Transcript Classi_4_Correzione_Verifica2013

Correzione della
Verifica finale
Corsi di Recupero Estivi 2013
Docente: Luciano Canu
Classi: 4e sezioni M, N, O
I.T.I.S. Othoca - Oristano
Istruzioni
• Questa presentazione contiene tutte le
domande proposte per la verifica di fine
corso estivo di recupero
• Ciascuna diapositiva contiene una
domanda e la risposta esatta con un breve
(ed esplicativo, spero) commento
• In alcuni casi le diapositive sono corredate
da diagrammi o grafici che dovrebbero
essere utilizzati per esporre meglio le risposte
o capire come rispondere in modo corretto
• In qualche diapositiva sotto il numero della
domanda è inserito (tra parentesi)
l’argomento o il tipo di competenza che la
domanda vuole verificare
2
Domanda n° 1
•
•
•
•
Quale delle seguenti reazioni non è bilanciata correttamente?




A. Zn3Sb2 + 6H2O  3Zn(OH)2 + 2SbH3
B. 2H2 + O2  2H2O
C. Fe2O3 + 2Al  Al2O3 + 2Fe
D. 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + O2
I numeri in rosso e in piccolo sono gli indici della formula, non
possono essere modificati, si riferiscono al simbolo posto alla
loro sinistra (H2 significa 2 atomi di H)
I numeri in blu sono i coefficienti stechiometrici della reazione
e indicano il numero di molecole che partecipano a quella
specifica
reazione,
derivano
dal
bilanciamento
dell’equazione (2H2O significa 2 molecole di H2O ciascuna
formata da 1 atomo di O e 2 di H)
La risposta da segnare è la «D» poiché mancano 6 molecole
di O2, basta osservare che tra i reagenti ci sono 18 atomi di O
e tra i prodotti sono solo 8

D. 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6 O2
3
Domanda n° 2
•
Descrivi e spiega l’equazione cinetica di Arrhenius



In generale la velocità di una reazione aumenta con
l’aumentare della temperatura e con la concentrazione
dei reagenti: [A] e [B]
Tale dipendenza per reagenti in fase gassosa fu trovata
sperimentalmente da Arrhenius
La legge cinetica della reazione generica
aA + bB  cC + dD
è espressa dall’equazione:

v = Ff e–(Ea/RT )[A]x[B]y
Ff (fattore di frequenza) ed Ea (energia di attivazione), x e
y sono parametri empirici caratteristici di ciascuna
reazione


Gli esponenti x e y possono coincidere o non coincidere con i
coefficienti stechiometrici della reazione
R è la costante dei gas e T è la temperatura assoluta si
comprende che il valore di v aumenta se aumenta la
temperatura e se diminuisce la Ea (effetto di un
catalizzatore)
4
Domanda n° 3
•
•
Un recipiente da 250 mL contiene nitrato di sodio
(NaNO3) con concentrazione all’1% in peso. Se da esso
si prelevano 50 mL di soluzione con una pipetta, quale
sarà la concentrazione della soluzione prelevata?




A. la stessa
B. 0,1 %
C. 10%
D. 20%

Infatti qualunque prelievo si faccia dalla soluzione di
partenza si avranno campioni con la stessa identica
composizione
Il campione deve essere omogeneo ma il termine
«soluzione» lo garantisce altrimenti si deve parlare di
miscela o miscuglio
poiché la concentrazione di una soluzione è una
grandezza intensiva, cioè non dipende dalla quantità di
materia del campione, la risposta corretta è la «A»

5
Domanda n° 4
•
Disegna e commenta il diagramma energetico di una
reazione endotermica, spiega il segno dell’energia. Indica
anche l’energia di attivazione della reazione


Il disegno è completo (anche se in inglese) e mostra anche
come la curva dell’energia si modifica nel caso sia presente
un catalizzatore
Il bilancio energetico è indicato con il ΔH ed è positivo visto
che i reagenti (X – stato iniziale) si trovano ad un valore di
energia minore rispetto ai prodotti (Y – stato finale)


Infatti durante una reazione endotermica il sistema reagente assorbe
calore, cioè guadagna energia (ΔH>0)
Notare come il ΔH (parametro termodinamico) non viene modificato
dalla presenza del catalizzatore mentre Ea si (parametro cinetico)
6
Domanda n° 5
•
•
Per ciascuna affermazione indica se si riferisce a una reazione
esotermica o endotermica
Per rispondere in modo corretto bisogna avere ben chiari i
diagrammi di energia delle reazioni

A. Diminuisce l’energia nei prodotti





 esotermica
 endotermica
Durante la reazione si libera calore perché i prodotti si trovano a valori di
energia più bassi
B. Si formano molecole meno stabili con legami più deboli

 esotermica
 endotermica

Per avere legami più deboli le molecole perdono energia durante la reazione, i
prodotti sono a energia più bassa
C. Si forma calore che si trasferisce nell’ambiente

 esotermica
 endotermica

È il comportamento tipico delle reazioni esotermiche, riscaldano l’ambiente
D. Aumenta l’energia potenziale del sistema


 esotermica
 endotermica
I prodotti devono salire ad un livello energetico superiore, il sistema
reagente deve assorbire calore per formare i prodotti, la reazione è
endotermica
7
Domanda n° 6
•
Spiega cos’è un catalizzatore e come
funziona nella catalisi eterogenea



Un catalizzatore è un individuo chimico
che interviene durante lo svolgimento di
reazione chimica modificandone la
velocità, ma che rimane inalterato al
termine della stessa
l’effetto è quello di abbassare l’Ea
favorendo percorsi alternativi alla
reazione
Nella catalisi eterogenea il catalizzatore
è in una fase diversa dai reagenti (in
genere è solido), può predisporre i
reagenti alla reazione, avvicinandoli,
orientandoli, indebolendo il loro legame
8
Domanda n° 7
(calcolo della velocità media di reazione)
•
•
•
Qual è la velocità di reazione, se la
molarità di un reagente passa da 0,40
mol/L a 0,25 mol/L in 10 secondi?




 A. - 1,5 .10-2 mol/(L.s)
 B. + 1,5 .10-2 mol/(L.s)
 C. - 2,5 .10-2 mol/(L.s)
 D. + 2,5 .10-2 mol/(L.s)
Si possono scartare le soluzioni con velocità negative
poiché non hanno significato fisico
Poiché la velocità media di reazione si ottiene dalla v = ΔcR/Δt si deve



calcolare la variazione di concentrazione (0,25-0,40=-0,15)
cambiarla di segno (+0,15 mol/L)
dividerla per il tempo (+0,15 [mol/L]/10 [s]) = 0,015 mol/(L.s)
9
Domanda n° 8
•
L’aumento della temperatura influenza la
cinetica delle reazioni incrementandone la
velocità. Spiega perché interpretando questi fatti
con la teoria degli urti e utilizzando il grafico di
distribuzione delle velocità o dell’energia cinetica



Le zone ombreggiate della figura rappresentano le
percentuali di molecole che hanno Ecin maggiore di un
certo valore di soglia
Fissando il valore di soglia uguale all’Eatt, allora a T più alte
ci sono percentuali maggiori di molecole che hanno Ecin
> Eatt che quindi, urtandosi, possono reagire fra loro per
dare i prodotti di reazione
L’effetto è solo di tipo statistico, la temperatura non
influenza l’orientamento delle molecole dei reagenti,
viene quindi modificato solo uno dei parametri individuati
dalla teoria degli urti per definire "l’urto efficace"
10
Domanda n° 9
(problema sulle concentrazioni e sulla massa molare)
•
Quanti grammi di idrossido di potassio KOH
sono necessari per preparare 600 mL di
soluzione di KOH in acqua 0,450 M.?


Dai dati forniti è possibile solo ottenere il numero
di moli di KOH presenti in 0,600 L di soluzione
utilizzando la (2)

0,6 L x 0,45 mol/L = 0,27 mol
Ora si possono calcolare i grammi di KOH
corrispondenti a 0,27 moli sapendo la massa
molare del composto (m.m.KOH = 56 g/mol) e
usando la (3)

56 g/mol x 0,27 mol = 15,2 g di KOH
11
Domanda n° 10
(problema sulle concentrazioni e sulla massa molare)
•
Calcola la molarità di una soluzione
preparata sciogliendo 70 g di saccarosio
(C12H22O11) in 0,670 L di acqua distillata


Si deve calcolare la molarità utilizzando la (1)
ma manca il numero di moli
Il numero di moli può essere calcolato
conoscendo la massa molare del saccarosio e
applicando la (2)



m.m.sacc= 342 g/mol
N° moli = 70g/342g/mol = 0,21 mol
Ora si può applicare la (1) ipotizzando che il
volume finale della soluzione non sia diverso da
quello dell’acqua distillata

M = 0,21 mol / 0,67 L = 0,31 mol/L
12
Domanda n° 11
(problema delle diluizioni)
•
Che volume ha una soluzione acquosa 4,3
M di acido solforico che contiene le stesse
moli presenti in 500 mL di una soluzione 2
M dello stesso acido?


Si tratta di un problema simile a quello della
diluizione di soluzioni e si può risolvere
partendo dalla considerazione che il numero
di moli delle due soluzioni (A e B) è lo stesso

nA = nB
Si può utilizzare la (1) esplicitando VA e
sostituendo i dati conosciuti

VA = (2 M x 0,5 L)/4,3 M = 0,23 L
13
Domanda n° 12
45 kJ/mol
150 kJ/mol
(Applicazione del concetto di Ea
alle reazioni eso ed endotermiche)
H=-105 kJ/mol
•
•
•
Una reazione presenta Ea pari a 45 kJ/mol e la
corrispondente reazione inversa una Ea di 150
kJ/mol. Si può concludere che





 A. la variazione di energia della reazione è -190 kJ/mol
 B. la variazione di energia della reazione è +105 kJ/mol
 C. la reazione (diretta) è esotermica
 D. la variazione di energia della reazione è -105 kJ/mol
 E. la reazione (diretta) è endotermica

N.B. La variazione di energia è negativa poiché il sistema perde
energia
Dai valori dell’energia di attivazione si evince che la reazione è
esotermica
Si può rispondere agevolmente disegnando il diagramma di
energia corrispondente (le quantità rappresentate non sono
proporzionali)
14
Domanda n° 13
(Applicazione e spiegazione dell'effetto della pressione sull'equilibrio)
•
Descrivi come le variazioni di pressione
possono influire sullo spostamento di un
equilibrio e perché

Le variazioni di pressione (aumenti o
diminuzioni) possono influenzare l’equilibrio
secondo il "Principio di Le Chatelier" ma solo
se…



…almeno
una
specie
gassosa
partecipa
all'equilibrio…(condizione necessaria)
…si ha una variazione delle moli delle specie gassose
(aumento o diminuzione) tra reagenti e prodotti
(condizione sufficiente)
Se le due condizioni sono soddisfatte allora il
sistema reagente si sposta verso la direzione in
cui le moli gassose diminuiscono se la pressione
del sistema è incrementata e viceversa
15
Domanda n° 14
(concetto di velocità di reazione,equilibrio dinamico)
v
vd
vi
te
•
•
t
In una reazione chimica reversibile la velocità della reazione
da sinistra a destra è uguale a quella da destra a sinistra
quando





 A. la reazione è all'equilibrio
 B. la concentrazione dei reagenti è uguale a quella dei
prodotti
 C. la reazione è esotermica verso destra
 D. temperatura e pressione sono quelle standard
 E. la reazione è esotermica verso sinistra
Basta ricordarsi il diagramma velocitàreazione/tempo quando
la reazione raggiunge l'equilibrio come riportato di lato
16
Domanda n° 15
•
Bilancia l’equazione, ricava la costante di
equilibrio chimico della seguente reazione
reversibile 3Ca2+ + 2PO43-  _Ca3(PO4)2 ; sapendo
che all’equilibrio, a 20 °C, si trovano 5,4 (mol/L) di
Ca2+, 2,9 (mol/L) di PO43- e 9,3 (mol/L) di Ca3(PO4)2
calcola il valore della costante e spiega quale
significato dai alla costante


Si deve applicare la legge d'azione di massa alla
specifica reazione e sostituire i valori di
concentrazione proposti

Kc = 9,3 / ((5,4)3 x (2,9)2 = 0,07
Il valore più basso di 1 della Kc indica che
l'equilibrio, a 20 °C, è poco spostato verso i prodotti
e la concentrazione dei reagenti è maggiore di
quella dei prodotti

Il sale è molto dissociato
17
Domanda n° 16
•
Si sa che la reazione H2(g) + I2(g) ⇋ 2 HI(g) ha
una Kc = 51,0 a 448 °C. Indicare il valore del
quoziente di reazione Q ([P]/[R]) e la direzione
in cui la reazione procede per raggiungere
l’equilibrio a 448 °C se si parte con 2,0.10-2 mol
di HI, 1,0.10-2 mol di H2 e 3,0.10-2 mol di I2

Per calcolare il quoziente di reazione si può
usare la (1) utilizzando il numero di moli di
partenza e non le concentrazioni poiché il
volume è semplificabile


Q = 4/3 = 1,3
Poiché Q<Kc allora la reazione procederà ancora
verso destra incrementando la concentrazione dei
prodotti e consumando i reagenti per raggiungere il
valore della Kc di 51
18
Domanda n° 17
•
Data una reazione chimica, se la sua costante di
equilibrio è grande allora




•
 A. l'equilibrio è spostato verso destra
 B. l'equilibrio è spostato verso sinistra
 C. è impossibile raggiungere lo stato di equilibrio
 D. la concentrazione dei reagenti è molto alta
rispetto a quella dei prodotti
Il significato fisico della costante di equilibrio può
essere dedotto dalla (1)

Poiché la concentrazione dei reagenti è al
denominatore e quella dei prodotti è al numeratore,
valori
grandi
della
Ke
corrispondono
a
concentrazioni dei prodotti maggiori di quelle dei
reagenti, all'equilibrio
19
Domanda n° 18
(comprensione dell'effetto della temperatura sull'equilibrio)
• In
e
la




 A. si sposta verso i reagenti
 B. si sposta verso i prodotti
 C. non avviene nessuno spostamento
 D. nessuna delle risposte precedenti è
corretta
una reazione esotermica
all'equilibrio,
aumentando
temperatura, la reazione
20
Domanda n° 19
(comprensione dell'effetto della temperatura sull'equilibrio)
•
Spiega il perché della tua scelta nella
domanda precedente


Le variazioni di temperature (aumenti o
diminuzioni) possono influenzare l’equilibrio
secondo il "Principio di Le Chatelier" a
seconda se la reazione e esotermica od
endotermica
Reazione esotermica


Il sistema reagente si sposta verso i reagenti se si
aumenta la temperatura e viceversa
Reazione endotermica

Il sistema reagente si sposta verso i prodotti se si
aumenta la temperatura e viceversa
21
Domanda n° 20
•
•
•
Qual è il peso formula di K2Cr2O7?
  A. 203 u
  B. 294 u
  C. 107 u
  D. 94 u
Il quesito parla di peso formula perché il
composto indicato è ionico e non è formato
da una molecola vera e propria
La massa molecolare deve essere calcolata
sommando la massa atomica dei 3 elementi
presenti nella formula, ciascuno moltiplicato
per il numero di volte che è presente nella
formula

M.M. = (2x39)+(2x52)+(7x16)=294 u
22
Domanda n° 21
(informazioni delle formule chimiche e significato di mole)
•
1 mole di C2H6O contiene
  A. 1 mol di atomi C, 3 mol di atomi H e 1 mol di



•
•
atomi di ossigeno
 B. 1 mol di atomi C, 1 mol di atomi H e 1 mol di
atomi di ossigeno
 C. 2 mol di atomi C, 3 mol di atomi H e 1 mol di
atomi di ossigeno
 D. 2 mol di atomi C, 6 mol di atomi H e 1 mol di
atomi di ossigeno
La formula dice che in una molecola di
composto sono presenti 2 atomi di C, 6
atomi di H, 1 atomo di O
In una mole di molecole le quantità dei
diversi atomi sono quindi proporzionali
23
Domanda n° 22
•
•
•
La molarità (M) di una soluzione indica il numero di

 A.
grammi di soluto contenuti in un litro di solvente

 B.
moli di soluto contenute in un litro di soluzione

 C.
grammi di soluto contenuti in 100 g di soluzione

 D.
moli di soluto contenute in 1000 g di solvente

Infatti il sistema rispecchia il metodo di preparazione delle
soluzioni a molarità nota
La molarità di una soluzione si deve esprimere secondo
la (1) come rapporto tra una quantità di soluto e la
quantità di solvente o di soluzione
Nel caso della molarità si devono mettere a rapporto le
moli contro il volume di soluzione e non di solvente
24
Domanda n° 23
(calcolo della velocità di reazione)
•
•
Per una generica reazione A + B → C la
concentrazione di C aumenta di 1,5 ∙ 10− 4 mol/l in
11 s. Qual è la velocità di questa reazione?




 A. 1,36 ∙ 10–5 mol/l ∙ s
 B. 6,4 ∙ 10–11 mol/l ∙ s
 C. 6,4 ∙ 10–11 mol/l
 D. 1,5 ∙ 10–4 mol/l ∙ s



la variazione di concentrazione è 1,5x10-4 mol/L
L'intervallo di tempo è di 11 s
Utilizzando la (1) quindi si ottiene v=1,5x10-4[mol/L]/
11[s] = 1,36x10-5[mol/(L.s)]
La velocità media di reazione si ottiene dalla v = ΔcR/Δt (1)
25
Domanda n° 24
(conoscenza della teoria degli urti)
•
Un urto si definisce efficace quando




•
 A. gli urti fra le particelle avvengono anche senza
un’orientazione adeguata
 B. due molecole si urtano tangenzialmente con
qualunque contenuto energetico
 C. due molecole si urtano con un’orientazione
appropriata e con un’energia sufficiente a
effettuare la trasformazione
 D. le molecole vengono semplicemente a
contatto fra loro
Nella risposta C sono riunite le caratteristiche che
devono essere soddisfatte per definire un urto
efficace


Energia cinetica uguale o maggiore alla Ea
Orientazione opportuna delle molecole
26
Domanda n° 25
(equazione di Arrhenius sulla velocità)
•
•
•
Quale tra le seguenti espressioni mostra
correttamente
la
velocità
del
processo
elementare X + Y → prodotti?




 A. v=k[Y]
 B. v=k[Y]∙[X]
 C. v=k[X]n∙ [Y]m
 D. v=k[X]∙[Y]2

Le altre equazioni esprimono velocità di reazioni che
avvengono secondo meccanismi diversi
Se il processo avviene in modo elementare (un
solo stadio) allora l'ordine di reazione (1+1) è dato
dalla stechiometria della reazione (1:1)
La lettera B esprime in modo corretto l'equazione
di velocità secondo Arrhenius
27
Domanda n° 26
(effetto della temperatura sulla Keq)
•
In che modo la temperatura influisce sulla costante di
equilibrio?




•
 A. Un aumento della temperatura fa aumentare il
valore di Keq se la reazione diretta è endotermica, lo fa
diminuire se è esotermica
 B. Un aumento della temperatura fa aumentare il
valore di Keq se la reazione diretta è esotermica, lo fa
diminuire se è endotermica
 C. Un aumento di temperatura aumenta sempre il
valore della costante di equilibrio
 D. Il valore della costante di equilibrio non dipende
dalla temperatura
Le variazioni di temperatura modificano il valore della
Keq essendo un parametro termodinamico ma non ha
un effetto univoco, dipende se la reazione è endo o
esotermica e l'effetto rispetta sempre il principio di Le
Chatelier (vedi domande n° 18-19
28
Domanda n° 27
(calcolo della costante di equilibrio da valori sperimentali)
•
È dato l’equilibrio PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g).
Una certa quantità di PCl5 viene riscaldata
in un recipiente di 12 L di volume.
All’equilibrio il recipiente contiene 0,21 mol
di PCl5, 0,32 mol di PCl3 e 0,32 mol di Cl2.
Quanto vale la costante di equilibrio?


Si devono trasformare le moli in equilibrio in
concentrazioni poiché si conosce il volume di
reazione (12L) e sostituire nella (1)
La soluzione calcolata è diversa da tutte quelle
proposte nelle risposte multiple
29
Domanda n° 28
(comprensione del concetto di equilibrio dinamico)
• Spiega
dinamico

il
concetto
di
equilibrio
In un sistema che raggiunge un equilibrio
dinamico si instaurano due fenomeni
che possono essere definiti opposti che
avvengono con velocità uguali
• Per
esempio: quando un liquido è in
equilibrio col suo vapore…

La velocità di evaporazione è uguale
alla velocità di condensazione
30
Domanda n° 29
(equazione di Arrhenius e ordine di reazione)
•
Spiega cosa si intende per ordine di reazione
o molecolarità della reazione


La molecolarità di una reazione dipende
fortemente dal meccanismo di reazione
È il numero di molecole coinvolte nello stadio
lento della reazione




La velocità dello stadio più lento è la velocità della
reazione
Quando la reazione avviene in un unico stadio la
molecolarità si ottiene dalla somma dei coefficienti
stechiometrici della reazione
Se il meccanismo è più complesso la molecolarità
deve essere ottenuta sperimentalmente
Riferendosi alla (1) la molecolarità della reazione si
ottiene dalla somma m+n
31