CHEM 121

CHEM 35

Chimica Generale

ESAME #1

20 settembre, 2000

Nome: Anne Serkey

SSN:

T.A. del laboratorio:

ISTRUZIONI: Legga l’intero esame prima di iniziare. Risponda a tutte le domande. Per le domande che coinvolgono i calcoli, tenga tutto il suo lavoro – come è arrivato a una particolare risposta è più importante della risposta stessa! Cerchia la tua risposta finale alle domande numeriche.

L’intero esame vale un totale di 150 punti.In allegato ci sono una tabella periodica e un foglio di formula pieno di cose utili!

Buona fortuna!

1. (3 punti ciascuno) Eseguire le seguenti operazioni ed esprimere la risposta con il numero appropriato di cifre significative:

a. 1.24056 +75.8 =

1.24056

+75.8

> Arrotondamento al decimo: 77.0

b. 320.55 -(6104.5/2.3) =

320.55

-2654.1304

> arrotondare al CENTO posto: -2300 o -2,3 x 103

c. (0,0045 x20.000,0) + (2813 x 12) =

90.000

+33756.000

> arrotondare a DIECI MILLE posto:34000 o3.4 x 104

2. (3 ptseach) La temperatura più bassa mai registrata su questo pianeta è -57.63 oC (registrata il 21 luglio 1983 a Vostok, la stazione antartica russa).

a. Esprimere questa temperatura in oF.

oF= (9/5)oC + 32

= (9/5)(-57.63) + 32 = -71.734 oF a-71.73 oF

b. Esprimere questa temperatura in Kelvin (K).

K= oC + 273.15

= -57.63 + 273.15 = 215.52 K à215.52 K

3. (10 pts) Un campione di 26,27 g di un solido è posto in un pallone. Il toluene, in cui il solido è insolubile, viene aggiunto al pallone in modo che il volume del solido e del liquido insieme sia 50,00 mL. Il toluene solido e liquido pesano insieme 52,65 g. La densità del toluene alla temperatura dell’esperimento è 0,864 g/mL. Qual è la densità del solido?

solido+ toluene = 52,65 g

solido = 26.27 g

Massa di toluene = 26,38 g di toluene

26.38 g toluene x 1 ml toluene = 30,53241 mL toluene

0.864 g di toluene

solido+ toluene = 50.00 mL

toluene = 30,53241 mL

solido = 19.46759 mL

densità del solido = 26,27 g

19.46759 mL

= 1,34942 g/mL à 1,35 g/mL

4. (16 pts) Riempi gli spazi vuoti della seguente tabella:

5. (2 punti ciascuno) Da questa lista di elementi: Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O; scegli quello che meglio si adatta a ciascuna delle seguenti descrizioni. Puoi usare ogni elemento una sola volta.

a. un alcalimetro: K

b. un metallo analcalino terroso: Ca

c. un noblegas: Ar

d. ahalogeno: Br

e. ametalloide: Ge

f. anonmetallo elencato nel gruppo IA: H

g. un metalloide che forma uno ione 3+: Al

h. un metallo che forma uno ione 2-: O

i. un elemento che assomiglia all’alluminio: Ga

6. (1 pt ciascuno) Dai il simbolo atomico dei seguenti elementi:

a. calcio: Ca

b. sodio: Na

c. mercurio: Hg

d. piombo: Pb

7. (1 pteach) Dare il nome dell’elemento per i seguenti simboli atomici:

a. Cu: Rame

b. K: Potassio

c. H: Idrogeno

d. Ag: Argento

8. (3 punti ciascuno) Scrivi un’equazione chimica completa ed equilibrata per ciascuna delle seguenti reazioni:

a. Il carburo di calcio solido (CaC2) reagisce con l’acqua per formare una soluzione acquosa di idrossido di calcio e gas acetilene (C2H2).

CaC2(s) + 2H2O(l) àCa(OH)2(aq) + C2H2(g)

b. HBr + F2® HF + Br2

2HBr + F2 ® 2HF + Br2

c. CH4+ O2 ® CO2+ H2O

CH4 + 2O2 ® CO2+ 2H2O

9. (8 pts) L’elemento magnesio consiste di tre isotopi naturali con masse23.98504, 24.98584, e 25.98259 amu. Le abbondanze relative di questi tre isotopi sono 78,70, 10,13 e 11,17 per cento, rispettivamente. Da questi dati, calcola la massa atomica media del magnesio.

23.98504(0,7870)+ 24,98584(0,1013) + 25,98259(0,1117) =

18..87622648 + 2.531065592 + 2.9022553 = 24.3095474

= 24.31 amu

10. (6 punti) Mostra la struttura di Lewis per CH3Cl.

4+ 3 + 7 = 14 elettroni di valenza

H

| _

H – C – Cl|

|

H

a. (3 punti) Che forma prevede la teoria VSEPR per questa molecola?

Più coppie di elettroni legati = tetraedrico

b. (3 pts) I valori di elettronegatività per C, H e Cl sono rispettivamente 2.55, 2.2 e 3.16. Quale legame(i) è(sono) il più polare(i)?

Per i legami C-H: ΔEN = 2.55 – 2.2 = 0.35

Il legame C-Cl: ΔEN = 3,16 – 2,55 = 0.61

Il legame C-Cl ha il maggiore ΔEN, quindi è il più polare.

c. (3 punti) Questa molecola ha un dipolo netto? Se sì, indica le regioni positive e negative, sulla struttura di Lewis, con i simboli d+ e d-, rispettivamente.

Sì, c’è un dipolo netto poiché il legame C-Cl è più polare dei legami C-H. Poiché Cl è il più EN, il d- sarà sul Cl. Poiché H è il meno EN, il d+ sarà sui tre idrogeni.

11. (9 punti) Disegna le strutture di Lewis e VSEPR per SF6.

S= 6 elettroni di valenza

F= 7 x6 = 42 elettroni di valenza

42+ 6 = 48 elettroni di valenza

F F

| / 3 coppie di elettroni non legati intorno

F – S – F ogni F = 36elettroni

/ | +

F F 6 legami S-F = 12 elettroni= 48 e-

La struttura VSEPR per SEI coppie di elettroni è Ottaedrico

12. L’ibuprofene, un potente rimedio per il mal di testa, ha una massa molare di circa 206 grammi ed è stato determinato essere 75,69 % C, 8,80 % H, e 15,51 % O in massa.

a. (12 pts)Determinare la formula empirica dell’ibuprofene.

75.69g C x 1 mole C = 6. 30188 molC

.30188 molC

12.0107 g C

8.80g H x 1 mole H = 8. 730678 mol H

.730678 mol H

1.00794 g H

15.51g O x 1 mole O = 0.969411 molO

15,9994 g O

C: 6.30188 mol = 6,50 x 2 =13

0,969411 mol

H: 8.730678 mol = 9.00 x 2 =18

0.969411 mol

O: 0.969411 mol = 1,00 x 2 = 2

0.969411 mol

Quindi, C13H18O2

b. (6 punti) Determinare la formula molecolare dell’ibuprofene.

13C = 13 x 12 = 156

18H = 18 x 1 = 18

2 O = 2 x 16 = 32

Massa empirica = 206 g/mol = massa molare

Formula empirica = Formula molecolare = C13H18O2

c. (6 pts) Calcolare la massa molecolare molare dell’ibuprofene al più vicino mg/mol.

13C = 13 x 12.0107 = 156,1391

18H = 18 x 1,00794 = 18,1429

2 O = 2 x 15.9994 = 32,9988

206,2808 g/mol à 206.281 g/mol

(206,281 mg/mol)

13. (9 punti ciascuno) Una compressa di Advil™ contiene 200. mg di ibuprofene.

a. Quante molecole di ibuprofene ci sono in una singola compressa di Advil™?

200. mg Ibu x 1grammo x 1 mol Ibu x 6,02214 x 1023 molecole =

1000 mg 206.281 g Ibu 1 mol Ibuprofene

= 5,8387733 x 1020molecole

= 5.84 x 1020molecole di Ibuprofene

b. Quante moli di ossigeno (dall’ibuprofene) ci sono in una singola compressa di Advil™?

200. mg Ibu x 1grammo x 1 mol Ibu x 2 moli O =

1000 mg 206.281 g Ibu mol Ibuprofene

= 1,93919249 x 10-3mol O

= 1.94 x 10-3mol O

EXTRACREDIT! – 10 punti

Abbiamo sostenuto per tutto il semestre che, per sistemi di dimensioni atomiche e molecolari, le forze elettromagnetiche tra e con gli atomi sono molto maggiori delle forze gravitazionali tra atomi e particelle subatomiche. Ok, dimostriamolo con alcuni calcoli!

Calcola:

1) La grandezza della forza di attrazione coulombiana tra il protone nel nucleo di un atomo di idrogeno e l’elettrone che gli gira intorno. Ai fini di questo calcolo, si supponga che la distanza che separa il protone e l’elettrone sia di 5 Å.

2) L’ampiezza della forza di attrazione gravitazionale tra le stesse due particelle in un atomo di idrogeno.

In base ai vostri calcoli, la nostra ipotesi è giustificata?

1) Attrazione coulombiana:

F = 1 x q1q2 e = 8,85 x 10-12C2-N-1-m-2

4peo r2

= (1.60 x 10-19C)(-1.60 x 10-19C) =

4(3.14159)( 8.85 x 10-12 C2-N-1-m-2)(5x 10-10 m)2

= -9.20761 x 10-10 N =-9.21 x 10-10 N

2) Attrazione gravitazionale:

F = – Gm1m2 G = 6.67 x 10-11 N-m2-kg-2

r2

massa dell’elettrone:

5.4858 x 10-4 amu x 1,66054x 10-24g x 1 kg = 9,10939 x 10-31 kg