esame di maturità buon lavoro!

Esame svizzero di maturità
Sessione giugno 2011
ESAME DI MATURITÀ
Opzione specifica biologia e chimica
giugno 2011
PARTE DI CHIMICA
Cognome: . . . . . . . . . .
Nome:
..........
Gruppo:
Numero:
..........
..........
Tempo a disposizione:
120 minuti
Punteggio parte chimica:
125 punti disponibili. Nella parte di chimica si raggiunge il
massimo con 115 punti. Un eventuale superamento dei 115
punti non verrà conteggiato.
Sussidi ammessi:
tavola periodica non annotata,
raccolta formule (Tables numériques o Formeln und Tafeln)
calcolatrice tascabile ad alimentazione autonoma, con
visore che mostra una sola riga di caratteri alfanumerici
Le risposte vanno scritte sui fogli dell’esame nei riquadri appositi; se doveste aver bisogno di altro
spazio, usate i fogli ufficiali.
Ogni blocco o foglio singolo deve portare cognome, nome, gruppo e numero del
candidato.
Risposte a matita e/o su fogli senza il timbro non verranno considerate.
Le risposte alle domande dovranno essere concise, chiare e il linguaggio il più rigoroso possibile.
Risposte evasive, poco chiare verranno penalizzate!
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.
Al termine dell’esame, il candidato raccoglie ed ordina i fogli che inserisce nella cartelletta.
BUON LAVORO!
1
Esame svizzero di maturità
c
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Elettrochimica
[24 pti]
Consideri la seguente cella elettrochimica, alla temperatura di 25°C, che opera in ambiente acido, dove il
ferro viene ossidato:
Pt|Fe(NO3)64- / Fe(NO3)63- // Pt| Cr2O72- / Cr3+
Con [H+] =1,00 M , [Fe(NO3)64-] = 1,00 M, [Fe(NO3)63-] = 1,00x10-4 M, [Cr2O72-] = 0,100 M e
[Cr3+] = 0,010 M viene misurata una differenza di potenziale ΔE di 1,18 V.
a) Scrivere le due semireazioni bilanciate che avvengono all’anodo rispettivamente al catodo.
[8]
Catodo
Anodo
b) Scrivere la reazione di ossidoriduzione che avviene nella cella
[4]
c) La reazione di ossidoriduzione è spontanea? Motivare.
[2]
d) Calcolare la differenza di potenziale standard ΔE° della cella.
[8]
2
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Sessione giugno 2011
e) Come varierebbe la differenza di potenziale ΔE della cella se viene aggiunto 3 g di NaNO3 alla
soluzione della semicella dove avviene la riduzione? Motivare.
d
Protidi
[2]
[15 pti]
Qui di seguito trova la struttura tridimensionale di una proteina.
A
C
B
a) Si può affermare con sicurezza che questa proteina possiede una struttura quaternaria? Motivare
brevemente.
[3]
3
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b) Completare la seguente tabella, riferendoti alla struttura tridimensionale riportata sopra, associando a
ciascuna lettera la parte di proteina corrispondente.
[3]
parte
Nome
A
B
C
c) Le proteine si possono classificare in due classi: proteine globulari e proteine fibrose.
La proteina raffigurata sopra potrebbe essere globulare oppure fibrosa? Potrebbe trattarsi di un
enzima? Motivare
[3]
d) Indichi alcune caratteristiche delle due classi e per ognuna faccia almeno due esempi.
4
[6]
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e
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Amminoacidi
[22 pti]
L’acido aspartico (Asp, D) è uno dei 20 amminoacidi, la cui struttura è la seguente:
O
O
OH
OH
NH2
Nelle tabelle vendono riportati i suoi pKa che sono 1,88 , 3,65 e 9,60 .
A dipendenza del valore di pH della soluzione, l’acido aspartico si può trovare in forme ioniche diverse.
a) Completi la tabella sottostante disegnando la struttura della forma ionica presente in maggior quantità
al valore di pH indicato.
Motivi brevemente le sue scelte.
pH della soluzione
Formula di struttura della forma ionica più presente
1,15
3,00
7,00
12,50
Motivazioni
5
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La metionina e la cisteina sono amminoacidi che contengono zolfo.
b) In linea teorica entrambi potrebbero formare ponti disolfuro oppure no? Motivare.
c) Che tipo di reazione deve avvenire tra due amminoacidi perché si instauri un legame ponte disolfuro?
Motivare.
f
Prodotto di solubilità
[12 pti]
Sapendo che il prodotto di solubilità di AgBr è pari a 7,7x10-7, calcolare la solubilità di AgBr in g/L in:
a) acqua pura (deionizzata);
b) una soluzione 1,0x10-3 M di NaBr.
6
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g
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Cinetica
[6 pti]
La reazione di G2 con E2 per dare 2EG è esotermica e la reazione di G2 con X2 per dare 2XG è
endotermica. L’energia di attivazione della reazione esotermica è maggiore di quella della reazione
endotermica.
Tracci uno schema che mostri l’energia potenziale in funzione del progredire della reazione
7
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h
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Chiralità
[6 pti]
COOH
Br
H
H
Br
COOH
a) Indichi con un asterisco tutti i centri chirali della soprastante molecola.
b) A fianco disegni il suo enatiomero.
c) Disegni le formule di struttura di tutti gli altri diastereomeri della molecola sopra indicando sotto ogni
struttura se la molecola è chirale oppure no.
i
Acidi e basi
[18 pti]
La costante di ionizzazione Ka di un indicatore HIn è 1,0x10-6 . Il colore della forma non ionizzata
(protonata) è rosso e quello della forma ionizzata (non protonata) è giallo.
a) Calcolare l’intervallo di viraggio dell’indicatore. Motivi esaurientemente i suoi ragionamenti.
8
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b) Dopo aver aggiunto qualche goccia di una soluzione diluita dell’indicatore HIn, quale sarà il colore
delle seguenti soluzioni:
I) 100 mL di NH4Cl 0,155 M
II) 100 mL di CH3COONa 0,135 M
MOTIVI CON DEI CALCOLI
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j
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Equilibrio
[22 pti]
La reazione
CO(g) + H2O(g) ' CO2(g) + H2(g)
ha Kp=0,65 a 1200 K.
Calcolare la composizione percentuale in peso (% m/m) della miscela di equilibrio quando 1,00 g di CO e
1,00 g di H2O sono fatte reagire insieme a 1200 K.
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Alla miscela all’equilibrio si impongono alcuni cambiamenti (vedi tabella sotto). Considerando ciascun
cambiamento separatamente, indichi l’effetto (aumento “+”, diminuzione “-“ o nullo “=”) che esso avrebbe
sui valori originari di equilibrio della seconda colonna. Motivi brevemente la sua scelta. Consideri la
temperatura ed il volume costanti.
Cambiamento
Quantità
Aggiunta di
CO(g)
Quantità di
H2O(g)
Allontanamento di
CO2 (g)
Quantità di
H2O(g)
Diminuzione della
pressione totale
Kp
Aggiunta di H2O (g)
Quantità di H2 (g)
Impiego di un
catalizzatore
Kp
+,-,=
11
Motivazione