soluzione
La reazione è: 3 MgO + 2 H3PO4 → Mg3(PO4)2 + 3 H2O
moli (mol) 0,3 0,2 0,1
MM (g/mol) 40,3 97,99 262,85
massa (g) 12,09 26,3
Le moli di Mg3(PO4)2 che si vogliono ottenere sono: 26,3/262,85 = 0,10 mol
Servono il doppio di moli di H3PO4: 0,10 ∙ 2 = 0,20 mol e il triplo di moli di MgO: 0,1 ∙ 3 = 0,30 mol
La massa di MgO è: 40,3 ∙ 0,30 = 12,09 g. (Risposta B)
16. Un composto organico costituito da carbonio, idrogeno e ossigeno ha dato all’analisi i seguenti risultati:
C = 63,12%; H = 8,85%; O = 28,03%.
La massa molare del composto è 114,20 g/mol. Indicare la sua formula molecolare.
A) C6H10O2 B) C3H5O C) C3H4O D) nessuna delle altre risposte
16. Soluzione
In 100 g di composto le moli sono: C (63,12/12 = 5,26 mol); H (8,85/1,008 = 8,78 mol); O (28,03/16 = 1,75 mol).
Dividendo per il numero minore (1,75) si ottiene: C (5,26/1,75 = 3,0); H (8,78/1,75 = 5,0); O (1,75/1,75 = 1)
La formula minima del composto è C3H5O (MM = 3 ∙ 12 + 5 + 16 = 57 g/mol).
Il rapporto tra le due MM è 114,2/57 = 2. La molecola incognita ha formula doppia: C6H10O2.

(Risposta A)

17. Indicare se si ottiene un precipitato di PbCl2 mescolando 500 mL di Pb(NO3)2 0,01 mol/L con 500 mL di HCl
0,01 mol/L [Kps PbCl2 = 1,17 ∙10–5 (mol/L)3
].
A) si ottiene un precipitato B) non si ottiene un precipitato
C) dipende soltanto dalla temperatura D) nessuna delle precedenti risposte
17. Soluzione
Le moli di Pb2+ sono: n = MV = 0,01 ∙ 0,5 = 0,005 mol. Le moli di Cl‒
sono: n = MV = 0,01 ∙ 0,5 = 0,005 mol.
Dato che il volume finale è 1L, si ha: [Pb2+] = [Cl‒
] = 0,005/2 = 0,0025 mol/L.
La dissociazione di PCl2 è: PbCl2 → Pb2+ + 2 Cl‒
con Kps = [Pb2+][Cl‒
]
2

Si ha precipitato se: [Pb2+][Cl‒
]
2
> 1,17 ∙10‒5
. 0,0025 ∙ 0,00252
= 1,56 ∙10‒8
(< Kps) non precipita. (Risposta B)
18. Indicare il nome IUPAC del solfato rameoso.
A) tetraossosolfato(VI) di dirame
B) tetraossosolfato(VI) di rame
C) triossosolfato(IV) di dirame
D) tetraossosolfato(IV) di rame
18. Soluzione
La molecola contiene Cu+
, quindi è la sua formula è Cu2SO4.
Il solfato (SO4
2‒
) contiene zolfo con N.O. = +6, quindi il suo nome sarà tetraossosolfato(VI).
Nella molecola ci sono due ioni Cu+
quindi, dirame. Il nome è: tetraossosolfato(VI) di dirame.

(Risposta A)

19. Quale volume di una soluzione di H2SO4 al 96% m/m (d = 1,84 g/mL) deve essere prelevato per preparare
1 L di soluzione di H2SO4 2 mol/L?
A) 222 mL B) 111 mL C 11 mL D) 55 mL
19. Soluzione
La MM di H2SO4 è: 2 + 32 + 64 = 98 g/mol. 1,0 L di soluzione concentrata pesa 1840 g
La massa di H2SO4 in 1 L è: 1840 ∙ 0,96 = 1776,4 g. Questi contengono: 1776,4/98 = 18,02 mol,
Quindi H2SO4 al 96% è 18,02 M.
Per avere 2 moli devo prelevare una quantità: 18,02/2 = 9,01 volte minore,
quindi devo prelevare 1000/9,01 = 111 mL
Oppure si può risolvere la proporzione: 18,02 : 1000 = 2 : x da cui: x = 111 mL. (Risposta B)
20. Indicare l’affermazione ERRATA.
A) lo spin è una proprietà intrinseca delle particelle subatomiche al pari di massa e carica
B) l’attrazione inter-elettronica causa una contrazione degli orbitali negli atomi polielettronici
C) la massa è una grandezza estensiva
D) la pressione è una grandezza intensiva
20. Soluzione
Gli elettroni sono negativi e quindi si respingono tra loro. Le nubi elettroniche non si possono contrarre per una
forza attrattiva elettone-elettrone che non esiste. (Risposta B)
21. Un gas nobile perfetto (He) è contenuto in un recipiente chiuso a volume costante a 25 °C.
A) se il gas viene riscaldato la pressione diminuisce
B) se il gas viene raffreddato il volume aumenta
C) se il gas viene raffreddato la temperatura resta costante
D) se il gas viene riscaldato la pressione aumenta
21. Soluzione
Dalla legge dei gas si vede che T e P sono direttamente proporzionali: P = (nR/V) T.

(Risposta D)

22. Nell’atomo di He sono presenti due elettroni e un nucleo carico positivamente (Z = +2). Sapendo che
l’energia di prima ionizzazione dell’elio è 25,6 eV (He → He+
+ e‒
), indicare la considerazione corretta per
l’energia di seconda ionizzazione (He+ → He2+ + e‒
).
A) l’energia di seconda ionizzazione è maggiore dell’energia di prima ionizzazione per la maggiore attrazione tra
nucleo e l’unico elettrone di He+
rispetto all’attrazione degli elettroni in He neutro
B) l’energia di seconda ionizzazione è minore dell’energia di prima ionizzazione per la maggiore attrazione tra
nucleo e l’unico elettrone di He+
rispetto all’attrazione degli elettroni in He neutro
C) non è possibile fare valutazioni quantitative anche approssimate con i dati forniti
D) l’energia di seconda ionizzazione è uguale dell’energia di prima ionizzazione perché i due elettroni sono
indistinguibili
22. Soluzione
Nella seconda ionizzazione si deve allontanare un elettrone da uno ione positivo e quindi serve più energia rispetto alla prima ionizzazione nella quale si allontana un elettrone da un atomo neutro. (Risposta A)
23. Cosa succede nella seguente reazione?
OH OH
O
A) l’atomo di carbonio in posizione 1 si ossida
B) l’atomo di carbonio in posizione 1 si riduce
C) nessun atomo di carbonio nella molecola subisce variazione del suo stato di ossidazione
D) l’atomo di ossigeno si ossida
23. Soluzione
L’atomo di carbonio C-1 si ossida due volte: da alcol ad aldeide e da aldeide ad acido.

(Risposta A)

24. Indicare quali molecole hanno momento dipolare nullo (trascurando la polarità dei legami C-H).
1: cis-CHF=CHF 2: trans-CHF=CHF
3: CH2=CF2 4: CF2=CF2
A) composti 1 e 3
B) composti 3 e 4
C) composti 1, 2, 4
D) composti 2 e 4
24. Soluzione
Il momento dipolare è nullo se i dipoli dei legami polari si annullano tra loro per simmetria.
Questo accade nel trans-CHF=CHF (i due legami polari C‒F sono simmetrici) e in CF2=CF2 (completamente
simmetrico). (Risposta D)
H
F H
F H
H F
F F
H H
F F
F F
F
apolare apolare
25. Vi sono quattro bromuri alchilici di formula C4H9Br. Quanti tra questi hanno un carbonio terziario?
A) uno
B) due
C) tre
D) nessuno
25. Soluzione
Le due molecole a destra hanno un carbonio 3°. (Risposta B)
26. Disporre i seguenti anioni in ordine di basicità decrescente.
1: CH3COO‒
2: CH3CH2O
‒
3: CH3CH2
‒
A) 2 > 1 > 3
B) 3 > 1 > 2
C) 3 > 2 > 1
D) 1 > 2 > 3
26. Soluzione
L’anione più basico (meno stabile) è CH3CH2‒
perchè la carica positiva è su un carbonio alchilico (pKa 60).
Il successivo è l’alcossido CH3CH2O‒
perchè la carica positiva è su un ossigeno elettronegativo (pHa 18).
L’anione meno basico è il carbossilato CH3COO‒
perchè la carica negativa è su un ossigeno elettronegativo e
inoltre è stabilizzata per risonanza dal carbonile (pKa 4,5).

(Risposta C)

27. Indicare i gruppi funzionali della seguente molecola:
NO SH
A) ammide e tiolo
B) ammina e tiolo
C) ammina, chetone e tiolo
D) ammide ed estere
27. Soluzione
Il gruppo funzionale di sinistra è un’ ammide disostituita, quello di destra è un tiolo che è anche chiamato
mercaptano, il nome della molecola è: 5-mercapto-NN-dimetilesanammide.

(Risposta A

28. Quale gruppo funzionale NON può essere presente in una molecola di formula bruta C2H6O2?
A) perossido B) alcol C) emiacetale D) acido carbossilico
28. Soluzione
La molecola di formula C2H6O2 non ha insaturazioni (C2H2+2+2), quindi
non ha doppi legami nè anelli e così non può essere un acido carbossilico (che contiene un carbonile C=O), mentre può essere perossido, diolo
o semiacetale. (Risposta D)