ESAME DI SCIENZE SPERIMENTALI PARTE CHIMICA

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1 ESAME DI SCIENZE SPERIMENTALI PARTE CHIMICA VALUTAZIONE - Prima parte: scelte multiple (24 punti = 12 domande da 2 punti) (totale: 80 punti) - Seconda parte: domande (32 punti = 4 domande da 8 punti) - Terza parte: problemi (24 punti = 2 problemi da 12 punti) INDICAZIONI - Nelle domande a scelta multipla esiste un unica alternativa appropriata: domande con due o più risposte vengono considerate errate - Spiegazioni vaghe, incomplete o espresse in un linguaggio inappropriato verranno penalizzate nella valutazione - 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 - Nei calcoli stechiometrici usare valori delle masse molari con una sola cifra decimale PRIMA PARTE: DOMANDE A SCELTA MULTIPLA Per ogni domanda marcare o inserire l unica risposta appropriata 1) In quale solvente una molecola apolare tenderà a sciogliersi meglio? a) Acqua b) Alcol etilico c) Esano d) (è insolubile in tutti e tre) 2) Quale tra i seguenti ioni possiede il numero maggiore di elettroni nello strato più esterno? a) Cl b) S 2 c) O 2 d) (tutti posseggono lo stesso numero di elettroni nello strato più esterno) 3) La formazione di rugiada al suolo è un esempio del passaggio di stato detto: a) sublimazione b) vaporizzazione c) liquefazione d) (indicare se necessario) 4) Un miscuglio formato da acqua pura e ghiaccio: a) È omogeneo b) Contiene due sostanze c) Contiene due fasi d) (tutte le risposte sono errate) 5) In un processo endotermico, un sistema non isolato: a) Assorbe energia dall esterno b) Cede energia verso l esterno c) Conserva la sua energia interna d) (non si può dire: dipende dalle circostanze)

2 6) Si consideri la reazione CO 2 + H 2 O HCO 3 + H +. Secondo il principio di Le Châtelier, questo equilibrio può venire spostato verso destra aggiungendo a) Ioni HCO 3 b) CO 2 c) (entrambi vanno bene) d) (entrambi sono inadeguati) 7) Quale delle seguenti sostanze è chimicamente un estere? a) Uno zucchero b) Un acido grasso c) Un trigliceride d) (nessuno dei tre) 8) Il rame di una grondaia a contatto con gli agenti atmosferici forma una patina di carbonato di rame. Dunque in questa reazione gli atomi di rame si sono: a) ossidati b) ridotti c) non hanno cambiato il proprio numero di ossidazione d) hanno mutato il proprio stato di aggregazione in quanto è avvenuto un passaggio di stato 9) Quale delle seguente reazioni è catalizzata da una marmitta catalitica di un autoveicolo? a) 2CO + O 2 2CO 2 b) N 2 + O 2 2 NO c) (entrambi) d) (nessuna delle due) 10) Qual è la concentrazione di ioni OH presenti in una soluzione acquosa di 0,1 mol/l di ammoniaca? a) Circa 0,1 mol/l b) Meno di 0,1 mol/l c) Più di di 0,1 mol/l d) zero 11) Atomi di deuterio ( 2 H) ed uno di trizio ( 3 H) contengono lo stesso numero di a) protoni b) neutroni c) (entrambe le risposte sono corrette) d) (entrambe le risposte sono errate) 12) La reazione di addizione tra bromo (Br 2 ) ed etilene (CH 2 =CH 2 ) porta alla formazione di a) CBr 2 =CBr 2 b) CHBr=CHBr c) (vengono prodotte entrambi le sostanze precedenti) d). (indicare se necessario la formula corretta)

3 SECONDA PARTE: DOMANDE Domanda 1 (8 Punti) L acqua di mare contiene un insieme di cationi tra cui i più abbondanti sono il sodio ed il magnesio. Tra gli anioni più comuni vi sono invece il cloruro ed il solfato. a) Se in laboratorio si lasciasse evaporare completamente un campione di acqua contenente unicamente degli ioni sodio, magnesio, cloruro e solfato, indicare i nomi e le corrette formule di tutti i sali che si potrebbero formare (esempio: NaCl, cloruro di sodio): b) In una salina si lascia invece evaporare dell acqua di mare progressivamente facendola passare attraverso un insieme di vasche. In una prima vasca si cominciano a formare soprattutto dei cristalli di solfato di magnesio, che pur non essendo tossici, hanno un sapore amaro. Il liquido della prima vasca viene poi trasferito in un secondo bacino dove evapora ancora: qui si cominciano a formare soprattutto dei cristalli di cloruro di sodio. Si risponda ora alle seguenti domande: - Perché in una salina si procede nella maniera appena descritta e non si lascia evaporare l acqua di mare tutta assieme in un unica vasca? - Come è possibile da un punto di vita chimico che si formi prima un tipo di cristallo piuttosto che un altro? - Da quanto detto sopra il sale da cucina può essere definito o meno una sostanza pura?

4 Domanda 2 (8 Punti) Scrivere la formula di Lewis delle molecole sottostanti (mostrando tutte le coppie di elettroni) ed indicare il nome per la corretta geometria degli atomi indicati. Motivare brevemente e precisare se si tratta di una geometria perfetta o solo approssimativamente tale. a) L atomo di carbonio (quello legato all ossigeno) nel fenolo, C 6 H 5 OH, un composto aromatico b) L atomo di ossigeno del dimetiletere CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 c) L atomo di azoto della dietilammina NH(CH 2 CH 3 ) 2 d) L atomo di carbonio del gruppo carbossile dell acido tricloroacetico, CCl 3 COOH Domanda 3 (8 Punti) Si consideri una molecola la cui formula può venir scritta come CH 3 -CH=CCl 2 a) Questa molecola possiede un isomeria di tipo cis/trans? Motivare in breve. b) È possibile immaginare un isomero di posizione della molecola? In caso affermativo, disegnarne la struttura, altrimenti spiegare perché non può esistere. c) È possibile immaginare un isomero della molecola che non contenga un doppio legame? In caso affermativo, disegnarne la struttura, altrimenti spiegare perché non può esistere d) Che tipo di reazione di polimerizzazione può avvenire? Si disegni un tratto di catena del polimero risultante.

5 Domanda 4 (8 Punti) In natura esistono due tipi principali di emissioni radioattive, dette alfa e beta-meno. - Nel caso dell emissione alfa, l isotopo instabile emette un nucleo di elio (formato da due protoni e due neutroni) trasformandosi così in un nuovo elemento. - Nel caso dell emissione beta-meno, un neutrone del nucleo si trasforma in un protone (che resta nel nucleo) ed in un elettrone (che viene espulso); si viene così a formare un nuovo elemento. a) In base a queste informazioni si preveda (motivando brevemente) gli isotopi che si formano nel caso del: potassio-40 ( 40 K), un isotopo che serve alla radiodatazione delle rocce (emissione beta-meno) radon-222 ( 222 Rn), responsabile di molti casi di tumore al polmone in Svizzera (emissione alfa), c) Gli isotopi dello stronzio sono molto pericolosi in quanto possono venire stabilmente integrati nel tessuto osseo. Come si spiega la cosa da un punto di vista chimico? d) Sempre in base alla proprietà chimiche si spieghi perché il radon (un gas radioattivo) riesca, a differenza di altri gas, a raggiungere la superficie infiltrandosi tra le fessure delle rocce ed a penetrare nelle cantine delle case.

6 TERZA PARTE: PROBLEMI Problema 1 (12 Punti) Lo zinco (Zn) reagisce con lo iodio (I 2 ) per formare diioduro di zinco (ZnI 2 ). ZnI 2 può anche essere sintetizzato a partire dalla reazione tra zinco ed acido iodidrico (HI): in questa reazione, oltre a diioduro di zinco, si produce idrogeno (H 2 ). a) Scrivere le due equazioni chimiche bilanciate indicando i numeri di ossidazione di tutti gli atomi. b) Calcolare per le due reazioni del punto precedente la massa di ZnI 2 che si può ottenere a partire da 100 g di zinco in presenza di un eccesso del secondo reagente (iodio, rispettivamente acido iodidrico) c) Calcolare ora la massa massa di ZnI 2 che si può ottenere a partire dalla reazione tra 100 g di zinco e 100 g di iodio (I 2 ). I risultati sono uguali o differenti rispetto a quelli del punto precedente? Come si può spiegare la cosa? Motivare i calcoli svolti!

7 Problema 2 (12 Punti) Si considerino 100 ml una soluzione di acido cloridico (HCl) di ph = 1,0 ed un ugual volume (100 ml) di soluzione di acido nitrico (HNO 3 ) di ph= 3,0 a) calcolare la concentrazione di H 3 O + presente nelle due soluzioni. Esprimere i risultati in mol/l b) Calcolare le moli di KOH necessarie per neutralizzare l una e l altra soluzione separatamente (cioè quella di HCl e quella di HNO 3 ) c) Le due soluzioni descritte all inizio del problema vengono mescolate. Avviene una reazione chimica o no? Motivare! d) Calcolare la concentrazione di H 3 O + (in mol/l) ed il ph del miscuglio ottenuto unendo le due soluzioni (cioè quella di HCl e quella di HNO 3 ) e) Calcolare le moli di KOH necessarie per neutralizzare il miscuglio del punto d): si tratta semplicemente della somma delle moli di KOH usate al punto b)? Motivare!