REAZIONI ACIDO-BASE OSSERVARE, DESCRIVERE E DARE UNA SPIEGAZIONE DEI FENOMENI CHIMICI AVVENUTI

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1 ESPERIENZA 2 REAZIONI ACIDO-BASE OBIETTIVO. L'esperienza serve a completare la presa di contatto con le attrezzature di laboratorio e i reagenti chimici più comuni, verificando le conoscenze acquisite su alcune semplici reazioni e titolazioni acido-base. NOTE SICUREZZA. Tutti i reagenti usati in questo esperimento devono essere considerati nocivi. Tutte le operazioni richiedono l'uso di occhiali e guanti. Evitare l'ingestione di soluzioni o solidi! Evitare i vapori di HCl concentrato (lavorare sotto cappa)! Evitare il contatto con la pelle con tutti i reagenti e nel caso di contatto lavarsi abbondantemente con acqua corrente. Ricordarsi che l'idratazione dell'acido solforico, della soda e dell'ossido di calcio sono reazioni molto esotermiche! Aggiungere i reagenti all acqua e mai viceversa. SPERIMENTAZIONE 2.1. REAZIONI ACIDO-BASE CaO/H 2 O/CO 2 Eseguire la seguente sequenza di reazioni: Pesare circa 0,5 g di ossido di calcio (CaO), scioglierli in acqua (circa 60 ml), e filtrare su filtro a pieghe. Trasferire in un cilindro da 100 ml, circa 15 ml di soluzione, diluire con circa 35 ml di acqua e sottoporre a un debole flusso di anidride carbonica (CO 2 ): si forma prima un precipitato che scompare per ulteriore passaggio di CO 2. La soluzione limpida ottenuta è suddivisa in tre parti: 1) far bollire per cinque minuti, quindi aggiungere poche gocce della soluzione di acido acetico del reagentario. 2) aggiungere 5 ml della soluzione d'idrossido di ammonio del reagentario 3) aggiungere 5 ml della soluzione di Ca(OH) 2 originaria. OSSERVARE, DESCRIVERE E DARE UNA SPIEGAZIONE DEI FENOMENI CHIMICI AVVENUTI SPERIMENTAZIONE 2.2. TITOLAZIONE ACIDO-FORTE (HCl del Reagentario) BASE-DEBOLE Pesare accuratamente circa 1,5 g di Na 2 CO 3 e scioglierli in acqua distillata (circa 100 ml) in un beaker. Aggiungere 2-3 gocce di metilarancio. Caricare in una buretta la soluzione acquosa di HCl del reagentario e farla gocciolare lentamente nel beaker contenente la soluzione di carbonato, agitando con una bacchetta di vetro, fino a viraggio dell'indicatore (il colore passa dal giallo a un colore arancio rosato). CALCOLARE LA CONCENTRAZIONE ESATTA DELLA SOLUZIONE DI HCl. SPERIMENTAZIONE. VALUTAZIONE DEL ph MEDIANTE INDICATORI Utilizzando i reattivi del Reagentario: (operare su volumi di circa 5 ml) A) Preparare due soluzioni, una di HCl 1 N e una di Acido Acetico 1 N. Preparare inoltre quattro soluzioni 0,1 N, di HCl, H 2 SO 4, NH 4 OH, CH 3 COOH rispettivamente. A circa 1 ml di tutte le soluzioni, quelle originali del reagentario e quelle preparate, aggiungere poche gocce dei seguenti indicatori: rosso cresolo, blu di timolo, metilarancio. TABULARE I RISULTATI COLORIMETRICI OTTENUTI. B) In tre provette porre: a) una soluzione di NaOH 0,1 N (prepararla da quella del reagentario); b) una soluzione 0,1 N di NH 4 OH; c) una soluzione come in (b) con l'aggiunta di circa 1 g di NH 4 Cl. 21

2 a) Aggiungere alle tre soluzioni alcune gocce di fenolftaleina. b) Ripetere con l'indicatore Giallo Tiazolo. Dividere la soluzione di NaOH in due parti circa uguali e versare le due soluzioni ottenute, rispettivamente, nelle soluzioni (b) e (c). c) Porre l'acido acetico 1 N in due provette e aggiungere poche gocce di blu di timolo. In una delle provette aggiungere un eccesso di acetato di sodio. Aggiungere HCl e notare l'effetto diverso. Fornire una spiegazione. CAMPO e COLORI DI VIRAGGIO degli INDICATORI usati Nome dell indicatore Colori di viraggio intervallo di ph Rosso cresolo giallo rosso viola 7,2-8,8 rosso pallido giallo 1-3 Blu di timolo giallo blu 8-9,6 rosso-violetto giallo 1,2-2,8 Metilarancio rosso arancio 2,1-4,4 Fenolftaleina incolore rosso porpora 8,0-9,9 Giallo Tiazolo giallo rosso arancio 12,0-13,0 Risultati. ********************** Riportate sui fogli allegati in modo ordinato le quantità dei reagenti impiegati nella preparazione 2.1 delle soluzioni a- e, indicando per esteso i calcoli stechiometrici impiegati. Prendete nota di quanto avvenuto nella sperimentazione 2.1, fornendo una spiegazione per tutte le trasformazioni chimiche intercorse, scrivete le equazioni in termini di equazioni complessive, equazioni ioniche ed equazioni ioniche nette. Riportate i risultati della titolazione acido-base (2.2). Mettete in tabella i dati colorimetrici della sperimentazione e datene una spiegazione sulla base del tipo di soluzione e delle reazioni acido-base avvenute. Sperimentazione 2.1 Completare le reazioni della sperimentazione scrivendole in modo dettagliato (reagente, fase, stechiometria complessiva, ionica e ionica netta): - Reazione di dissoluzione di CaO in acqua : equazione complessiva - Reazioni tra CO 2 e soluzione di CaO in acqua :... equazione complessiva netta 22

3 ... equazione complessiva netta - Effetto del riscaldamento e aggiunta della soluzione di CH 3 COOH : - Effetto dell aggiunta della soluzione di NH 3 :... - Effetto dell aggiunta della soluzione originaria (CaO in acqua) :... Sperimentazione 2.2 TITOLAZIONE DELLA SOLUZIONE DI ACIDO CLORIDRICO DEL REAGENTARIO. Quantità di Na 2 CO 3 pesata:... g; Soluzione di Na 2 CO 3 : Normalità... eq./l Molarità... moli/l Titolo della soluzione di HCl : Normalità... eq./l Molarità... moli/l Calcoli eseguiti: Indicare brevemente i fondamenti delle titolazioni e precisare se è ragionevole la scelta del metilarancio per la titolazione eseguita. 23

4 Sperimentazione RISULTATI COLORIMETRICI DELLE AGGIUNTE DEGLI INDICATORI ROSSO CRESOLO, BLU TIMOLO E METILARANCIO ALLE SOLUZIONI ORIGINARIE E A QUELLE 1N E 0,1N. A - Modalità di preparazione delle soluzioni: a) soluzione di HCl 1N... b) soluzione di CH 3 COOH 1N... c) soluzione di HCl 0,1N... d) soluzione di H 2 SO 4 0,1N... e) soluzione di NH 4 OH 0,1N... f) soluzione di CH 3 COOH 0,1N... Indicatore Soluzioni a b c d e f Rosso Cres. Blu Timolo Metilarancio Esporre brevemente la logica dei colori osservati nella sperimentazione con gli indicatori stabilendo il valore approssimato del ph delle soluzioni ottenute. 24

5 A - Modalità di preparazione delle soluzioni: a) soluzione di NaOH 0,1N... b) soluzione di NH 4 OH 0.1N... c) soluzione di NH 4 OH 0,1N + NH 4 Cl... d) soluzione di NaOH 0,1N + NH 4 OH 0,1N... e) soluzione di NaOH 0,1N + NH 4 OH 0,1N + NH 4 Cl f) soluzione di CH 3 COOH 1N g) soluzione di CH 3 COOH 1N + CH 3 COONa + HCl... Indicatore Soluzioni Fenolftaleina a b c d e f g Giallo Tiazolo Blu Timolo Esporre brevemente la logica dei colori osservati nella sperimentazione con gli indicatori e l effetto delle aggiunte dei vari reagenti, indicando il tipo di soluzione ottenuta, (se non bastasse lo spazio aggiungere). 25