QUIZ DI "GAS E PROPRIETA' COLLIGATIVE" - NAZIONALI CATEGORIA A

Per calcolare la concentrazione di NO (ossido di azoto) in mg/m³, puoi seguire questi passaggi:

1. Iniziamo con la concentrazione data in ppm (parti per milione). In questo caso, la concentrazione di NO nell'aria è data come 15,0 ppm.
2. Poiché 1 ppm è equivalente a 1 mL/m³ (a temperatura ambiente e pressione standard), puoi dire che 15 ppm è equivalente a 15 mL/m³.
3. Ora, dobbiamo calcolare le moli di NO in 15 mL d'aria. Usiamo l'equazione dei gas ideali: PV = nRT, dove:
   • P è la pressione (1,01 ∙ 10⁵ Pa),
   • V è il volume (15 mL, che convertiamo in litri, quindi 0,015 L),
   • n è il numero di moli di gas,
   • R è la costante dei gas (0,0821 L·atm/(mol·K)),
   • T è la temperatura in kelvin (290 K).

   Quindi, risolvendo per n, otteniamo: n = (PV) / (RT) = (1.01 ∙ 10⁵ Pa * 0.015 L) / (0.0821 L·atm/(mol·K) * 290 K) ≈ 6,3 ∙ 10^-4 mol.

4. Ora calcoliamo la massa di NO presente in questi moli. La massa molare di NO è data dalla somma delle masse atomiche degli atomi di azoto (N) e ossigeno (O), che è 14 + 16 = 30 g/mol.
5. Quindi, la massa di NO in 6,3 ∙ 10^-4 mol è: massa = 30 g/mol * 6,3 ∙ 10^-4 mol ≈ 0,0189 g.
6. Infine, convertiamo questa massa in mg/m³. Ci sono 1000 milligrammi (mg) in un grammo (g), e un metro cubo (m³) è equivalente a 1000 litri (L).
7. Quindi, la concentrazione di NO in mg/m³ è: 0,0189 g / (0,015 L * 1000 mg/g) = 18,9 mg/m³.

La risposta corretta è la (D), 18,9 mg/m^3.

La risposta corretta è la C (1 m³) perché il calcolo è basato sulla legge dei gas ideali, che collega la pressione (P), il volume (V), la quantità di sostanza in moli (n), la costante dei gas ideali (R), e la temperatura (T) di un gas. Ecco come funziona il calcolo:

1. Prima di applicare la legge dei gas ideali, è necessario convertire la pressione in unità di atmosfera (atm) poiché la costante dei gas ideali (R) è comunemente espressa in unità di litro·atm/(mol·K).
La pressione data è 6,3 ·10⁶ Pa. Per convertirla in atmosfere (1 atm = 101,3 kPa), usiamo la seguente conversione:
Pressione in atm = (6,3 ·10⁶ Pa) / (1,013 ·10⁵ Pa/atm) ≈ 62,19 atm.

2. Ora dobbiamo calcolare il numero di moli di idrogeno molecolare (H₂) presente nel recipiente. La massa data è di 5 kg, e la massa molare dell'H₂ è di circa 2 g/mol.
Moli di H₂ = Massa / Massa molare = 5000 g / 2 g/mol = 2500 mol.

3. Ora possiamo applicare la legge dei gas ideali:
V = (nRT) / P, dove:
- V è il volume del gas (in litri), - n è il numero di moli di gas, - R è la costante dei gas ideali (0,0821 L·atm/(mol·K)), - T è la temperatura assoluta (in kelvin), - P è la pressione (in atmosfere).

4. La temperatura è data come 30 °C, che deve essere convertita in kelvin (T = 273,15 K + 30 K = 303,15 K).

5. Ora possiamo calcolare il volume:V = (2500 mol x 0,0821 L·atm/(mol·K) x 303,15 K) / 62,19 atm ≈ 1000 L.

Iniziamo con il fatto che il carbone fossile contiene il 2,2% (m/m) di zolfo. Quindi, in 1000 kg (1 tonnellata) di carbone, c'è:(2,2% / 100) x 1000 kg = 22 kg di zolfo.

Calcoliamo le moli di zolfo utilizzando la massa e la massa molare del solfuro di zolfo (SO₂). La massa molare del SO₂ è la somma delle masse atomiche del solfuro (S) e dell'ossigeno (O), che è circa 32,06 g/mol.Moli di zolfo = massa / massa molare = 22,000 g / 32,06 g/mol ≈ 686,2 mol.

Nella combustione del carbone, il solfuro di zolfo (S) reagirà con l'ossigeno (O₂) per formare il diossido di zolfo (SO₂). La reazione chimica equilibrata è:S + O₂ → SO₂.Da questa equazione, possiamo vedere che 1 mole di solfuro di zolfo produce 1 mole di diossido di zolfo. Quindi, le 686,2 moli di zolfo produrranno 686,2 moli di SO₂.

Ora, possiamo utilizzare la legge dei gas ideali per calcolare il volume di SO₂ generato. La legge dei gas ideali è espressa come:V = nRT / P,dove:- V è il volume del gas (in litri),- n è il numero di moli di gas,- R è la costante dei gas ideali (0,0821 L·atm/(mol·K) o 8,314 J/(mol·K)),- T è la temperatura assoluta (in kelvin),- P è la pressione (in pascal).

La temperatura è data come 273,15 K, e la pressione è data come 1,01 ·10⁵ Pa.V = (686,2 mol x 0,0821 L·atm/(mol·K) x 273,15 K) / (1,01 ·10⁵ Pa) ≈ 15,4 m³.