QUIZ BREVE - NAZIONALI CATEGORIA B

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.

La reazione chimica bilanciata è la seguente:

4 S + 6 OH^- → 2 S^2- + S₂O₃^2- + 3 H₂O

Abbiamo 2,50 g di zolfo, che corrispondono a 0,0781 mol (poiché il peso atomico del solfuro è 32 g/mol).

Le moli di NaOH necessarie sono 0,1172 mol.

Ora, possiamo calcolare il volume della soluzione di NaOH 1,00 M richiesto utilizzando la formula:

Volume (in litri) = Moli / Molarità

Volume = 0,1172 mol / 1,00 M = 0,1172 L

Per ottenere la risposta in millilitri (mL), moltiplica per 1000:

Volume = 0,1172 L x 1000 mL/L = 117,2 mL

Quindi la risposta corretta è 117,2 mL, che approssimato a tre cifre significative è 117 mL, come indicato nella risposta A.

La soluzione del problema coinvolge l'uso della legge dei gas ideali e la relazione tra le masse, le moli e i pesi molecolari dei gas coinvolti.

1. Legge dei gas ideali: La legge dei gas ideali stabilisce che, a temperatura e pressione costanti, il volume di un gas è direttamente proporzionale al numero di moli del gas. Matematicamente, questa legge è espressa come PV = nRT, dove:

- P è la pressione,

- V è il volume,

- n è il numero di moli,

- R è la costante dei gas,

- T è la temperatura in kelvin.

2. Relazione tra le masse molecolari e le moli: La relazione tra le masse molecolari di due sostanze gassose è data dal rapporto delle loro masse e dal rapporto delle loro moli. Quindi, se hai due gas nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, il rapporto tra le loro masse sarà uguale al rapporto tra le loro masse molecolari.

3. Dati del problema:

- Massa del gas X (g): 14,2 g

- Massa dell'aria: 5,78 g

- Peso molecolare medio dell'aria: 28,9 u

4. Calcolo:

- Poiché i due gas sono nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, il numero di moli dei due gas sarà lo stesso. Quindi possiamo impostare un rapporto tra le masse dei due gas:

Massa del gas X/Massa dell'aria = Peso molecolare del gas X/Peso molecolare dell'aria

- Sostituendo i valori noti:

14,2/5,78 = Peso molecolare del gas X/28,9

- Risolvendo per il peso molecolare del gas X:

Peso molecolare del gas X = 14,2/5,78  28,9 ≈ 71,0 u

Per calcolare il rapporto tra la densità dell'aria alla sommità del monte e alla base del monte, possiamo utilizzare l'equazione dei gas ideali:

PV = nRT

Dove:

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

Iniziamo calcolando il rapporto tra le densità alla sommità del monte (d₈₅₀) e alla base del monte (d₀). Le densità sono direttamente proporzionali al numero di moli e inversamente proporzionali al volume:

d₈₅₀/d₀ = (n₈₅₀/V₈₅₀) / (n₀/V₀)

Le pressioni alla sommità del monte (P₈₅₀) e alla base del monte (P₀) possono essere calcolate utilizzando l'equazione dei gas ideali:

P = (nRT)/V

Pertanto, il rapporto tra le densità diventa:

d₈₅₀/d₀ = (P₈₅₀ / (RT₈₅₀)) / (P₀ / (RT₀))

Ora possiamo calcolare il rapporto sostituendo i valori noti:

d₈₅₀/d₀ = ((0.91 x 10⁵ Pa) / (283 K)) / ((1.01 x 10⁵ Pa) / (303 K))

Calcolando questo rapporto:

d₈₅₀/d₀ ≈ 0.965

Quindi il rapporto tra le densità dell'aria alla sommità del monte e alla base del monte è circa 0.965. La risposta corretta è quindi la (B) 0.96.

Per stabilire la formula dell'ossido di cobalto che si è formato, seguiamo questi passaggi:

1. Calcoliamo il numero di moli di cobalto (Co) iniziale:

La massa del cobalto metallico è 0,861 g, e la massa atomica del cobalto è di circa 58,93 g/mol.

Moli di Co = Massa / Massa atomica = 0,861 g / 58,93 g/mol ≈ 0,01461 mol.

2. Calcoliamo la massa extra di ossigeno presente nell'ossido di cobalto:

La massa totale dell'ossido di cobalto ottenuta è 1,211 g.

Massa extra di ossigeno = Massa totale dell'ossido - Massa iniziale del cobalto

Massa extra di ossigeno = 1,211 g - 0,861 g = 0,35 g.

3. Calcoliamo il numero di moli di ossigeno (O) in base alla massa extra di ossigeno:

Moli di O = Massa / Massa atomica = 0,35 g / 16 g/mol ≈ 21,875 mmol (mille-moli).

4. Determiniamo il rapporto di moli tra il cobalto e l'ossigeno:

Dividiamo il numero di moli di ossigeno per il numero di moli di cobalto:

21,875 mmol / 14,61 mmol ≈ 1,5.

Quindi, il rapporto di moli tra il cobalto e l'ossigeno è di 1:1,5, che può essere semplificato dividendo entrambi i valori per il loro comune denominatore di 0,5. Ciò ci porta a una proporzione di 2:3.

Quindi, la formula dell'ossido di cobalto che si è formato è Co₂O₃.