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

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.

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.

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.