Chimica - Testbusters

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studenti per gli studenti
Dispensa di Chimica
Seguendo le linee di tendenza dei test degli anni precedenti al 2012 e il Programma Ministeriale dei contenuti delle prove di
quest’anno abbiamo raccolto le tipologie di domande e gli argomenti più ricorrenti e ve li abbiamo corretti nero su bianco in
maniera chiara, pratica e utile.
Le seguenti 20 venti domande cercano di coprire il più ampio ventaglio di argomenti paradigmatici per la sezione di biologia,
senza ovviamente coprirlo in toto, ma l’intento della dispensa è pragmatico, non di summa teorica.
Un’idea più precisa da punto di vista teorico la trovate sicuramente nel programma ministeriale, facilmente reperibile all’indirizzo www.testbusters.it
Ma veniamo alla pratica:
1. Un amminoacido essenziale è:
A) Un amminoacido che è codificato da una sola tripletta
B) Un amminoacido che le nostre cellule non sanno sintetizzare
C) Un amminoacido che è presente solo nella proteina di origine vegetale
D) Un amminoacido che fa parte del sito attivo di un enzima
E) Un amminoacido presente in tutte le proteine
2. Quali legami chimici determinano la struttura primaria di una proteina:
A) Legami idrogeno
B) Interazioni idrofobiche
C) Legami covalenti
D) Forze di Van der Waals
E) Legami dativi
3. Indicare quale di questi composti contiene ferro:
A) Trigliceride
B) Mioglobina
C) Clorofilla
D) Carotene
E) Insulina
4. L’acetone è:
A) Un acido impiegato per pulire le unghie
B) Un chetone molto semplice
C) La più semplice aldeide
D) Il prodotto di riduzione di un acido
E) Un solvente inorganico
5. Il benzene è un:
A) Alcool
B) Acido organico
C) Chetone
D) Idrocarburo ciclico
E) Idrocarburo aliciclico
6. La formula bruta dell’etanolo è:
A) C3H4O
B) C4H7O2
C) C2H2O
D) C2H6O
E) C3H8O
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7. In quali delle seguenti soluzioni acquose la pressione osmotica risulterà maggiore?
A) Glucosio 1 M
B) Cloruro di sodio 0,6 M
C) Cloruro di magnesio 0,5 M
D) Acido cloridrico 0,7 M
E) Saccarosio 1,4 M
8. Quando si scioglie in acqua il composto NaOH, il pH della soluzione ottenuta è sempre:
A) = 7
B) > 7
C) > 6 e < 8
D) < 7
E) > 7 per soluzioni concentrate, < 7 per soluzioni diluite
9. Una micromole di atomi contiene:
A) 6,023 . 1023 atomi
B) Un numero di atomi che dipende dal numero atomico
C) 6,023 . 1017 grammi
D) 6,023 . 1020 atomi
E) 6,023 . 1017 atomi
10. Un elemento la cui formula elettronica sia 1s2 2s2 2p6 3s1 si comporta come:
A) Un forte riducente
B) Un forte ossidante
C) Un elemento inerte
D) Un potente elettrofilo
E) Un acido forte
11. Quante moli di CO2 si formano nella combustione completa di tre moli di CH4?
A) 1
B) 1,5
C) 2
D) 3
E) Nessuna, perché il metano non brucia
12. A temperatura costante la pressione di una certa quantità di gas viene ridotta alla sesta parte del valore
iniziale. Il volume del gas:
A) Diventa sei volte più grande
B) Diventa sei volte più piccolo
C) Diventa trentasei volte più piccolo
D) Diventa trentasei volte più grande
E) Resta costante perché non è cambiata la temperatura
13. La molecola di H2O:
A) Presenta legami covalenti omopolari
B) É un elettrolita forte completamente dissociato
C) Contiene legami ionici
D) Non è dipolare
E) Ha struttura non lineare
14. Il legame chimico fra due atomi identici è:
A) Dativo
B) Covalente omopolare
C) Polare
D) Ionico
E) Sempre debole
15. La costante di equilibrio di una reazione chimica è costante:
A) Al variare della temperatura
B) A pressione costante
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C) A temperatura costante
D) Al variare della pressione
E) Sempre
16. Indicare quando la seguente reazione di ossido riduzione è correttamente bilanciata: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
+ NO
A) 3Cu + 4HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO
B) 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
C) 2Cu + 8HNO3 → 2Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
D) 3Cu + 6HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 3H2O + 3NO
E) 2Cu + 4HNO3 → 2Cu(NO3)2 + 3H2O + 3NO
17. Cosa sono le anidridi?
A) Composti binari formati da un non metallo con ossigeno
B) Composti ternari formati da idrogeno, non metallo e ossigeno
C) Composti binari formati da metallo e ossigeno
D) Composti binari formati da idrogeno e un non metallo
E) Composti binari formati da uno ione metallico e dall’anione OH18. Se una soluzione tampone (1 litro) a pH = 4 viene diluita con acqua (a 10 litri), il pH della soluzione ottenuta è circa:
A) 0,4
B) 8
C) 9
D) 4
E) 5
19. Quanti ml di acqua devono essere aggiunti a 150 ml di una soluzione 0,4 M per avere una concentrazione finale pari
a 0,1 M?
A) 600
B) 250
C) 300
D) 450
E) 150
20. Quale dei seguenti solventi, aggiunto all’acqua in volumi uguali, NON dà origine ad un sistema a due fasi?
A) Etere etilico
B) N-esano
C) Benzene
D) Alcol etilico
E) Cloroformio
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Correzione commentata
1.
Gli amminoacidi essenziali sono per definizione quegli amminoacidi che l’organismo umano non è in grado di
sintetizzare. Risposta B NB: a loro volta si suddividono in:
1) Fondamentali : Fenilalana, leucina e isoleucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina
2) Non Fondamentali : Arginina, cisteina, istidina e tirosina (essenziali solo durante infanzia e sviluppo)
2.
La struttura primaria delle proteine è determinata dai legami peptidici, come quello che si vede in figura, le proteine
sono infatti catene polipeptidiche di amminoacidi.
Ogni amminoacido possiede una porzione N-terminale (amminica) e una C-terminale (carbossilica), queste si uniscono
con la perdita di 2 H dalla porzione amminica e 1 O dalla porzione carbossilica per formare il legame peptidico (con
liberazione di H2O), alcune proteine sono formate da un singolo amminoacido mentre molte altre sono catene di migliaia di
amminoacidi tutti uniti fra di loro dal legame peptidico.
I legami peptidici sono legami COVALENTI puri o lievemente polari (differenza di elettronegatività tra carbonio e azoto
di 0,45), cioè legami nei quali i due atomi (C e N) condividono una coppia di elettroni. L’unico altro legame che coinvolge
la condivisione di due elettroni nella domanda è il dativo, nel quale però, un atomo “dona” la propria coppia di elettroni più
esterni ad un altro atomo. Gli altri legami sono molto più deboli, non coinvolgono la condivisione di elettroni ma sono da
conoscere. Risposta C
3.
L’unica tra queste molecole che utilizza il ferro è la MIOGLOBINA
(figura) che, così come l’emoglobina (sangue), utilizza il ferro del gruppo eme
(rosso in centro) per legare reversibilmente gli atomi di ossigeno, la MIOglobina ha la funzione di trasportatore di ossigeno intracellulare nei MIOciti, o
cellule muscolari.
Avendo una maggiore affinità per l’O2 rispetto all’emoglobina la mioglobina
riesce a strapparlo dal torrente circolatorio e a trasportarlo meglio e più velocemente all’interno della cellula muscolare. E’ la responsabile del colorito tipicamente rosso-brunastro dei muscoli. Riposta B
4.
L’acetone o propanone (CH3-CO-CH3) è un chetone, uno dei più semplici. Risposta B
NB: NON è un acido, sebbene venga usato per pulire le unghie. Ricordarsi che in chimica organica ogni gruppo funzionale
ha un suffisso o prefisso specifico, in questo caso il suffisso –ONE indica che la molecola è un chetONE, così come –ALE sta
per aldeide, -OLO alcol, -ENE alchene e altri. Attenzione alle ECCEZIONI, vedi domanda successiva.
5.
Il benzene(C6H6) è un idrocarburo aromatico monociclico fondamentale, no, non un alchENE. Importante conoscere la struttura dell’atomo di benzene, che potete trovare rappresentato in tutte e tre le forme della figura per capire il concetto di nube elettronica. I doppi legami segnati nella prima e nella seconda rappresentazione sono aleatori dal momento
che tra tutti e 6 gli atomi di C si creano e si distruggono in continuazione doppi legami molto instabili, dovuti al continuo
spostamento degli elettroni da un legame all’altro (nube).
Risposta D
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6.
L’etanolo - C2H5OH -, il più importante fra gli alcoli, la sua struttura
(figura), è sicuramente da ricordare insieme alla formula bruta. Importante è
anche il processo metabolico (ossidazione ad acetaldeide le fegato) cui va incontro una volta nel nostro organismo e gli effetti su quest’ultimo (parte di biologia). Risposta D
7.
L’osmolarità (OsM) è il numero totale di molecole e ioni presenti in un
litro di soluzione.
La figura non riporta i valori numerici del problema in esame ma presenta gli
stessi protagonisti.
Se il solvente, come il glucosio (C6H12O6) e il saccarosio (x2 glucosio meno 2H,
a destra nella figura), si scioglie in acqua senza dissociare i propri atomi, mantenendo cioè le strutture molecolari base, l’osmolarità sarà pari alla concentrazione Molare stessa del solvente (1 M e 1,4 M rispettivamente per glucosio e
saccarosio sono anche 1 OsM e 1,4 OsM).
Se invece il solvente dissocia le proprie molecole (in ioni) per via della loro polarità, come HCl (acido cloridrico) → H+ e Cl-, NaCl (cloruro di sodio) → Na+
e Cl-, o MgCl2 (cloruro di magnesio) Mg++ e 2 Cl-, allora l’osmolarità sarà uguale
alla concentrazione molare del solvente MOLTIPLICATA per il numero di ioni in cui esso si dissocia (costante di dissociazione).
Per HCl 2 x 0,7 = 1,4 OsM | per NaCl 2 x 0,6 = 1,2 OsM | per MgCl2 cloruro di magnesio (1 Mg e 2 Cl, a sinistra nella figura)
3 x 0,5 = 1,5 OsM. Quest’ultima risulta la più elevata. Risposta C
NB: Ahimè non è facile ricordarsi che il cloruro di magnesio ha formula MgCl2, però se già ci ricordiamo che il Mg è nel secondo gruppo non possiamo non ricordarci che esso ha DUE elettroni di valenza, e necessiterà quindi di DUE Cl- per completare
il suo cloruro
8.
L’idrossido di sodio o soda caustica (NaOH) è una base minerale FORTE, una delle più importanti, da ricordare.
Pertanto se addizionata ad acqua il Ph risultante non potrà che essere BASICO, cioè MAGGIORE di 7. Risposta B
NB:In generale ricordarsi che aggiungendo un Acido il Ph non potrà che essere acido, mentre aggiungendo una Base il Ph non
potrà che essere basico. Questo nonostante la definizione di Ph (log10[concentrazione molare]) possa trarci in inganno.
Per es.: un acido forte in concentrazione 10-2 M (molare) cioè 0,01 M ci fa pensare GIUSTAMENTE che il Ph della soluzione
in cui è disciolto sia 2 (cioè log10[0,01 M], però un acido forte in concentrazione 0,00000001 (cioè 10-8) o minore ci fa pensare
ERRONEAMENTE che il Ph della soluzione sia 8 (ovvero log10[10-8 M], mentre quel Ph è BASICO, in quanto superiore a 7, e
l’aggiunta di un acido non potrà mai rendere un Ph Basico.
9.
UNA mole equivale a 6 x 1023 (così come una dozzina equivale a 12), il prefisso MICRO significa x10-6.
Così come un micrometro è 1 metro x 10-6, cioè 0,000001 metri, una micromole è 6 x 1023 x 10-6, che, per le proprietà delle
potenze di 10 moltiplicate equivale a 6 x 1017. Risposta E
NB: E’ importantissimo per chimica, biologia, matematica e fisica sapere i prefissi indicanti le potenze di 10.
10.
Un atomo con struttura 1s2 2s2 2p6 3s1 (cioè il SODIO, Na) possiede
UN solo elettrone nel 3° livello orbitale (più lontano del 1° e del 2°, cerchio rosso
in figura), essendo più lontano è meno attratto dal nucleo e si stacca da esso più
facilmente. Secondo l’acronimo O.P.E.R.A. (chi si Ossida Perde Elettroni chi si
Riduce Acquista) si comporta come una molecola RIDUCENTE, ovvero che si
OSSIDA per RIDURRE UN’ALTRA molecola. Risposta A
NB: RIASSUMENDO: Riducente → si ossida (perde elettroni) Ossidante →
si riduce (acquista eletroni)
11.
La reazione di combustione si sintetizza così: Combustibile + comburente = Altro composto + H2O + calore
In questo caso e in termini stechiometrici è questa: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + calore
Il rapporto tra CO2 e metano (CH4) è di 1 : 1, cioè per ogni mole di metano bruciata si forma 1 mole di CO2, se bruciamo 3
moli di metano si formeranno 3 moli di CO2. Risposta D
12.
L’equazione di stato dei gas perfetti ci dice che PV = nRT°. P= pressione, V= volume, T°=temperatura
T° è costante (c’è lo dice il testo), R è la costante universale dei gas (circa 8,3 j/kg mol), n è il numero di moli del gas e si
suppone che in ambiente ideale non ci siano fughe o perdite di gas, quindi anch’essa costante.
Se i secondi tre fattori (nRT°) sono costanti allora anche PV a loro equivalenti nell’equazione di stato, dovranno essere costanti.
Per mantenere costante P x V se P/6 allora V x 6. Risposta A
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13. La molecola d’acqua (figura) è dipolare, proprio per questo è un ottimo solvente, in virtù della differenza di elettronegatività tra Idrogeno e Ossigeno, la quale NON è così pronunciata (maggiore di 1,9) da rendere il legame ionico né
così poco rilevante da classificarlo come covalente omopolare (cioè con differenza di elettronegatività minima tra 0 e 0,4).
L’acqua non si presenta come un elettrolita forte completamente dissociato, ioni H+ e OH- è vero sono presenti ma in quantità
minime (10-7 M, infatti il Ph dell’acqua è 7). La sua struttura ha sicuramente la particolarità di essere NON lineare, l’angolo
formato dai due legami degli Idrogeni con l’Ossigeno è di 104.5° ed è costante, questo convalida l’ultima opzione. Risposta E
14.
Il legame chimico tra due atomi identici avrà differenza di elettronegatività nulla, non potrà quindi essere né un legame ionico, né polare ma sarà omopolare. Risposta B
15.
K, costante di equilibrio, indica il rapporto fra le concentrazioni, più precisamente il rapporto tra il prodotto dei prodotti e il prodotto dei reagenti.
Per una generica reazione
possiamo scrivere
Al variare della temperatura varia anche il rapporto tra reagenti e prodotti (a seconda che la reazione sia endotermica o
esotermica il rapporto varia in maniera diversa) e verrà spostata la sua K, quest’ultima sarà costante quindi solo a temperatura
costante. La pressione non influisce significativamente sull’equilibrio delle reazioni chimiche. Risposta C
16.
Tipica quesito su reazione stechiometrica, il metodo più efficace per affrontarla NON è quello di partire dalla domanda ma partire dalle risposte. Sappiamo infatti che nelle reazioni chimiche i conti stechiometrici DEVONO tornare,
cioè il numero degli atomi da una parte e dall’altra dev’essere lo stesso, e ciò ci basta. Il suggerimento è quello di scegliere
uno degli atomi e contare se da una parte e dall’altra della reazione si presenta lo stesso numero di volte. Possiamo scegliere Cu
per esempio, ma notiamo in fretta che non ci sono differenze tra i Cu a sinistra e i Cu a destra, in nessuna delle 5 equazioni.
L’elemento che ci dice più spesso se ci sono incongruenze è l’Ossigeno, e anche in questo caso sarà lui a portarci alla soluzione.
Prima Equazione: 3Cu + 4HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO
O è presente 3 x 4 = 12 volte a sinistra e 3 x (2 x 3) + 2 + 2 = 22 a destra, l’equazione NON è ben bilanciata per l’ossigeno e
in generale.
Seconda Equazione: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
O è presente 3 x 8 = 24 volte a sinistra e 3 x (2 x 3) + 4 + 2 = 24 a destra, l’equazione E’ ben bilanciata per l’ossigeno, ciò non
ci dà la certezza che questa sia la risposta esatta, solo la possibilità che essa sia esatta, essa potrebbe essere sbilanciata per gli
altri atomi.
Continuiamo a controllare se le altre equazioni sono bilanciate per l’ossigeno e vediamo che nessuna delle altre 3 lo è (nella
terza abbiamo 24 a sinistra e 18 a destra, nella quarta 18 a 24 e nella quinta 12 a 18).
La seconda equazione è quindi l’unica che PUO’ essere giusta, ed essendoci sempre una e una sola risposta giusta, ottiene
automaticamente questo titolo. Risposta B
NB: Ad ulteriore conferma si può controllare il bilanciamento degli altri atomi nella formula e verificare che sia giusto.
17.
Anche se non ci ricordiamo la definizione esatta di anidridi, aiutandoci con il nome, le an-idridi sono composti
senza (an- = alfa privativa) idrogeno (-idride). Se pensiamo all’anidride più conosciuta, quella carbonica (CO2) , essa è formata da ossigeno più il carbonio, IL non-metallo più importante in assoluto, buon esempio di domanda nella quale non
dobbiamo conoscere a priori la risposta ma possiamo arrivarvi mettendo insieme più conoscenze. Risposta A
18.
Le soluzioni tampone per definizione sono soluzioni capaci di limitare le variazioni di Ph se ad esse viene aggiunto un acido o una base forte in quantità non elevate. I 10 litri della soluzione acquosa aggiunti a quella iniziale tampone
(1 L) sono sicuramente una dose elevata, ma ciò ci trae solamente in inganno (ed è messo apposta). Infatti l’acqua NON ha
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comportamento né acido né basico ma neutro quindi se aggiunta al sistema tampone ne mantiene invariato il Ph. Risposta
D
NB: Le soluzioni tampone sono un argomento molto gettonato nei quesiti ministeriali.
19.
Tipico problema sulla Molarità di una soluzione. Molarità = moli/litro di soluzione. Nel problema 0,4 M significa
che in quella soluzione ci sono 0,4 moli di soluto (qualunque esso sia) ogni L di soluzione (soluto + solvente, solitamente acqua), nel particolare ci sono 0,4 x 0,15 (150ml) = 0,06 moli di soluto, ma NON ci interessa.
In figura: acqua → azzurra, soluto → punti gialli, insieme sono la soluzione (spesso, come in questo caso, il volume di soluzione e solvente, cioè acqua, si equivalgono trascurando l’apporto volumetrico minimo del soluto).
Se la molarità è rapporto moli/litro per diminuire questo rapporto e portarlo da 0,4 a 0,1 mantenendo le moli di soluto costanti
(poiché il problema ci dice di variare solo la quantità di solvente, acqua) non facciamo altro che moltiplicare il solvente per
il rapporto tra la concentrazione di partenza e quella cui vogliamo arrivare, cioè 4. Sembra complicato ma è in realtà molto
intuitivo. Se dobbiamo diluire la concentrazione di soluto da 0,4 M a 0,1 M aggiungo tanta acqua quanta me ne serve per
suddividere quel 0,4 M in 0,1 M. Se fossimo dovuti arrivare a 0,05 M avremmo diluito di 8 volte, a 0,02 di 20 volte…
Moltiplichiamo quindi i nostri 150 ml di soluzione x 4. Risposta D
Soluzione 0,4 M a sinistra, 0,1 M a destra
20. Tutti i composti elencati TRANNE l’etanolo (alcol etilico, alcol) sono o insolubili o hanno bassissima solubilità in
acqua, quindi se addizionati ad essa formeranno un sistema in cui saranno distinguibili chiaramente due fasi (due strati, come
l’olio che galleggia sull’acqua in figura a destra), la solubilità dell’etanolo in acqua è invece completa, vino, grappa e affini
non si presentano infatti come sistemi bifasici ma MONOfasici (figura a sinistra). Risposta D
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