Esame complementare passerella maturità professionale - scuole universitarie Locarno, 14 giugno 2014

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1 Locarno, 14 giugno 2014 Gruppo numero: Cognome e nome:. Materia: Tempo a disposizione: Materiale ausiliario autorizzato: Indicazioni: : CHIMICA 80 minuti CRM, CRP, CRC, Formulari e tavole (trad. CMSI), Ed. G d'encre CRM, CRP, CRC, Formulaires et tables, Editions du Tricorne DMK/DPK, Formeln und Tafeln, Orell Füssli Verlag La tavola periodica degli elementi è allegata Calcolatrice non programmabile Tutte le risposte sono da riportare direttamente sui fogli delle domande. Ciò che risulta illeggibile non viene corretto e di conseguenza non valutato. Il punteggio massimo è indicato per ogni domanda. Nei calcoli bisogna mostrare l impostazione algebrica e dare il risultato con la dovuta precisione (numero adeguato di cifre significative). Risposte incomplete o imprecise comportano una riduzione dei punti assegnati. Se è richiesta la formula di struttura completa devono comparire tutti gli elettroni di valenza degli atomi coinvolti. Le equazioni chimiche devono presentare le formule chimiche delle sostanze coinvolte (ev. le formule condensate), devono essere bilanciate e se possibile presentare accanto alle formule lo stato delle sostanze. Punteggio massimo: 79 pti. su 85

2 PARTE PRIMA: Domande a scelta multipla 15 pti. Indica con una crocetta l unica affermazione corretta. a. Una sostanza semplice è costituita da atomi: aventi tutti lo stesso numero di massa aventi tutti la stessa massa aventi tutti lo stesso numero di protoni aventi tutti lo stesso numero di neutroni b. L energia di prima ionizzazione: è uguale per tutti i metalli è elevata per gli alogeni è bassa per i non metalli è nulla per i gas nobili c. In una unità elementare di nitrato di calcio Ca(NO 3 ) 2 è/sono presente/i: uno ione calcio Ca 2- un atomo di azoto sei ioni ossido O 2- sei atomi di ossigeno d. Una base secondo Brœnsted-Lowry è: un donatore di elettroni un accettore di elettroni un donatore di protoni un accettore di protoni e. l acqua di mare può essere resa potabile utilizzando una tecnica di: filtrazione cromatografia distillazione decantazione 2

3 f. Una soluzione: è costituita da più fasi possiede una composizione definita può essere costituita da più sostanze semplici o composte ha proprietà fisiche indipendenti dalla composizione g. Gli elementi che appartengono allo stesso periodo del sistema periodico: possiedono la stessa configurazione elettronica esterna possiedono proprietà fisiche e chimiche simili possiedono gli elettroni di valenza sul medesimo guscio elettronico possiedono la stessa configurazione elettronica esterna h. Nella molecola del etino (C 2 H 2 ) il carbonio ha una geometria: triangolare lineare tetraedrica ottaedrica i. Il cloro presenta il maggiore stato di ossidazione nel seguente composto: acido cloridrico (HCl) tetraclorometano (CCl 4 ) tetraossido di dicloro (Cl 2 O 4 ) acido triossoclorico (HClO 3 ) j. Una soluzione ottenuta mescolando 100 ml di una soluzione 0,10 M di HCl a 50 ml di una soluzione di NaOH 0,20 M possiede: ph = 0 ph = 1 ph = 7 ph = 8 3

4 k. Gli ioni potassio K + e cloruro Cl - : hanno lo stesso numero di neutroni hanno lo stesso numero di protoni hanno lo stesso numero di nucleoni hanno lo stesso numero di elettroni l. Quale dei seguenti legami è il più polare? H O H Cl H N H I m. In quale delle seguenti trasformazioni si può parlare di reazione di addizione: COOH CHO >C=CH 2 >CH CH 2 OH CH 3 CH 3 CH 2 Cl CH 2 Cl CH 2 OH COOH n. Nella reazione di decomposizione del carbonato di calcio CaCO 3 per dare CaO e CO 2 la resa viene favorita: dall allontanamento della CO 2 dall aggiunta di un catalizzatore dall abbassamento della temperatura nessuno dei tre eventi precedenti o. Quale dei seguenti liquidi conduce meglio l elettricità? acqua ossigenata acqua potabile acqua distillata acqua di mare acqua piovana 4

5 PARTE SECONDA: Esercizi Esercizio 1 Eptaossido di dicloro è il nome del composto chimico con la formula Cl 2 O pti. L ossido di germanio possiede invece la formula chimica GeO 2. a. Scrivi separatamente le due equazioni che descrivono le reazioni di questi ossidi con l acqua, sapendo che i due prodotti sono l acido tetraossoclorico HClO 4 e l acido germanico H 2 GeO 3 b. Disegna le formule di struttura di HClO 4 e H 2 GeO 3 e stabilisci quali sono le geometrie degli atomi di cloro e germanio nei due composti. Formula di struttura di HClO 4 Formula di struttura di H 2 GeO 3 Geometria Cl: Geometria Ge: c. L acido tetraossoclorico e un acido forte. Scrivi l equazione della sua ionizzazione in acqua (protonolisi). Calcola il ph e la concentrazione molare di ioni idronio di una soluzione acquosa M di HClO 4. 5

6 d. Una soluzione acquosa M di H 2 GeO 3 possiede un ph di 6,0. Calcola la concentrazione di ioni idronio e spiega la differenza di acidità rispetto alla soluzione equimolare di acido tetraossoclorico. L eptaossido di dicloro può essere sintetizzato illuminando una miscela gassosa di dicloro Cl 2 e ozono O 3. e. Calcola in moli le quantità chimiche esatte di dicloro e ozono necessarie per ottenere 0,915 g di Cl 2 O 7. f. Spiega perché la miscela gassosa di dicloro e ozono reagisce unicamente quando viene illuminata. 6

7 Esercizio 2 15 pti. Considera un cristallo di magnetite, di formula Fe 3 O 4 (tetraossido di triferro), del peso di 6,95 g. Calcola: a. il numero totale di atomi presenti in questo cristallo; b. la quantità chimica in moli di atomi di ferro presenti in questa stessa quantità del minerale; c. la massa di ossigeno presente, sempre in questa stessa quantità del composto; A temperature elevate e in assenza di ossigeno l'idrossido di ferro II Fe(OH) 2 può trasformarsi in magnetite tramite un processo che libera acqua e idrogeno gassoso. d. Calcola la quantità chimica di Fe(OH) 2 necessaria per ottenere i 6,95 g di magnetite prodotta. e. Calcola la massa dell idrogeno prodotto. 7

8 Esercizio 3 15 pti. Se si entra in una pineta, specialmente in una calda giornata estiva, si viene investiti da un gradevole effluvio: si tratta delle sostanze organiche appartenenti ai terpeni, presenti nella resina e negli oli essenziali delle foglie di queste conifere. Tra queste sostanze una delle più profumate è l α-pinene (MM = g/mol), utilizzato per produrre caramelle balsamiche o estratti da usare per inalazioni. Qui sotto è riportata la sua formula di struttura semplificata, a. Ridisegna la formula di struttura completa di questa sostanza e scrivi la sua formula molecolare. Formula molecolare: b. La soglia per la percezione olfattiva di questa sostanza corrisponde ad una sua concentrazione nell aria di soli 3, mg/m 3. Calcola quante molecole di pinene ci sono in un cm 3 di quest aria che odora di pinene. 8

9 c. Nella preparazione di una essenza di pino da usare per inalazioni è stata utilizzata una tecnica di estrazione con solvente. Valuta l idoneità è l efficacia estrattiva dei solventi indicati argomentando esaurientemente le risposte. Etere dietilico (etossietano): Acqua: Etanolo (alcol etilico): Cicloesano: d. Specifica quali sono le caratteristiche strutturali che determinano la volatilità del pinene, e precisa la natura delle forze intermolecolari che caratterizzano questa sostanza. 9

10 Esercizio 4 12 pti. Il radiofarmaco [ 18 F]-FLT (fluoro timidina) è simile al nucleoside desossi-timidina a cui un gruppo ossidrile è stato sostituito con un atomo di fluoro-18 radioattivo, in grado di emettere positroni. È utilizzato in medicina nucleare nella tecnica PET (tomografia ad emissione di positroni), in particolare perché viene incorporato nel DNA delle cellule tumorali caratterizzate da una proliferazione incontrollata e particolarmente rapida. a. Sulla formula di struttura identifica i gruppi funzionali. b. Descrivi la composizione dell atomo di fluoro-18, e fornisci una spiegazione della sua natura radioattiva. Composizione: Spiegazione della sua natura radioattiva: c. Un tecnico di laboratorio deve preparare una soluzione acquosa di concentrazione 0,300 M del radiofarmaco [ 18 F]-FLT. Calcola la massa molare della sostanza (precisione all unità; considera la presenza di 18 F). Calcola la massa di [ 18 F]-FLT necessaria per preparare 100 ml della soluzione: 10

11 Esercizio 5 10 pti. Un metodo per ottenere il metallo calcio (Ca) nel suo stato di sostanza semplice si basa sulla reazione del suo ossido (CaO) con alluminio in polvere. Dalla reazione si forma Al 2 O 3. La reazione viene eseguita sotto vuoto per facilitare la distillazione del metallo. a. Scrivi l equazione bilanciata della reazione. b. Identifica la specie chimica che si ossida e quella che si riduce precisando come variano gli stati di ossidazione degli elementi coinvolti. 11