Quiz di chimica per la preselettiva Vigili del Fuoco: 30 domande svolte

Risposta corretta: C — Fra le molecole d'acqua si formano legami a idrogeno

L'ossigeno è piccolo e molto elettronegativo: i legami O–H sono fortemente polari e le molecole d'acqua si attraggono con legami a idrogeno, che richiedono molta energia per essere rotti. Lo zolfo è meno elettronegativo e le attrazioni fra molecole di H2S sono deboli. La molecola di H2S è angolare, non lineare, e lo zolfo ha massa atomica maggiore dell'ossigeno.

Risposta corretta: D — −111 kJ

La reazione cercata si ottiene sommando la prima reazione e l'inversa della seconda (CO2 → CO + ½ O2, ΔH = +283 kJ): −394 + 283 = −111 kJ. Una combustione incompleta che si ferma al monossido di carbonio libera quindi meno di un terzo dell'energia di quella completa e lascia un gas ancora combustibile e tossico.

Risposta corretta: B — 4 volte

Il rapporto delle velocità è √(M_O2 / M_H2) = √(32 / 2) = √16 = 4. L'idrogeno, molto leggero, sfugge da raccordi e microfessure molto più rapidamente degli altri gas: è uno dei motivi per cui le sue perdite sono difficili da contenere. Rispondere 16 significa dimenticare la radice quadrata.

Risposta corretta: C — 132 g

La massa molare del propano è 3·12 + 8·1 = 44 g/mol, quindi 44 g corrispondono a 1 mol. Dalla reazione, 1 mol di propano produce 3 mol di CO2; la massa molare di CO2 è 44 g/mol, perciò si ottengono 3 · 44 = 132 g. L'errore tipico è fermarsi a 44 g dimenticando il coefficiente 3.

Risposta corretta: C — 1 mol

La reazione è H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O: ogni molecola di acido cede due ioni H⁺ e richiede due ioni OH⁻. Per 0,5 mol di acido servono quindi 2 · 0,5 = 1 mol di NaOH. Rispondere 0,5 mol significa trattarlo come un acido monoprotico.

Risposta corretta: A — 2 mol; il reagente limitante è l'ossigeno

1 mol di O2 reagisce con 2 mol di H2 e forma 2 mol di H2O. Le altre 2 mol di idrogeno restano in eccesso, quindi è l'ossigeno a esaurirsi per primo e a limitare il prodotto. Per ottenere 4 mol di acqua servirebbero 2 mol di ossigeno.

Risposta corretta: D — Perché si lega all'emoglobina con un'affinità circa 200 volte superiore a quella dell'ossigeno

Il CO forma con l'emoglobina la carbossiemoglobina, molto stabile, e impedisce il trasporto di ossigeno ai tessuti anche a basse concentrazioni. È incolore, inodore e non irritante, per cui non viene avvertito. Ha massa molare molto vicina a quella media dell'aria (28 contro circa 29 g/mol), quindi non si stratifica al suolo. Si forma soprattutto nelle combustioni incomplete.

Risposta corretta: A — Acido cianidrico (HCN)

L'azoto presente nel poliuretano, nella lana, nella seta e nelle poliammidi come il nylon, bruciando in carenza di ossigeno, genera acido cianidrico, che blocca la respirazione cellulare. L'acido cloridrico deriva invece da materiali clorurati come il PVC, l'anidride solforosa da combustibili contenenti zolfo.

Risposta corretta: A — acido solforico, H2SO4

Gli ossidi dei non metalli sono ossidi acidi: con l'acqua formano acidi. SO3 + H2O → H2SO4, l'acido solforico, uno dei principali responsabili delle piogge acide. L'acido solforoso H2SO3 deriva invece dall'anidride solforosa SO2, mentre gli idrossidi si formano dagli ossidi dei metalli.

Risposta corretta: D — Gli acidi carbossilici

Il gruppo carbossilico –COOH unisce un carbonile (C=O) e un ossidrile (–OH) sullo stesso atomo di carbonio ed è tipico degli acidi carbossilici, come l'acido acetico CH3COOH. Gli alcoli hanno solo –OH, le aldeidi il gruppo –CHO, gli esteri il gruppo –COO– legato a due gruppi organici.

Risposta corretta: D — H–F

La polarità di un legame cresce con la differenza di elettronegatività fra i due atomi. Negli alogeni l'elettronegatività diminuisce scendendo nel gruppo: il fluoro è l'elemento più elettronegativo in assoluto, quindi il legame H–F è il più polare e H–I il meno polare.

Risposta corretta: B — 8

Il numero di massa (14) è la somma di protoni e neutroni. Il numero atomico indica i protoni, che per il carbonio sono sempre 6. I neutroni sono quindi 14 − 6 = 8. Carbonio-12 e carbonio-14 sono isotopi: stesso numero di protoni, diverso numero di neutroni.

Risposta corretta: B — C3H6

Gli alcheni hanno un doppio legame carbonio-carbonio e formula generale CnH2n: con n = 3 si ottiene C3H6, il propene. C3H8 è il propano (alcano, CnH2n+2), C3H4 corrisponde al propino (CnH2n−2) e C6H6 è il benzene, un composto aromatico.

Risposta corretta: C — 7

La reazione bilanciata è 2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O. Controllo: carbonio 4 = 4, idrogeno 12 = 12, ossigeno 14 = 8 (nelle 4 CO2) + 6 (nelle 6 H2O). Con un solo C2H6 servirebbero 3,5 O2, per questo si raddoppiano tutti i coefficienti.

Risposta corretta: A — Gruppo 1, metalli alcalini

Gli elettroni sono 2 + 2 + 6 + 1 = 11: è il sodio. L'unico elettrone nel guscio più esterno (3s¹) lo colloca nel gruppo 1 e nel terzo periodo. Gli elementi con un solo elettrone di valenza tendono a cederlo formando ioni con carica +1.

Risposta corretta: B — Il rame, che passa da +2 a 0

Ridursi significa acquistare elettroni, cioè diminuire il numero di ossidazione. Il rame passa da +2 in CuO a 0 nel metallo: si riduce. L'idrogeno passa da 0 a +1 in H2O: si ossida ed è quindi il riducente. L'ossigeno resta a −2.

Risposta corretta: C — 100 mL

Le moli di HCl sono 0,2 mol/L · 0,050 L = 0,010 mol. HCl e NaOH reagiscono in rapporto 1:1, quindi servono 0,010 mol di NaOH. Con una concentrazione di 0,1 mol/L il volume è 0,010 / 0,1 = 0,100 L, cioè 100 mL.

Risposta corretta: B — 44,8 L

La massa molare di CO2 è 12 + 2·16 = 44 g/mol, quindi 88 g corrispondono a 2 mol. In condizioni normali ogni mole di gas ideale occupa 22,4 L: 2 · 22,4 = 44,8 L. Il volume molare non dipende dal tipo di gas.

Risposta corretta: B — 1 M

Nella diluizione le moli di soluto restano costanti: M1·V1 = M2·V2. Quindi 3 M · 0,200 L = M2 · 0,600 L, da cui M2 = 0,6 / 0,6 = 1 M. Triplicando il volume la concentrazione si riduce a un terzo.

Risposta corretta: A — Al2(SO4)3

Il composto deve essere elettricamente neutro. Il minimo comune multiplo fra 3 e 2 è 6: servono 2 ioni Al³⁺ (carica totale +6) e 3 ioni SO4²⁻ (carica totale −6). La formula è quindi Al2(SO4)3.

Risposta corretta: D — Perché la superficie di contatto con l'ossigeno diventa enormemente maggiore e la reazione accelera

La velocità di combustione dipende dalla superficie esposta all'ossigeno: suddividendo un materiale in particelle finissime la superficie complessiva cresce di ordini di grandezza e la reazione, da lenta, diventa esplosiva. È il meccanismo delle esplosioni di polveri in silos, mulini e falegnamerie.

Risposta corretta: C — 20 bar

A volume costante la pressione è proporzionale alla temperatura assoluta. In kelvin si passa da 300 K a 600 K, cioè si raddoppia: la pressione passa quindi da 10 a circa 20 bar. Usare i gradi centigradi al posto dei kelvin porta a risultati completamente sbagliati.

Risposta corretta: B — Fra le molecole d'acqua si formano legami a idrogeno

Il legame a idrogeno fra molecole d'acqua è molto più forte delle deboli interazioni fra molecole di H2S: serve quindi molta più energia per separarle e portarle allo stato di vapore. La massa molecolare da sola non spiega il punto di ebollizione.

Risposta corretta: A — Nitrato di potassio

I nitrati sono sostanze ossidanti: decomponendosi liberano ossigeno e possono sostenere la combustione anche senza aria. Argon e azoto sono inerti e l'anidride carbonica è un prodotto di combustione, usata proprio come estinguente.

Risposta corretta: D — +6

La somma dei numeri di ossidazione in una molecola neutra deve essere zero: 2 idrogeni valgono +2, 4 ossigeni valgono -8, quindi allo zolfo resta +6. Nell'acido solforoso H2SO3 lo stesso calcolo darebbe invece +4.

Risposta corretta: D — 1000 volte

La scala del pH è logaritmica: ogni unità corrisponde a un fattore 10. Tre unità di differenza significano 10 alla terza, cioè 1000 volte. Rispondere 3 volte è l'errore tipico di chi legge la scala come lineare.

Risposta corretta: A — La minima concentrazione di vapore in aria alla quale la miscela può incendiarsi

Sotto il limite inferiore la miscela è troppo povera di combustibile per propagare la fiamma; sopra il limite superiore è troppo ricca. Fra i due valori si colloca il campo di infiammabilità. La temperatura minima di emissione dei vapori è invece il punto di infiammabilità.

Risposta corretta: B — Perché è inodore e si lega all'emoglobina con affinità molto maggiore dell'ossigeno

Il monossido di carbonio non ha odore né effetto irritante immediato, quindi non allerta la vittima, e si lega all'emoglobina con affinità circa 200 volte superiore a quella dell'ossigeno, impedendone il trasporto. La sua densità è inoltre molto vicina a quella dell'aria.

Risposta corretta: D — Ristagnano in basso, in cantine, cavedi e locali interrati

Essendo più pesanti dell'aria i vapori di GPL si raccolgono nei punti bassi, dove possono formare miscele esplosive lontano dal punto di perdita. È il comportamento opposto a quello del metano, più leggero dell'aria, che tende invece a stratificarsi verso l'alto.

Risposta corretta: B — Perché nel solido gli ioni sono bloccati nel reticolo, mentre nel fuso possono muoversi

La conduzione nei composti ionici è dovuta al movimento degli ioni, non degli elettroni. Nel reticolo cristallino gli ioni occupano posizioni fisse; la fusione li rende mobili e la corrente può passare. Lo stesso accade sciogliendo il sale in acqua.