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

Inizialmente, il gas Y occupa un volume di 1 litro a una temperatura di 273,15 K, una pressione di 1,01 ∙ 10⁵ Pa e pesa 1,293 g.

Usando la legge dei gas ideali, possiamo calcolare il numero di moli (n) del gas utilizzando la seguente equazione: n = PV / RT, dove P è la pressione, V è il volume, R è la costante dei gas (0,0821 L·atm/(mol·K)), e T è la temperatura in kelvin. Quindi, n = (1,01 ∙ 10⁵ Pa x 1 L) / (0,0821 L·atm/(mol·K) x 273,15 K) = 0,0446 mol.

La massa molare (MM) del gas Y è data dalla massa (m) divisa per il numero di moli (n), quindi MM = m / n = 1,293 g / 0,0446 mol = 29 g/mol.

Ora, vogliamo scoprire a quale temperatura (T₂) un litro dello stesso gas peserà 1,000 g, dato che la pressione (P₂) è diventata 0,917 ∙ 10⁵ Pa.

Per calcolare la temperatura T₂, possiamo utilizzare nuovamente la legge dei gas ideali: T₂ = (P₂V) / (nR).

Ora, calcoliamo il numero di moli (n₂) nel nuovo caso utilizzando la massa e la massa molare: n₂ = m / MM = 1,000 g / 29 g/mol = 0,03448 mol.

Ora possiamo calcolare la temperatura T₂: T₂ = (0,917 ∙ 10⁵ Pa x 1 L) / (0,03448 mol x 0,0821 L·atm/(mol·K)) = 321 K.

Per calcolare la massa molare del composto non volatile introdotto in 2,00 kg di acqua, possiamo utilizzare le informazioni sulla tensione di vapore e le frazioni molari.

Iniziamo calcolando la massa del composto introdotto in 2,00 kg di acqua. La massa del composto è data come 173 g. Poiché la massa dell'acqua è 2,00 kg (o 2000 g), la massa totale della soluzione è la somma di queste due quantità:

Massa totale della soluzione = Massa del composto + Massa dell'acquaMassa totale della soluzione = 173 g + 2000 g = 2173 g

Ora possiamo calcolare la frazione molare dell'acqua (xA) utilizzando la tensione di vapore (pA) del composto e la tensione di vapore (PA) dell'acqua. La relazione tra la frazione molare, la tensione di vapore e la pressione parziale è data da:

xA = pA / PA

Dove:- xA è la frazione molare dell'acqua,- pA è la tensione di vapore del composto (3,09 kPa),- PA è la tensione di vapore dell'acqua (3,17 kPa).

Quindi, calcoliamo xA:

xA = 3,09 kPa / 3,17 kPa ≈ 0,9748

Ora sappiamo che la frazione molare dell'acqua è 0,9748. La frazione molare del composto sarà quindi la differenza tra 1 e la frazione molare dell'acqua:

Frazione molare del composto = 1 - xA = 1 - 0,9748 ≈ 0,0252

Ora, possiamo utilizzare la frazione molare del composto per calcolare la sua massa molare. La somma delle frazioni molari di tutti i componenti di una soluzione deve essere uguale a 1. Quindi, la frazione molare del composto può essere espressa come:

Frazione molare del composto = Moli del composto / (Moli del composto + Moli dell'acqua)

Dove:- Moli del composto è la quantità di composto in moli,- Moli dell'acqua è la quantità di acqua in moli.

Notiamo che la quantità di acqua può essere calcolata utilizzando la massa dell'acqua (2000 g) e la sua massa molare (18 g/mol), poiché una mole di acqua pesa 18 grammi. Quindi, le moli dell'acqua sono:

Moli dell'acqua = Massa dell'acqua / Massa molare dell'acquaMoli dell'acqua = 2000 g / 18 g/mol ≈ 111,11 mol

Ora possiamo utilizzare l'equazione delle frazioni molari per calcolare le moli del composto:

0,0252 = Moli del composto / (Moli del composto + 111,11)

Risolvendo per le moli del composto:

Moli del composto ≈ 0,0252 * (Moli del composto + 111,11)

Moli del composto ≈ 2,808 mol

Ora possiamo calcolare la massa molare del composto utilizzando la massa del composto (173 g) e le moli del composto (2,808 mol):

Massa molare del composto = Massa del composto / Moli del compostoMassa molare del composto ≈ 173 g / 2,808 mol ≈ 61,58 g/mol

Quindi, la massa molare del composto è approssimativamente 61,58 g/mol, che è più vicina a 60 g/mol.

La risposta corretta è C) 60 g/mol.

Il punto di ebollizione di una sostanza è la temperatura alla quale la sostanza passa dalla fase liquida a quella gassosa a pressione atmosferica. In generale, il punto di ebollizione dipende dalle forze intermolecolari presenti tra le molecole di una sostanza.

Nel caso delle molecole biatomiche di alogeni (F₂, Cl₂, Br₂, I₂), queste molecole sono legate da forze di dispersione di London (o forze di van der Waals), che dipendono principalmente dalla massa molecolare. Maggiore è la massa molecolare, maggiori sono le forze di dispersione, e di conseguenza, maggiore è l'energia necessaria per rompere queste forze e far evaporare la sostanza.

Nella soluzione fornita, si afferma che tutte e quattro le sostanze sono simili, essendo molecole biatomiche di alogeni. Quindi, il punto di ebollizione maggiore sarà associato alla sostanza con la massa molecolare più elevata, che è lo iodio (I₂). Pertanto, la risposta corretta è D) I₂.

Va notato che, a temperatura ambiente (25 °C), il fluoro (F₂) e il cloro (Cl₂) sono allo stato gassoso, il bromo (Br₂) è liquido, mentre lo iodio (I₂) è solido. Questo è coerente con il concetto che molecole più pesanti, come lo iodio, tendono ad avere punti di ebollizione più alti e possono esistere in stati più densi a temperature normali.