Chimica (PDF, 273 kB, 15.08.2014)

Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
Locarno, 14 giugno 2014
Gruppo numero: …………………………………
Cognome e nome: ……………………………….
________________________________________________________________________________
Materia:
Scienze sperimentali: CHIMICA
Tempo a disposizione:
80 minuti
Materiale ausiliario autorizzato:
CRM, CRP, CRC, Formulari e tavole (trad. CMSI),
Ed. G d'Encre
CRM, CRP, CRC, Formulaires et tables, Editions du
Tricorne
DMK/DPK, Formeln und Tafeln, Orell Füssli Verlag
La tavola periodica degli elementi è allegata
Calcolatrice non programmabile
Indicazioni:
Tutte le risposte sono da riportare direttamente sui
fogli delle domande.
Ciò che risulta illeggibile non viene corretto e di
conseguenza non valutato.
Il punteggio massimo è indicato per ogni domanda.
Nei calcoli bisogna mostrare l’impostazione algebrica e
dare il risultato con la dovuta precisione (numero
adeguato di cifre significative).
Risposte incomplete o imprecise comportano una
riduzione dei punti assegnati.
Se è richiesta la formula di struttura completa devono
comparire tutti gli elettroni di valenza degli atomi
coinvolti.
Le equazioni chimiche devono presentare le formule
chimiche delle sostanze coinvolte (ev. le formule
condensate), devono essere bilanciate e se possibile
presentare accanto alle formule lo stato delle sostanze.
Punteggio massimo:
79 pti. su 85
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
PARTE PRIMA: Domande a scelta multipla
15 pti.
Indica con una crocetta l’unica affermazione corretta.
a. Una sostanza semplice è costituita da atomi:
□
□
□
□
aventi tutti lo stesso numero di massa
aventi tutti la stessa massa
aventi tutti lo stesso numero di protoni
aventi tutti lo stesso numero di neutroni
b. L’energia di prima ionizzazione:
□
□
□
□
è uguale per tutti i metalli
è elevata per gli alogeni
è bassa per i non metalli
è nulla per i gas nobili
c. In una unità elementare di nitrato di calcio Ca(NO 3 ) 2 è/sono presente/i:
□
□
□
□
uno ione calcio Ca2un atomo di azoto
sei ioni ossido O2sei atomi di ossigeno
d. Una base secondo Brœnsted-Lowry è:
□
□
□
□
un donatore di elettroni
un accettore di elettroni
un donatore di protoni
un accettore di protoni
e. l’acqua di mare può essere resa potabile utilizzando una tecnica di:
□
□
□
□
filtrazione
cromatografia
distillazione
decantazione
2
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
f. Una soluzione:
□
□
□
□
è costituita da più fasi
possiede una composizione definita
può essere costituita da più sostanze semplici o composte
ha proprietà fisiche indipendenti dalla composizione
g. Gli elementi che appartengono allo stesso periodo del sistema periodico:
□
□
□
□
possiedono la stessa configurazione elettronica esterna
possiedono proprietà fisiche e chimiche simili
possiedono gli elettroni di valenza sul medesimo guscio elettronico
possiedono la stessa configurazione elettronica esterna
h. Nella molecola del etino (C 2 H 2 ) il carbonio ha una geometria:
□
□
□
□
triangolare
lineare
tetraedrica
ottaedrica
i. Il cloro presenta il maggiore stato di ossidazione nel seguente composto:
□
□
□
□
acido cloridrico (HCl)
tetraclorometano (CCl 4 )
tetraossido di dicloro (Cl 2 O 4 )
acido triossoclorico (HClO 3 )
j. Una soluzione ottenuta mescolando 100 mL di una soluzione 0,10 M di HCl a 50 mL di una
soluzione di NaOH 0,20 M possiede:
□
□
□
□
pH = 0
pH = 1
pH = 7
pH = 8
3
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
k. Gli ioni potassio K+ e cloruro Cl-:
□
□
□
□
hanno lo stesso numero di neutroni
hanno lo stesso numero di protoni
hanno lo stesso numero di nucleoni
hanno lo stesso numero di elettroni
l. Quale dei seguenti legami è il più polare?
□
□
□
□
H‒O
H‒Cl
H‒N
H‒I
m. In quale delle seguenti trasformazioni si può parlare di reazione di addizione:
□
□
□
□
‒COOH
‒CHO
>C=CH 2
>CH‒CH 2 OH
‒CH 3 ‒ CH 3 ‒
‒CH 2 OH
‒CH 2 Cl‒ CH 2 Cl‒
‒COOH
n. Nella reazione di decomposizione del carbonato di calcio CaCO 3 per dare CaO e CO 2 la resa
viene favorita:
□
□
□
□
dall’allontanamento della CO 2
dall’aggiunta di un catalizzatore
dall’abbassamento della temperatura
nessuno dei tre eventi precedenti
o. Quale dei seguenti liquidi conduce meglio l’elettricità?
□
□
□
□
□
acqua ossigenata
acqua potabile
acqua distillata
acqua di mare
acqua piovana
4
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
PARTE SECONDA: Esercizi
Esercizio 1
18 pti.
Eptaossido di dicloro è il nome del composto chimico con la formula Cl 2 O 7 .
L’ossido di germanio possiede invece la formula chimica GeO 2 .
a. Scrivi separatamente le due equazioni che descrivono le reazioni di questi ossidi con l’acqua,
sapendo che i due prodotti sono l’acido tetraossoclorico HClO 4 e l’acido germanico H 2 GeO 3


b. Disegna le formule di struttura di HClO 4 e H 2 GeO 3 e stabilisci quali sono le geometrie degli
atomi di cloro e germanio nei due composti.
Formula di struttura di HClO 4
Formula di struttura di H 2 GeO 3
Geometria Cl:
Geometria Ge:
c. L’acido tetraossoclorico e un acido forte.
Scrivi l’equazione della sua ionizzazione in acqua (protonolisi). Calcola il pH e la
concentrazione molare di ioni idronio di una soluzione acquosa 0.0010 M di HClO 4 .
5
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
d. Una soluzione acquosa 0.0010 M di H 2 GeO 3 possiede un pH di 6,0.
Calcola la concentrazione di ioni idronio e spiega la differenza di acidità rispetto alla soluzione
equimolare di acido tetraossoclorico .
L’eptaossido di dicloro può essere sintetizzato illuminando una miscela gassosa di dicloro Cl 2 e
ozono O 3 .
e.
Calcola in moli le quantità chimiche esatte di dicloro e ozono necessarie per ottenere 0,915 g di
Cl 2 O 7 .
f. Spiega perché la miscela gassosa di dicloro e ozono reagisce unicamente quando viene
illuminata.
6
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
Esercizio 2
15 pti.
Considera un cristallo di magnetite, di formula Fe 3 O 4 (tetraossido di triferro), del peso di 6,95 g.
Calcola:
a. il numero totale di atomi presenti in questo cristallo;
b. la quantità chimica in moli di atomi di ferro presenti in questa stessa quantità del minerale;
c. la massa di ossigeno presente, sempre in questa stessa quantità del composto;
A temperature elevate e in assenza di ossigeno l'idrossido di ferro II Fe(OH) 2 può trasformarsi in
magnetite tramite un processo che libera acqua e idrogeno gassoso.
d. Calcola la quantità chimica di Fe(OH) 2 necessaria per ottenere i 6,95 g di magnetite prodotta.
e. Calcola la massa dell’idrogeno prodotto.
7
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
Esercizio 3
15 pti.
Se si entra in una pineta, specialmente in una
calda giornata estiva, si viene investiti da un
gradevole effluvio: si tratta delle sostanze
organiche appartenenti ai terpeni, presenti
nella resina e negli oli essenziali delle foglie di
queste conifere.
Tra queste sostanze una delle più profumate è
l’α-pinene (MM = 136.234 g/mol), utilizzato
per produrre caramelle balsamiche o estratti da
usare per inalazioni.
Qui sotto è riportata la sua formula di struttura
semplificata,
a. Ridisegna la formula di struttura completa di questa sostanza e scrivi
la sua formula molecolare.
Formula molecolare:
b. La soglia per la percezione olfattiva di questa sostanza corrisponde ad una sua concentrazione
nell’aria di soli 3,6·10-4 mg/m3. Calcola quante molecole di pinene ci sono in un cm3 di
quest’aria che odora di pinene.
8
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
c. Nella preparazione di una essenza di pino da usare per inalazioni è stata utilizzata una tecnica di
estrazione con solvente. Valuta l’idoneità è l’efficacia estrattiva dei solventi indicati
argomentando esaurientemente le risposte.
Etere dietilico (etossietano):
Acqua:
Etanolo (alcol etilico):
Cicloesano:
d. Specifica quali sono le caratteristiche strutturali che determinano la volatilità del pinene, e
precisa la natura delle forze intermolecolari che caratterizzano questa sostanza.
9
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
Esercizio 4
12 pti.
Il radiofarmaco [18F]-FLT (fluoro timidina) è simile al nucleoside
desossi-timidina a cui un gruppo ossidrile è stato sostituito con un
atomo di fluoro-18 radioattivo, in grado di emettere positroni.
È utilizzato in medicina nucleare nella tecnica PET (tomografia ad
emissione di positroni), in particolare perché viene incorporato nel
DNA delle cellule tumorali caratterizzate da una proliferazione
incontrollata e particolarmente rapida.
a.
Sulla formula di struttura identifica i gruppi funzionali.
b. Descrivi la composizione dell’atomo di fluoro-18, e fornisci una spiegazione della sua natura
radioattiva.
Composizione:
Spiegazione della sua natura radioattiva:
c. Un tecnico di laboratorio deve preparare una soluzione acquosa di concentrazione 0,300 M del
radiofarmaco [18F]-FLT .
Calcola la massa molare della sostanza (precisione all’unità; considera la presenza di 18F).
Calcola la massa di [18F]-FLT necessaria per preparare 100 mL della soluzione:
10
Esame complementare “passerella” maturità professionale - scuole universitarie
14 Giugno 2014
Scienze sperimentali
Parte di chimica
________________________________________________________________________________
Esercizio 5
10 pti.
Un metodo per ottenere il metallo calcio (Ca) nel suo stato di sostanza semplice si basa sulla
reazione del suo ossido (CaO) con alluminio in polvere. Dalla reazione si forma Al 2 O 3 . La reazione
viene eseguita sotto vuoto per facilitare la distillazione del metallo.
a. Scrivi l’equazione bilanciata della reazione.
b. Identifica la specie chimica che si ossida e quella che si riduce precisando come variano gli
stati di ossidazione degli elementi coinvolti.
11