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

La risposta esatta è la A. Per capire il motivo, consideriamo la reazione chimica tra il superossido di potassio (KO₂) e l'acqua (H₂O) che produce ossigeno (O₂), perossido di idrogeno (H₂O₂) e idrossido di potassio (KOH). Dopo il bilanciamento, l'equazione diventa:

2 KO₂ (s) + 2 H₂O (l) → O₂ (g) + 2 H₂O₂ (aq) + 2 KOH (aq)

Ora, ogni 2 moli di KO₂ producono 1 mole di O₂. Quindi, se vogliamo calcolare quanta quantità di KO₂ è necessaria per generare una certa quantità di O₂, dobbiamo considerare il rapporto 2:1 tra le moli di KO₂ e O₂.

Supponiamo che un uomo inali 8,00 litri di ossigeno al minuto, e l'obiettivo sia garantire un'autonomia di 2 ore all'autorespiratore. Questo equivale a un consumo totale di 960 litri di ossigeno.

Utilizzando le condizioni standard di temperatura (T = 273,15 K) e pressione (P = 101,3 kPa), possiamo calcolare il numero di moli di ossigeno richiesto. Il calcolo ci porta a circa 42,83 moli.

Poiché il rapporto tra le moli di KO₂ e O₂ è 2:1, dobbiamo raddoppiare il numero di moli di ossigeno per ottenere il numero di moli di KO₂ necessarie, che è di circa 85,66 moli.

La massa molare del KO₂ è di circa 71,1 g/mol. Quindi, la massa di KO₂ necessaria sarà di 6091 grammi, ovvero 6,09 chilogrammi.

Pertanto, per garantire un'autonomia di 2 ore all'autorespiratore, sono necessari 6,09 chilogrammi di KO₂. La risposta corretta è la A.

La domanda riguarda il calcolo del punto di congelamento di una soluzione acquosa di Al₂(SO₄)₃, nota la costante crioscopica dell'acqua (1,86 °C/m) e la concentrazione molale della soluzione (0,010 m).

1. Dissociazione di Al₂(SO₄)₃:
La dissociazione del solfato di alluminio (Al₂(SO₄)₃) in soluzione acquosa produce ioni alluminio (Al³⁺) e ioni solfato (SO₄^2-) secondo la seguente equazione:
Al₂(SO₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-
Ogni molecola di solfato di alluminio produce 5 ioni in soluzione (2 ioni alluminio e 3 ioni solfato).

2. Calcolo della concentrazione degli ioni:
La concentrazione molale (m) della soluzione è data dal numero di moli di soluto per chilogrammo di solvente. Poiché ogni molecola di solfato di alluminio produce 5 ioni, la concentrazione degli ioni sarà 0,010 m × 5 = 0,05 m.

3. Calcolo dell'abbassamento crioscopico (ΔT):
L'abbassamento crioscopico è calcolato utilizzando l'equazione:
ΔT = k × m
dove k è la costante crioscopica dell'acqua e m è la concentrazione molale degli ioni nella soluzione.
ΔT = 1,86 °C/m × 0,05 m = 0,093 °C

4. Calcolo del punto di congelamento (T_con):
Il punto di congelamento è abbassato di ΔT rispetto al punto di congelamento dell'acqua pura. Quindi:
T_con = 0 - ΔT = -0,093 °C

Quindi, la risposta corretta è l'opzione A).

Per calcolare la concentrazione di CO (monossido di carbonio) nella stanza, puoi seguire questi passaggi:

1. Calcola il volume della stanza: Il volume della stanza è dato come 10,0 m × 6,0 m × 3,0 m, il che equivale a 180 m³.
2. Calcola la pressione nella bombola: La pressione nella bombola è data come 6,0 × 10⁵ Pa. Per convertirla in atmosfere (atm), puoi utilizzare il rapporto: 1 atm = 101,3 kPa ≈ 1,013 × 10^5 Pa. Quindi, 6,0 × 10⁵ Pa corrispondono a circa 5,92 atm.
3. Usa la legge dei gas ideali per calcolare le moli di CO: La legge dei gas ideali è data da PV = nRT, dove:
   • P è la pressione in atmosfere,
   • V è il volume in litri,
   • n è il numero di moli,
   • R è la costante dei gas ideali (0,0821 L·atm/(mol·K)),
   • T è la temperatura in kelvin.

   Puoi risolvere per n per ottenere:

   n = PV / RT

   Sostituendo i valori noti:

   n = (5,92 atm × 4,0 L) / (0,0821 L·atm/(mol·K) × 293 K) ≈ 0,984 mol
4. Calcola la massa di CO: La massa di CO può essere calcolata moltiplicando le moli per la massa molare del CO, che è di circa 28 g/mol.
   Massa di CO = 0,984 mol × 28 g/mol ≈ 27,56 g
5. Calcola la concentrazione: La concentrazione è la massa del CO divisa per il volume della stanza.
   Concentrazione di CO = 27,56 g / 180 m³ ≈ 0,153 g/m³

   La concentrazione di CO nella stanza è quindi di circa 0,153 g/m³, quindi la risposta corretta è l'opzione B: 0,153.