1. PREREQUISITI  Sistema internazionale di misura  Cifre significative  Notazione scientifica I. Cita almeno tre unità SI fondamentali, con il relativo simbolo, e cinque unità derivate. II. Che cosa significano i prefissi: micro, nano, deca, kilo, milli, deci. III. Converti in metri le seguenti lunghezze: 1,83 nm; 0,732 dam; 8,44 Km; 8,44 μm; 6,8∙10-4 hm; 0,6∙103 mm; 3000 dm; 2,3∙106 cm IV. Converti in chilogrammi le seguenti masse: 3,55 μg; 0,55 dg; 0,0003 mg; 4500 cg; 6,8∙10-4 hg; 2,5∙105 ng; 500000 g; 3∙102dag V. Converti in metri cubi i seguenti volumi: 600 cm3; 30 hm3; 0,0009 Km3; 45 mm3; 6,8∙10-4 hL; 3∙106mL; 3,5∙109dL; 10000000 L VI. Esegui le seguenti conversioni: 3,5 g/m3 in Kg/ml ; 6∙105 μg/L in hg/cm3; 2,4∙10-4 Kg/mm3 in cg/L; 0,003 hg/dl in mmg/dm3; 6,8∙10-4 mg/mL in ng/nL; 2,5∙103μg/mm3 in dag/dL VII. Date le seguenti grandezze, indica da quante cifre significative sono costituite ed esprimile in notazione scientifica: 113,3 m; 0,0450 Km; 0,0003 mg; 25,00 g; 100,0 mL; 0,06070∙10 2 L; 107,05∙10-3 Kg; 9,0041 dam; 0,00500 mm; 600,00 m3; 6,800∙10-4 m2; 0,005 m; 30000000,0 cL; 6∙10-4 g VIII. Esegui le seguenti operazioni utilizzando le proprietà delle potenze: 1,4∙102 x 5∙104 ; 0,0042∙103 + 531,3∙10-3; 5,3∙10-3 : 1,4∙10-5; 7,81∙10-2 – 95,4∙10-4 0,036 g : 563 mL ; 0,015m x 1,04 m; 88,57∙10-3 mL – 0,05231∙10-1 mL; 3,14∙10-3m + 0,007 m Di una sostanza è stata misurata la massa (13,27g) e il volume (15,2 cm 3). Calcola la IX. densità ed esprimila con il corretto numero di cifre significative. Quale volume (in mm3) di piombo presenta la stessa massa di 100 cl di un pezzo di X. sequoia (d= 0,38 g/cm3)? XI. Esegui il seguente calcolo riportando il risultato con il corretto numero di cifre significative: 0,08206 x ( 273,15 + 1,2) 1,23 x 7,004 XII. In un litro di birra ci sono 60 mL di alcool. Se un litro di alcool pesa 0,8 Kg, quanti grammi di alcool si introducono nell’organismo bevendo una lattina da 33 cL di quella birra XIII. Nell’oro a 18 carati supponiamo ci sia il 75% di Au e il 25% di Cu. Quanto peserà un oggetto di oro del volume di 6 mL, se 1 dm3 di Cu pesa 8,9 Kg e 1 dm3 di Au pesa 19,3 Kg? XIV. Un oggetto di piombo(m=65,32g) e un altro di ferro(m=55,30g) vengono immersi completamente in una vaschetta colma di olio. Quale dei due farà tracimare più liquido dalla vaschetta? 2. LA MATERIA E LE SUE TRASFORMAZIONI  Stati di aggregazione della materia e proprietà fisiche e chimiche  Sostanze pure, miscugli omogenei ed eterogenei  Elementi e composti, atomi e molecole I. Disegna la curva di riscaldamento di una sostanza pura e descrivila nel dettaglio. II. Che cosa si intende per passaggio di stato e indica i nomi di tutti i passaggi di stato. III. Definisci la temperatura di fusione e la temperatura di ebollizione di una sostanza pura. IV. Quali criteri puoi applicare per distinguere una sostanza pura da un miscuglio? V. Se una determinata sostanza, bolle a 172°C e fonde a 243 K, in quale stato di aggregazione si trova a temperatura ambiente? VI. Come spieghi il forte odore che spande la naftalina solida nell’ambiente? VII. Qual è l’unico cambiamento di stato che può riguardare un corpo solido? VIII. Nomina cinque sostanze che a temperatura ambiente sono solide, 5 sostanze che sono liquide e 5 sostanze che sono gassose. IX. Completa la seguente tabella: Composto X. Miscuglio omogeneo Miscuglio eterogeneo Completa i seguenti brani: a) Una sostanza pura può essere un ………………. o un ……………………. b) Quando avviene una ………………..chimica si verifica che la massa delle sostanze che si trasformano, cioè i …………………… è uguale alla …………………. delle sostanze che si ……………….. cioè i prodotti. XI. a. b. c. d. e. f. XII. Indica se l’affermazione si riferisce ad una trasformazione fisica o chimica: Provocano un cambiamento fisico reversibile della materia Variano la composizione chimica della sostanze Non si formano nuove sostanze Il recipiente in cui avviene la reazione si riscalda Comportano un passaggio di stato La soluzione cambia colore Indica se l’affermazione è vera o falsa: a. L’acciaio è un composto perché le percentuali di ferro, cromo e nichel che lo compongono sono costanti b. Per separare un miscuglio eterogeneo nei suoi componenti è necessaria una trasformazione fisica c. E’ possibile decomporre gli elementi in sostanze più semplici tramite una reazione chimica XIII. a. b. c. d. e. f. XIV. Indica se l’affermazione si riferisce ad un miscuglio, ad un composto o a entrambi: Hanno una composizione variabile Presentano un aspetto omogeneo Hanno una composizione costante I loro componenti possono essere separati solo attraverso trasformazioni chimiche Presentano un aspetto eterogeneo I loro componenti possono essere separati con metodi fisici Indica se l’affermazione è vera o falsa: a. Atomo e molecola coincidono sempre b. La molecola di un elemento è sempre monoatomica c. La molecola di un composto è formata da atomi uguali d. e. f. g. Un composto è una sostanza formata da due o più elementi Un composto può essere ottenuto combinando gli elementi che lo costituiscono Lo stato di aggregazione di un composto è uguale a quello degli elementi che lo costituiscono Per ottenere gli elementi che formano un composto è necessario fare avvenire una reazione chimica h. Un composto è un miscuglio omogeneo di due o più elementi XV. Costruisci una mappa concettuale in cui si classifica la materia. XVI. Confronta il concetto di elemento con quello di composto. Rispondi in 10 righe, utilizzando, come traccia le seguenti domande: Quanti sono gli elementi e quanti sono i composti presenti in natura? Possono essere in numero illimitato? I composti hanno una composizione definita e costante? XVII. Nella preparazione della “torta margherita” vengono utilizzati i seguenti ingredienti: uova, farina di grano tenero, lievitante bicarbonato di ammonio, zucchero, olio di semi, un pizzico di sale. Quali ingredienti sono miscugli e quali sostanze? XVIII. Quale fra le seguenti è una proprietà fisica della molecola Cl2? a. b. c. d. XIX. a. b. c. d. XX. a. b. c. d. E’ un metallo Disinfetta l’acqua È un gas giallo verde È un costituente del sale da cucina Una reazione chimica comporta sempre la trasformazione: Di una specie atomica in un’altra Di almeno una sostanza da solido a liquido a gassoso Di una o più specie chimiche in altre Di un elemento in un altro I fumi sono: Soluzioni di gas Miscugli eterogenei di solidi in gas Miscugli eterogenei di gas in gas Miscugli omogenei di solidi in gas 3. LEGGE DI LAVOISIER E DI PROUST I. Determina quanti grammi di ossigeno si combinano con 15,0 g di alluminio per dare 28,3 g di ossido di alluminio. II. Per riscaldamento, 123 g di clorato di potassio si decompongono, producendo ossigeno e 75 g di cloruro di potassio. Calcolare la massa dell’ossigeno prodotto. III. Sciogliendo una pastiglia effervescente di massa 2,5 g in 20 g di acqua, si producono 250 mL di anidride carbonica gas e restano nel bicchiere 22 g di soluzione. Calcolare la densità del gas in mg/cm3. IV. Nel cloruro di sodio, il rapporto di combinazione fra cloro e sodio è 1:0,65. Calcola la massa di cloro che reagisce con 80 g di sodio. Quanto cloruro di sodio si può ottenere facendo reagire 100 g di sodio? V. Un composto costituito da calcio e ossigeno contiene il 71% in massa di calcio. Calcola quanti grammi di composto si ottengono da 3,0 g di calcio. VI. Un composto costituito da idrogeno, zolfo e ossigeno presenta un rapporto di combinazione tra le masse dei tre elementi di 1:16:32. calcola quanti grammi di zolfo e quanti grammi di ossigeno si combinano con 10 grammi di idrogeno. VII. L’acido acetilsalicilico contiene solo carbonio, idrogeno e ossigeno in rapporto di 27:2:16. Calcola le masse dei tre elementi contenute in 800 mg di acido. VIII. Sapendo che in 17,4 g di ammoniaca (composto di H e N) ci sono 3,03 g di idrogeno, calcola la massa in g dell’azoto in 30,16 g di ammoniaca. IX. Con i dati dell’esercizio precedente calcola quanta ammoniaca si forma facendo reagire 9,15 g di H2 con 42,13 g di N2. Specifica se i due reagenti reagiscono completamente o, se esiste un reagente in eccesso, qual è e di quanto è in eccesso. X. Riscaldando 62 g di rame con 32 g di zolfo, i due elementi reagiscono completamente e si ottiene il solfuro di rame. Calcola: a. Il rapporto di combinazione fra rame e zolfo b. Quanti grammi di solfuro di rame si formano c. Calcola la percentuale in massa del rame nel composto d. Quanti grammi di rame e quanti grammi di solfo sono necessari per ottenere 1,00 Kg di solfuro di rame e. Quanto solfuro di rame si forma e quanto zolfo resta inalterato, facendo reagire 124 g di rame con 100 g di zolfo f. Quanto solfuro di rame si forma e quanto rame resta inalterato, facendo reagire 140 g di rame con 64 g di zolfo 4. TECNICHE DI SEPARAZIONE I. Dai una breve definizione di miscuglio eterogeneo e omogeneo. II. Classifica i seguenti miscugli in omogenei ed eterogenei: spumante; inchiostro pennarello; caramella di zucchero; miscela per motorino; acqua di sorgente; latte; aria; nebbia; caffè macinato; olio d’oliva. III. Indica le affermazioni corrette: a. b. c. d. La cromatografia è una tecnica di separazione per miscugli omogenei Esistono vari tipi di filtrazione L’ebollizione interessa solo lo strato superficiale dell’acqua La filtrazione serve a separare miscugli omogenei IV. Per ciascuna delle seguenti tecniche di separazione descrivi il principio su cui si basano, i componenti principali che li costituiscono e a quale tipo di miscuglio possono essere applicate: cromatografia; estrazione con solvente; distillazione semplice; filtrazione. V. Completa la seguente tabella : Tipo di miscuglio Tecnica di separazione Principio di separazione Azoto dell’aria liquida Coloranti di un ghiacciolo Benzine dal petrolio Zucchero dalla barbabietola Carotene dal succo di pomodoro Acqua dell’acqua di mare Polvere nell’aria VI. In un bicchiere di acqua versi un cucchiaino di zucchero e uno di caffè macinato, quali tecniche useresti per separare le tre sostanze? VII. La caffeina fonde alla temperatura di 178°C ed è solubile in cloroformio, che a sua volta è insolubile in acqua. La temperatura di ebollizione del cloroformio è 62°C. Spiega le tecniche che si potrebbero utilizzare per separare la caffeina dal caffè ed ottenere caffeina pura. VIII.Immergendo una bustina di tè nell’acqua bollente si opera un processo di separazione. Quale? IX. Si può utilizzare il metodo della centrifugazione per separare l’alcool dalla birra? Motiva la risposta. X. Quale delle seguenti affermazioni, riferite ad un sistema eterogeneo, è falsa? a. b. c. d. I componenti mantengono le proprie caratteristiche distintive Le proprietà del sistema sono identiche in ogni punto I componenti si possono mescolare tra loro in qualsiasi percentuale Il sistema può presentare tre fasi 5. LA MOLE  Massa atomica e molecolare  Contare per moli  Le formule chimiche I. Il simbolo u rappresenta l’unità di misura chiamata……………, che è l’unità di…………. II. La formula minima indica il minimo …………… di …………….. tra gli atomi di una molecola. III. La mole è un’unità di misura della…………… di………….. nel…………….internazionale. IV. La mole è costituita da………………particelle uguali e tale numero è il ……………. di………….. V. Calcola la massa molecolare del dei seguenti composti: (NH4)2CO3; VI. Ca(ClO3)2; Cu3(PO4)2; K2CrO4 Calcola la massa in g, di: a. 2,408∙1024 molecole di HNO3 b. 8,40 mol di HNO3 c. 1,204∙1022 atomi di Li VII. Indica (motivando la risposta) in quali dei seguenti casi si ha lo stesso numero di molecole: a. 10 g di O2 e 10 g di O3 b. 2,8 mol di N2 e 2,8 mol di O2 c. 2 L di H2O e 111 mol di H2O Quante moli di N2 vanno aggiunte a 28,013 g di N2 per avere 3,011∙1025 molecole di VIII. N2? IX. Quanti grammi di H2O bisogna prelevare da 100 g di sostanza affinché ne rimangano 2,5 mol? X. Pesa più 1 L di acqua o 100 mol di essa? XI. Sapendo che la massa del sole è pari a 2∙1033g e che esso è costituito da circa il 75% di idrogeno e dal 25% di elio, stimare il numero di atomi che lo compongono. XII. Calcola quante moli di atomi di ciascun elemento sono presenti in 0,1 mol di: a. Li3K3(AlF6)2 b. CuCrO4∙2 CuO∙2 H2O c. K4[Fe(CN)6]∙3H2O XIII. Ricava la formula minima dei seguenti composti a. 60,00% C; 4,48% H e 35,352% O b. 3,09% H; 31,60% P; 65,31% O c. 44,87% Mg; 18,39% S; 36,76% O XIV. E’ stato determinato che in 261,4 g di un composto tra potassio, zolfo e ossigeno sono contenuti 117,3 g di K e 48,10 g di S. Calcola la formula minima del composto. XV. Determina la composizione percentuale dei seguenti composti: a. KAlSi3O8 b. NH4HCO3 c. C6H12O6 6. L’ATOMO  Le particelle fondamentali  Isotopi I. Il neutrone è la particella atomica che ha carica elettrica……………. II. Il numero di massa è dato dalla somma del numero di…………. e di …………. III. Gli isotopi di uno stesso elemento hanno uguale …………….. e diverso …………. di …………… IV. Il numero atomico è il numero di atomi di un elemento. V o F. V. Numero atomico e massa atomica sono la stessa cosa. V o F. VI. Il nucleo di un atomo è neutro perché contiene un uguale numero di protoni e di neutroni. V o F VII. L’unità di massa atomica è espressa i grammi. V o F. VIII. La massa atomica di un elemento è la media delle masse atomiche dei suoi isotopi. V o F. IX. Scrivi nella forma X. Quanti protoni ed elettroni sono presenti nello ione Na+? XI. Quanti protoni ed elettroni sono presenti nello ione S2-? XII. Un elemento ha numero di massa A=28 e 14 elettroni. Quanti neutroni possiede? XIII. Completa la seguente tabella: Numer Simbolo Z A o protoni 89 Y 19 F Mn A Z X , il nuclide avente numero atomico=30 e neutroni=38. Numero Numero elettroni neutroni 50 - 9 2+ 23 XIV. 30 Quanti e quali sono gli isotopi dell’idrogeno? Utilizza il simbolismo indicato nell’esercizio IX. XV. L’uranio estratto dalle rocce è costituito da una miscela di isotopi avente la seguente composizione: 238 U = 99,275% , 235 U = 0,720%, 234 U = 0,005%. Calcola quanti grammi di ciascun isotopo ci sono in 1500 g di uranio. XVI. Sapendo che la massa atomica dell’elemento K è 39,1 u, calcolare la percentuale dei due isotopi K-39 e K-41. XVII. Calcola la massa atomica dello zolfo sapendo che in natura si trovano i seguenti isotopi: a. 32 S (95,02%; 31,97 u); 33 S (0,75%; 32,97 u); 34 S (4,21%; 33,97 u); 35 S (0,02%; 35,97 u); b. Ir-191 (37,3%) ; Ir-193 (62,7%) 7. CONFIGURAZIONE ELETTRONICA I. Nella sigla che specifica un orbitale, il primo numero come si chiama e cosa indica? II. Nella sigla che specifica un orbitale, cosa indica la lettera minuscola e quali sono le lettere utilizzate? III. Quali e quanti sono i sottolivelli nel terzo livello di energia? IV. Quale scienziato enunciò il principio di esclusione? Enuncialo. V. Cos'è un orbitale? VI. Quale atomo possiede un solo sottolivello completamente occupato? VII. Quanti elettroni in totale sono presenti in una molecola di H2O? VIII. Spiega cosa c’è di sbagliato in ciascuna delle seguenti configurazioni elettroniche e scrivi la configurazione elettronica corretta con lo stesso numero di elettroni: a. 1s3 2s3 2p9 d. 1s2 2s2 2p8 3s2 3p1 b. 1s2 2s2 2p6 2d4 c. 1s2 1p5 IX. Qual è l’elemento di minor numero atomico che ha: a. Un orbitale 3s completo c. Un elettrone 4s b. Un orbitale 3p completo d. tre elettroni 3p 8. CONCENTRAZIONI I. Calcolare i grammi di acido ortofosforico presenti in 4,0 Kg di soluzione al 35% m/m. II. Calcolare la concentrazione espressa in % m/v di una soluzione acquosa che contiene 45,4 g di cloruro di sodio in 750 mL di soluzione. III. Quanti grammi di bromuro d’argento sono presenti in 150 cm 3 di una soluzione 0,030 M. IV. L’alcool etilico puro ha una densità di 0,790 g/mL. Calcolare la % v/v di una soluzione ottenuta sciogliendo 40,0 g di alcool etilico in 500,0 mL di acqua. V. Calcolare la % m/m di una soluzione al 28,8 % v/v di acido formico, sapendo che la densità del soluto è 1,218 g/mL e la densità della soluzione 1,065 g/mL. VI. Una soluzione di acido cloridrico al 36,0 % m/m ha una densità di 1,18 g/mL. Calcolare la % m/v e la molarità. VII. Una soluzione di acido solforico al 10% m/m ha una densità di 1,07 g/ mL. Calcolare quanti grammi di acido solforico sono contenuti in 600 mL di soluzione, e qual è la concentrazione espressa in mol/L. VIII. Le batterie delle auto contengono una soluzione di acido solforico 4,27M. La soluzione ha una densità di 1,25 g/mL. Calcolare la % m/m e la % m/v. IX. Quale massa, espressa in grammi, di una soluzione di acido nitrico al 70% m/m è necessaria per preparare 250 mL di una soluzione 1 M? Densità della soluzione 1,42 g/mL. 9. I Gas I. Un cilindro contiene 50,0 L di argon a 18,4 atm e 127°C. Quante moli di argon sono contenute nel cilindro? II. 283,3 g di X2 occupano un volume di 30 dm3 a 3,2 atm e 27°C. Qual è l'elemento X? III. Un gas ideale occupa un volume di 3,0•10-3 m3 a 27°C. Se la temperatura viene aumentata a 77°C e la pressione iniziale era di 1500 mmHg, qual è la pressione finale? IV. Un campione di elio a 25°C è stato compresso da un volume di 0,5 L a 0,25 L con una pressione finale di 500 mmHg. Qual era la pressione iniziale? V. Calcolare la densità dell'anidride carbonica in TPS. VI. Qual è il volume (espresso in cm3) occupato da 3,95•1020 molecole di gas in TPS? VII. 5,6 L di gas vengono compressi da 762 Torr a 2,3 atm. Calcolare il volume del gas dopo la compressione, supponendo di aver operato a temperatura costante. VIII. Un certo volume di gas a 10°C e 750 Torr viene portato alla temperatura di 20°C e alla pressione P. Sapendo che il volume finale è 5/6 del volume iniziale, calcolare la pressione finale. IX. Calcolare il volume occupato da 19 g di elio: a. in condizioni TPS b. a 72°C e 780 Torr. X. 500 mL di ossigeno a -70°C e 730 Torr vengono portati in TPS. Calcolare il volume finale ed il peso del gas. 10. BILANCIAMENTI I. SiCl4 + H2O → SiO2 + HCl II. As + NaOH → Na3AsO3 + H2 III. AuS3 + H2 → Au + H2S IV. V2O5 + HCl → VOCl3 + H2O V. Hg(OH)2 + H3PO4 → Hg3(PO4)2 + H2O VI. HClO4 + P4O10 → H3PO4 + Cl2O7 VII. N2 + O2 + H2O → HNO3 VIII. NH4NO3 → N2 + O2 + H2O IX. Zn + HCl → ZnCl2 + H2 X. SiO2 + HF → SiF4 + H2O 11. NOMENCLATURA I. Assegna nome e formula ai seguenti composti: Formula Nome Formula Nome AgCl Carbonato ferroso Sn(OH)2 Anidride silicica N2O3 Cromato nichelico Br2O5 Ossido cobaltoso FeCrO4 Bromuro di calcio HBr Bromuro di alluminio B2O3 Idruro di magnesio SrSO4 Anidride periodica Co(BrO4)3 Ortoarseniato di calcio Cd(AsO2)2 Idrossido stannico K2CO3 Fluoruro di bario Pb3(PO3)2 Ipoiodito stannico HPO2 Idrossido di alluminio Fe2O3 Solfuro di cesio HCN Anidride perclorica KNO3 Solfato ferrico CaSiO3 Acido fluoridrico Hg(NO2)2 Bromato di zinco MnO Acido metarsenico CuF Acido pirofosforoso