Acquaplanet I passaggi di stato - Le soluzioni

Transcript

1 LaborAperto chimica ITIS G.Natta - BERGAMO I passaggi di stato - Le soluzioni 1. Liquidi che evaporano più o meno velocemente (gocce su vetrino di orologio) 2. Andamento della temperatura durante il riscaldamento dell acqua / durante l ebollizione. Andamento della temperatura durante il riscaldamento del ghiaccio / durante la fusione 1 becher da 250 ml 1 termometro (con pinzetta reggitermometro) 1 agitatore 1 piastra riscaldante Ghiaccio tritato Acqua distillata 3. Vi sono vari modi per stabilire se l acqua contiene altre sostanze. Il sapore Il colore Il galleggiamento di un uovo fresco in acqua salata (mentre in acqua pura affonda) Il densimetro Il conducimetro a lampadina: acqua pura, aggiunta di sale Conduttimetro: acqua di rubinetto, acqua distillata, acqua distillata + diverse quantità di sale Acqua distillata Distillazione dell acqua; conducibilità prima e dopo Determinazione del residuo (confrontare due acque minerali con residui diversi) a C. O semplicemente su piastra riscaldante. Ci vogliono ml di acqua. 4. Modellizzazione / Drammatizzazione. Stati di aggregazione 5. Sostanze solubili e insolubili (sale, zucchero, polvere di marmo, sabbia, naftalina, olio, alcool) Sostanze più o meno solubili (determinazione della solubilità). Concetto di concentrazione (soluzioni colorate). Conservazione della massa nella formazione di una soluzione.

2 6. La velocità di dissoluzione: temperatura, agitazione, suddivisione (sale fino e grosso, zucchero e zucchero a velo) Eventuali Elettrolisi dell acqua? Solidificazione con aumento di volume (fusione con diminuzione di volume) Molti alimenti contengono (parecchia) acqua. Scaldare pezzetti di alimenti in provetta inclinata. Per determinare la richiesta di ossigeno di un acqua si può aggiungere del blu di metilene (0,3 ml di soluzione in 50 ml di acqua, in recipiente che viene chiuso con tappo di vetro) JCE 59, 1017, 1982 Durezza dell acqua Fenomeni comuni. I panni stesi asciugano all aria. L acqua delle pozzanghere... (evapora). Pioggia, neve, nebbia, rugiada, brina (il ciclo dell acqua) Appannamento dei vetri Funzionamento della caffettiera. Ebollizione e pressione (in montagna, l accendino, pentola a pressione ) Acque più o meno minerali L acqua scioglie le rocce, più o meno lentamente a seconda del tipo. Riferimenti U.Amaldi, Fisica per temi A.Bargellini e altri, Dalla conoscenza di senso comune alla conoscenza scientifica Arcà, Guidoni e altri, I modi di fare scienze

3 LaborAperto chimica ITIS G.Natta - BERGAMO (I passaggi di stato - Le soluzioni) 1. Metti nel becher un po di ghiaccio (circa 100 cm 3 ). Immergi il bulbo del termometro nel ghiaccio. Metti il becher sulla piastra riscaldante. Riscaldando lentamente e agitando lentamente, leggi ogni 1 minuto la temperatura. Riporta i risultati nella tabella a fianco. Tempo (minuti) Temperatura ( C) Costruisci un grafico riportando in ascisse il tempo e in ordinate la temperatura. Come si comporta la temperatura durante la fusione? 2. Metti nel becher un po di acqua distillata (circa 100 cm 3 ). Immergi il bulbo del termometro nell acqua. Metti il becher sulla piastra riscaldante. Riscaldando lentamente e agitando lentamente, leggi ogni 2 minuti la temperatura. Riporta i risultati nella tabella a fianco. Tempo (minuti) Temperatura ( C) Costruisci un grafico riportando in ascisse il tempo e in ordinate la temperatura. Come si comporta la temperatura durante l ebollizione? GRUPPO:

4 CLASSE: LaborAperto chimica ITIS G.Natta - BERGAMO (I passaggi di stato - Le soluzioni) 3. Pesa la quantità richiesta di sale in un becher, versa 250 ml di acqua distillata, agita finché tutto il solido si è sciolto. Quantità da sciogliere: soluzione n. 1: 0 g soluzione n. 2: 10 g (pesare 10 g) soluzione n. 3: 20 g (pesare altri 10 g). Travasa la soluzione nel cilindro graduato. Immergi delicatamente il densimetro, controlla che non aderisca alle pareti, leggi il valore della densità sulla scala graduata. Riporta i risultati nella tabella a fianco. Sempre utilizzando il densimetro, misura la densità della soluzione incognita e annotala nella tabella. Sapresti ricavare la quantità di sale sciolto? soluzione n x quantità di sale sciolto in 250 ml densità (g/cm 3 ) 4. Misura con il cilindro graduato 50 cm 3 dell acqua in esame e versali nel becher. Aggiungi 2 cm 3 di soluzione tampone a ph=10, quindi un pizzico di indicatore NET (usa la spatola). Agita con la bacchetta di vetro finché l indicatore si è sciolto. Determina la durezza dell acqua contando quante gocce del reattivo EDTA sono necessarie nella reazione, fino al cambiamento di colore dell indicatore (e non oltre). Riporta i dati nella tabella a fianco. Qual è l acqua più dura? Quella meno dura? Tipo di acqua Durezza (gocce di EDTA)

5 GRUPPO: CLASSE: 5. Con un volume di circa 50 ml per ciascuna prova, misura la conducibilità elettrica delle soluzioni utilizzate nell esperienza precedente, e delle altre sostanze elencate nella tabella. Sapresti ricavare la quantità di sale sciolto (grammi in 250 ml) per la nuova soluzione incognita y? tipo di soluzione n.1 n.2 n.3 x acqua distillata acqua di rubinetto acqua minerale y conducibilità elettrica (siemens) GRUPPO: CLASSE: LaborAperto chimica ITIS G.Natta - BERGAMO (I passaggi di stato - Le soluzioni) 6. Distillazione. A seconda del gruppo di cui fai parte, esegui la distillazione di uno dei seguenti liquidi : acqua pura acqua contenente sale disciolto vino Nel corso della distillazione, annota quando lo ritieni opportuno la temperatura del liquido e la temperatura dei vapori. tipo di liquido: tempo (min) temperatura liquido ( C) temperatura vapori ( C)

6 Se lo ritieni utile, misura la conducibilità elettrica del distillato. Analizza i dati raccolti nella tabella, confrontali con quelli degli altri gruppi, ed esprimi le tue considerazioni. 6. Elettrolisi dell acqua. Annota la tensione applicata: volt Cosa si verifica quando l interruttore viene acceso? tempo volume di gas dal polo + (ml) volume di gas dal polo (ml) Cosa si verifica quando l interruttore viene spento? Annota i volumi dei gas nella tabella. Cosa puoi notare? GRUPPO: CLASSE: Vino Possibili composti per prove di solubilità (g/100 g di acqua): Ca(OH) 2 0,16 CaSO 4 2H 2 O 0,20 Na 2 HPO 4 12H 2 O 7,7 NaHCO 3 9,6 Na 2 CO 3 10H 2 O 21,5 FeSO 4 7H 2 O 26,5 NaCl 36

7 In JCE 73, 786 (1996) si spiega perché in genere si ottiene un maggior volume di H 2 rispetto all O 2 : a) l ossigeno è più solubile in acqua dell idrogeno (a 20 C e 1 atm: 31 contro 18 ml/l); b) in presenza di anioni solfato all anodo si possono formare perossidi, quindi si sviluppa meno ossigeno; c) se gli elettrodi sono costituiti da platino non puro, si possono verificare reazioni da parte di impurezze metalliche reattive. Le condizioni consigliate sono pertanto: saturare la soluzione acquosa con idrogeno e ossigeno prima di effettuare la prova; usare soluzioni di NaOH o H 2 SO 4 al 10-15%; operare con un voltaggio di V. Note migliorative ( ) Nelle prove 1 e 2 reggere il termometro con un portatermonetro, altrimenti gli studenti misurano a volte la temperatura del fondo del becher, a volte quella del liquido. Nella prova 1 (ghiaccio) scaldare più lentamente, nella prova 2 più decisamente, ma mantenere la potenza di riscaldamento costante. Ci vorrebbero più conduttimetri. Sarebbero da conservare (da un esperienza alla sucessiva) le soluzioni di NaCl preparate dagli studenti. Durante la distillazione, invitare ad annotare le temperature nel momento in cui il liquido entra in ebollizione. Un filo del voltametro di Hofmann è rotto