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

La risposta corretta è la C) diminuire la temperatura perché la pressione è direttamente proporzionale alla temperatura secondo la legge degli ideali gas, P = (nRT) / V, dove:

• P è la pressione,
• n è il numero di moli,
• R è la costante dei gas ideali,
• T è la temperatura assoluta (in Kelvin),
• V è il volume.

Nella reazione chimica data, i gas A e B stanno reagendo per formare i gas C e D, e poiché c + d è maggiore di a + b, ciò significa che stanno essenzialmente aumentando il numero di moli totali nel sistema. Quando il numero di moli aumenta a temperatura costante, la pressione aumenta, secondo la legge dei gas ideali.

Per mantenere la pressione finale uguale a quella iniziale, è necessario abbassare la temperatura. Poiché la temperatura è nel denominatore nella formula della pressione, riducendo la temperatura, si otterrà una diminuzione della pressione per compensare l'incremento causato dalla formazione di più moli di gas.

Quindi, diminuendo la temperatura, è possibile riportare la pressione al suo valore iniziale e mantenere l'equilibrio. Le altre opzioni (A, B e D) non affrontano direttamente il problema della pressione che aumenta a causa dell'aumento del numero di moli.

La presenza di un soluto, come il NaCl, in una soluzione acquosa ha un effetto significativo sul punto di ebollizione dell'acqua. Per comprendere meglio, consideriamo il concetto di abbassamento della pressione di vapore.

Quando l'acqua è pura, ha una tensione di vapore di una atmosfera a 100 °C, il che significa che in condizioni normali bolle e passa dalla fase liquida a quella gassosa a questa temperatura. Tuttavia, quando si aggiunge un soluto come il NaCl all'acqua, le molecole del soluto interagiscono con le molecole d'acqua.

L'aggiunta del soluto riduce la tensione di vapore dell'acqua nella soluzione rispetto all'acqua pura. La tensione di vapore rappresenta la pressione esercitata dai vapori sopra una superficie liquida quando si raggiunge l'equilibrio tra la fase liquida e la fase gassosa. Se la tensione di vapore è inferiore a un'atmosfera, l'acqua non raggiungerà il punto di ebollizione a 100 °C.

Quindi, quando si ha una soluzione di NaCl, il punto di ebollizione sarà superiore a 100 °C (o 373,15 K) perché la tensione di vapore è inferiore all'atmosfera. Per far bollire la soluzione, sarà necessario aumentare la temperatura per compensare l'abbassamento della pressione di vapore causato dalla presenza del soluto.

La risposta corretta è A) "maggiore di 373,15 K".

Per calcolare il volume di un recipiente contenente 0,30 kg di etano (C₂H₆) a 40 °C e 1,0 x 10⁷ Pa, seguiamo questi passaggi:

1. Calcolare le moli di etano:

La massa molare dell'etano (C₂H₆) è la somma delle masse atomiche di carbonio (C) e idrogeno (H), che è 12 + 6 = 18 g/mol.

Moli di etano = Massa / Massa molare = 0,30 kg / 0,018 kg/mol = 16,67 mol.

2. Convertire la temperatura in kelvin:

La temperatura data è 40 °C, che convertiamo in kelvin sommando 273,15.

T = 40 °C + 273,15 = 313,15 K.

3. Convertire la pressione in atmosfere:

La pressione data è di 1,0 x 10⁷ Pa. Per convertirla in atmosfere (1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa), dividiamo per 1,013 x 10⁵.

P = (1,0 x 10⁷ Pa) / (1,013 x 10⁵ Pa/atm) = 98,67 atm.

4. Calcolare il volume utilizzando la legge dei gas ideali:

La legge dei gas ideali afferma: PV = nRT, dove P è la pressione, V è il volume, n è il numero di moli, R è la costante dei gas (0,0821 L·atm/(mol·K)), e T è la temperatura in kelvin.

V = (nRT) / P = (16,67 mol) * (0,0821 L·atm/(mol·K)) * (313,15 K) / 98,67 atm ≈ 2,6 L.

Pertanto, il volume del recipiente è di circa 2,6 litri, che corrisponde alla risposta B) 2,6 m³.