Leggi ponderali

Classi primeBiennio IndustrialiAnno Scolastico 2007/2008

Obiettivi Verificare la legge di Lavoisier raccogliendo e

confrontando dati sperimentali ottenuti in laboratorio

Verificare la legge di Proust raccogliendo e confrontando dati sperimentali ottenuti in laboratorio

Acquisire esperienza diretta sulle reazioni chimiche per riconoscere quando queste avvengono

Comprendere come l’impostazione del metodo di lavoro possa influenzare l’esito di un esperimento

Legge di Lavoisier

Quando una reazione chimica avviene in un ambiente chiuso: La somma delle masse dei reagenti è uguale alla

somma delle masse dei prodotti Un sistema di reazione si definisce chiuso

quando: Non scambia materia con l’ambiente circostante (può

scambiare energia) Viene chiamata anche:

Legge della conservazione della massa

Legge di Proust

Quando due o più elementi si combinano (reagiscono) per dare un composto…Le masse reagenti stanno fra loro secondo

rapporti definiti e costanti è chiamata anche

Legge delle proporzioni definite e costanti

Verifica della legge di Lavoisier

Esperienza 1 Verificare se la somma della massa dei reagenti

è uguale alla somma della massa dei prodotti Si opera in ambiente chiuso (senza scambio di

materia) Deve essere chiaro che sta avvenendo una reazione

chimica Avviene un cambiamento di colore che denota una reazione

chimica Si forma anche un precipitato, cioè una sostanza solida

(sale) insolubile che si deposita sul fondo del recipiente di reazione

La reazione di precipitazione Pb(NO3)2 + 2KI PbI2↓ + 2KNO3 Nitrato di piombo + ioduro di potassio ioduro di piombo (precipita giallo) +

nitrato di potassio (solubile in acqua)

Come avete operato? Si effettuano due prove

Una con ambiente di reazione aperto Una con ambiente di reazione chiuso Si misura la massa del sistema con le due soluzioni separate Si fanno reagire mischiando le due soluzioni (avviene una reazione

perché si forma un precipitato giallo) Si misura la massa del sistema dopo la reazione

Composizione del sistema di reazione Beuta Provetta Tappo

La reazione di formazioni di CO2

Na2CO3 + 2HCl CO2↑ + H2O + 2NaCl Carbonato di sodio + acido cloridrico anidride carbonica (si disperde in

aria) + cloruro di sodio (sale solubile in acqua) + acqua

Come si opera? Si effettuano due prove

Una con ambiente di reazione aperto Una con ambiente di reazione chiuso Si misura la massa del sistema con l’acido e il sale separati Si fanno reagire mischiando le due soluzioni (avviene una reazione

perché si forma un’effervescenza di CO2) Si misura la massa del sistema dopo la reazione

Composizione del sistema di reazione Beuta Provetta Tappo o palloncino (solo per il sistema chiuso)

Verifica della legge di Proust

Principio teorico Si studia una reazione che avviene in modo completo: 2HCl +

Zn ZnCl2 + H2↑ Si utilizza HCl in eccesso: 50 mL concentrazione 1:1 Si misura la massa dello ZnCl2 da cui si sottrae la massa dello

Zn per ottenere la massa del Cl (applicando la legge di Lavoisier)

Si calcola il rapporto di massa tra il Cl e lo Zn per ottenere tanti valori sperimentali quante sono le determinazioni (gruppi di lavoro)

Si calcola il rapporto teorico ottenibile dalla formula dello ZnCl2 e si effettua il calcolo dell’errore relativo percentuale

Dal confronto dei dati ottenuti con il rapporto teorico si può verificare se la legge di Proust è stata dimostrata Cioè quando due o più elementi si combinano per dare un

composto lo fanno secondo rapporti di massa definiti e costanti

Cosa si è fatto Metodica

1. Si misura la massa dello Zn granulato in bilancia tecnica

2. si prelevano con un cilindro graduato 50 mL di HCl 1:1

3. si travasa l’acido nel becher contenente lo Zn

4. Al termine della reazione la soluzione viene essiccata in piastra riscaldante e poi in stufa

5. si pone in essiccatore per raffreddare e poi si misura la massa in bilancia tecnica

Osservazioni 1. si deve sottrarre la tara

del becher 2. attenzione l’acido è

abbastanza concentrato e quindi pericoloso (corrosivo)

3. si forma una forte effervescenza costituita dal H2 gassoso

3. si copre per evitare perdite di liquido

4. in piastra si elimina la maggior parte dell’acqua e dell’acido, in stufa le ultime tracce

5.

Tabella dati esperienza 2

Rapporto teorico

Cl/Zn = 1,08

N°1 62,42 1,3 Tatti M Tatti N2 70,55 1,43 71,45 1,624 69,12 1,81 Manca5 64,04 2,036 69,27 2,22 Pia

Becher (g)Zn(g)Lullia Puggioni

Tiana Melis Zuddas MilitelloPerria ZocchedduCossu SchirraDesogus Lasiu GhianiTuveri Curreli Dessì CaoliMaccioni Salaris Delogu

Tabella dati esperienza 2

4,64

4,21

3,80

3,51

2,88

2,73

ZnCl2

(g)

1,102,432,21104,94100,306

1,112,221,9998,9194,705

1,112,001,8075,7471,944

1,191,911,6072,8570,6369,483

1,091,501,3874,5571,672

1,121,441,2972,0769,341

Cl/ZnCl

(g)

Zn

(g)

Becker+ZnCl2

Becker+Zn (g)

Becker (g)

N° g

Rapporto teorico

Cl/Zn = 1,08

Tabella dati esperienza 1HZnCl2

(g)

6

5

4

3

2

1

Cl/ZnCl

(g)

Zn

(g)

Becker+ZnCl2

Becker+Zn (g)

Becker (g)

N° g

Rapporto teorico

Cl/Zn = 1,08

Domanda n°2

22 g di prodotto 6 g di un reagente Quanti g dell’altro reagente servono? Basta fare una sottrazione

22g – 6g = 16g Per risolvere si applica la legge di

Lavoisier

Domanda n°3

108 g di reagente Si ottengono 100 g di prodotto Quanti g dell’altro prodotto otteniamo? Basta fare una sottrazione

108g – 100g = 8g Per risolvere si applica la legge di

Lavoisier

Domanda n° 4

Il rapporto di massa mCa/mO = 1,5 Si risolve con una proporzione Si risolve anche con la formula inversa

OCa mm 5,1

CaOCaO xgggg :0,25,1:1

Conclusioni (prima esperienza)

La legge di Lavoisier è stata dimostrata poiché la massa del sistema chiuso si è mantenuta costante nei limiti degli errori sperimentali

Si è visto chiaramente che se non si opera con sistemi chiusi si incorre in errori significativi e non sempre è possibile accorgersi delle perdite di massa (gas)

Conclusioni (seconda esperienza)

La legge di Proust è rispettata poiché i rapporti di massa misurati sono simili al rapporto teorico previsto dalla formula chimica

I valori si discostano tutti per eccesso probabilmente perché doveva essere essiccato meglio

Esercizio Calcolare quanta anidride carbonica si produce

bruciando un sacchetto di carbone da 10 kg per arrostire i muggini

Si deve conoscere la reazione di combustione del carbonio C + O2 CO2

12g + 32g x (gCO2) 12gC:10kgC=32gO:xkgO

x(kgO)=(10x32)/12=26,7 kgO

10 kg + 26,7 kg =36,7 kg CO2

Esercizio 2

Calcolare quanto azoto è necessario per produrre 45 g di ammoniaca se ho la possibilità di avere a disposizione tutto l’idrogeno necessario

È necessario conoscere il rapporto di combinazione N2 + 3H2 2NH3 equazione bilanciata 14g + 3g x g 14(gN2):17(gNH3)=x(gN2):45(gNH3) x = (14x45)/17 = 37,0 g N2

45 – 37 = 8 g H2

Esercizio 3

22 grammi di sodio (Na) reagiscono con 13 grammi di ossigeno (O2) secondo la reazione seguente: 4Na + O2 2Na2O 46 gNa + 16 gO2 ? (gNa2O)

Determinare quale dei due reagenti è in eccesso e di quanto

Calcolare quanto ossido di sodio (Na2O) si ottiene