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

La massa molare di una sostanza è la massa di una mole di quella sostanza ed è espressa in grammi per mole (g/mol). Per calcolare la massa molare della sostanza contenuta nel recipiente, dobbiamo utilizzare l'equazione dell'equazione di stato dei gas ideali, che lega la pressione (P), il volume (V), il numero di moli (n), la costante dei gas (R) e la temperatura (T):

PV = nRT

Dalla domanda, abbiamo le seguenti informazioni:

• Pressione (P) = 1,0 × 10⁵ Pa
• Volume (V) = 87 L
• Temperatura (T) = 78 °C = 78 + 273 = 351 K
• Massa contenuta nel recipiente = 131,2 g

Prima di procedere, dobbiamo convertire la pressione da pascal (Pa) ad atmosfere (atm) utilizzando il valore approssimativo di 1 atm ≈ 1,013 × 10⁵ Pa.

P = 1,0 × 10⁵ Pa ÷ (1,013 × 10⁵ Pa/atm) ≈ 0,987 atm

Ora possiamo utilizzare l'equazione dell'equazione di stato dei gas ideali per calcolare il numero di moli (n):

n = PV / RT

n = (0,987 atm × 87 L) / (0,0821 L·atm/(mol·K) × 351 K)

n ≈ 2,98 mol

Ora che sappiamo che ci sono circa 2,98 moli della sostanza nel recipiente, possiamo calcolare la massa molare (M) utilizzando la massa contenuta nel recipiente:

M = Massa / Numero di moli

M = 131,2 g / 2,98 mol ≈ 44 g/mol

Quindi, la massa molare della sostanza contenuta nel recipiente è di circa 44 g/mol, che è la risposta A).

Per calcolare la quantità di azoto (N₂) contenuta in 5,30 m³ di aria a una temperatura di 304 K e una pressione di 1,01 x 10⁵ Pa, possiamo utilizzare l'equazione dell'equazione dei gas ideali:

n = PV/RT

Dove:

• n è la quantità di sostanza (in moli) del gas.
• P è la pressione (in pascal).
• V è il volume del gas (in metri cubi).
• R è la costante dei gas (0,0821 L⋅atm/(mol⋅K) o 8,314 J/(mol⋅K)).
• T è la temperatura assoluta (in kelvin).

Dalla composizione dell'aria, sappiamo che il 79% dell'aria è costituito da azoto (N₂), quindi possiamo calcolare le moli di azoto nell'aria totale:

n = PV/RT = (1 * 5300)/(0,0821 * 304) = 212,4 mol

Ora, poiché il 79% dell'aria è azoto, calcoliamo le moli di N₂:

Moli di N₂ = 79% di 212,4 mol = 0,79 * 212,4 mol = 167,8 mol

Ogni mole di azoto (N₂) ha una massa molare di circa 28 g/mol. Quindi, la massa di azoto nell'aria è:

Massa di N₂ = Moli di N₂ * Massa molare di N₂ = 167,8 mol * 28 g/mol = 4698,4 g

Per ottenere il risultato in chilogrammi, convertiamo la massa in grammi in chilogrammi:

Massa di N₂ = 4698,4 g / 1000 g/kg = 4,6984 kg

Quindi, la quantità di azoto (N₂) contenuta in 5,30 m³ di aria a 304 K e 1,01 x 10⁵ Pa è di circa 4,70 kg, che corrisponde alla risposta D.

I gas di petrolio liquefatti (GPL) sono una miscela di propano e butano tenuti sotto pressione allo stato liquido in opportuni recipienti. In caso di fuoriuscite accidentali, il GPL allo stato gassoso tende a concentrarsi ristagnando al suolo e nelle cavità. Qual è la spiegazione?

A) il GPL allo stato gassoso assume una temperatura inferiore a quella dell’aria

B) il GPL allo stato gassoso ha una viscosità superiore a quella dell’aria

C) il GPL allo stato gassoso ha una densità inferiore a quella dell’aria

D) il GPL allo stato gassoso ha una densità superiore a quella dell’aria

La densità dei gas è proporzionale alla loro massa molare. Il propano C₃H₈, il componente più leggero del GPL, ha una massa molare di 44 g/mol, ed è più pesante dell'aria N₂ ha una massa molare di 28 g/mol e O₂ di 32 g/mol.

La densità del propano (più alta di quella del butano) è maggiore di quella dell’aria e porta il GPL a stagnare al suolo. (Risposta D)