Scuola Galileiana di Studi Superiori – Anno 2014/2015 Proposte quesiti di chimica per la II prova - soluzioni

1) (a) C2O6N2H4 →2CO2+2H2O+N2

𝑛!!!!!!!!!

!!!!

!"#.!"  !!"#.!"  !/!"#!!.!!  !"#

𝑉 =𝑛!"!,!"#$#%%&𝑅𝑇

𝑝 =5.00  𝑚𝑜𝑙𝑖×0.08206  𝐿  𝑎𝑡𝑚  𝐾!!𝑚𝑜𝑙!!×2473.15  𝐾

1.00= 1014.67  𝐿

(b) HO-CH2-CH2-OH + 2HNO3 → O2N-O-CH2-CH2-O-NO2 +2H2O 𝑛!"!! = 2n!!!!!!!! = 2.00  𝑚𝑜𝑙

𝑚!"#$%&"'( =𝑚!"!!% 100 = 1000,00  𝑔

2) (a) Falso. I cloruri dei metalli alcalini e alcalino-terrosi sono tutti elettroliti forti

in soluzione acquosa. (b) Vero. L’acqua cede un protone all’idruro e dunque si comporta da acido. Il protone ceduto dall’acqua si riduce ossidando l’idruro; dunque l’acqua agisce anche da ossidante. (c) Falso. Non si producono sali poco solubili in soluzione in seguito al trattamento. Si ha invece evoluzione di gas (CO2). (d) Falso. L’acido fluoridrico è un acido medio-debole. L’energia di dissociazione di HF in soluzione acquosa è negativa ma modesta, perché la specie indissociata ha un’elevata energia di solvatazione, dovuta alla sua capacità di formare ponti a idrogeno con l’acqua. Inoltre, la dissociazione produce una notevole diminuzione del grado di disordine nella soluzione, a causa delle forti interazioni tra F-, anione piccolo e dunque con elevato rapporto carica/raggio, e le molecole d’acqua. Entrambi i contributi giocano a sfavore della dissociazione. (e) Vero. I sali sono entrambi elettroliti forti. Il numero di moli di ioni prodotti in soluzione per mole di sale è maggiore per Mg(NO3)2.

3) 𝑃! = 𝑃! = 𝑝;  𝑉! = 𝑉! = 𝑉 𝑃!𝑉! = 𝑃𝑉 = 𝑛!𝑅𝑇!;  𝑃!𝑉! = 𝑃𝑉 = 𝑛!𝑅𝑇!

𝑛!𝑅𝑇! = 𝑛!𝑅𝑇! 𝑇! = 225  𝐾;  𝑇! = 350  𝐾

𝑛! =1

1+ 𝑇!𝑇!

=1

1+ 225  𝐾350  𝐾= 0.609  𝑚𝑜𝑙

𝑛! = 1.000  𝑚𝑜𝑙 − 0.609  𝑚𝑜𝑙 = 0.391  𝑚𝑜𝑙

4) (b) Cl. Nella tavola periodica l’energia di prima ionizzazione (IE1) cresce da sinistra a destra lungo i periodi e decresce dall’alto al basso lungo i gruppi. Ne consegue che è massima in alto a destra. Tra gli elementi proposti, Cl si colloca nell’area di massima energia di prima ionizzazione. Più in dettaglio:

IE! ∝𝑍!""!

𝑛!

con Zeff carica nucleare efficace e n numero quantico principale del guscio

elettronico di valenza (ossia il numero del periodo in cui si trova l’elemento). Poiché Zeff decresce da sinistra a destra lungo i periodi e n aumenta scendendo lungo i gruppi, si osserva l’andamento di IE1 descritto sopra.

5) (a) lineare; apolare (b) piramide a base trigonale; polare

(c) piegata; polare (d) planare; apolare (e) altalena (cavalletto); polare

6) In 100 g di soluzione ci sono 6 g di metanolo e 94 g d’acqua. 𝑉 = !

!= !""  !

!.!"" !!"#

= 101.21  𝑚𝐿 = 0.10121  𝐿

𝑛!"!!" =

!!!

= !  !!".!" !

!"#= 0.1872  𝑚𝑜𝑙

𝐶𝐻!𝑂𝐻 = !!"!!"

!= 1.85!"#

!

7) In acqua dolce, l’acqua attraversa per osmosi le membrane semipermeabili del

corpo del pesce, che quindi non ha bisogno di bere. Nell’acqua salata la concentrazione di soluti è circa la stessa che c’è nel plasma del pesce. In questo caso, la pressione osmotica non è efficace nel trasferire l’acqua nei tessuti, da cui consegue la necessità di bere.

8) ln ! !

! != −𝑘𝑡; ln 0.01 = −𝑘×137  𝑚𝑖𝑛;      𝑘 = 3.36 ∙ 10!!  𝑚𝑖𝑛!!

𝑡!/! =

!"  !!=20.6 min

9) 𝑁𝑎𝐶𝑁 → 𝑁𝑎! + 𝐶𝑁!;    𝐶!"#! = 0.1  𝑀 𝐶𝑁! + 𝐻!𝑂 ⇌  𝐻𝐶𝑁 + 𝑂𝐻!

𝑂𝐻! = !!!!𝐶!"#! =

!"!!"  !!

!"!!  !0.1  𝑀 = 10!!  𝑀

pOH=3; pH=11 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑁𝑎! + 𝑂𝐻!;    𝐶!"#$ = 10!!  𝑀 pOH=4; pH=10

È più basica la soluzione di NaCN. 10) (c) I sostituenti stericamente ingombranti legati al centro stereogenico

impediscono una reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare (SN2) con conseguente inversione di configurazione. La reazione procede quindi con meccanismo SN1, producendo come intermedio di reazione un carbocatione planare, achirale. Il nucleofilo può formare il nuovo legame su una qualsiasi delle due facce dell’intermedio. Si forma pertanto una miscela racemica.