ESAME DI SCIENZE SPERIMENTALI – PARTE CHIMICA

MATURITÀ SVIZZERA - GENNAIO 2012
Scienze sperimentali – chimica
ESAME DI SCIENZE SPERIMENTALI – PARTE CHIMICA
VALUTAZIONE
(totale: 80 punti)
- Prima parte: scelte multiple (24 punti = 12 domande da 2 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)
Si vuole estrarre dello iodio da una soluzione acquosa. Tenendo conto delle proprietà della molecola da
estrarre (I2) e del fatto che lo iodio è sciolto in acqua, quale solvente si potrà usare?
a) Alcol etilico
b) Esano
c) (entrambi sono adeguati)
d) (nessuno dei due è adatto)
2)
Quale tra i seguenti ioni possiede il minor numero di elettroni nello strato più esterno?
a) Li+
b) Mg2+
c) Al3+
d) (tutti posseggono lo stesso numero di elettroni nello strato più esterno)
3)
Tramite il cosiddetto cracking vengono prodotte molecole di idrocarburi la cui catena carboniosa è di
lunghezza inferiore a quella delle molecole di partenza. Quale asserzione sul cracking è dunque corretta?
a) Non si tratta di una reazione chimica, ma di un processo fisico
b) Si tratta di un passaggio di stato
c) La massa molare delle sostanze prodotte è minore di quelle delle sostanze di partenza
d) (tutte le risposte sono errate)
4)
Qual è la tecnica più semplice e meno costosa per separare un miscuglio eterogeneo?
a) cromatografia su colonna
b) cromatografia su strato sottile
c) distillazione frazionata
d) decantazione
5)
In un processo esotermico all’interno di un sistema isolato deve necessariamente manifestarsi:
a) Una diminuzione della temperatura
b) Una reazione nucleare
c) Un passaggio di stato
d) (tutte le risposte sono errate)
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Scienze sperimentali – chimica
6)
Si consideri l’equilibrio Ca2+ + SO42─ CaSO4 . Secondo il principio di Le Châtelier, questo
equilibrio può venire spostato verso destra aggiungendo:
a) K2SO4
b) CaS
c) (entrambe vanno bene)
d) (tutti e due sono inadeguati)
7)
Quale delle seguenti sostanze è un’aldeide oppure un chetone?
a) Uno zucchero
b) Un acido grasso saturo
c) Un acido grasso insaturo
d) Un amminoacido
8)
In un altoforno dell’ossido di ferro reagisce con del carbonio per formare ferro e monossido di
carbonio. Quale affermazione è corretta?
a) Il ferro viene ossidato, il carbonio viene ridotto
b) Ferro e carbonio vengono ossidati
c) Il ferro viene ridotto, il carbonio viene ossidato
d) Ferro e carbonio vengono ridotti
9)
Quale delle seguenti molecole presenti nel sangue ha come funzione biologica quella di catalizzatore?
a) emoglobina
b) insulina
c) colesterolo
d) (nessuna delle tre)
10)
Rispetto a quella di OH─, qual è la concentrazione di ioni O2─ presenti nell’acqua pura?
a) Molto più alta
b) Solo leggermente più alta
c) Circa uguale
d) Molto più bassa, praticamente trascurabile
11)
Quanti isomeri di struttura possiede in totale una molecola di etano?
a) Uno solo
b) Due
c) Tre
d) Un numero elevatissimo
12)
Quale sostanza può formare un doppio legame tramite una reazione di eliminazione?
a) Etanolo, CH3CH2OH
b) Diclorometano, CH2Cl2
c) Metanolo, CH3OH
d) Acetilene, CHCH
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SECONDA PARTE: DOMANDE
Domanda 1 (8 Punti)
Ad elevate pressioni la CO2 può essere liquefatta: in questo stato essa può servire ad esempio per rimuovere resti
di grasso da oggetti metallici oppure per estrarre certe sostanze organiche da prodotti vegetali.
a) Dal punto di vista chimico, come si spiega il fatto che la molecola di CO2 è in grado di sciogliere molecole
di grasso? Motivare in modo dettagliato a livello della struttura molecolare!
b) La molecola di monossido di carbonio potrebbe essere anche lei in grado di sciogliere bene i grassi?
Motivare in modo dettagliato a livello della struttura molecolare!
c) Dal punto di vista della sicurezza, CO2 e CO presentano lo stesso tipo di rischi? Motivare tenendo conto dei
loro effetti sulla salute umana!
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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!
a)
b)
c)
d)
L’atomo di carbonio legato all’azoto dell’anilina, C6H5NH2, un composto aromatico
L’atomo di carbonio legato all’ossigeno dell’aldeide propionica, CH3CH2CHO
L’atomo di azoto della trietilammina N(CH2CH3)3
L’atomo di carbonio del percloroetilene CCl2CCl2
Domanda 3 (8 Punti)
Il Natureworks è un polimero prodotto a partire dall’acido lattico, la cui struttura è la seguente:
CH3
H
C
OH
COOH
a) Mostrare accanto alla formula tutti i gruppi funzionali presenti indicando il loro nome.
b) Scrivere la formula molecolare e calcolare la massa molare.
c) Questa molecola è facilmente solubile in acqua? Motivare in breve.
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d) Che tipo di reazione di polimerizzazione avviene? Si disegni un tratto di catena del polimero risultante.
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Domanda 4 (8 Punti)
Si considerino due campioni di cloruri di due differenti metalli. In entrambi i campioni un isotopo radioattivo
del metallo è accompagnato da un isotopo stabile dello stesso metallo.
Si noti che il l’isotopo radioattivo del primo metallo ha un tempo di dimezzamento molto breve (alcuni giorni),
mentre quello dell’altro metallo ha un tempo di dimezzamento lungo (decine di anni).
a) I due cloruri metallici da un punto di vista chimico devono essere considerati sostanze pure o miscugli?
Motivare in modo esaustivo!
b) In quale dei due campioni si potrebbero notare più rapidamente dei cambiamenti nelle proprietà fisiche
quali ad esempio la densità? Motivare bene!
c) È possibile che col passare del tempo in uno (o in entrambe) i campioni possano evidenziarsi anche dei
cambiamenti delle proprietà chimiche? In quale dei due campioni questi cambiamenti si evidenzierebbero
prima?Motivare bene!
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TERZA PARTE: PROBLEMI
Problema 1 (12 Punti)
Il metanolo (formula molecolare CH4O) può essere prodotto dalla reazione chimica tra monossido di carbonio
(CO) ed idrogeno (H2).
Un'altra possibilità di produrre metanolo è quella di far reagire la formaldeide (formula molecolare CH2O) con
l’idrogeno (H2).
a) Scrivere le due equazioni chimiche bilanciate indicando i numeri di ossidazione di tutti gli atomi.
b) Calcolare la massa di CO, rispettivamente la massa di formaldeide necessaria ad ottenere una mole di
metanolo.
c) Calcolare per ciascuna delle due reazioni (vedi punto a) la massa di idrogeno (H2) necessaria ad ottenere
una mole di metanolo.
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Scienze sperimentali – chimica
Problema 2 (12 Punti)
Si considerino 100 mL d iuna soluzione di idrossido di sodio (NaOH) a pH = 8 ed un ugual volume (100 mL) di
soluzione di idrossido di potassio (KOH) a pH= 10
a) Ad ognuna delle due soluzioni viene aggiunta una goccia dell’indicatore fenolftaleina. Di quale colore
appaiono le due soluzioni? Motivare brevemente.
b) Calcolare la concentrazione di OH− presente nelle due soluzioni. Esprimere i risultati in mol/L
c) Le due soluzioni (KOH e NaOH) vengono ora mescolate. Calcolare le moli di HCl necessarie per
neutralizzare il miscuglio di KOH/NaOH.
d) Di che colore apparirà il miscuglio neutralizzato? Motivare!
e) Se le due soluzioni (NaOH e KOH) fossero state neutralizzate separatamente e poi mescolate solo in
seguito, si sarebbe ottenuto lo stesso colore? Motivare!