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

La densità dell'aria secca può essere calcolata considerando la composizione percentuale di azoto (N₂), ossigeno (O₂), e argon (Ar) e utilizzando i dati relativi alla massa molare di ciascun componente. La composizione percentuale dell'aria è data come:

• 78% di azoto (N₂)
• 21% di ossigeno (O₂)
• 1% di argon (Ar)

Le masse molari dei singoli componenti sono:

• M(N₂) = 28 g/mol
• M(O₂) = 32 g/mol
• M(Ar) = 39,95 g/mol

La massa molare media dell'aria (M_media) può essere calcolata utilizzando le percentuali e le masse molari dei singoli componenti: M_media = 0,78 * M(N₂) + 0,21 * M(O₂) + 0,01 * M(Ar) Sostituendo i valori: M_media = 0,78 * 28 + 0,21 * 32 + 0,01 * 39,95 ≈ 28,96 g/mol Successivamente, calcoliamo il numero di moli (n) di aria in un litro utilizzando l'equazione dei gas ideali n = PV/RT, dove:

• P è la pressione (101,3 kPa)
• V è il volume (1 L)
• R è la costante dei gas ideali (0,0821 L·atm/(mol·K))
• T è la temperatura in kelvin (273 K)

n = (101,3 kPa * 1 L) / (0,0821 L·atm/(mol·K) * 273 K) ≈ 0,0446 mol Infine, la densità dell'aria (massa per unità di volume) si ottiene moltiplicando il numero di moli per la massa molare media: Densità = n * M_media ≈ 0,0446 mol * 28,96 g/mol ≈ 1,29 g/L Quindi, il valore più prossimo è circa 1 g/L, e la risposta corretta è B) 1g/L.   *****  

Nella reazione data, il gas A si decompone in due gas diversi, B e C. Poiché la reazione avviene in un recipiente rigido termostatato, il numero totale di moli di gas all'interno del recipiente rimane costante. La reazione non comporta la creazione o la distruzione di moli di gas, ma solo una redistribuzione delle moli tra i reagenti e i prodotti.

In un sistema chiuso, la pressione è direttamente proporzionale al numero di moli di gas e alla temperatura, secondo l'equazione dell'equazione di stato 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, e T è la temperatura assoluta.

Poiché il numero di moli rimane costante durante la reazione (2 moli di gas A si trasformano in 1 mole di gas B e 1 mole di gas C), e il volume e la temperatura rimangono invariati nel recipiente rigido termostatato, la pressione finale sarà la stessa della pressione iniziale. Quindi, la risposta corretta è B) uguale.

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.