Esercizi: Linguaggio chimico inorganico

1. a) Scrivi la formula chimica dei seguenti composti binari: diossido di titanio, solfuro di diidrogeno e bromuro di cobalto(III).
2. b) Assegna un nome sistematico di composizione o di Stock alle seguenti formule: $\mathrm{Cu_2O}$, $\mathrm{NH_3}$ e $\mathrm{SnH_4}$. Indica esplicitamente per il composto $\mathrm{Cu_2O}$ il numero di ossidazione con cui agisce il rame.

1. a) Scrivi le formule delle seguenti specie chimiche inorganiche: idrossido di ferro(II), cloruro di ammonio e seleniuro di piombo(IV).
2. b) Assegna il nome, secondo la nomenclatura di composizione o di Stock, ai seguenti composti: $\mathrm{Al(OH)_3}$, $\mathrm{Mg_3N_2}$ e $\mathrm{Fe_2S_3}$. Specifica gli ioni (catione e anione) che costituiscono formalmente ciascuno di essi.

1. a) Scrivi la formula molecolare o empirica dei seguenti composti ossigenati: acido nitrico, solfato di potassio e diidrogenofosfato di sodio.
2. b) Fornisci un nome valido secondo la IUPAC (tradizionale ammesso o sistematico di composizione/idrogeno) per: $\mathrm{HClO_4}$, $\mathrm{NaIO_3}$ e $\mathrm{CaCO_3}$. Indica inoltre il numero di ossidazione del non metallo centrale nell'acido e negli anioni dei due sali.

Osserva la rappresentazione bidimensionale schematica della disposizione strutturale in un solido inorganico costituito dagli ioni monoatomici $A^{2+}$ e $B^{2-}$:

1. a) Deduci il rapporto stechiometrico minimo tra i due ioni nel reticolo e scrivi la formula empirica del composto che ne risulta.
2. b) Spiega perché non ha significato fisico parlare di massa molecolare per questo composto solido e distingui la sua natura reticolare continua da una sostanza molecolare discreta neutra costituita da atomi con legame covalente, come il diossido di zolfo, $\mathrm{SO_2}$.

I sali acidi derivati da ossoacidi poliprotici conservano nel loro anione atomi di idrogeno con carattere acido.

1. a) Scrivi la formula dell'idrogenosolfito di bario, deducendo prima il numero di ossidazione di tutti gli elementi presenti nel sale e applicando il bilancio della carica formale.
2. b) Scrivi l'equazione di dissociazione ionica completa di questo sale quando si scioglie in acqua a $25\,^\circ\text{C}$, identificando la specie cationica e la specie anionica solvatate. Stabilisci, motivando, se l'anione risultante ha comportamento anfiprotico secondo la teoria di Brønsted-Lowry.

In laboratorio si identificano quattro sostanze pure I, II, III e IV a $20\,^\circ\text{C}$ e $1\,\text{atm}$:

• I: Gas costituito da molecole in cui il cloro ha numero di ossidazione $+1$ rispetto all'ossigeno in rapporto atomico $2:1$.

• II: Solido bianco con alto punto di fusione ($1418\,^\circ\text{C}$), isolante elettrico allo stato solido ma conduttore allo stato fuso, la cui piccola frazione disciolta in acqua si dissocia negli ioni $\mathrm{Ca^{2+}}$ e $\mathrm{F^-}$.

• III: Solido inorganico con punto di fusione estremamente alto ($>1600\,^\circ\text{C}$), insolubile e non conduttore, con atomi di silicio e ossigeno uniti da legami covalenti in rapporto stechiometrico $1:2$.

• IV: Gas biatomico omonucleare con legame covalente triplo.

1. a) Scrivi la formula e assegna un nome IUPAC sistematico alle sostanze I, II e III.
2. b) Classifica ciascuna sostanza (da I a IV) come: sostanza molecolare, reticolo ionico o reticolo covalente.

Nella bozza di una relazione chimica di controllo qualità compaiono le seguenti cinque proposte di formulazione o nomenclatura:

1. «Solfato di ferro(III)» associato alla formula $\mathrm{Fe_3(SO_4)_2}$.

2. «Ossido di potassio(I)» per indicare la sostanza $\mathrm{K_2O}$.

3. «Acido clorico» assegnato alla formula $\mathrm{HClO_2}$.

4. «Nitrito di calcio» per la formula $\mathrm{Ca(NO_3)_2}$.

5. «Acido solforico(VI)» per $\mathrm{H_2SO_4}$.

1. a) Distingui errori di formulazione o di identificazione di una specie, indicazioni ridondanti e miscele inutili di nomenclature. Non dare per scontato che tutti i casi abbiano lo stesso tipo di problema.
2. b) Fornisci una formulazione o denominazione semplice e corretta per ciascun caso: scrivi la formula reale che corrisponde al nome inteso in 1 e 4, e assegna il nome IUPAC inequivocabile alle formule di 2, 3 e 5.

Si analizza termicamente un campione puro di un ossisale idrato di nichel e zolfo per determinarne la formula stechiometrica esatta. Si pesano $4{,}742\,\text{g}$ di solfato di nichel(II) idrato, di formula $\mathrm{NiSO_4 \cdot } x\,\mathrm{H_2O}$. Dopo aver sottoposto il solido a riscaldamento prolungato a $280\,^\circ\text{C}$ in atmosfera secca fino a massa costante, si ottiene un residuo anidro di $\mathrm{NiSO_4}$ la cui massa è $2{,}788\,\text{g}$.

Dati delle masse atomiche relative: $\mathrm{H} = 1{,}008$; $\mathrm{O} = 16{,}00$; $\mathrm{S} = 32{,}06$; $\mathrm{Ni} = 58{,}69$.

1. a) Calcola la quantità di sostanza (in moli) di sale anidro e di acqua liberata, deducendo il valore del coefficiente intero di idratazione $x$.
2. b) Scrivi la formula stechiometrica del composto idrato e assegnagli il nome secondo la nomenclatura di composizione sistematica IUPAC per gli idrati.

L'acido difosforico (o pirofosforico) e l'acido perossodisolforico sono ossoacidi condensati di rilevanza industriale e analitica.

1. a) Determina il numero di ossidazione dell'atomo centrale (fosforo e zolfo) nelle formule molecolari $\mathrm{H_4P_2O_7}$ e $\mathrm{H_2S_2O_8}$, giustificando in dettaglio la natura dei legami a ponte presenti tra i non metalli in ciascuna delle due strutture (ponte osso $-\mathrm{O}-$ rispetto a ponte perossi $-\mathrm{O-O}-$).
2. b) Scrivi la formula del perossodisolfato di potassio, scrivi l'equazione bilanciata di formazione di $\mathrm{H_4P_2O_7}$ per perdita di acqua a partire da due molecole di acido fosforico, $\mathrm{H_3PO_4}$, e indica quali specie ioniche idratate stabili coesistono in ambiente acquoso sciogliendo completamente il sale di potassio a $25\,^\circ\text{C}$.

Sfida del tema. Controllo qualità: il tuo antisettico mantiene ciò che promette?

Immagina di lavorare in un laboratorio di controllo qualità e di dover verificare la concentrazione di un flacone di acqua ossigenata della tua cassetta di pronto soccorso domestica.

1. Dati e nomenclatura: Consulta l'etichetta di un flacone commerciale di acqua ossigenata che hai a casa, annota la concentrazione dichiarata (in $\%$ in massa o in «volumi», considerando $d = 1,01\,\text{g/mL}$) e scrivi la formula e il nome IUPAC del soluto ($\text{H}_2\text{O}_2$) e dei reagenti ausiliari del saggio.

2. Soluzione e mole: Converti la concentrazione commerciale in molarità ($M$) e progetta il protocollo tecnico per preparare $250\,\text{mL}$ di una soluzione diluita $0,050\,\text{M}$, specificando i calcoli stechiometrici di diluizione e il materiale di laboratorio necessario.

3. Titolazione redox: Modella la titolazione di $20,0\,\text{mL}$ della soluzione preparata con permanganato di potassio ($\text{KMnO}_4$) $0,020\,\text{M}$ in ambiente acido ($\text{H}_2\text{SO}_4$). Bilancia l'equazione ionica globale con il metodo ione-elettrone e calcola il volume esatto di titolante consumato al punto di equivalenza.

Redigi una breve relazione tecnica (massimo due pagine) con lo svolgimento analitico, i tuoi risultati e una valutazione critica sulla purezza del prodotto.

Verranno valutati:

• Correttezza e rigore nel linguaggio chimico inorganico e nel bilanciamento redox con il metodo ione-elettrone.

• Precisione nei calcoli delle grandezze molari, nella preparazione delle soluzioni e nella stechiometria della titolazione.

• Chiarezza e coerenza metodologica nella progettazione della procedura sperimentale.