PROVA SCRITTA DI CHIMICA GENERALE ED INORGANICA Scienze e Tecnologie per l Ambiente 1 Aprile 2015

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1 1 Aprile ) È consentito soltanto l'uso della calcolatrice e della tavola periodica. Appunti e testi vanno consegnati. 1) Scrivere le formule di Lewis, l ibridizzazione dell'atomo centrale, la geometria molecolare ed eventuale presenza di momento dipolare per NH 3, SF 6 e per l anione del sale fosfato di potassio. 2) a) Calcolare il ph di una soluzione preparata sciogliendo 500 mg di acido acetico (CH 3 COOH, K a = ) in acqua, con un volume finale di 200 ml. b) Stabilire se le soluzioni acquose dei seguenti sali hanno ph acido, basico o neutro: NaHSO 4, NaNO 3 e NH 4 Cl. Motivare le ragioni della risposta. 3) L acido cloridrico viene commercializzato in soluzioni acquose contenenti il 36% (m/m) di HCl e di densità pari a 1.18 g/ml. 40 ml di una tale soluzione vengono diluiti con acqua fino a raggiungere un volume finale di 1.00 L. Calcolare molarità e pressione osmotica a 25 C della soluzione così ottenuta. 4) a) Calcolare la solubilità di BaF 2 (K ps = ) in acqua pura ed in una soluzione 0.3 M di NaF. b) Descrivere gli orbitali di tipo p. 5) Data la seguente reazione (da bilanciare): Fe 3+ (aq) + Cu (s) Fe 2+ (aq) + Cu 2+ (aq) Stabilire catodo, anodo ed indicare lo schema della cella galvanica in cui la reazione può avvenire. Calcolare la forza elettromotrice ponendo le concentrazioni delle specie in soluzione = 0.10 M. [E (Cu 2+ /Cu) = 0.34 V; E (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0.77 V].

2 16 Giugno ) Scrivere le formule di Lewis, l ibridizzazione dell'atomo centrale, la geometria molecolare ed eventuale presenza di momento dipolare per l anidride solforosa e per gli anioni dei sali: nitrito di sodio, clorato di potassio. 2) a) Calcolare il ph di una soluzione della base etilammina (CH 3 -CH 2 -NH 2 ) 0.05 M, sapendo che la K b = b) Calcolare inoltre il ph ottenuto aggiungendo a 20 ml della precedente soluzione, 15 ml di una soluzione 0.05 M di HI. 3) a) Calcolare la solubilità di AgCl (K ps = ) I) in acqua pura e II) in una soluzione 0.50 M di KCl. b) Calcolare la pressione osmotica della soluzione ottenuta indicata nel caso II del quesito precedente alla temperatura di 25 C. 4) 0.20 moli di H 2 e 0.15 moli di I 2 sono poste in un recipiente del volume di 5.00 L; la temperatura viene portata a 600 K e si lascia che il sistema raggiunga l equilibrio. Avviene la seguente reazione (K c = 92.6 a 600 K): H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) Calcolare le concentrazioni delle varie specie all equilibrio. b) Descrivere la molecola biatomica C 2 secondo la teoria dell orbitale molecolare. Indicare l ordine di legame e se la molecola è paramagnetica o diamagnetica. 5) A 25 C la tensione della seguente cella galvanica Cu (s) [Cu 2+ ] =? [NO 3 - ] = 0.10 M, [H + ] = 0.10 M NO (g) P = 1 atm, Pt (s) è V. Descrivere la reazione che avviene nella cella e determinare la concentrazione degli ioni Cu 2+. [E (Cu 2+ /Cu) = 0.34 V; E (NO3 -,H + /NO) = 0.96 V].

3 1 Luglio ) Scrivere il nome delle seguenti specie: PH 3, Na 2 SO 4, Al(ClO 4 ) 3 e Ba(HCO 3 ) 2. Scrivere la dissociazione in acqua dei sopraindicati sali e, solo per gli anioni degli ultimi due sali, indicare: struttura di Lewis, cariche formali, geometria, ibridizzazione dell atomo centrale ed eventuale presenza di momento dipolare. 2) Calcolate il ph delle soluzioni che si ottengono mescolando: a) 50.0 ml di una soluzione acquosa di HCl 0.10 M con 2.50 ml di una soluzione di Ca(OH) M. b) 50.0 ml di una soluzione acquosa di acido cloridrico 0.15 M con 30.0 ml di una soluzione di acetato di sodio 0.25 M (per l acido acetico K a = ). 3) a) Cosa dimostra l esperimento di Rutherford? Descriverlo brevemente. b) Disporre in ordine crescente di punto di ebollizione le seguenti soluzioni acquose: NaClO 0.2 m, Na 3 PO m, glucosio 0.5 m. 4) a) L analisi elementare di un composto organico gassoso presenta i seguenti risultati: C = 10.07%, H = 0.84% e Cl = Inoltre, 1.0 g di tale composto occupano, alla temperatura di 25 C e alla pressione di 1.0 atm, un volume pari a L. Determinare la formula molecolare del composto. b) Disegnare e discutere il diagramma di stato dell acqua. 5) Calcolare la differenza di potenziale a 25 C per la seguente pila: Cr (s) [Cr 3+ ] = 1.0 M [MnO 4 ] = 1.2 M; [Mn 2 ] = 0.01 M; ph = 2.0 Pt (s) sapendo che E (Cr 3+ /Cr) = 0.74 V e che E (MnO4 -,H + /Mn 2+ ) = V

4 14 Luglio ) Scrivere la dissociazione in acqua dei seguenti sali: idrogenosolfato di sodio, ipoclorito di potassio, fosfato di ammonio. Per ciascuno degli anioni ottenuti dalle dissociazioni indicare: struttura di Lewis, cariche formali, geometria, forme mesomere (se presenti), ibridizzazione dell atomo centrale ed eventuale presenza di momento dipolare. 2) a) Calcolare il ph che si ha al termine della titolazione di 100 ml di una soluzione di HCN 0.20 M con una soluzione di KOH, sapendo che sono stati aggiunti 100 ml di titolante (K ahcn = ) b) Che coppia acido/base coniugata potrebbe essere utilizzata per preparare un tampone a ph vicino a 10? Motivare le ragioni della scelta. 3) a) Descrivere le differenze tra le dimensioni tra un atomo e i suoi ioni positivi e negativi, e come queste variano all interno della tavola periodica. b) A 50 ml di una soluzione di KCl M vengono aggiunti 50 ml di una soluzione AgNO Cosa succede alla soluzione risultante? Quali sono le concentrazioni finali dei vari ioni in soluzione? Kps AgCl = ) a) L analisi elementare di un composto organico gassoso presenta i seguenti risultati: C = 8.74%, Cl = 77.43% e F = 13.83%. Sapendo che 10.0 g di tale composto occupano, alla temperatura di 25 C e alla pressione di 1.00 atm, un volume pari a 1.78 L determinare la formula molecolare del composto. b) Definire la tensione di vapore di un solvente. Scrivere la legge di Raoult per una soluzione con un solo componente volatile, descrivendone i termini. Spiegare quale fenomeno chimico-fisico causa l effetto descritto dalla legge. 5) Indicare lo schema e calcolare la differenza di potenziale a 25 C per la seguente pila: Anodo: un elettrodo di zinco immerso in una soluzione di nitrato di zinco 0.10 M. Catodo: un elettrodo di platino immerso in una soluzione contenente [MnO 4 ] = 0.12 M, [Mn 2 ] = M ed avente ph = E (Zn 2+ /Zn) = 0.76 V E (MnO4 -,H + /Mn 2+ ) = V.

5 22 Settembre ) Scrivere formule di Lewis, ibridizzazione dell'atomo centrale, geometria molecolare ed eventuale presenza di momento dipolare per le molecole: ammoniaca, cloruro fosforico, ozono. 2) a) Calcolare il ph a 25 C di una soluzione acquosa 0.20 M di benzoato di sodio (indicare con NaA), sapendo che la K a per l acido benzoico (HA) è pari a 6.3x10-5. b) Calcolare inoltre il ph che si otterrebbe aggiungendo a 20 ml di detta soluzione, 10 ml di una soluzione 0.1 M di un acido forte monoprotico, specificando quale acido si intenda utilizzare. 3) a) Bilanciare l equazione qui di seguito riportata: NaIO 3 + NaI + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + I 2 + H 2 O Calcolare la massa di iodio elementare che si forma quando 2.0 g di NaIO 3 vengono fatti reagire con 2.0 g di NaI in presenza di un eccesso di acido solforico (ammettere che la reazione vada a completezza fino ad esaurimento del reagente in difetto). b) Calcolare la pressione osmotica a 20 C di una soluzione preparata sciogliendo 1.8 g di Ca(NO 3 ) 2 in acqua, con un volume finale di 900 ml. 4) a) Calcolare la solubilità di AgBr in una soluzione di MgBr M sapendo che la K ps per AgBr è pari a 7.7x b) A partire da orbitali s e p, disegnare gli orbitali e ottenuti secondo la Teoria dell Orbitale Molecolare (OM-LCAO). 5) a) Calcolare per quanto tempo deve passare una corrente di 5.00 Ampere attraverso una soluzione contenente ioni Zn 2+ per depositare 1.3 g di metallo al catodo. b) Descrivere le reazioni che avvengono nel processo di elettrolisi di una soluzione acida per H 2 SO M.

6 28 Settembre ) Scrivere il nome dei seguenti sali: LiNO 2, Na 2 SO 4, Al(ClO 4 ) 3 e Ba(NO 3 ) 2. Scrivere la dissociazione in acqua dei sopraindicati sali e, solo per gli anioni dei primi due sali, indicare: struttura di Lewis, cariche formali, geometria, ibridizzazione dell atomo centrale ed eventuale presenza di momento dipolare. 2) a) Calcolare il ph di una soluzione di carbonato di sodio 0.10 M. Le costanti di acidità per l acido carbonico sono K a1 = e K a2 = b) Dire inoltre se le soluzioni acquose dei seguenti sali hanno ph acido, basico o neutro: idrogenosolfato di sodio, cloruro di ammonio e nitrato di bario. Motivare le ragioni della risposta. 3) a) Calcolare la pressione osmotica a 30 C della soluzione ottenuta sciogliendo 1.0 g di CaCl2 in L di una soluzione già contenente KCl 0.25 M. b) Dare una definizione di Numero di Avogadro. 4) a) L analisi elementare di un composto organico gassoso presenta i seguenti risultati: C = 8.74%, Cl = 77.43% e F = 13.83%. Sapendo che 10.0 g di tale composto occupano, alla temperatura di 25 C e alla pressione di 1.00 atm, un volume pari a 1.78 L determinare la formula molecolare del composto. b) Definire elettronegatività e affinità elettronica. Descriverne l andamento all interno della tavola periodica. 5) Si effettua l elettrolisi di cloruro di sodio fuso (Cella di Downs). Calcolare la quantità (in grammi) delle sostanze che si liberano agli elettrodi facendo attraversare la cella da una corrente di 10.0 A per 10 ore.

7 16 Dicembre ) a) Scrivere le formule di Lewis, l ibridizzazione dell'atomo centrale, la geometria molecolare ed eventuale presenza di momento dipolare per gli anioni dei sali: clorato di litio, carbonato di calcio. b) Disegnare gli orbitali σ che possono essere ottenuti combinando un orbitale s ed un orbitale p. 2) a) Calcolare il ph a 25 C di una soluzione acquosa 0.20 M in acido formico ( HC(O)OH ) e 0.30 M in formiato di sodio (HC(O)ONa ) sapendo che per l acido, K a = b) Calcolare inoltre il ph della soluzione ottenuta mescolando 20 ml della suddetta soluzione con 5 ml di HCl 0.1 M. 3) a) Calcolare la pressione osmotica di una soluzione contenente 1.40 g di CaCl 2 e 1.30 ml di + etanolo (C 2 H 6 O, d = 0.79 g/ml) in 0.5 L di acqua a 25 C. b) Descrivere la molecola biatomica O 2 secondo la teoria dell orbitale molecolare. Indicare l ordine di legame e se la molecola è paramagnetica o diamagnetica. 4) a) Calcolare quanti mg di cromato di piombo (Pb(CrO 4 )) si possono solubilizzare: I) in 100 ml di acqua; II) in 150 ml di una soluzione 0.20 M di PbCl 2. Per il cromato di piombo il prodotto di solubilità è K ps = Si trascuri l'idrolisi dello ione cromato. b) Bilanciare la seguente reazione: KClO 3 + H 2 S KCl + S + H 2 O. 5) Quanti ampère (A) sono necessari per ridurre 8.00 g di magnesio durante l elettrolisi di cloruro di magnesio fuso della durata di un ora? Scrivere le reazioni che avvengono agli elettrodi, la reazione globale, ed indicare a quale elettrodo avviene la reazione di formazione del magnesio.

8 3 Febbraio ) Scrivere le formule di Lewis, l ibridizzazione dell'atomo centrale, la geometria molecolare ed eventuale presenza di momento dipolare per CF 4, bromuro fosforico, e per l anione del sale clorato di sodio - 2) a) Calcolare il ph di una soluzione di NH 4 (NO 3 ) M, sapendo che per NH 3, la K b = b) Dare una definizione di titolazione, facendo inoltre alcuni esempi pratici. 3) a) Definire e discutere brevemente i quattro numeri quantici. b) Descrivere l applicazione della legge di Raoult alla miscela ideale di due liquidi volatili. 4) a) Calcolare la solubilità dell ossalato di argento, Ag 2 (C 2 O 4 ), in acqua pura ed in una soluzione acquosa 0.30 M di Ag(NO 3 ), sapendo che la K ps = b) Descrivere e fornire almeno un esempio per ciascuno dei seguenti tipi di reazione: Reazione di precipitazione; Reazione tra un acido e una base di Lewis; Reazione ossido-riduttiva. 5) a) Calcolare il tempo necessario per depositare 3.00 g di oro durante l elettrolisi di una soluzione di AuCl 3 utilizzando una corrente di 2.10 Ampere. Specificare l elettrodo sul quale si deposita il metallo. b) Scrivere l equazione di Nernst per la semireazione di Au, cercando il potenziale sulla tavola periodica.

9 25 Febbraio ) a) Scrivere le formule di Lewis, l ibridizzazione dell'atomo centrale, la geometria molecolare ed eventuale presenza di momento dipolare per le specie chimiche: PCl 3, BrO 2 -. b) Disegnare un orbitale dx 2 -y 2 con i relativi assi cartesiani. 2) a) Calcolare il ph di una soluzione ottenuta mescolando 400 ml di una soluzione 0.60 M di acido acetico K a = 1.8 x 10-5 ) e 200 ml di una soluzione 0.40 M di idrossido di sodio. b) Dire se la soluzione formata sciogliendo in acqua pura una delle seguenti sostanze sia acida, basica o neutra: i) carbonato disodico, ii) nitrato di calcio, iii) cloruro di ammonio. 3) a) Dire che cosa si intende per orbitali ibridi, elencare ed illustrare quelli conosciuti e, con l'aiuto di esempi concreti, definire a quali geometrie molecolari conducono. b) Porre in ordine di punto di congelamento decrescente le seguenti soluzioni acquose: i) saccarosio 0.20 m; ii) perclorato di sodio 0.15 m; iii) cloruro di magnesio 0.12 m. 4) Scrivere un equazione chimica bilanciata per: i) iodato di sodio che reagisce in soluzione acquosa ed in presenza di acido solforico, con ioduro di sodio per formare iodio molecolare, solfato disodico e acqua; ii) difluoruro di calcio che reagisce con biossido di silicio e acido solforico per formare solfato di calcio, tetrafluoruro di silicio e acqua; iii) la combustione di metano (CH4).. 5) a) Calcolare il E a 25 C per la cella galvanica qui di seguito schematizzata: Cu [Cu2+] = 0.01 M [Cu2+] = 0.1 M Cu Stabilire catodo e anodo e indicare le reazioni che avvengono agli elettrodi. b) Quale è la condizione che si deve raggiungere perché la pila si possa definire scarica?

10 1 Marzo ) Indicare formula di Lewis, geometria molecolare ed eventuale presenza di momento di dipolo per le seguenti specie chimiche: esafluoruro di zolfo, pentafluoruro di bromo e idruro di boro. 2) a) C Determinare il ph di una soluzione M di acetato di sodio, sapendo che la K a per l acido acetico è 1.8*10-5. b) Dire se la soluzione formata sciogliendo in acqua pura una delle seguenti sostanze sia acida, basica o neutra: i) fosfato trisodico, ii) cloruro di potassio, iii) ioduro di ammonio. 3) a) Calcolare molarità e molalità di una soluzione acquosa di HCl al 26.2% in massa e di densità pari a 1.13 g/ml. Calcolare inoltre il volume di tale soluzione che occorre diluire ad 1 L per ottenere una soluzione di HCl 0.4 M. b) Individuare, all interno delle seguenti coppie di atomi o ioni, chi possiede il raggio maggiore:i) S o S2 ; ii) Rb o Rb+; iii) Si o P 4) Scrivere un equazione chimica bilanciata per: i) perossido di sodio che reagisce con biossido di carbonio per formare carbonato di sodio e ossigeno; ii) triossido di diferro che reagisce con monossido di carbonio per formareferro metallico e biossido di carbonio; iii) ioni permanganato che in soluzione acquosa acida reagiscono con solfuro di idrogeno per formare ioni Mn 2+, ioni solfato e acqua. 5) Una soluzione acquosa di un sale di rame viene elettrolizzata facendo passare una corrente 2.0 A per 2.0 ore. Al catodo si depositano g di metallo, determinare il numero di ossidazione dei cationi di rame presenti nella soluzione.