Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome________________________________

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1 Politecnico di Milano – Chimica Generale Cognome/Nome________________________________

1° sem. Data: 24/01/2018 “I

^a

scritto finale” N° matricola ________________________________

N.B. Fornire sempre una giustificazione alla risposta, altrimenti l’esercizio è considerato non fatto!

1. Eseguire i seguenti calcoli con il corretto numero di cifre significative:

[(8.21×10

^-2

)•(2.3×10

^-3

)•(298)] /1.5 = ; [(2.31×10

^-2

)

²

•(3.14)] /(log 242) =

2. Si è comprato un pezzo di ferro molto puro in fogli con un costo di 66.00 euro. Il foglio è un quadrato di 50. mm e 1.00 mm di spessore. Qual è il costo per grammo del foglio? (Densità del ferro = 7.874 g·cm

^-3

.)

3. Quale delle seguenti è una proprietà intensiva della materia (dare la definizione di proprietà intensiva).

a) densità b) entalpia c) calore specifico d) viscosità e) volume f) potenza (W)

4. Dati i seguenti valori sperimentali (volumi in mL): 3.488, 3.592, 3.202, 3.570, 3.536, 3.447 , stabilirne la media, la mediana e la deviazione standard, precisando se qualche dato è da scartare.

5. Predire quali di questi nuclei sono particolarmente stabili:

¹⁴₆

C ,

⁴⁰₂₀

Ca ,

⁹⁸₄₃

Tc ,

¹¹⁸₅₀

Sn . Spiegare.

6. Scrivere l’equazione nucleare bilanciata per il processo riassunto dalla notazione:

²⁷13

Al n, ( a )

²⁴11

Na

7. Una roccia contiene 0.257 mg di piombo-206 per ogni milligrammo di uranio-238. L’emivita per il decadimento dell’uranio-238 a piombo-206 è 4.5×10

⁹

anni. Quanto è vecchia la roccia?

8. Il composto HSCH

2

CH(NH

2

)COOH è l’amminoacido cisteina, una molecola cruciale per la vita

a) Qual è la composizione elementare del composto? C%……; H%……: N%……: S%……; O%...

b) Se si hanno 0.150 g di cisteina, di quante moli di cisteina si dispone? ………..

c) Quanti atomi di idrogeno sono presenti in 0.150 g di cisteina? ………

9. Quali dei seguenti hanno lo stesso valore dell’affinità elettronica (AE) del Ga

⁺

? Spiegare.

a) il potenziale di ionizzazione (IP) del Ga ……….

b) - IP del Ga ………...

c) ½ IP di Ga

⁺

………..

d) AE di Ga

²⁺

………

e) IP di Ga ‾ ………

10. (a) Disporre in ordine di aumento dell’affinità elettronica i seguenti elementi (Cl , S , Cu , Mg) (b) L’affinità elettronica ha qualche relazione con l’elettronegatività? Spiegare.

11. Porre in ordine crescente di solubilità in acqua i seguenti composti del carbonio: CO; CH

3

SH; HCONH

2

;

CH

3

NH

2

; HOCH

2

CH

2

OH, spiegando su quali basi si è compiuta la scelta.

(2)

2 12. Classificare nella corretta sequenza in tabella le proprietà acido-base dei seguenti composti dell’idrogeno H

2

O

2

, AlH

3

, NaHS, C

2

H

4

, indicando nell’ultima riga il tipo di legame presente nel composto e la sua natura molecolare o polimerica.

Acido Basico Neutro Anfotero Tipo di legame

13. Il fosforo grigio (P

4

) è preparato industrialmente secondo la seguente reazione per riduzione del fosfato di calcio con carbone e silice in eccesso del 20% sullo stechiometrico. a) Stabilire la stechiometria della reazione: Ca

3

(PO

4

)

2

(s) + SiO

2

(s) + C(s) → CaSiO

3

(s) + CO(g) + P

4

(s)

b) Determinare quanto fosforo si può recuperare da 30 tonnellate di fosfato di calcio, sapendo che la resa del processo à del 92%. c) Determinare l’economia atomica (EA) del processo.

14. Riempire le caselle vuote della tabella sottostante (segnalare i composti covalenti).

Catione Anione Formula Nome

Na

3

AlF

6

Solfato(V) di Gallio(III) 1-C

7

H

14

Silicato di sodio

Ca

²⁺

HCO

3

‾

Esacarbonilvanadato(-1) CS

2

[Cu(NH

3

)

4

]

²⁺

PO

4 3

‾

(CH

3

)

3

P

Esamminocabalto(III) tribromuro

H

⁺

C

2

O

4

2

‾

15. Il perossido d’idrogeno, H

2

O

2

, può agire sia da ossidante sia da riducente, come risulta dalle seguenti semi-reazioni redox (da completare e bilanciare):

a) H

2

O

2

+ H

⁺

→ H

2

O b) H

2

O

2

→ O

2

+ H

⁺

c) H

2

O

2

→ OH ‾

d) H

2

O

2

+ OH ‾ → O

2

+ H

2

O

Dopo aver stabilito la stechiometria, indicare in quali reazioni l’H

2

O

2

agisce da ossidante?

16. Classificare le seguenti reazioni dopo averle completate e bilanciate (scrivendone, ove possibile, l’equazione ionica netta):

Tipo di Reazione Reazione

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ NO

2

(g) + H

2

O → NO(g) + H

⁺

(aq) + NO

3

‾(aq) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ MgO(s) + H

2

O(l) + CO

2

(gas) → Mg(HCO

3

)

2

(aq) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ H

2

PtCl

6

(aq) + CH

2

O(aq) + H

2

O→ Pt(s) + HCOOH + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ CH

3

OH(l) → CH

₃

OCH

3

(aq) + H

2

O

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ POCl

3

(l) + H

2

O(l) → H

3

PO

4

(aq) +

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ HCl + NaClO

2

→ ClO

2

+ NaCl + NaOH

17. Quale delle seguenti molecole possiede: a) i legami più polari; b) il momento dipolare complessivo più

basso; c) il potere ossidante più elevato? a. HCl b. ClO

2

c. PCl

3

d. SO

2

e. SF

6

(3)

3 18. Calcolare l’entalpia standard di combustione per la reazione (da bilanciare) : SiH

4

(g) + O

2

(g) → SiO

2

(g) + H

2

O(g) in base alle seguenti entalpie standard di formazione:

∆H°

_ƒ

[SiH

₄

(g)] = +34.3 kJ/mol; ∆H°

_ƒ

[SiO

₂

(g)] = -910.9 kJ/mol; e ∆H°

_ƒ

[H

₂

O(g)] = -241.8 kJ/mol.

19. In un esperimento di laboratorio si è usato una soluzione di iodio molecolare per ossidare

quantitativamente lo ione tiosolfato in base all’equazione : I

2

(aq) + 2 S

2

O

32–

(aq) → 2 I

^–

(aq) + S

4

O

62–

(aq).

Se si sono usati 40.21 mL di una soluzione di I

2

0.246 M, qual è la percentuale di Na

2

S

2

O

3

in un campione impuro di Na

2

S

2

O

3

dal peso di 3.232 grammi?

20. Quando un campione di alluminio dal peso di 35.7 grammi, e alla temperatura di 81.9 °C, è introdotto in un calorimetro contenente 75.0 grammi di acqua a 24.9 °C, la temperatura aumenta a 28.3 °C. Se la capacità termica specifica dell’acqua è 4.18 J·g

^-1

·K

^-1

e quella dell’alluminio è 0.902 J·g

^-1

·K

^-1

, quanto vale la capacità termica specifica del calorimetro?

21. Calcolare la variazione standard di entalpia della reazione per il processo H

2

O

2

(l) → 1/2 O

2

(g) + H

2

O(g), usando i dati delle seguenti reazioni:

H

2

(g) + O

2

(g) → H

2

O

2

(l) ∆H° = -187.8 kJ e H

2

O(g) → H

2

(g) + 1/2 O

2

(g) ∆H° = +241.8 kJ

22. Quali delle seguenti affermazioni sono vere per una soluzione 0.050 M di una base forte, M(OH)

2

? a) Il pH è maggiore di 13. b) [M

⁺

] = 2 [OH ‾] c) Il pH è 14.00. d) [H

⁺

] = 1.0×10

^-13

e) Se si ha a disposizione un matraccio graduato di 1000 mL e si è richiesti di preparare 1.00 L di una soluzione 0.015 M della base M(OH)

2

a partire dalla predetta soluzione, quale volume si dovrà diluire al volume richiesto? ………

23. I solidi NaCl, NaBr e MgO hanno la stessa struttura cristallina.

a) Spiegare perché l’energia reticolare di NaBr è un po’ inferiore a quella di NaCl.

b) Spiegare perché l’energia reticolare di MgO è circa 5 volte superiore a quella di NaCl.

24. Si è trovato che un campione di 0.956 g di un acido sconosciuto richiede 29.1 mL di una soluzione 0.513 M di NaOH per la titolazione al punto di equivalenza. Quale acido tra i seguenti è compatibile con la misura; a) acido citrico (H

3

C

6

H

5

O

7

, triprotico, PM

1

= 192.12 u), b) acido tartarico (H

2

C

4

H

4

O

6

, diprotico, PM

2

= 150.09 u) o c) acido acetico (CH

3

COOH, monoprotico, PM

3

= 60.05 u)?

25. La lega SmCo

5

forma un magnete permanente perché sia il samario che il cobalto hanno elettroni spaiati. Quanti elettroni spaiati ci sono negli atomi in fase gas di Sm (Z = 62) e Co (Z = 27)?

26. Qual è la corretta configurazione elettronica per

26

Fe

²⁺

? (in ordine di energia crescente dei sotto-strati);

b) quali sono i numeri quantici delle funzioni d’onda dei 6 elettroni d? c) Lo ione è paramagnetico?

27. Assegnare la struttura con la notazione di Lewis corretta per i seguenti composti. Spiegare.

a) P

4

O

6

b) SO

2

ClF; c) XeO

3

d) H

5

IO

6

(4)

4 28. Spiegare perché esistono i sali NO

⁺

AsF

6

‾ e O

2

+

AsF

6

‾ ma non i sali HO

⁺

AsF

6

‾ e N

2

+

AsF

6

‾. Assegnare la struttura, geometria e numeri di ossidazione ai composti esistenti.

29. Quale dei seguenti vi aspettate che abbia il raggio più grande: (a) F ‾ , (b) S

²

‾ , (c) P

³

‾, (d) Ar ? perché? ………

Quale vi aspettate sia la base più dura e quale quella più molle? ………. ………

30. Tra (i) lo ione fluoruro e (ii) il neon, quale avrà la carica nucleare effettiva superiore sugli elettroni di valenza e perché?

31. Porre in ordine di energia crescente le seguenti radiazioni elettromagnetiche: a) luce con λ = 600 nm, b) raggi-X, c) microonde, d) luce ultravioletta, e) raggi gamma, f) luce con frequenza ν = 100 Hz.

32. Nelle misure dell’effetto fotoelettrico di Einstein quali radiazioni elettromagnetiche si impiegano e su quali substrati si fanno incidere? Spiegare il fenomeno.