GIOCHI DELLA CHIMICA 2018 FASI NAZIONALI – Classi A e B

I primi 40 quesiti sono comuni alle classi A e B.

1. Indicare quale, tra i seguenti, è il composto di coordinazione:

A) TiO2

B) XeF2

C) Ni(CO)4

D) Ca(OH)2

soluzione

i composti di coordinazione sono molecole in cui un catione metallico è coordinato cioè legato  ad atomi, ioni o gruppi atomici con un numero di legami superiore al suo numero di ossidazione. I composti di coordinazione vengono anche chiamati composti complessi ed un esempio è uno ione  metallico in soluzione acquosa che è  coordinato da molecole d’acqua. Gli atomi o gruppi atomici che si legano al metallo vengono chiamati LEGANDI. Nei composti complessi, il metallo utilizza gli orbitali d e  molto spesso i complessi che essi formano assumono colorazioni marcate come per esempio il Fe, coordinato all’emoglobina del sangue impartisce a questo la ben nota colorazione rossa. Uno dei legandi molto comuni è il gruppo carbonile ed i complessi che ne risultano vengono chiamati  carbonili metallici.Il Ni usa gli orbitali SP3  e la struttura che ne risulta è tetraedrica ed il composto è diamagnetico (non esistono elettroni spaiati).

poiché i metalli di transizione formano  con molta facilità complessi molto stabili con l’ossido di carbonio, se ne deduce che deve intervenire un meccanismo di interazione di legame diversa da quello puramente σ e specifico per questo tipo di composti, infatti

 

uno spostamento di elettroni via legame  π dal metallo all’ossido di carbonio rende quest’ultimo più negativo per cui risulta esaltata la sua basicità(retrodonazione di elettroni o Back donation))

In altri termini l’interazione σC→Me rendendo il CO meno negativo p più positivo faciliterà un richiamo di elettroni dal metallo al CO attraverso il legame π ed il risultato è un reciproco rafforzamento dei legami σ e π.

Da quanto abbiamo esposto è chiaro che il composto di coordinazione è Ni(CO)4

risposta corretta C

2. In una scatola sono conservati 100 gessetti che pesano in totale 1,00 kg. Assumendo che il gessetto sia costituito interamente da solfato di calcio diidrato, calcolare il numero di atomi di ossigeno contenuti in un gessetto:

A) 2,07 · 1023

B) 6,02 · 1023

C) 1,38 · 1023

D) 3,46 · 1022

soluzione

se 100 gessetti pesano 1000 g un gessetto pesa 10 g. Il PM del solfato di Ca .2H2O è 172,14 g

Sappiamo che in 1 mole di sostanza (in questo caso 172,14 g ) vi sono 6,02 x 1023 molecole quindi in 10 g ve ne saranno X

X= 10 x 6,02 x 1023 / 172,14 =0,342 x 1023

in 1 gessetto vi sono 3,49  x 1022 molecole

risposta corretta D

3. Lo ione Fe2+ è isoelettronico con:

A) Mn2+

B) Co3+

C) Ni2+

D) Cu2+

soluzione

Isoelettronico significa che ha lo stesso numero di elettroni di un altro elemento che può essere neutro o ione.

Fe+2 possiede 2 elettroni in meno rispetto ad Fe ([Ar] 3d64s2) quindi Fe+2 ha la configurazione [Ar] 3d6

Le configurazioni  dei metalli indicati e dei loro rispettivi ioni   sono:

Mn  [Ar] 3d54s     Mn+2 significa che vi sono 2 elettroni in meno quindi la configurazione elettronica di Mn+2 è : [Ar] 3d5

Co  [Ar] 3d74s2        Co+3 significa che vi sono 3 elettroni in meno quindi la configurazione elettronica di Co+2 è: [Ar] 3d6

Ni  [Ar] 3d84s2          Ni+2 significa che vi sono 2 elettroni in meno quindi la configurazione elettronica di  Ni+2  è :  [Ar] 3d8

Cu+2 [Ar] 3d104s1  Cu+2 significa che vi sono 2 elettroni in meno quindi la configurazione elettronica di  Cu+2 è:  [Ar] 3d9

ne consegue che il Fe+2 è isoelettronico con lo ione Co+3

risposta corretta B

4. Lasciando una soluzione acquosa di NaOH esposta all’aria, dopo qualche tempo la concentrazione dell’idrossido di sodio diminuisce. Come si può spiegare questo fenomeno?

A) l’idrossido di sodio reagisce con l’acqua.

B) l’idrossido di sodio evapora.

C) evapora l’acqua cambiando la concentrazione della base.

D) l’idrossido di sodio reagisce con l’anidride carbonica sciolta in acqua.

soluzione

una soluzione acquosa di NaOH in presenza di aria è a contatto con l’anidride carbonica in essa contenuta per cui si ha la reazione

1) CO2 + NaOH = NaHCO3 (formazione di bicarbonato di sodio)

2) NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O (formazione di carbonato di sodio)

essendo l’ ambiente basico le reazioni avvengono in modo completo  e gli equilibri sono spostati tutti a destra della reazione verso la formazione del Carbonato.

Lquantità di NaOH in presenza di aria pertanto diminuisce per formazione di Na2CO3

risposta corretta D

5. Indicare il tipo di interazione principale che si instaura tra H2O e D2O.

A) legame a idrogeno

B) dipolo permanente – dipolo indotto

C) carica – carica

D) nessuna delle precedenti

soluzione

Il deuterio rispetto all’idrogeno possiede un neutrone in più ma ciò non modifica le proprietà  delle interazioni tra le molecole che per effetto del momento di dipolo si attraggono con un vero e proprio legame a ponti idrogeno  O-H…O-H

O-D…O_H

si instaura pertanto un legame Idrogeno.

risposta corretta A

6. Quanto piombo si deve pesare per avere sulla bilancia un numero di atomi uguale a quello che costituisce 5,00 kg di ferro?

A) 1,85 g

B) 18,5 g

C) 1,85 kg

D) 18,5 kg

soluzione

la prima cosa da fare è calcolare quanti atomi vi siano in 5000 g di Fe.

sapendo che in una quantità 55,85 g (pari al PA del Fe) vi sono 6,02 x 1023 atomi allora in 5000 g ve ne saranno X

X = 5000 x 6,02 x 1023 / 55,85 =  538,9 x 1023 atomi

pertanto se in una quantità di Pb pari al suo PA vi sono 6,02 x 1023 atomi  in X g ve ne  saranno 538,9 x 1023 che rappresentano la quantità di atomi in 5 Kg doi Fe.

 207,2 : 6,02 x 1023 atomi = Xg : 538,9 x 1023 

X = 207,2 x 538,9 x 1023 / 6,02 x  1023 

X= 18548 g   = 18,5 Kg

risposta corretta D

7. Porre i seguenti elementi in ordine di elettronegatività decrescente:

A) Cl > Si > S > P

B) Cl > P > Si > S

C) Cl > S > P > Si

D) Cl > S > Si > P

soluzione

L’elettronegatività è definita come la capacità di un atomo di attrarre verso di sè gli elettroni di un legame. Se il legame è tra due atomi uguali gli elettroni ovviamente si trovano equamente condivisi tra i due atomi. Se invece gli atomi sono differenti allora uno dei due atomi ha una tendenza maggiore ad attrarre il doppietto elettronico di legame.

Esistono diverse scale di elettronegatività degli atomi la prima delle quali e forse più usata è la scala di Pauling .

La scala si costruisce  attribuendo all’elettronegatività di un elemento un valore arbitrario e ricavando poi  i valori relativi a questo attraverso la formula così ottenuta:

Consideriamo due atomi A e B che prendono parte a un legame covalente. Secondo Pauling la differenza di elettronegatività tra questi due atomi è pari a:

dove:

xa ed xb sono le elettronegatività degli atomi A e B.

Δ è detto “surplus di energia”,ed è dato da:

Dove EAB è l’energia di legame del composto A-B,

EAA l’energia di legame del composto A-A,

EBB l’energia di legame del composto B-B

il coefficiente 0,102 è dovuto al fatto che originariamente Pauling utilizzò entalpie espresse in elettroni volts mentre attualmente l’unità di misura nel sistema SI dell’entalpia è kJ/mol. Se espressa invece in kcal/mol il coefficiente assume il valore di 0,208.

Scala di Mulliken

L’elettronegatività è definita semplicemente come la media aritmetica tra l’ Energia di Ionizzazione  e l’Affinità elettronica

{\displaystyle x_{M}={\frac {1}{2}}\left(E_{A}+I\right)}

Scala di Allred-Rochow

Questa scala si basa sull’idea che un elettrone venga attratto da un atomo per effetto della forza coulombiana esercitata dal nucleo

{\displaystyle F={\frac {(Z^{*}e)(e)}{4\pi r^{2}\epsilon _{0}}}}

dove Z* è la carica nucleare efficace

L’elettronegatività è proporzionale a questa forza:

   
dove r è il raggio covalente dell’atomo.

ELETTRONEGATIVITA’ E TAVOLA PERIODICA

l’elettronegatività diminuisce lungo i gruppi mentre cresce lungo i periodi pertanto

Cl =3,16 

 Si=1,9 

S = 2,58

P = 2,19

pertanto la soluzione è Cl > S > P > Si 

risposta corretta C

8. Indicare l’affermazione ERRATA:

A) il legame singolo Si-Cl è più polare del legame singolo P-Cl

B) il legame singolo C-S è meno polare del legame singolo S-O

C) il legame singolo Si-O è più polare del legame singolo P-O

D) il legame singolo Si-O è meno polare del legame singolo P-O

soluzione

dai dati di elettronegatività che si possono vedere anche nel precedente quesito, è evidente che il silicio ha minore elettronegatività del fosforo quindi il legame Si-O è più polare del legame P.O

La risposta corretta è D

9. Indicare la molecola che non presenta legami doppi, secondo la teoria VSEPR:

A) SO2

B) B2O3

C) Cl2O

D) CO2

soluzione

La teoria VSEPR (Gillespie) consiste nell’individuare la disposizione geometrica degli atomi di una molecola tenendo presente che gli elettroni di un legame tendono a disporsi il più lontano possibile respingendosi tra loro secondo la legge di Coulomb.

l’SO2 ha la seguente struttura

Rappresentazione della molecola con indicazione delle dimensioni.

quindi presenta atomi che usano ibridi SP2  e quindi con legami σ e π.

B2O3 o triossido di diboro ha la seguente struttura

Anche questa molecola presenta doppi legami tra boro ed ossigeno.

La molecola di CO2  ha la struttura lineare :

Formula di struttura

ed ovviamente presenta doppi legami.

La molecola Cl2O è pertanto la molecola che possiede solo legami sigma :

Dichlorine-oxide-2D-dimensions.png

Sia l’ossigeno che il cloro usano ibridi SP2 con angolo che dovrebbe essere 109°,28′ tuttavia in questo caso la treoria VESPR prevede un angolo leggermente maggiore perchè i due atomi di cloro si respingono tra loro.

la risposta corretta è C

10. In Texas è stato rinvenuto un meteorite di forma approssimativamente sferica, di raggio 0,300 m e densità 4500 kg/m3. Esso è costituito da ferro e nichel ed il primo è presente al 35% in peso. Calcolare la quantità in moli di nichel presente nel campione.

A) 5,63 mol

B) 5,63 ·103 mol

C) 3,03 mol

D) 3,03 ·103 mol

soluzione

Per calcolare la % di Ni presente nel meteorite è necessario conoscere la quantità iniziale di materia in cui esso è contenuto che corriponde al peso del meteorite.

Non ci viene fornito il peso, tuttavia conosciamo la densità d e sappiamo che d=grammi /Volume

Pur non essendo fornito il volume , è possibile ottenerlo dai dati del quesito infatti il meteorite è una sfera ed il volume di una sfera è V=4/3π r3   pertanto conoscendo il raggio r=0,3 m si ha   V= 0,113 mpertanto:

d = 4500 kg= Kg / 0,113 da cui si ha Peso meteorite= 508,5 Kg 

Sapendo che contiene Fe al 35% è chiaro che Ni è il 65%

Per ottenere la quantità di Ni presente nel meteorite è sufficiente effettuare la proporzione:

se in 100 Kg vi sono 65 Kg di Ni allora in 508,5 Kg ve ne sono X

X= 65  x 508,5 / 100 = 330,5 Kg   e siccome il Ni ha un PA=58,7 g

moli di Ni =330,5 x 103 g /58,7 = 5,63 x 103

risposta corretta  B

11. Indicare la configurazione elettronica dello ione S2‒

A) [Ne] 3s2 3p8

B) [Ne] 3s2 3p5

C) [Ne] 3s1 3p6

D) [Ar]

soluzione

S2- significa che lo zolfo rispetto all’atomo neuro ha 2 elettroni in più (2 cariche negative) ,pertanto avendo lo S la seguente struttura:

 S=  [Ne] 3s²3p⁴   ne consegue che  S-2 [Ne] 3s²3p6

la risposta corretta è C

12. La formula di Lewis di H2SO3:

A) ha tre legami doppi

B) ha un legame zolfo-idrogeno

C) ha un legame triplo

D) ha un solo legame doppio tra ossigeno e zolfo

soluzione

H2SO3 è un acido  e quindi gli ioni H+ sono disponibili per eventuali reazioni di sostituzione per cui non vi è un legame S-H diretto ma esso deve essere legato all’0ssigeno da cui è più facile staccarlo.Infatti la struttura di H2SO3 è la seguente :

Risultati immagini per H2SO3

quindi vi è un solo doppio legame tra ossigeno e zolfo.

risposta corretta  D

13. Indicare quale coppia di molecole ha la stessa geometria molecolare, secondo la teoria VSEPR:

A) BeCl2 H2O

B) BeCl2 XeF2

C) BeCl2 SO2

D) BeCl2 NO2

soluzione

Allo stato cristallino il cloruro di berillio presenta una struttura di polimero monodimensionale costituito da celle tetraedriche unite per gli spigoli; la struttura tetraedrica è distorta, con angoli Cl-Be-Cl di 109° e Be-Cl-Be di 71°

In fase gassosa può presentarsi sia come monomero che come dimero.  I monomeri presentano geometria lineare con angolo di 180° a conferma del parziale carattere covalente dei legami: la molecola BeCl2 secondo la teoria VESPR mostra una geometria lineare

Monomero di cloruro di berillio
tra le molecole fornite dal quesito solo XeF2 ha struttura lineare :infatti
Xenon difluoride
mentre l’H2O ha struttura tetraedrica ed SO2 ha struttura angolare a V  come NO2
La riposta corretta è B
14. Indicare il gruppo di coefficienti, riportati in ordine casuale, che bilancia la seguente reazione:
PbCl2 + Al2(SO4)3 → PbSO4 + AlCl3
A) 1, 1, 2, 2
B) 1, 1, 3, 3
C) 1, 2, 3, 3
D) 2, 2, 3, 3
soluzione
La prima cosa da chiedersi è se si tratti di una reazione di ossidoriduzione cioè una reazione in cui vi siano variazioni del numero di ossidazione degli elementi che partecipano alla reazione. In questo caso i n.o. rimangono uguali sia prima che dopo la reazione, ed in questo caso particolare si tratta di una reazione di doppio scambio in cui gli elementi messi a reagire scambiano atomi o gruppi atomici tra loro (in questo caso Pb e Al si scambiano  SO4 e Cl .
La reazione si bilancia ricordando che le quantità a sinistra devono essere uguali a quelle di destra .
Consideriamo solo quegli atomi o gruppi atomici che sono differenti a sinistra e a destra :
a sinistra vi sono 2 atomi di Cl ed a destra 3 pertanto perché siano uguali in quantità dobbiamo moltiplicare a sinistra per 3 ed a destra per 2
quindi facendo parte il cloro di una molecola occorre moltiplicare tutta la molecola a sinistra x 3 ed a destra per 2
3PbCl2 + Al2(SO4)3 → PbSO4 +  2AlCl3
consideriamo l’altro gruppo che varia in quantità cioè SO4 :
a sinistra vi sono 3 SO4 ed a destra solo 1 pertanto moltiplichiamo a destra x 3 (ovviamente tutta la molecola)
3PbCl2 + Al2(SO4)3 → 3PbSO4 +  2AlCl3
quindi in definitiva abbiamo
A sinistra 3 Pb  ed a destra 3Pb
A sinistra 6 Cl    ed a destra 6 Cl
A sinistra 2Al  ed a destra 2 Al
A sinistra 3 SO4 ed a destra 3 di SO4
la reazione è bilanciata.
risposta corretta C
15. In un beaker si mettono a reagire 2,50 g di P4O10 con 2,50 g di H2O secondo la reazione (da bilanciare):
P4O10 (s) + H2O (l) → H3PO4 (aq)
Calcolare quanti grammi di H3PO4 si formano e quanti grammi del reagente in eccesso rimangono inalterati alla fine della reazione.
A) H3PO4: 3,45 g; reagente in eccesso: 1,55 g
B) H3PO4: 8,82 g; reagente in eccesso: 2,08 g
C) H3PO4: 3,92 g; reagente in eccesso: 2,34 g
D) H3PO4: 13,62 g; reagente in eccesso: 2,08 g
soluzione
la reazione bilanciata è:
P4O10 (s) + 6 H2O (l) → 4 H3PO4 (aq)
da questa reazione si vede che da 1 mole di P4O10 cioè 283.9 g reagisce con 6 moli di H2O cioe 6 x 18 = 108 g  quindi  2,5 g devono reagire con X grammi di acqua.
283,9 :108 = 2,5 :X
X= molecole di H2O che reagiscono = 2,5 x 108 /283,9 =0,95 g
Rimangono in eccesso 2,5-0,95 = 1,55 g di H2O
Poichè da 283.9 g  di P4O10 si ottengono 4 x 98 di H3PO4 da 2,5 g se ne ottengono X
X= 3,45 g H3PO4
la risposta corretta è A
16. Data la reazione (da bilanciare):
CH4 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l)
calcolare il volume di ossigeno necessario per la combustione di 5,0 dm3 di CH4. I volumi siano misurati alla temperatura di 25°C e alla pressione di 101 kPa.
A) 2,5 dm3
B) 5,0 dm3
C) 7,5 dm3
D) 10 dm3
soluzione
la reazione bilanciata è
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (l)
5,0 dm3 (5 litri ) di CH4 corrispondono ai grammi   calcolabili da :
PV=g/pM x RT     g= PV/RT x PM
poichè io preferisco utilizzare nei calcoli litri ed atmosfere  trasformo 101 kPa in 0,9968 atm
g=0,9968 x 5 x 16 / 298 x 0,0821 = 3,27 g
poichè  dalla reazione si evince che 1 mole di CH4 cioè 16 g di CH4 reagiscono con 2 moli di ossigeno 64 g di ossigeno allora 3,27 g reagiranno con X
X= 64 x 3,27 / 16= 13,04 g
13,04 g corrispondono ad un volume calcolabile da PV=g/PM RT quindi
V= g/PMxRT /P
V= 13,04/32 x 298 x 0,0821/ 0,9968=10,01 litri  cioè 10,01 dm3
risposta esatta D
17. Indicare, nell’ordine, i coefficienti stechiometrici che bilanciano la seguente reazione:
Cu + HNO3 →Cu(NO3)2 + NO + H2O
A) 3, 4, 3, 1, 2
B) 3, 8, 3, 2, 4
C) 3, 8, 3, 1, 4
D) 3, 8, 3, 2, 8
soluzione
questa è una reazione redox in ci HNO3 agisce da ossidante  nei confronti del rame Cu che quindi si ossida a Cu2+ mentre HNO3 si riduce ad NO cioè da n.o. +5 a n.o.+2
3[Cu             →  Cu+2 +2e
2[NO3-   + 3 e  + 4H+     → NO +2H2O
_______________________________
3Cu +2NO3- +8H+ → 3Cu+2  + 2NO + 4H2O
la reazione sopra scritta è pertanto:
3Cu + 8HNO3 →3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
i coefficienti sono
3,8,3,2,4
risposta corretta B
18. Indicare i coefficienti, posti in ordine casuale, che bilanciano la seguente reazione:
CrCl3 + (NH4)2S + H2O →NH4Cl + H2S + Cr(OH)3
A) 1, 1, 2, 2, 3, 3
B) 1, 2, 3, 3, 6, 6
C) 2, 2, 3, 3, 6, 6
D) 1, 2, 3, 4, 6, 6
soluzione
A differenza del caso precedente quì non abbiamo una reazione redox in quanto i numeri di ossidazione non vengono modificati e la reazione è una reazione di scambio.Per cui la reazione bilanciata è:
2CrCl3 + 3(NH4)2S + 6 H2O → 6 NH4Cl + 3H2S + 2Cr(OH)3
i coefficienti sono   2,3,6,6,3,2
risposta corretta C
19. Calcolare la quantità di H2O necessaria per consumare 0,460 g di As2O5 secondo la reazione (da bilanciare):
As2O5 (s) + H2O (l) → H3AsO4 (aq)
A) 0,0360 g
B) 0,108 g
C) 0,144 g
D) 0,460 g
soluzione
la reazione bilanciata è:
As2O5 (s) + 3H2O (l) → 2H3AsO4 (aq)
si evince che per ogni mole di As2O5 (229,8 g) si consumano 3 x 18 g di H2O quindi da 0,460 g se ne  consumeranno X
X= 54 x 0,460 / 229,8 = 0,108 g 
risposta corretta B
20. Indicare, secondo la teoria VSEPR, la geometria molecolare di SbCl5
A) tetraedrica
B) piramidale quadrata
C) bipiramidale trigonale
D) ottaedrica
soluzione

La teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion, cioè repulsione delle coppie elettroniche nel guscio di valenza) è un metodo che serve per individuare in una molecola la disposizione geometrica degli atomi  e si basa sul fatto che i doppietti elettronici di legame ed i doppietti solitari (lone pair) tendono a disporsi il più lontano possibile fra loro secondo la legge di Coulomb .  Le forze di repulsione tra due coppie solitarie  sono più forti rispetto alle forze di repulsione tra una coppia solitaria  ed una  coppia di legame,  a loro volta più forti delle forze di repulsione tra due coppie elettroniche di legame. Gli elettroni tendono a respingersi posizionandosi il più lontano possibile tra loro. Per conoscere la geometria molecolare con la teoria VESPR si usa il metodo AXE .  Con la lettera A si indica l’atomo centrale e ha sempre come valore sottinteso 1. La X rappresenta il numero di legami sigma tra l’atomo centrale A e gli atomi ad esso legati X.  I legami covalenti multipli (doppi, tripli, etc) contano come un X. Infine la E rappresenta il numero di coppie solitarie di elettroni (lone pair) presenti sull’atomo centrale A. La somma di X ed E, viene chiamata definita numero sterico.

AX2E0-2D.png
lineare
AX3E0-side-2D.png       AX2E1-2D.pngAX4E0-2D.pngAX3E1-2D.png    AX2E2-2D.png
Trigonale planare                angolare              tetraedrica           piramide trigonale         angolare
AX5E0-2D.pngAX4E1-2D.png AX3E2-2D.png    AX2E3-2D.png
bipiramide trigonale     altalena                   forma T                       lineare
AX6E0-2D.png   AX5E1-2D.png      AX4E2-2D.png    AX7E0-2D.png        AX6E1-2D.png                AX5E2-2D.png
       ottaedrica            piramide quadrata       planare quadrata   bipiramide pentagonale piramide a base pentagonale pentagonale
Nella molecola di SbCl5 l’antimonio ha 5 elettroni di valenza ed i cinque atomi di cloro hanno 7 elettroni (in totale vi sono 35+5=40 elettroni) . Non vi sono coppie solitarie E sull’antimonio quindi secondo il metodo AXE SbCl5 deve avere una struttura a forma di bipiramide trigonale.
risposta corretta C
21. Un camino industriale emette fumi nei quali la concentrazione di NO (g) è pari a 25 μg m3, misurata a 298,15 K e 1,01 ·105 Pa, con una portata di 120 m3h‒1 (misurata nelle stesse condizioni). Calcolare i milligrammi di NO emessi in 24 ore.
A) 72 mg
B) 45 mg
C) 98 mg
D) 24 mg
soluzione
120 m3 x 24  corrispondono a 2880 m3 al giorno. Pertanto ogni giorno vengono emessi 25 x 2880 μg cioè 72000  μg .
Essendo 1  μg  pari a 10-6 g oppure 0,001 mg (10-3 mg) si hanno 72000 x 0,001 =72 mg
risposta corretta A
22. Calcolare la % (m/m) di NaOH in una sua soluzione acquosa 4 M la cui densità è 1,15 g/mL.
A) 10,4%
B) 22,7%
C) 18,1%
D) 13,9%
soluzione
4 M significa che vi sono 4 moli (4 x 40 g ) in 1000 ml cioè 160 g in 1000 ml  e siccome la densità è 1,15 g/ml la soluzione pesa 1150g . Pertanto  la % (m/m) cioè massa sostanza / massa soluzione è:
 1150 :160 =100 :X        X= 16000/1150 = 13,91% 
risposta corretta D
23. La nitroglicerina si decompone secondo la reazione (da bilanciare):
C3H5(NO3)3 (l) → CO2 (g) + H2O (g) + N2 (g) + O2 (g)
Quante moli di N2 (g) si ottengono decomponendo 2 mol di nitroglicerina?
A) 2 mol
B) 3 mol
C) 4 mol
D) 6 mol
soluzione
la reazione bilanciata è :
4C3H5(NO3)3 (l) → 12 CO2 (g) + 10 H2O (g) + 6 N2 (g) + O2 (g)
poichè da 4 moli di nitroglicerina si ottengono 6 moli di N2 da 2 moli se ne ottengono 3
risposta corretta B
24. Quale volume di acqua occorre aggiungere a 150 mL di una soluzione di NaCl 0,10 M affinché la concentrazione finale del sale sia 0,030 M (considerare i volumi additivi).
A) 185 mL
B) 350 mL
C) 224 mL
D) 188 mL
soluzione
applicando il sistema a croce si ha
0,1              0,03
       0,03
0                0,07
——————–
                    0,1
quindi ogni 0,03 ml di NaOH occorrono 0,07 ml di H2O quindi per 150 ml ne occorrono X
X= 150 x0,07 /0,03=350 ml
risposta corretta B
25. L’etilometro misura la concentrazione di alcol etilico presente nell’aria espirata. Si utilizza la reazione (da bilanciare):
Cr2O72‒(aq) + CH3CH2OH (g) + H+(aq)→ Cr3+ (aq) + CH3COOH (aq) + H2O (l)
Calcolare quante moli di alcol reagiscono con 1 mol di dicromato di potassio.
A) 2,5 mol
B) 1,5 mol
C) 3,0 mol
D) 2,0 mol
soluzione
si tratta di una reazione di ossidoriduzione in cui l’ossidante è il bicromato Cr2O7-2  e la sostanza ossidata è l’alcol etilico che forma acido acetico CH3COOH il tutto in ambiente acido (H+)
Il numero di ossidazione del Carbonio del CH2OH (da non confondere con la valenza che è sempre 4 cioè ha 4 legami) si calcola ricordando che si attribuisce  +1 per ogni doppietto legato ad un atomo più elettronegativo e -1 se legato ad un atomo meno elettronegativo e zero se legato ad un atomo uguale.Quindi il C di CH2OH è legato con 2 elettroni all’OH quindi +1 (O è più elettronegativo di C), con 2 atomi di H (meno elettronegativo) quindi -2 e con un altro atomo di C (quindi 0). Il C di CH2OH ha
n.ossidazione  + 1 -2 +0 = -1 .
Nell’acido i C di COOH è legato con due legami(doppio legame) ad un ossigeno quindi +2 e con un legame ad OH quindi +1 ed un atomo di C qiondi 0. Pertanto il C dell’acido ha un n. ossidazione +3.
Si ha pertanto un’ossidazione da -1 a +3 con perdita di 4 elettroni
La reazione è pertanto:
4[Cr2O7-2      + 14 H+   + 6e      →  2 Cr+3    + 7H2O      (sono scambiati 3 elettroni per atomo quindi 2 x 3 =6 elettroni)
6[CH3CH2OH     + H2O            → CH3COOH  +2 H+ + 4 e
_______________________________________
e dividendo per 2 si ha
2Cr2O7-2  + 28 H+  + 3 CH3CH2OH + 3H2O → 4Cr+3  + 3CH3COOH  + 6H+ +14H2O
semplificando si ha
2Cr2O7-2  + 22 H+  + 3 CH3CH2OH → 4Cr+3  + 3CH3COOH  + 11 H2O
si deduce quindi che 1 mole di bicromato reagisce con 1,5 moli di alcool
risposta corretta B
26. Nell’oceano sono presenti le seguenti concentrazioni di ioni:
[Ca2+] = 10‒2,0 M,   [F‒] = 3,4·10‒5,0 M, [SO4‒2] = 10‒1,5 M
Quali solidi possono essere presenti come precipitati nei sedimenti dell’oceano?
A) CaF2 (s)
B) CaSO4 (s)
C) nessun solido
D) CaF2 (s) e CaSO4 (s)
soluzione
si può decidere se vi può essere un solido solo se il prodotto delle concentrazioni degli ioni che lo formano supera il prodotto di solubilità cioè il valore del KPS
per CaSO4 . H2O  il KPS= 1,3 x 10-8
per CaF2  KPS =3,9 x 10-11
nel caso in esame   [Ca+2] x [SO4-2]= 10-2 x 10-1,5 = 10-3,5 
[Ca+2] x [F-]2 = 1o-2 x (3,4 x10-5)2 = 10-2 x 11,56 x 10-25 = 11,56 x 10-27
da quanto sopra si evince che si può formare  solo CASO4 e se ne forma tanto finchè la concentrazione non raggiunge il valore del KPS cioè fino a che da 10-3,5 non raggiunge il valore di 10-8
risposta corretta B
27. Calcolare le moli di MnO2 (s) che si ottengono mettendo a reagire 2 mol di KMnO4 (aq) con una quantità di Mn2+(aq) in eccesso, secondo la reazione (da bilanciare):
MnO4(aq) + Mn2+(aq) + H2O (l) → MnO2 (s) + H+ (aq)
A) 6 mol
B) 8 mol
C) 4 mol
D) 5 mol
soluzione
la reazione bilanciata è:
MnO4(aq) + Mn2+(aq) + H2O (l) → MnO2 (s) + H+ (aq)
3[Mn+2  +2H2O                → MnO2  + 4H+ + 2 e
2]MnO4-  + 4H+  + 3e  →MnO2 + 2H2O
_____________________________________
3Mn+2 + 2MnO4- + 6H2O + 8H+ → 3 MnO2 +2MnO2 +12H+ + 4H2O
pertanto emplificando H2O ed H+ si ha:
3Mn+2 + 2MnO4- + 2H2O  → 3 MnO2 +2MnO2 +4 H+ +
siccome la reazione avviene con Mn+2 in eccesso significa che tutto MnO4- reagirà per cui da 2 moli di MnO4- si ottengono 5 moli di MnO2.
la risposta corretta è D
28. La densità di un gas Y2 è 1,64 g/L. Nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, la densità di
O2(g) è 1,45 g/L. Calcolare il peso molecolare del gas Y2.
A) 58,4 u
B) 65,1 u
C) 36,2 u
D) 24,9 u
soluzione
Nelle stesse condizioni di temperatura e pressione il rapporto tra le densità è in rapporto ai pesi molecolari pertanto :
d1/d2=PM1/PM2      pertanto PM1 = 1,64/1,45   x 32 = 36,2 u
risposta corretta C
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