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Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome_________________________________
1° sem. Data: 12/02/2014 “1o scritto” N° matricola __________________________
N.B. Rispondere prima agli esercizi contrassegnati con l’asterisco e quindi agli altri, fornendo obbligatoriamente una giustificazione della risposta e/o delle formule utilizzate.
*1. Qual è il valore delle espressioni
a) (3.4H10-2) H (6.6H104) : 1.8 = _12×102____
b) 100.8 J + 3.280 kJ - 6.475H102 J = 2.733 kJ
*2. Il composto CH3CH2OH bolle a 58.6 °C alla pressione di 349 mmHg. Nel sistema SI queste variabili diventano (valore e unità di misura):
T = 58.6 + 273.1 = 331.7 K ;
P = (349/760)×101325 Pa = 46.5 KPa 3. Quale dei seguenti è un semiconduttore e un
metalloide? Cosa indicano i due termini?
a) S8 b) Ti c) O2 d) Si e) He d) Silicio per le sue proprietà intermedie (metalloide) e perché la banda di valenza piena del solido è poco distante da quella di conduzione vuota per cui per riscaldamento o irraggiamento l’elemento trasporta cariche.
4. Disporre i seguenti composti ionici CaO, NaF e CaF2 nell’ordine atteso dei punti di fusione.
a. NaF < CaO < CaF2 b. CaO < CaF2 < NaF c. NaF < CaF2 < CaO d. CaF2 < NaF < CaO e. CaO < NaF < CaF2
dipende dall’energia reticolare U = M(q1Hq2)/r con anioni O2- e F- e cationi Na+ e Ca2+ di circa ugual dimensione per cui contano le cariche.
5. Certe proprietà dei metalli non variano molto tra i vari metalli, altre proprietà mostrano una notevole diversità. Quale non varia molto?
a) durezza d) reattività chimica b) conducibilità elettrica
c) punto di fusione e) nessuna di queste.
E’ tipica di sistemi condensati (solidi o liquidi) a bande parzialmente riempite.
6. Cerchiare quale membro di ciascuna coppia presenta le forze intermolecolari più deboli, indicandone il tipo.
H2O o H2S CH4 o CO2 ICl o Cl2
Sono i composti più simmetrici (CH4 e Cl2 solo interazioni van der Waals) o con minor momento dipolare (H2S).
7. Quanti elettroni spaiati sono presenti nello stato fondamentale di ciascuno dei seguenti atomi o ioni(+1) designati dai numeri atomici Z = 2, Z = 15, Z = 18, Z = 13?
Atomo: a) 0,1,0,2 b) 0,4,0,3 c) 2,3,0,1 d) 2,1,0,3 e) 0,3,0,1
Ione(+1): -1,2,1,0 ---
*8. Quale delle seguenti equazioni descrivono l’energia reticolare di una sostanza?
A. M(s) + energia M+(g) + e- B. MX(s) + energia M+(g) + X-(g)
C. X-(g) + energia X(g) + e-
D. M+(g) + X-(g) MX(s) + energia (comp. Ionico) 9. La formula chimica della clorofilla è C55H72O5N4Mg
e contiene quanti atomi e che peso molecolare ha?
_137___PM = 893.5 g·mol−1___
*10. Assegnare il comportamento acido o basico ai seguenti ossidi di elementi e dire perché:
CaO, SO2, Al2O3, Mn3O4, I2O5 base acido base base acido Se l’elemento è un metallo o un non-metallo
*11. Quali forze sono principalmente responsabili della dissoluzione di CaCl2 in acqua?
ione-ione, ione-dipolo, dipolo-dipolo, dipolo- indotto dipolo, dipolo indotto-dipolo indotto interazioni degli ioni + e - col dipolo dell’acqua.
*12. In quale dei seguenti processi la variazione di energia costituisce l’affinità elettronica della specie con simbolo M?
A. M(s) + e- M-(g) B. M-(g) M(g) + e-
C. M(g) + e- M-(g) acquisizione e- in fase gas.
D. M-(s) M(g) + e-
*13. Se si sciolgono 41.2 g of glucosio (MW 180.
g·mol-1) in 0.400 kg di acqua (volume finale = 0.460 L), a) qual è la molarità della soluzione?
b) qual è la molalità della soluzione? c) qual è la frazione molare del glucosio?
moliG = 41.2/180 = 0.229 moli V = 0.460 L molarità = moliG/volume = 0.498 M
molalità = moliG/peso solv. = 0.573 m
G = moliG/moli tot. = 0.229/(0.229 + 22.2) = 1.02H10-2
14. Definire:
a) Entalpia di un sistema:
L’entalpia di un sistema omogeneo è H = U + PV grandezza estensiva del sistema che si conserva.
H = qp (calore scambiato a P = costante) b) Energia di soluzione di un sale
E’ l’energia rilasciata da un sale che si scioglie in un solvente (acqua), rappresenta il bilancio tra l’energia di solvatazione degli ioni e l’energia reticolare del solido ionico.
2 15. Quale delle seguenti sequenza dalle più
basse alle più alte energie di prima
ionizzazione è corretta per atomi (a sinistra) e atomi/ioni (a destra)?
A. He<Li<Be<N<Ne A. Zn<Ca<Ca2+<Cl- B. Li<Be<N<Ne<He B Ca2+<Zn<Ca< Cl- C. Be<Li<N<He<Ne C Cl-<Zn<Ca<Ca2+
D. He<Ne<N<Be<Li D Ca2+<Ca<Zn<Cl-
Da tabella periodica (valori di IP e AE per gli anioni)
16. Quale delle seguenti è la specie più piccola?
a) A. O2+ B. O+ C. O D. O- E. O2- b) A. O2- B. F- C. F D. Cl E. Cl- a) Dimensioni cationi < atomi neutri < anioni b) F neutro atomo di dimensione minore
17. Fornire due esempi di ioni positivi e di ioni negativi isoelettronici (stesso numero e⎯) +_Ca2+_e_K+____-__Cl-_e_S2-_____
*18. Completare le seguenti reazioni nucleari:
16O + _4He_ 20Ne +
Bilancio particelle cariche e neutre.
19. Si sa che la massa nucleare di 14N è 13.998947 uma. Calcolare l’energia di legame per nucleone.
N-14 ha 7 protoni e7 neutroni. La massa combinata delle particelle subatomiche è 7H( massa protone) + 7H( massa neutrone) 7H(1.00728 uma) + 7H(1.00866 uma ) =
14.11158 uma
Il difetto di massa è perciò 14.11158 amu - 13.998947 amu = 0.112633 amu
Usando E=mc2, E = ((0.112633g/1mol)(1kg/1000g) (1mol/6.022·1023 nuclei)(1nucleo/14nucleoni))H c2
= 1.33597·10-29 J/nucleone
*20. Fare un esempio di reazione di scambio di leganti ed un esempio di reazione di doppio scambio.
[Co(NH3)6]3+ + H2O → [Co(NH3)5(H2O)]3+ + NH3
Na2SO4 + BaCl2 → 2 NaCl + BaSO4 (doppio sc.)
*21. Dopo aver bilanciato le seguenti reazioni, classificare a quale tipo di reazioni (acido-base, redox, scambio leganti, ecc.) appartengono.
A. 3Cu2+(aq) + 2Al(s) 3Cu(s) + 2Al3+(aq)
__redox____________________
B. HClO3(aq) + NaOH(aq) NaClO3(aq) + H2O(l)
__acido-base________________
C. HCOOH(l) + 1/2 O2(g) CO2(g) + H2O(l)
__redox, combustione_________
D. 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
__acido-base, decomposizione___
E. UO2(s) + 4HF(l) UF4(s) + 2H2O(l) _acido-base, salificazione_______
22. Un calorimetro ha una capacità termica di 192 J·K-1. Perché la T del calorimetro salga da 298 a 327 K, il calorimetro deve assorbire --- J.
A. 192 B. 5600 C. 5200 D. 6100 Q = C’H t = 192 H 29 Joule = 5568 J 23. Quanto calore (kJ) si richiede per convertire
225.0 g di acqua a 20°C in vapore a 150°C?
cp H2O (l) 4.18 J·g-1·°C-1 Calore di vaporizzazione
H2O (l) a 100°C 2.26H103 J·g-1 cp H2O vapore 1.84 J·g-1·°C-1 moliH2O = 225/18.0 = 12.5 moli; liq.: 4.18H225H80
= 75.3 kJ ; vaporiz.: 2.26H103 J·g-1H225 g = 509 kJ; vapore: 1.84H225H50 = 20.7 kJ ; tot: 605 kJ.
*24. Dati i seguenti dati:
I N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = -91.8 kJ II C(s) + 2H2(g) CH4(g) H = -74.9 kJ III H2(g) + 2C(s) + N2(g) 2HCN(g) H = 270.3 kJ determinare il calore di reazione per la reazione:
CH4(g) + NH3(g) HCN(g) + 3H2(g)
A. -256 kJ B. 256 kJ C. 302 kJ D. -302 kJ
H = -HI/2 –H2 + H3/2= 256 kJ
25. Indicare quali di questi composti o elementi esistono in forme polimeriche o come singole molecole, giustificando le risposte:
S8(s), CaS(s), PH3(g), SiC(g), Cs(l) Molec. Polim. Molec. Polim. Polim.
Ionico Coval. Metallico
*26. La massa percentuale di ossigeno in Na2B4O7 è:
A. 22.86% B. 55.65% C. 25.52% D. 69.95%
%O = 7H16.0 /PM = 55.65 PM = 201.20 27. Calcolare la lunghezza d’onda di deBroglie di
un neutrone (massa = 1.67H10-27 kg) che si sposta ad una velocità di 1.00H105 m·s-1.
A. 3.97H10-12 m ( = h/m·c) B. 2.52H1011 m C. 4.29H10-21 m D. 5.11H1010 m
28. Qual è il numero massimo di elettroni in un atomo con la seguente serie di numeri quantici n = 3, l = 2, ml = -1, ms = +1/2.
a) 14 b) 3 c) 10 d) 1 e) nessuno di questi In un atomo, 4 numeri quantici definiscono la
funzione d’onda associata ad un solo elettrone.
*29. Quale dei seguenti rappresenta il primo stato eccitato del gallio? Perché?
A. [Ar]4s2 4p1 B. [Ar]3d 4s2 C. [Ar]4s2 4d D. [Ar]4p3
Perché l’elettrone p più esterno viene promosso all’orbitale immediatamente superiore che è il 3d. (regola diagonale)
1 0
14 14 1
7N _ n_ 6C 1H
3 30. La struttura di Lewis a punti corretta per N3- è:
N N 3-
3- N 3-
A. B. C. D. Ne
C perché l’ottetto è completato con l’acquisto di 3 elettroni
31. Una formula di Lewis corretta per N2O è:
Esistono forme di risonanza? no
32. Quale delle seguenti molecole violano la regola dell’ottetto?
A. XeO3 B. O3 C. SO3 D. CrO3
(Xe = gas nobile, rompe l’ottetto per formare legami)
*33. Calcolare il numero totale di ioni (ioni positivi + ioni negativi) in 14.3 g. di CaBr2.
molCaBr2 = 14.3 g/199.89 g/mol = 0.0715 mol mol Ca2+ = 0.0715; mol Br- = 0.143 mol Se si vuole il numero di specie si deve
moltiplicare per N (numero di Avogadro) 34. Per quale delle seguenti trasformazioni
chimiche il calore di reazione corrisponde al calore di formazione?
A. N(g) + 3H(g) NH3(g)
B. H2NNH2(g) + H2(g) 2NH3(g)
C. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 2 moli D. 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g) 1 mole
Formazione di composti dagli elementi stabili a c,s, 35. Quali affermazioni sono corrette per la
seguente equazione termochimica:
CS2(l) + 3O2(g) CO2(g) + 2SO2(g) H = -1075 kJ A. Questa reazione è endotermica.
B. Per consumare completamente 1 mole di CS2 occorrono 1075 kJ di energia termica.
C. Si rilasciano circa 1075 kJ di energia termica per mole di SO2 prodotta.
D. Quando si forma 1 mole di CO2, vengono rilasciati 1075 kJ di energia termica.
Definizione di H di reazione
36. Dopo aver assegnato la nomenclatura ai seguenti complessi metallici, indicare la geometria attesa e stabilire che tipi di isomeria possono presentare:
a) [Co(NH3)4(NO2)2]Cl
Cloruro di tetraamminodinitrocobalto(III) ; ottaedrico
b) Pt(NH3)2I2
Diamminodiiodoplatino ; planare quadrato c) Na[Cr(C2O4)2(H2O)2]
Diossalatodiacquocromato di sodio ; ottaedrico
37. Il Calcio metallico reagisce con l’acqua secondo la reazione:
Ca(s) + 2 H2O Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Qual è la molarità degli ioni idrossido nella soluzione formata quando 5.00 g di calcio metallico è sciolto in abbastanza acqua da ottenere un volume finale di 500 mL?
moli Ca = 5.00/40.1 = 0.124 moli moli OH- = 2 × moli Ca = 0.248 moli molarità = 0.248 moli/ 0.500 L = 0.496 M 38. Riempire le caselle vuote della tabella:
Composto
Ionico Nome Catione Anione
KNO3 Nitrato di potassio K+ NO3-
PbCrO4 Cromato di piombo Pb2+ CrO42-
Cs3PO4 Fosfato di cesio Cs+ PO43-
NH4ClO4 Perclorato di ammonio* NH4+ ClO4‾ KVO3 (Triosso)vanadato di
potassio K+ VO3-
Ag2SO4 Solfato di Argento Ag+ SO42-
Na2C2O4 Ossalato di sodio Na+ C2O42-
NaNO2 Nitrito di sodio** Na+ NO2-
Na4
Fe(CN)6
Esacianoferrato(II) di sodio
Na+ Fe(CN)64-
(NH4)2CO3 Carbonato di Ammonio NH4+ CO32-
KMnO4 Permanganto di potassio K+ MnO4-
CaCO3
Fe2O3 Ossido di ferro(III) Fe3+ O2- * Clorato(VII) di ammonio **Nitrato(III) di sodio 39. C'è più zolfo nel composto CS2 o in NaS?
%S = 64/76 H 100 = 84.2% in CS2 ◄
%S = 32/55 H 100 = 58% in NaS
*40. Si ha una soluzione acquosa satura di CaCO3. Cosa succede nei casi seguenti?
A. Si aggiunge dell’idrossido di calcio B. Si acidifica la soluzione con HCl C. Si introduce un flusso di CO2(g)
Equilibri ionici multipli di CO2 + H2Oe precipitaz.
A) il solido ionico CaCO3 precipita per effetto dello ione comune Ca2+. B) Si sviluppa CO2 C) il sistema rimane omogeneo ma si forma Ca(HCO3) più solubile
41. Considerate le molecole: SCl2 , F2 , CS2 , CF4, e BrCl. Quale coppia di molecole hanno entrambe un momento dipolare?
a. CS2 e CF4 b. SCl2 e BrCl c. BrCl e F2 d. SCl2 e CS2
per (differenza di elettron.) e non simmetria 42. Un elemento radioattivo decade con una
costante di velocità di 0.0012 anni-1. Qual è il suo tempo di dimezzamento?
a. 2.6H101 anni b. 3.7H102 anni c. 7.9H102 anni d. 5.8H102 anni t1/2 = ln2/k = 578 anni; appross. 5.8×102 anni
4
*43. La vita media di un elemento radioattivo è di 10.5 min. Quanto tempo deve passare perché il 75% dell’elemento si decomponga?
a. 21.0 min b. 10.5 min c. 31.5 min d. 42.5 min .log(N/N0) = -kt è il 2° tempo di dimezzamento quindi t = 21.0 min.
*44. Assegnare il numero di ossidazione a ciascun atomo sottolineato.
a) P4O10 _5___ b) HS2O3- _S(6) e S(-2) c) CH3CHO _-3 e +1 d) HPtCl6+__4____
45. Classificare ognuna delle seguenti osservazioni come proprietà fisica o proprietà chimica.
Osservazione 1: si svolgono bolle di gas immergendo un pezzo di metallo in un acido.
__chimica (si forma H2)_________________
Osservazione 2: una sostanza cristallina ha un colore giallo. __fisica (assorbimento luce senza reazione)
Osservazione 3: un metallo lucente fonde a 650°C. ___fisica (passaggio di stato)_____
Osservazione 4: La densità di una soluzione è 1.84 g·cm-3. __fisica (massa/volume)______
46. Il rame ha due isotopi stabili, 63Cu e 65Cu.
Quanti protoni, elettroni e neutroni contiene un atomo di 65Cu?
N° e- __29___ N° p _29___ N° n _36____
47. Un composto contiene il 15.94% di boro e il resto è fluoro. Qual è la formula empirica del composto? BF3
Moli B = 15.94/10.81 = 1.475
Moli F = 84.06/19.00 = 4.424 (rapporto 1:3) 48. Una delle righe comunemente usate nei laser
ad argon è la riga blu a 514 nm.
Qual è l’energia della radiazione in Joule?
E = h·c/= 6.626×10-34×3×105/514×10-9m = 3.87×10-19 Joules
49. Disegnare il più correttamente possibile in uno spazio cartesiano e sul piano xy:
a) l’orbitale 3p.
b) la probabilità della distribuzione radiale della funzione d’onda 3p
radial plot radial density plot radial probability
a) b)
50. Riassumete le evidenze sperimentali che portano alla conclusione che l’acqua è una a sostanza che possiede legami a idrogeno in fase liquida.
51. Per la reazione: N2O4 + KCl → NOCl + KNO3
L’atomo _N____ è ossidato e passa dallo stato di ossidazione __4___ a __5____
L’atomo __N_____ è ridotto e passa dallo stato di ossidazione __4____ a __3_____
(reazione di dismutazione – redox)
*52. La distribuzione di Maxwell-Boltzmann a cosa si riferisce? Perché è importante in Chimica?
53. Il Selenio è un (metallo) (nonmetallo) (metalloide) ____ ______ avente simbolo __Se ____ ed un numero atomico di _34__. E' collocato nel Gruppo _VIa__ e nel Periodo _4°__ della tabella periodica.
L'elemento ha _34_ protoni nel nucleo. Lo ione Seleniuro ha formula _Se2⎯__ e possiede _36_
elettroni. L'isotopo più abbondante del selenio ha numero di massa 80, un isotopo con _44_ neutroni nel nucleo. Il raggio ionico dello ione Seleniuro è 198 pm, il raggio ionico dello ione Se2+ sarà ______superiore o inferiore?
54. Si vuol neutralizzare una soluzione di 225 mL di acido solforico 3.0 M. Quanti mL di una soluzione di NaOH 1.20 M sono necessari?
moli H2SO4 = 225ml×3.0mol/1000 ml = 0.675 mol moli H+ = moli OH- (mol NaOH) = 2×0.675 = 1.35
mol. mL NaOH = mol/M = 1.13 litri
*50. Dopo aver bilanciato la seguente equazione chimica:
Pb(NO3)2(aq) + Na2SO4(aq) NaNO3(aq) + PbSO4(s)
Stabilire:
a) la relativa equazione ionica:
Pb2+(aq) + 2NO3- + 2Na+ + SO42- (aq) → PbSO4(s)↓ + 2Na+ + 2NO3-
b) la relativa equazione ionica netta:
Pb2+(aq) + SO42-
(aq) → PbSO4(s)↓ c) gli ioni spettatori Na+;NO3-
d) l’espressione del prodotto di solubilità della specie poco solubile coinvolta
Kps = [Pb2+] [SO42-]
