Laboratorio del 25-01-2011
Riconosci se la sostanza assegnata è ferro in polvere fine, carbonio in polvere fine, ossido rameico, utilizzando solo le reazioni a caldo in aria e la bilancia.
Classifica come tipi di materia le seguenti sostanze:
rame, sostanza elementare solida
ossido rameico, sostanza composta solida
carbonio, sostanza elementare solida
ferro, sostanza elementare solida.
PIANO DI LAVORO
Abbiamo in mente di prendere un crogiolo e di misurare il suo peso.
Dopodiché con una spatolina metteremo un po' della sostanza nel crogiolo e poi andremo di nuovo a pesare il tutto.
Ora non resta che esporre l'oggetto al calore e all'aria. Sappiamo che se il peso aumenterà sarà ferro perche si ossiderà e ad i suoi atomi si aggiungeranno quelli dell'ossigeno, se il peso dovesse rimanere invariato sapremmo che si tratta di ossido rameico dato che il rame ha già raggiunto il suo massimo aumento di peso, ed infine, se il peso diminuisce, sapremo che si tratta di Carbonio. Infatti, esposto al calore, in presenza di ossigeno, diventa CO2, che è una sostanza gassosa.
DATI IN INGRESSO
Descrivi l'aspetto la sostanza assegnata: La sostanza in questione si presenta come una polvere fina dal colore nero opaco.
Massa crogiolo o capsula: il crogiolo vuoto pesa 10,20g.
Massa sostanza iniziale: la sostanza iniziale pesa 0,41g.
Massa complessiva dopo riscaldamento: la massa complessiva dopo il riscaldamento era di 10,48 g
Aspetto del residuo dopo il riscaldamento: La sostanza dopo il riscaldamento presenta uno strato superficiale di colore grigio chiaro il quale diventa di colore rosso incandescente se ci si soffia sopra.
DATI IN USCITA
variazione della massa: il peso della sostanza è diminuito di (10,20 g + 0,41 g) - 10,48 g = 0,13 g
frazione della variazione rispetto alla massa iniziale: 0,13/0,41 = 0,31 (frazione sulla variazione)
percentuale di variazione rispetto alla massa iniziale:0,31 X 100 = 31% (percentuale della variazione della massa)
INTERPRETAZIONI DEI DATI E CONCLUSIONI (risposta al problema sperimentale).
La sostanza in polvere data era carbonio poiché il suo peso, dopo l'esposizione al calore e all'aria, è diminuito.
QUESTIONARIO
1. Riporta un esempio per ciascuno dei seguenti casi:
a) una sostanza elementare solida che forma un ossido solido: Il rame, che abbiamo visto nei 2 esperimenti precedenti OK
b) una sostanza elementare solida che forma un ossido gassoso:Il carbonio, il cui ossido è il CO2, quindi gassoso. OK
c) una sostanza elementare gassosa che forma un ossido gassoso: l'azoto, gas presente anche nell'aria. Abbiamo il suo ossido, l'ossido di azoto che è un gas incolore, la formula della sua molecola è NO ed il numero CAS è 10102-43-9 OK
d) una sostanza elementare gassosa che forma un ossido solido:
Una sostanza che rispecchia questa caratteristica puo essere l'idrogeno (H) il quale ossido è l'acqua(H20) e se questa è portata ad una temperatura al di sotto dei 0° otteniamo la sua forma solida. OK OTTIMA PENSATA!
2. Per riscaldamento intenso (da circa 900 °C in su) l'ossido rameico CuO si trasforma in ossido rameoso, Cu2O.
a) La massa in questo caso dovrà aumentare, diminuire o rimanere costante? Dovrà aumentare dato che nella molecola viene aggiunto un altro atomo di Cu dando alla molecola e quindi alla sostanza una massa maggiore.
Ciò avviene perchè degli atomi di ossigeno si separano e si combinano con atomi di rame che si combinano tra loro, a loro volta. OK Gli atomi di ossigeno si combinano con quelli di rame. No: se riunite gli atomi di ossigeno a quelli di rame, dai quali li avevate separati, si riforma di nuovo CuO:
1) separazione di Cu da CuO: 2CuO --> Cu2O + O
2) combinazione degli atomi di O con gli atomi di Cu che ora si trovano in Cu2O: Cu2O + O --> 2CuO
b) Succederebbe la stessa cosa anche in assenza di ossigeno? Si, dato che non occorre altro ossigeno per ottenere l'ossido rameoso. OK
3. Il magnesio è un metallo facilmente ossidabile i cui atomi pesano meno della metà degli atomi di rame. Se riscaldiamo una stessa massa di magnesio in polvere e di rame in polvere, in due crogioli separati, in quale caso si avrà un maggior aumento di peso?
Nel caso del magnesio, dato che i suoi atomi pesano metà di quelli del rame, ma visto che la massa è la stessa il magnesio dispone di piu atomi da ossidare, è cio comporta un maggior aumento di peso OK
4. Se il carbone in polvere non si ossida completamente e rimane un residuo grigiastro, come si interpreta il risultato? Essendo un residuo lo possiamo spiegare dal fatto che il carbonio in fondo non ha reagito del tutto con l'ossigeno. In questo caso possiamo affermare che nel carbone vi era qualcos'altro che non era ossidabile. OK
5. Il ferro può formare diversi ossidi, aventi formula FeO, Fe2O3 ed Fe3O4. Con quale dei tre si avrebbe il maggior aumento di massa? Lo avremmo con il Fe2O3.
Ciò lo possiamo affermare perchè nella formula notiamo che ci sono 3 atomi di ossigeno ogni 2 atomi di ferro, i quali corrispondono a 3:2 = 1,5 atomi di ossigeno per ogni ferro, a differenza degli altri ossidi del ferro nel quale l'aumento della massa è inferiore. OK
6. Se si mescolano la polvere nera del carbone e quella dell'ossido di rame, e si scalda la massa ad alta temperatura, si ha una reazione esotermica (diventa incandescente al calor bianco) e alla fine si trovano delle sferette metalliche color rame. Cosa è successo agli atomi, per spiegare l'accaduto? Una parte dell'ossido di Rame torna ad essere Rame cedendo ossigeno al Carbonio, quindi quest'ultimo in parte ossida e ciò comporta il classico colore "rame" alla fine del crogiolo. Esatto, bene!
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STORICO
prima bozza Benedetti. Mancano molte cose, tra cui le conclusioni e i dati sperimentali!
Seconda bozza 30-gen Gambardella. Mancano ancora i dati. Solo la prima domanda su 6 è quasi ben risposta.
C'è ancora molto lavoro da fare!
Terza Bozza Benedetti- Sabbatucci - Gambardella 31-gen. Bene risposte 1 e 6. Abbozzate le altre, e iniziati i calcoli. C'è da lavorarci.
Bozza 4: ancora Domenico, sistemati dati e risposte 2, 3, 4, ben fatte. Manca solo poco per l'approvazione.
Approvata la Bozza 5 del 6-febbraio con modifiche ancora di Domenico, sebbene sia ancora da sistemare la risposta 2.