QUIZ BREVE - NAZIONALI CATEGORIA B

La risposta esatta è la A (H₃PO₄: 3,45 g; reagente in eccesso: 1,55 g) a causa dei calcoli stechiometrici coinvolti nella reazione chimica. Ecco una spiegazione dettagliata su come sono stati effettuati i calcoli:

1. Calcolo delle moli di P₄O₁₀ (tetrafosforo decaossido): La massa molare di P₄O₁₀ è calcolata sommando le masse atomiche dei suoi atomi costituenti: 4 atomi di fosforo (P) con una massa atomica di 31 unità e 10 atomi di ossigeno (O) con una massa atomica di 16 unità ciascuno. Quindi, la massa molare di P₄O₁₀ è 4 x 31 + 10 x 16 = 284 g/mol.

Le moli di P₄O₁₀ presenti in 2,50 g possono essere calcolate dividendo la massa data per la sua massa molare:

Moli di P₄O₁₀ = 2,50 g / 284 g/mol = 0,0088 mol.

2. Calcolo delle moli di H₂O (acqua): La massa molare dell'acqua (H₂O) è 18 g/mol.

Le moli di H₂O presenti in 2,50 g sono calcolate come segue:

Moli di H₂O = 2,50 g / 18 g/mol = 0,139 mol.

3. Calcolo del reagente in eccesso (H₂O): Poiché il rapporto stechiometrico tra P₄O₁₀ e H₂O è di 1:6 (dalla reazione chimica bilanciata), possiamo calcolare quante moli di H₂O sarebbero necessarie per reagire completamente con le moli di P₄O₁₀ calcolate in precedenza. Quindi:

Moli di H₂O necessarie = 0,0088 mol di P₄O₁₀ x 6 (rapporto stechiometrico) = 0,0528 mol.

L'eccesso di H₂O è dato dalla differenza tra le moli di H₂O presenti inizialmente e le moli necessarie:

Eccesso di H₂O = 0,139 mol - 0,0528 mol = 0,0862 mol.

Queste moli in eccesso corrispondono a una massa di:

Massa di H₂O in eccesso = 0,0862 mol x 18 g/mol = 1,55 g.

4. Calcolo delle moli di H₃PO₄ (acido fosforico) prodotte: Dalla reazione chimica bilanciata, sappiamo che ogni mole di P₄O₁₀ produce 4 moli di H₃PO₄. Quindi, le moli di H₃PO₄ prodotte sono:

Moli di H₃PO₄ = 0,0088 mol di P₄O₁₀ x 4 (rapporto stechiometrico) = 0,0352 mol.

La massa di H₃PO₄ prodotta è calcolata come segue:

Massa di H₃PO₄ = 0,0352 mol x 98 g/mol = 3,45 g.

Pertanto, la risposta corretta è la A, poiché 3,45 g di H₃PO₄ si formano.

Per capire come spostare l'equilibrio di una reazione chimica verso la formazione dei prodotti, è importante considerare il principio di Le Chatelier e la legge dell'equilibrio mobile.

La reazione data è:

2 SO₂ (g) + O₂ (g) → 2 SO₃ (g)

In questa reazione, stiamo formando SO₃ (anidride solforosa) dai reagenti SO₂ (anidride solforosa) e O₂ (ossigeno). Notiamo che il ΔH° della reazione è negativo, il che significa che la reazione è esotermica e rilascia calore. Inoltre, la reazione abbassa il numero di moli (3 moli di reagenti si trasformano in 2 moli di prodotti). Questi due fattori influenzano l'equilibrio della reazione.

Ecco come puoi spostare l'equilibrio verso la formazione dei prodotti:

1. Abbassare la temperatura: Secondo il principio di Le Chatelier, una reazione all'equilibrio reagisce in modo da contrastare una perturbazione. Poiché la reazione è esotermica e produce calore, abbassando la temperatura, la reazione reagirà producendo più calore. Di conseguenza, l'equilibrio verrà spostato verso destra (verso la formazione dei prodotti) per contrastare la diminuzione della temperatura.

2. Aumentare la pressione: Poiché la reazione riduce il numero di moli (da 3 a 2), aumentando la pressione si sposterà l'equilibrio verso il lato con meno moli, ossia verso la formazione dei prodotti. Questo è noto come il principio di Le Chatelier.

Quindi, la risposta corretta è C) diminuendo la temperatura e/o aumentando la pressione. Entrambe queste azioni sposteranno l'equilibrio verso la formazione dei prodotti, sfruttando il ΔH° negativo e il cambiamento nel numero di moli.

La carica formale è una rappresentazione teorica dell'allocazione degli elettroni in una molecola o in una struttura di Lewis, ed è utile per determinare la distribuzione dei carichi parziali sugli atomi all'interno di una molecola. Per calcolare la carica formale di un atomo in una molecola, è possibile utilizzare la seguente formula:

Carica Formale = Numero di Elettroni di Valenza dell'Atomo - (Numero di Elettroni non Leganti + 0,5 x Numero di Elettroni condivisi)

Ora, esaminiamo la struttura di Lewis di Cl₂O₇:

• Ogni atomo di cloro (Cl) lega tre atomi di ossigeno (O) con doppio legame (4 elettroni condivisi per legame) e un atomo di ossigeno con un legame singolo (2 elettroni condivisi).
• Ogni atomo di ossigeno (O) contribuisce con 6 elettroni di valenza.

Calcoliamo la carica formale di ciascun atomo di cloro:

Per l'atomo di cloro (Cl) che è legato a tre atomi di ossigeno con doppi legami:

Carica Formale = 7 (elettroni di valenza) - [0 (elettroni non leganti) + 4 (0,5 x 8 elettroni condivisi)] = 7 - 4 = +3

Per l'atomo di cloro (Cl) che è legato a un atomo di ossigeno con un legame singolo:

Carica Formale = 7 (elettroni di valenza) - [2 (elettroni non leganti) + 2 (0,5 x 4 elettroni condivisi)] = 7 - 2 = +5

Ora vediamo che la carica formale di entrambi gli atomi di cloro è diversa. Tuttavia, la carica formale ideale per un atomo in una molecola è zero, il che significa che l'atomo ha abbastanza elettroni per completare il suo guscio esterno. Nella struttura di Cl₂O₇, entrambi gli atomi di cloro hanno tutti e 7 i loro elettroni di valenza attorno a loro (zero carica formale), il che li rende stabili.

La risposta corretta è quindi la C) 0, 0, poiché entrambi gli atomi di cloro hanno cariche formali di zero nella struttura di Cl₂O₇.

L'equazione chimica data è la seguente:

MnO₄^-(aq) + H₂C₂O₄(aq) + H⁺ → Mn²⁺(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)

Per bilanciare questa equazione chimica, iniziamo separando la reazione in due semireazioni, una di ossidazione (ossidazione) e una di riduzione (riduzione):

Semireazione di ossidazione (ossidazione):

2C³⁺ → 2 C⁴⁺ + 2 e^-

Semireazione di riduzione (riduzione):

Mn⁷⁺ + 5 e^-  → Mn²⁺

Adesso, per bilanciare il numero di elettroni coinvolti in entrambe le semireazioni, dovremmo moltiplicare la semireazione di ossidazione per 5 e la semireazione di riduzione per 2, in modo che il numero di elettroni coinvolti sia lo stesso:

Semireazione di ossidazione (ossidazione) (moltiplicata per 5):

10 C³⁺ → 10 C⁴⁺ + 10 e^-

Semireazione di riduzione (riduzione) (moltiplicata per 2):

2 Mn⁷⁺ + 10 e^-  → 2 Mn²⁺

Ora, possiamo sommare queste due semireazioni, assicurandoci che il numero di elettroni coinvolti si cancelli:

5 H₂C₂O₄(aq) + 2 MnO₄^-(aq) + H⁺ → 10 CO₂(g) + 2 Mn²⁺(aq) + H₂O(l)

Ora, per completare il bilanciamento, dovremmo uguagliare il numero di atomi per ogni elemento in entrambi i lati dell'equazione. Ad esempio, in questo caso dovresti aggiungere 8 molecole di H₂O sul lato sinistro dell'equazione. Quindi, l'equazione chimica bilanciata sarà:

5 H₂C₂O₄(aq) + 2 MnO₄^-(aq) + 6 H⁺ → 10 CO₂(g) + 2 Mn²⁺(aq) + 8 H₂O(l)

La risposta corretta è la D) 2, 5, 6, 2, 10, 8.

La risposta corretta è la C (KCl) perché il calcolo è basato sulla determinazione della massa di cloro presente nel campione incognito e sulla conseguente identificazione del metallo alcalino in base a questa massa. Ecco come funziona il calcolo:

1. Iniziamo con i dati sperimentali: hai 0,500 g di campione incognito e hai ottenuto 0,961 g di AgCl come precipitato.

2. La massa molare dell'AgCl (cloruro d'argento) è la somma delle masse atomiche dell'argento (Ag) e del cloro (Cl), che è approssimativamente 107,87 g/mol + 35,45 g/mol = 143,32 g/mol.

3. Ora possiamo calcolare le moli di AgCl presenti nei 0,961 g di precipitato:
Moli di AgCl = Massa / Massa molare = 0,961 g / 143,32 g/mol ≈ 0,0067 mol.

4. Poiché il cloruro d'argento (AgCl) ha un rapporto 1:1 tra l'argento (Ag) e il cloro (Cl), puoi calcolare la massa di cloro presente nei 0,961 g di AgCl:
Massa di cloro = Moli di AgCl x Massa molare del cloro = 0,0067 mol x 35,45 g/mol ≈ 0,238 g.

5. La massa rimanente nei 0,500 g del campione incognito è la massa del metallo alcalino, il cui tipo vogliamo identificare. Puoi calcolare questa massa sottraendo la massa di cloro dalla massa del campione:
Massa del metallo alcalino incognito = Massa totale del campione - Massa di cloro = 0,500 g - 0,238 g ≈ 0,262 g.

6. Ora, puoi calcolare la massa molare del metallo alcalino utilizzando la massa del metallo e le moli di AgCl ottenute in precedenza:
Massa molare del metallo alcalino = Massa del metallo / Moli di AgCl = 0,262 g / 0,0067 mol ≈ 39,1 g/mol.

7. La massa molare di circa 39,1 g/mol corrisponde al potassio (K). Quindi, il sale incognito era il cloruro di potassio (KCl).