Politecnico di Milano – Chimica Generale
1° sem. Data: 25/11/2014 “Ia verifica”
Cognome/Nome_________________________________
N° matricola
__________________________
N.B. Fornire sempre una breve giustificazione della risposta. (Correzione scritto)
1. Qual è il valore delle espressioni
a) (0.41 H 103) H (3.65 H 10-4) : (1.5) = 0.10
b) 3.50 kJ + 1260.36 J + 5.425H103 J = 10.19 kJ
7. Quali dei seguenti sono elementi della serie d?
a) Re
b) Bi
c) K
d) Th
e) Zn
Sono gli unici ad appartenere al gruppo centrale
dei metalli di transizione (orbitali d esterni)
si applicano le regole minor numero di cifre
significative per le moltiplicazioni e del numero
dei decimali per le somme.
8. Qual è la massa di 100 atomi di rame? (NAv =
6.022×1023/mol)
2. Nel sistema S.I. le unità per la quantità di
sostanza, energia e massa, sono:
Q di sostanza [mol];
energia [J = kg·m·s-2]
massa [Kgmassa]
a) Quali di queste sono grandezze intensive?
Nessuna perché tutte dipendono dalla massa
del campione.
(100 x MWCu)/NAv = (100 x 63.55)/6.02·1023 =
= 1.06·1020 g
9. Quanti neutroni, protoni ed elettroni sono
presenti nel seguente atomo?
n: _89___
p: __64__
153
64
Gd
e: __64___
10. Completare la seguente reazione nucleare:
3. Il composto CH3CH2OH bolle a 60.0 °C ad una
pressione di 350 mmHg. Nella scala assoluta
tale temperatura corrisponde a T = 333.15 K e
la pressione in unità SI vale P = 4.7·104 Pa
(valore e unità di misura)?
T(K) = t(°C) + 273.15
350 mmHg = 350/760 atm
= (350/760)x1.01325·105 Pa
20
10
Ne 24 He
24
12
Mg
Bilancio di neutroni e protoni (il magnesio formato
è eccitato e decade emettendo raggi .)
11. Un elemento immaginario X consiste di due
isotopi di massa 100.00 e 102.00. Un
campione di X è risultato composto per l’80%
di 100X e per il 20% di 102X. Quale è la massa
atomica media di X nel campione?
4. Si sono ottenuti i seguenti risultati per la
molarità di una soluzione di idrossido di sodio:
0.1029, 0.1055, 0.1036, 0.1032, e 0.1024.
Calcolare la media e la deviazione standard per
il gruppo di dati. Che criteri si applicano per
stabilire un livello di confidenza del 95%?
Massa = (100.00×0.80) + (102.00×0.20) uma =
= 100.40
12. Un campione di 1.00 g di cobalto-60 (MW = 59.92
g/mol) ha un’attività di 1.1×103 Ci (1 Curie =
3.700×1010 atomi che decadono/secondo).
Determinare la costante di velocità del processo.
a) 3.700×10-10 s-1 b) 4.1×10-9 s-1 c) 1.01×1022 s
N
media xi / N 0.1035
i 1
N
2 varianza ( xi )2 1.91 103
3.7 1010 disintegr./s
13
N° disintegr./s (attività Ci)
.= 4.07 10
1
Ci
i 1
N0 atomi 60Co in 1 g = 1.005·1022 atomi
(1.1·103 Ci)(3.700·1010 atomi/s/Ci) =
= 4.1·1013 atomi che decadono/s
4.1·1013 atomi dec/s = k[1.01·1022 atomi]
k = 4.1·10-9 s-1
5. Quale delle seguenti è una proprietà chimica
dell’elemento potassio?
a) Si ottengono gocce lucenti quando si scalda
cautamente il potassio in atmosfera di azoto.
b) Un cubo di potassio, dallo spigolo di 1 dm,
pesa meno di un 1 L di acqua.
c) L’idrossido di potassio si ottiene per cauta
aggiunta del potassio all’acqua.
d) Campioni di potassio possono essere
laminati in fogli sottili e tirati in fili sottili.
13. Il Samario è un (metallo) (nonmetallo) (metalloide)
_ metallo __ avente simbolo __Sm_ ed un numero
atomico di __62_. E' collocato nel Gruppo
Lantanidi e nel Periodo _6_ della tabella periodica.
L'elemento ha _62_ protoni nel nucleo. Lo ione
Sm(III) ha formula _Sm3+_ e possiede_59 elettroni.
L'isotopo più abbondante del samario ha
numero di massa 152, un isotopo con _90_
neutroni nel nucleo. Il metallo alcalino dello
stesso periodo del Samario è _Cs_ .
E’ l’unica reazione chimica:
K(s) + H2O(l) → KOH(id) + ½ H2(g)
6. La formula chimica del catalizzatore di
Wilkinson [((C6H5)3P)3PtCl] contiene in totale
quanti atomi? [3×(11)+1]×3 + 2 = 104
1
14. Un campione di acido oleico (formula
C18H34O2) ha fornito la seguente analisi
elementare: C 75.94% H 12.08% O 11.03%.
Questi dati sono compatibili con un prodotto puro.
Gli errori sperimentali sarebbero eccessivi. Il
prodotto è sporco di altri composti.
15. Indicare quali di questi composti o elementi
esistono in forme polimeriche o come singole
molecole, giustificando le risposte:
Se(s), Na2O(s), Ir(s), NO2(g), H2S(l)
MW = 282,46; dalla formula si ricava:
Anal. El. %C = (18x 12,01)/282,46 = 76.53%
%H = 12.13%
% O = 11.33%
polimeri
molecole
16. Riempire le caselle vuote della tabella sottostante (segnalare tra le note i composti non ionici).
Catione
Ca2+
Mg2+
Anione
SO42CO32-
Cr3+
OH-
[Ag(NH3)2]+
H+
NH4+
PO43HCOO[IrCl6]2-
Formula
CaSO4·2H2O
MgCO3
SF6
Cr(OH)3
C12H26
[Ag(NH3)2]3PO4
HCOOH
(NH4)2[IrCl6]
Nome
Solfato di calcio biidrato
Carbonato di magnesio
Esafluoruro di zolfo
Idrossido di cromo(III)
Dodecano (idrocarburo saturo)
Fosfato(V) di diamminoargento(I)
Acido formico
Esacloroiridato(IV) di ammonio
Note
sale
sale
covalente
ionico
covalente
sale comp.
diss. parz.
sale comp.
17. Assegnare il numero di ossidazione a ciascun atomo sottolineato.
a) P4O10 _5__ b) CH3CN _-3_ _+3_ c) NO3⎯ _5___ d) H2PO4⎯ __5___ e) [Pt(NH3)2Cl2] _2_
18. Scrivere l’equazione corrispondente alla reazione di combustione del butano con aria in eccesso.
C4H10 + 13/2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O (reazione in fase gas)
19. Classificare le seguenti reazioni dopo averle completate e bilanciate:
Tipo di Reazione
Reazione
Ossido-riduzione _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ S2O82−(aq) + 2 I ⎯(aq) → 2 SO42−(aq) + I2(s)
Salificazione (acido-base) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Ca(OH)2(s) + 2 CH3COOH(aq) Ca(OCOCH3)2 + H2O
Redox (combinazione e formazione) _ _ _ _ _ _ N2(g) + 2 H2(g) → NH2NH2(l)
Complessazione (acido-base)_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ PtCl2(aq) + 2 NH3(aq) [Pt(NH3)2Cl2](s)
Disidratazione (acido-base)
_ _ _ _ _ _ _ _ Na2CO3·10H2O(s) Na2CO3(s) + 10 H2O(g)
20. Quanti grammi di ammoniaca si formeranno se un grammo di idrogeno reagisce completamente
secondo la seguente equazione? N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
A. 2.0
B. 5.7
C. 8.5
D. 17
moli NH3 = 2/3 moli H2 moli H2 = 1.00/(1008x2)
grammi NH3 = moli x 17.031 = 5.65 g
21. L’acido solforico concentrato, H2SO4, è puro al 96.0 % (p/p) ed ha una densità di 1.84 g/mL. Calcolare la
molarità dell’acido solforico concentrato.
Molarità = moli/volume
Molarità = 18.0 M
kmoli (H2SO4) in 1 litro = (1,84 kg × 0.96)/MW (H2SO4) = 0,0180 kmol
22. Una soluzione acquosa contiene 101.9 ppm (mg/L) di ioni Fe2+. A) Calcolare la concentrazione di Fe2+
in molarità. B) Una porzione di 4.00 mL di tale soluzione viene diluita a 250 mL (in matraccio graduato)
con acqua deionizzata. Calcolare in ppm la concentrazione finale della soluzione di Fe2+ diluita.
A) Molarità = moli/volume = (101.9x10-3 g/L)/MWFe = 1,825x10-3 moli/L = 0.001825 M
B) = (101.9 x 4)/250 = 1.630 ppm
23. Quanti chilogrammi di zolfo sono contenuti in 10 kg di acid solforico?
A. 6.53
B. 3.26
C. 1.95
D. 1.63
2
da (10/98.08)x32.06
24. 25 mL di una soluzione di idrossido di potassio, KOH, reagiscono completamente con 18.5 mL di una
soluzione dell’acido diprotico H2C2O4 0.25 M. Qual è la molarità della soluzione di KOH?
(V × M)base =( V × M)acido × 2 da cui Mbase = (2 × 18.5 x 0.25) / (25) = 0.37 moli/L
25. Identificare l’agente limitante e calcolare la resa e l’economia atomica di C6H5Br2 per la reazione:
C6H6 + 2 Br2
C6H4Br2 + 2HBr , sapendo che si è partiti da 78 g di benzene e 160 g di bromo e si sono
ottenuti 110 g di C6H5Br2 .
moli (C6H6) = 78 g / (78.11 g/mol) = 0.996 mol
;
moli (Br2) = 160 g / (79,904×2 g/mol) = 1.001
dal confronto tra le moli di C6H6 e ½ delle moli di Br2 si deduce che l’agente limitante è il bromo.
Resa = moli pratiche/moli teoriche = [(110/ 235.90) × (2)]/(1.001) × 100 = 93,2 %
Economia atomica % = (MWprodotto/MWreagenti ) ×100 = 235.90/(78.11 + (4×79.90))×100 = 59.3 %
26. 300 grammi di un composto a 10 °C sono scaldati con 14640 Joule di energia. Qual è la temperatura
finale del composto, sapendo che il calore specifico di questo composto è 2.44 J·g-1·K-1.
Q = cp × massa × T = 2.44 J·g-1·K-1 × (T (K) - 283) × 300 g
da cui T = 303 K (30 °C)
27. A campione di fruttosio, C6H12O6, di massa 4.50 g viene bruciato in un calorimetro a bomba. La capacità
termica del calorimetro è 2.115×104 J·°C-1 e la temperatura del calorimetro sale da 23.49 °C a 27.71 °C.
Calcolare il valore del calore q per la combustione di 1 mole di fruttosio. La massa molare del fruttosio è
180.159 g/mol.
Q = cp(calorimetro) × T = 2.115×104 J·°C-1 × (27.71 – 23.49)°C = 8.925×104 J da 4.50 g di fruttosio
Calore molare: Q × (180.159/4.50) = 3573 kJ
28. Date le equazioni termochimiche a 25°C sotto riportate,
2KCl(s) + 3 O2 (g) → 2KClO3 (s)
H = +78.0 kJ
H = -1148.0 kJ
P4 (s) + 6 Cl2 (g) → 4PCl3 (g)
P4 (s) + 2 O2 (g) + 6 Cl2 (g) → 4 POCl3 (g) H = -2168.8 kJ
determinare il H per la reazione: KClO3 (s) + 3 PCl3 (g) → 3POCl3 (g) + KCl (s)
La reazione è il risultato della somma della metà della prima reazione rovesciata + ¾ della seconda
reazione rovesciata + ¾ della quarta reazione diretta. Pertanto, il bilancio energetico associato alla
reazione è:
AHreaz = ¾ (-2168.8) + ¾ (+1148.0) + ½ (-78) = -1626.6 – 861 + 39 = -804,6 kJ/mol
29. L’energia reticolare di CaS è 3100 kJ·mol-1. L’energia reticolare approssimata di KCl sarà:
a) 716 kJ·mol-1
b) 310 kJ·mol-1
c) 1033 kJ·mol-1
d) 1550 kJ·mol-1
E’ circa un quarto per la legge di Coulomb delle attrazioni ioniche (considerando costante la costante M)
30. Classificare ognuno dei seguenti composti in metallici, ionici, reticoli covalenti o molecolari, e ordinarli
secondo variazioni di entalpia crescenti per i relativi processi di dissoluzioni in acqua:
a) HI(s)
b) CH3COOH(s)
c) C(grafite)
d) W(s)
e) NaI(s).
Molecolare
molecolare
reticolo coval.
Ret. Metallico
Reticolo ionico
<0
<0
>0
>0
<0
-H HI > NaI > CH3COOH > W > C(grafite)
31. Quale tra le seguenti radiazioni porta più energia e quale ne porta meno? Fornirne il valore per 1 mole di
fotoni. (h = 6.6260755H10-34 J·sec, RH = 109677.581 cm-1):
a) Luce con = 10 Hz
b) Raggi
c) Microonde (10-3 m)
d) Luce visibile
e) Luce con = 2537 Å
E = h·c/= 6.626×10-34×3×105/253.7×10-9m = 7.84×10-19 J
E = h = 6.6260755H10-34 J·s x 10 s-1 = n = 6.6260755H10-33 J
Hanno più alta energia i raggi gamma (= 10-12 m) e più bassa energia la radiazione con v = 10 Hz.
3
32. Riempire gli spazi bianchi sottolineati:
Lo stato ad energia più bassa di un atomo è lo stato _fondamentale_, e gli stati ad energia superiore
sono gli stati _eccitati_. La meccanica quantistica ci dice l’elettrone può essere descritto da _funzione
d’onda_ e che un livello energetico principale, detto _strato_ può essere suddiviso in _sottostrati_. I tipi di
queste suddivisioni, in ordine di energia crescente, sono _n_, __p__, __d__, e __f_ . Le regioni di spazio
in cui si ha il 95% di probabilità di trovare elettroni in un atomo sono dette _orbitali_ . Il sottostrato s ha
__0__, quello p ha _3__, quello d ha __5__ e quello f ha __7__ livelli degeneri. Ciascun orbitale può
ospitare _2_ elettroni che differiscono per _lo spin_. La forma dell’orbitale p è descritta da _un doppio
lobo_ e ha simmetria _antismmetrico__.
33. Usando la notazione spettroscopica [1s22s2…], scrivere le configurazioni elettroniche per i seguenti ioni:
(a) As3- (notazione completa) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6.
(b) Bi3+
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2 4d10 5p6 4f14 5d10 6s2
Oppure [Xe]4f14 5d10 6s2
34. Per la regola di Hund quanti elettroni spaiati possiedono i seguenti atomi o ioni in fase gas Na+, Fe,
Rh3+, N3-, Se- ? Scriverne di due la configurazione elettronica.
Na+ nessuno (conf. da gas nobile tutti gli elettroni appaiati)
Fe 1s22s22p63s23p64s23d6 (6 elettroni in 5 orbitali d , quindi quattro elettroni spaiati - paramagnetico)
Rh3+ [Kr] 4d6 (come per il ferro, paramagnetico)
N3- 1s22s22p6 (diamagnetico)
Se- 1s22s22p63s23p5 (paramagnetico , 1 elettrone spaiato)
35. Stimare il valore del campo elettrico efficace (Zeff) sentito dall’elettrone più esterno del catione bivalente
dell’atomo con la seguente configurazione elettronica: 1s22s22p63s23p64s23d104p3 .
E’ il Br2+
(1s)2 (2s,2p)8 (3s,3p)8 (3d)10 (4s,4p)5 configurazione
(n-3)
(n-2)
(n-1)
(n-1)
(+2) carica
(n)
S = 2(1.00) + 8(1.00) + 18(0.85) + 4(0.35) = 26,7 (schermo)
La Zeff perciò sarà : Zeff = 35 – 26,7 = 8.3
36. Cosa si intende per regola diagonale nell’assegnazione dei livelli energetici in atomi plurielettronici?
Il rispetto nella sequenza dei livelli energetici degli atomi di una successione prevista dalla
combinazione la n+l dei numeri quantici, cioè in una schema visivo dalla regola della diagonale nel
diagramma n contro l.
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