Esame svizzero di maturità Sessione gennaio 2011 ESAME DI MATURITÀ. Opzione specifica biologia e chimica. gennaio 2011 PARTE DI CHIMICA

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1 ESAME DI MATURITÀ Opzione specifica biologia e chimica gennaio 2011 PARTE DI CIMICA Cognome: Nome: Gruppo: Numero: Tempo a disposizione: 120 minuti Punteggio parte chimica: 115 punti disponibili. Nella parte di chimica si raggiunge il massimo con 100 punti. Un eventuale superamento dei 100 punti non verrà conteggiato. Sussidi ammessi: tavola periodica non annotata, raccolta formule (Tables numériques o Formeln und Tafeln) calcolatrice tascabile ad alimentazione autonoma, con visore che mostra una sola riga di caratteri alfanumerici Le risposte vanno scritte sui fogli dell esame nei riquadri appositi; se doveste aver bisogno di altro spazio, usate i fogli ufficiali. Ogni blocco o foglio singolo deve portare cognome, nome, gruppo e numero del candidato. Risposte a matita e/o su fogli senza il timbro non verranno considerate. Le risposte alle domande dovranno essere concise, chiare e il linguaggio il più rigoroso possibile. Risposte evasive, poco chiare verranno penalizzate! Risultati numerici, senza una traccia dei calcoli svolti, non verranno ritenuti validi. È richiesto ovunque il corretto uso delle unità di misura e della simbologia chimica. Al termine dell esame, il candidato raccoglie ed ordina i fogli che inserisce nella cartelletta. BUON LAVORO! 1

2 Elettrochimica [20 pti] Consideri la seguente cella elettrochimica, alla temperatura di 20 C, che opera in ambiente acido: Zn/Zn 2+ - // MnO /Mn 2+ 4 (Pt) - La cella funziona ad un p =2,00 con [ MnO ] = 0,12 M, [Mn 2+ ] = 0,0010 M e [Zn 2+ 4 ] 0,015 M. In queste condizioni qual è l elettrodo che funge da anodo? Motivi [3] Indichi la polarità dei due elettrodi Zn..... Pt..... [1] Scriva le due semireazioni bilanciate che avvengono all anodo rispettivamente al catodo. [4] Anodo: Catodo: Scriva la reazione d ossidoriduzione bilanciata della cella elettrochimica. [2] Calcoli il valore della differenza di potenziale della cella nelle condizioni riportate sopra. [6] 2

3 Indichi quale tra questi 4 grafici, rappresenta l andamento della concentrazione di Zn 2+ in funzione del tempo. t 0 è il tempo iniziale e t 1 è il tempo in cui è stato raggiunto l equilibrio. [Zn 2+ ] A [Zn 2+ ] B t 0 t 1 t t 0 t 1 t [Zn 2+ ] C [Zn 2+ ] D Motivi la sua scelta t 0 t 1 t t 0 t 1 t [4] Glucidi [20 pti] Consideri la proiezione di Fischer del D-galattosio aciclico riporta qui di seguito O O O O O O Identifichi ed assegni, direttamente nell immagine qui sopra, la configurazione assoluta (R-S) a tutti i centri stereogeni (centri chirali) del D-galattosio. [8] Disegni a fianco della struttura del D-galattosio il suo enantiomero. [2] 3

4 Il D-galattosio esiste anche in queste due forme cicliche. Quanti centri stereogeni ha ciascuna forma ciclica? [2] Le due forme cicliche riportate sopra sono enantiomeri, diastereomeri? Sottolinei o evidenzi la risposta corretta e motivi perché ha scartato l altra. [4] Per passare dalla forma aciclica a quella ciclica un nucleofilo ha reagito con un elettrofilo. Evidenzi nella struttura qui sotto con un colore il nucleofilo e l elettrofilo che hanno reagito per formare il composto ciclico. Motivi brevemente la sua scelta. [4] O O O O O O 4

5 Protidi [14 pti] L ossitocina è un ormone peptidico, la cui struttura è la seguente: Aiutandosi con le informazioni che trova nelle tavole, risalga alla sequenza della ossitocina. [8] Gly -N 2 Evidenzi il legame non peptidico particolare presente nella struttura della ossitocina riportata sopra e indichi il suo nome. [2] Che tipo di reazione dovrebbe fare per poterlo rompere? [1] Se volesse ottenere un miscuglio in cui siano presenti i singoli amminoacidi costituenti l ossitocina, quale tipo di reazione dovrebbe far avvenire? Indichi quali sono i reagenti necessari alla stessa. [3] 5

6 Cinetica [6 pti] Stabilisca se gli enunciati seguenti sono veri o falsi, motivando brevemente la sua scelta. a. In una reazione reversibile il catalizzatore aumenta la velocità della reazione diretta, ma lascia invariata la velocità della reazione inversa. b. Nel corso della reazione il catalizzatore non viene consumato. c. Il catalizzatore muta il percorso reattivo in modo da rendere la reazione esotermica. Prodotto di solubilità [6 pti] Calcoli il p di una soluzione acquosa satura di Ni(O) 2 a temperatura ambiente. K PS = 8,7x

7 Acidi e basi [18 pti] Supponiamo di titolare 15,0 ml di N 3(aq) 0,15 M con Cl (aq) 0,10 M. K b,n3 = 1,8x10-5 Calcoli il p della soluzione iniziale d ammoniaca. Calcoli il p dopo l aggiunta di 15,0 ml di Cl (aq) 0,10 M. Partendo dalla soluzione iniziale, quale volume di Cl (aq) 0,10 M si richiede per raggiungere il punto stechiometrico (punto d equivalenza)? Calcoli il p al punto stechiometrico. 7

8 Equilibrio [22 pti] Bilanci la seguente reazione all equilibrio. Inserisca anche i coefficienti stechiometrici pari ad 1. [1].... CO (g) (g).... C 3O (g) Scriva le espressioni delle costanti di equilibrio K p e K c per la reazione sopra. [2] In un esperimento la reazione sopraccitata fu condotta ad una temperatura di 773 C: Inizialmente nel reattore di 1 L di volume vennero posti 0,081 g di idrogeno, 2(g) e 4,20 g di metanolo, C 3 O (g). Quando la reazione raggiunse l equilibrio, la massa del monossido di carbonio CO (g) risultò essere 2,94 g. Calcoli il valore della costante di equilibrio K c, alla temperatura di 773 C. [9] 8

9 Alla miscela all equilibrio si impongono alcuni cambiamenti (vedi tabella sotto). Considerando ciascun cambiamento separatamente, indichi l effetto (aumento +, diminuzione - o nullo = ) che esso avrebbe sui valori originari di equilibrio della seconda colonna. Motivi brevemente la sua scelta. Consideri la temperatura ed il volume costanti. [10] Cambiamento Quantità +, -, = Motivazione Aggiunta di monossido di carbonio Quantità di C 3 O Allontanamento di idrogeno Quantità di CO Diminuzione della pressione totale Quantità di C 3 O Aggiunta di gas inerte K Impiego di un catalizzatore K 9

10 Entalpia [9 pti] Calcoli l entalpia della seguente reazione in condizioni standard sapendo che: 2 AlCl 2 Al + 3 Cl 3 (s) (s) 2 (g) Cl Cl = -74,8 kj (g) (aq) reaz 1 2 Al + 6 Cl 2 AlCl + 3 = kj (s) (aq) 3 (aq) 2 (g) reaz 2 + Cl 2 Cl = -185 kj 2 ( g) 2 (g) (g) reaz 3 AlCl AlCl = -323 kj 3 (s) 3 (aq) reaz 4 10