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

L'innalzamento ebullioscopico è un fenomeno in cui il punto di ebollizione di una soluzione è superiore a quello del solvente puro. Questo fenomeno è dovuto alla presenza di soluto che riduce la pressione di vapore del solvente. L'innalzamento ebullioscopico dipende dal numero di particelle presenti nella soluzione.

Per calcolare l'innalzamento ebullioscopico, puoi utilizzare l'equazione di Clausius-Clapeyron:

ΔTb = i * Kb * m

dove:

• ΔTb è l'innalzamento della temperatura di ebollizione,
• i è il coefficiente di van't Hoff (il numero di particelle in cui il soluto si dissocia o si ionizza),
• Kb è la costante ebullioscopica del solvente,
• m è la molalità della soluzione.

Nel caso delle soluzioni date:

1. Saccarosio C₁₂H₂₂O₁₁:
   • Massa molare: 12 * 12 + 22 + 11 * 16 = 342 g/mol,
   • Moles di saccarosio: 3,40 g / 342 g/mol ≈ 0,01 mol.
2. NaCl:
   • Massa molare: 23 + 35,45 = 58,45 g/mol,
   • Moles di NaCl: 0,58 g / 58,45 g/mol ≈ 0,01 mol, ma il doppio di ioni perché si dissocia in Na⁺ e Cl^-.

Poiché il numero di particelle è il doppio nella soluzione di NaCl rispetto a quella di saccarosio, l'innalzamento della temperatura di ebollizione sarà maggiore nella soluzione di NaCl. Quindi, la soluzione contenente NaCl bolle a una temperatura maggiore rispetto a quella contenente saccarosio. La risposta corretta è D) nella soluzione contenente NaCl.

La domanda riguarda il calcolo del volume di CO₂ liberato durante la decomposizione di 300 g di CaCO₃, data la reazione chimica: CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g), e la pressione del gas a 30 °C.

1. Calcolo delle moli di CaCO₃:
- La massa molare di CaCO₃ è 40 + 12 + 48 = 100 g/mol.
- Le moli di CaCO₃ sono 300 g / 100 g/mol = 3,0 mol.

2. Determinazione delle moli di CO₂ liberate:
- Poiché la reazione è 1:1 tra CaCO₃ e CO₂, le moli di CO₂ liberate sono anch'esse 3,0 mol.

3. Conversione della pressione a atm:
- La pressione data è 202,6 kPa. Per convertirla in atm, dividiamo per la costante 101,3 kPa/atm: 202,6 kPa / 101,3 kPa/atm = 2,0 atm.

4. Applicazione della legge dei gas ideali:
- La legge dei gas ideali è PV = nRT, dove P è la pressione, V è il volume, n è il numero di moli, R è la costante dei gas (0,0821 L·atm/(mol·K)), e T è la temperatura in kelvin.
- Risolviamo per V: V = (3 * 0,0821 * 303) / 2,0 = 37,3 L.

Quindi, la risposta corretta è A) 37,0 L.

Per calcolare la tensione di vapore di una soluzione contenente 13,0 g di urea (CO(NH₂)₂) in 100 g di acqua a 25 °C, puoi utilizzare la legge di Raoult. Questa legge afferma che la tensione di vapore di una soluzione è direttamente proporzionale alla frazione molare dei componenti nella soluzione. La tensione di vapore di una soluzione è data da:

p_soluzione = x_A * p_A⁰

Dove:

• p_soluzione è la tensione di vapore della soluzione.
• x_A è la frazione molare del componente A (in questo caso, l'acqua).
• p_A⁰ è la tensione di vapore del componente A puro a quella temperatura (in questo caso, l'acqua a 25 °C).

La tensione di vapore dell'acqua pura a 25 °C è fornita ed è di 3,13 × 10³ Pa.

Ora, seguiamo i passaggi del calcolo:

1. Calcola la massa molare dell'urea (CO(NH₂)₂):

Massa molare dell'urea = (12 + 16 + 2 * 14) g/mol = 60 g/mol

2. Calcola le moli di urea (CO(NH₂)₂) nella soluzione:

Moli di urea = Massa / Massa molare = 13,0 g / 60 g/mol = 0,2167 mol

3. Calcola la molalità della soluzione:

Molalità (m) = Moli di soluto / Massa del solvente (kg)
Molalità = 0,2167 mol / 0,1 kg = 2,167 mol/kg

4. Calcola le moli di acqua (H₂O) nella soluzione:

Moli di acqua = Massa dell'acqua / Massa molare dell'acqua
Moli di acqua = 100 g / 18 g/mol = 5,556 mol

5. Calcola la frazione molare dell'acqua nella soluzione:

Frazione molare dell'acqua (x_A) = Moli di acqua / (Moli di acqua + Moli di urea)
Frazione molare dell'acqua = 5,556 mol / (5,556 mol + 0,2167 mol) = 0,962

6. Ora calcola la tensione di vapore della soluzione utilizzando la legge di Raoult:

Tensione di vapore della soluzione (p_soluzione) = x_A * p_A⁰
p_soluzione = 0,962 * 3,13 × 10³ Pa = 3,01 × 10³ Pa

La tensione di vapore della soluzione è quindi di 3,01 × 10³ Pa, che corrisponde alla risposta A.