QUIZ BREVE - REGIONALI CATEGORIA B

Per calcolare la concentrazione di Ag⁺ in una soluzione acquosa satura di AgClO₃ a 30 °C, dobbiamo utilizzare la costante di equilibrio (K_c) e la relazione tra la concentrazione dei prodotti e dei reagenti in una reazione chimica.

La reazione data è:

AgClO₃ (s) → Ag⁺ (aq) + ClO₃^-

La costante di equilibrio (K_c) per questa reazione è data come 1,65 ∙ 10^-3 a 30 °C. La forma generale dell'equilibrio chimico è:

K_c = [Ag⁺] x [ClO₃^-]

Dove [Ag⁺] rappresenta la concentrazione di ioni argento e [ClO₃^-] rappresenta la concentrazione di ioni clorato in soluzione.

Tuttavia, nella reazione data, abbiamo AgClO₃ come solido (s), il che significa che non è incluso nel calcolo della concentrazione. Quindi possiamo semplificare la costante di equilibrio come:

K_c = [Ag⁺] x [ClO₃^-]

Ora ci è stato detto che stiamo lavorando con una soluzione satura di AgClO₃, il che significa che AgClO₃ sta in equilibrio con i suoi ioni costituenti (Ag⁺ e ClO₃^-).

Poiché la soluzione è satura, possiamo assumere che la quantità di AgClO₃ che si è disciolta sia molto vicina alla sua solubilità, quindi possiamo rappresentare la concentrazione di Ag⁺ come "x" e la concentrazione di ClO₃^- come "x". Poiché un mole di AgClO₃ si dissocia in un mole di Ag⁺ e un mole di ClO₃^-, avremo:

[Ag⁺] = x

[ClO₃^-] = x

Ora possiamo sostituire questi valori nella costante di equilibrio:

K_c = (x)(x)

Quindi:

K_c = x²

Ora possiamo risolvere per "x" utilizzando il valore noto di K_c:

1,65 ∙ 10^-3 = x²

x = √(1,65 ∙ 10^-3)

x ≈ 0,0406 M

Quindi, la concentrazione di Ag⁺ in una soluzione acquosa satura di AgClO₃ a 30 °C è circa 0,0406 M, che corrisponde alla risposta B.

La sintesi dell'ammoniaca attraverso il processo Haber-Bosch è una reazione chimica rappresentata dall'equazione:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Analizziamo ora le affermazioni:

A) È necessario utilizzare un catalizzatore a causa della cinetica lenta dovuta alla rottura del triplo legame.
- Questa affermazione è corretta. La rottura del triplo legame nell'azoto molecolare (N₂) richiede energia, e l'utilizzo di un catalizzatore accelera questo processo.

B) Non si può lavorare a temperature estremamente elevate perché la reazione è esotermica.
- Questa affermazione è corretta. Poiché la reazione è esotermica, un aumento eccessivo della temperatura sposterebbe l'equilibrio verso la formazione dei reagenti, riducendo così la resa di ammoniaca.

C) È necessario lavorare ad alte pressioni in modo da spostare l’equilibrio verso il prodotto.
- Questa affermazione è corretta. La reazione mostra che quattro molecole (una di azoto e tre di idrogeno) reagiscono per formare due molecole di ammoniaca. Applicando il principio di Le Châtelier, un aumento di pressione favorisce la formazione di prodotti, quindi l'uso di alte pressioni è benefico per aumentare la resa di ammoniaca.

D) È necessario lavorare alla temperatura più alta possibile per aumentare la velocità di una reazione altrimenti molto lenta.
- Questa affermazione è errata. Sebbene sia vero che temperature più elevate accelerino la velocità di una reazione, l'aumento della temperatura influisce anche sull'equilibrio della reazione. Nella sintesi dell'ammoniaca, temperature troppo elevate spostano l'equilibrio verso i reagenti, riducendo la resa di ammoniaca. Quindi, questa affermazione è in contrasto con l'affermazione B.

Quindi, la risposta corretta è D) È necessario lavorare alla temperatura più alta possibile per aumentare la velocità di una reazione altrimenti molto lenta.

La risposta corretta è la B (2 x 6,022 ∙10²³).

Nel caso di una mole di molecole di ossigeno, ogni molecola contiene due atomi di ossigeno. Quindi, considerando il numero di Avogadro, che rappresenta il numero di particelle in una mole di sostanza, possiamo calcolare quanti atomi di ossigeno sono presenti in una mole di molecole di ossigeno.

Poiché ogni molecola di O₂ contiene 2 atomi di ossigeno, moltiplichiamo il numero di Avogadro per 2 per ottenere il totale di atomi di ossigeno in una mole di molecole di ossigeno, arrivando a 2 x 6,022 ∙10²³ atomi.

Pertanto, la risposta corretta è la B 2 x 6,022 ∙10²³ perché rappresenta il numero totale di atomi di ossigeno contenuti in una mole di molecole di O₂, che equivale a 1,2044 ∙10²⁴ atomi di ossigeno.

La concentrazione percentuale massa/volume (% m/v) indica la quantità di soluto (in questo caso, NaCl) presente in una certa quantità di solvente (in questo caso, acqua) in termini di massa per unità di volume. Nel caso specifico, si vuole preparare una soluzione di NaCl al 4% m/v con un volume totale di 100 mL.

Ora, esaminiamo le opzioni fornite:

A) Si pesano 58 g di NaCl e si aggiunge acqua fino ad arrivare a 100 mL: Questa opzione è scorretta. Non è necessario pesare 58 g di NaCl, poiché il 4% m/v significa che il 4% di questa massa è costituito da NaCl. Inoltre, aggiungere acqua fino a 100 mL non garantisce la corretta concentrazione.

B) Si pesa il 4% di 58 g di NaCl e si aggiungono 100 g di acqua: Questa opzione è sbagliata. Pesare il 4% di 58 g di NaCl non ha senso in questo contesto, e aggiungere 100 g di acqua non tiene conto della concentrazione percentuale richiesta.

C) Si pesano 4 g di NaCl e si sciolgono in acqua portando il volume della soluzione a 100 mL: Questa è la risposta corretta. Il 4% m/v significa che in 100 mL di soluzione ci devono essere 4 g di NaCl. Quindi, pesare 4 g di NaCl e scioglierli in acqua, portando il volume della soluzione a 100 mL, rispetta la richiesta di concentrazione percentuale.

D) Si pesano 4 g di NaCl e si sciolgono in 96 mL di acqua: Questa opzione è scorretta. Anche se la quantità di NaCl è corretta, il volume totale della soluzione non raggiunge i 100 mL richiesti.

Quindi, la risposta corretta è la C: "Si pesano 4 g di NaCl e si sciolgono in acqua portando il volume della soluzione a 100 mL".

La reazione tra rame e nitrato di sodio produce ossido nitrico, rame (II) e acqua.

Si tratta di una reazione di ossidoriduzione, in cui un elemento perde elettroni (ossidazione) e un altro elemento ne acquista (riduzione).

Per bilanciare la reazione, dobbiamo bilanciare prima gli elettroni.

La semireazione di ossidazione è:

Cu → Cu²⁺ + 2 e^-
In questa semireazione, il rame perde due elettroni per formare lo ione rame (II).
La semireazione di riduzione è:
NO₃- + 3 e^- → NO
In questa semireazione, lo ione nitrato acquista tre elettroni per formare il monossido di azoto.

Per bilanciare gli elettroni, dobbiamo moltiplicare la semireazione di ossidazione per tre e la semireazione di riduzione per due.

3 Cu → 3 Cu²⁺ + 6 e^-
2 NO₃- + 6 e^- → 2 NO
Sommando le due semireazioni, otteniamo:
3 Cu + 2 NO₃- → 2 NO + 3 Cu²⁺
Bilanciando gli ioni idrogeno, otteniamo:
3 Cu + 2 NO₃ ^- + 8 H⁺ → 2 NO + 3 Cu₂₊ + 4 H₂O
Quindi, la risposta corretta è **B**.

*****