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Applicazioni
LABORATORIO
181
UNITÀ 15
La stechiometria delle reazioni
V
I
D
E
O
L
A
B
Segnali di avvenuta reazione
SCOPO
Ottenere la formazione di sali attraverso diversi ti-
pi di reazioni.
Preparare un sale attraverso una reazione di
neutralizzazione (scambio doppio)
Mettere in una provetta circa 5 mL di soluzione di
diidrossido di bario e aggiungere qualche goccia di
acido tetraossosolforico (VI) diluito.
Preparare un sale attraverso una reazione di
scambio doppio
Mettere in una provetta circa 5 mL di soluzione di
cloruro di sodio e aggiungere qualche goccia di so-
luzione di triossonitrato (V) di argento.
Reazioni che danno luogo alla formazione di sali
Materiale occorrente
•
Provette e portaprovette
•
Becher da 250 mL
•
Contagocce
•
Cilindro graduato da 100 mL
REAGENTI
Chiodo di ferro, Fe
Rame in nastro, Cu
Soluzione di tetraossosolfato (VI) di rame (II),
CuSO
4
Soluzione di triossonitrato (V) di argento, AgNO
3
Soluzione di diidrossido di bario, Ba(OH)
2
Soluzione diluita di acido tetraossosolforico (VI),
H
2
SO
4
Soluzione di cloruro di sodio, NaCl
PROCEDIMENTO
Preparare sali attraverso reazioni di scambio
semplice
Versare, in un becher da 250 mL, 100 mL di soluzio-
ne di tetraossosolfato (VI) di rame (II) e immergervi
il chiodo di ferro. Versare, in un becher da 250 mL,
100 mL di soluzione di triossonitrato (V) di argento
e immergervi un pezzo di nastro di rame.
OSSERVAZIONI ED ELABORAZIONE DATI
Per ogni punto del procedimento annotare le os-
servazioni effettuate prima e dopo la reazione; scri-
vere, eventualmente con l’aiuto dell’insegnante, le
reazioni bilanciate.
CONCLUSIONI
Nella prima reazione il ferro, elemento più attivo
del rame, sposta il rame dal suo sale, mentre nella
seconda il rame, più attivo dell’argento, sostituisce
nel sale quest’ultimo. La terza reazione produce un
sale bianco, il tetraossosolfato (VI) di bario (BaSO
4
),
che precipita perché insolubile in acqua. Nella
quarta, infine, il sale bianco insolubile che si forma
e precipita sul fondo è cloruro di argento (AgCl).
Reazione di scambio semplice tra rame
e una soluzione di triossonitrato (V) di argento.
Formazione di cloruro di argento (bianco)
da triossonitrato (V) di argento e cloruro di sodio
disciolti in acqua.
Proposte
per attività
di laboratorio
INDAGINI CON LA CHIMICA
SEZIONE D
Dall’atomo ai composti inorganici e organici
168
Quantizziamo... l’acqua!
La teoria quantistica non è facile da
comprendere. Supponi di doverla
spiegare con degli esempi macro-
scopici, come la “quantizzazione”
dell’acqua minerale in bottiglia o
delle bibite in lattina. Trova tu altri
esempi.
1
Lo sviluppo si misura anche dall’acido
Due importanti prodotti industriali sono l’acido solforico, H
2
SO
4
, e
l’acido nitrico, HNO
3
. La quantità annuale di acido solforico prodotto
è addirittura considerata un indice dello sviluppo di una società. Fai
una ricerca sulla produzione industriale e sugli utilizzi di questi due
acidi.
4
L’ammoniaca
L’ammoniaca è un composto dell’azoto di formula chimica NH
3
. Si pre-
senta come un gas incolore, tossico, dall’odore caratteristico. Fai una
ricerca sulla produzione industriale di ammoniaca e sui suoi moltepli-
ci usi.
5
Un mondo di silicio
Il silicio, un semiconduttore del
gruppo IV A, ha assunto negli ulti-
mi trent’anni un’importanza ecce-
zionale nell’industria elettronica,
poiché è il componente fondamen-
tale dei circuiti integrati dei compu-
ter (i
chip
). Cerca in internet o su
testi appropriati informazioni sulle
proprietà dei semiconduttori e sul-
l’utilizzo del silicio nel settore della
microelettronica.
2
L’acqua ossigenata
Il perossido di idrogeno, noto anche come acqua os-
sigenata, è il più semplice dei perossidi. La sua for-
mula è H
2
O
2
. A temperatura ambiente è un liquido
incolore, viscoso e poco stabile, che può esplodere
spontaneamente. Per questo motivo non viene uti-
lizzato puro, ma in soluzione acquosa in percentuali
mai superiori al 60%. Trova in internet ulteriori in-
formazioni sull’acqua ossigenata, cercando in parti-
colare di rispondere alle seguenti domande:
•
Come viene prodotta industrialmente?
•
Quali sono i suoi usi?
•
A causa di quale reazione l’H
2
O
2
pura tende a
esplodere?
3
Il senso della vista
L’occhio umano percepisce la luce grazie
a due tipi di cellule presenti nella retina: i
bastoncelli e i coni. I bastoncelli ci con-
sentono di recepire differenze anche lievi
di intensità luminosa, i coni ci permetto-
no di percepire i colori. L’impulso nervo-
so, però, in entrambi i casi è generato da
un’iniziale reazione fotochimica, che tra-
sforma l’11-cis-retinale (isomero Z) nella
sua forma trans (isomero E). Cerca in
Internet o su un testo di chimica la for-
mula di struttura del composto e scrivi la
reazione di isomerizzazione.
6
Indagini con la chimica:
temi per ricerche
Esercizi
UNITÀ 9
L’atomo: i modelli del passato
27
C’è qualcosa dentro gli atomi!
1
Cariche elettriche opposte
si respingono in base alla legge di Coulomb.
si attraggono in base alla legge di Dalton.
si respingono in base alla legge di Dalton.
si attraggono in base alla legge di Coulomb.
2
Come interagiscono, in aria, due cariche positive di
1 C distanti 1 m l’una dall’altra?
Si attraggono con una forza di 9,0 · 10
9
N.
Si respingono con una forza di 1 N.
Si respingono con una forza di 9,0 · 10
9
N.
Si respingono con una forza di intensità ignota.
La scoperta delle particelle
subatomiche
3
I raggi catodici sono costituiti da
particelle cariche negati-
vamente le cui caratteri-
stiche non dipendono dal
materiale che le emette.
particelle cariche positi-
vamente le cui caratteri-
stiche non dipendono dal
materiale che le emette.
raggi X.
particelle positive le cui caratteristiche variano a se-
conda del materiale che le emette.
4
Le caratteristiche corpuscolari degli elettroni sono
state evidenziate nell’esperimento di Thomson
dal modo in cui essi colpiscono il vetro.
da un campo elettrico.
dal movimento di un mulinello.
da un campo magnetico.
5
Completa la seguente tabella contrassegnando le
opportune caselle:
d
c
b
a
d
c
b
a
2
d
c
b
a
d
c
b
a
1
Test
6
I raggi canale sono
particelle negative con rapporto carica-massa costante.
particelle positive con rapporto carica-massa costante.
raggi X.
particelle positive con rapporto carica-massa varia-
bile a seconda del gas presente nel tubo.
I primi modelli atomici: Thomson e
Rutherford
7
Completa le frasi.
Il modello atomico di ................................... afferma
che gli elettroni nell’atomo sono come “uvette nel
panettone”.
Il modello atomico di ..............................................
afferma che l’atomo è come un piccolissimo sistema
solare.
8
Nel modello planetario di Rutherford il raggio ato-
mico è
circa un milione di volte maggiore di quello nucleare.
da 10 000 a 100 000 volte più grande di quello del nu-
cleo.
circa 1000 volte maggiore di quello nucleare.
circa 10 volte maggiore di quello nucleare.
9
Nel modello planetario l’elettrone è sottoposto a
due forze in equilibrio:
l’attrazione magnetica con il nucleo e la forza cen-
trifuga.
la forza di gravità e la forza centrifuga.
l’attrazione elettrica con il nucleo e la forza centrifuga.
la repulsione elettrica con il nucleo e la forza di gra-
vità che lo attrae.
Numero atomico, numero di massa
e isotopi
10
Il numero di massa è
il numero di protoni nel nucleo.
il numero di neutroni nel nucleo.
la somma dei protoni e dei neutroni del nucleo.
la somma dei protoni e degli elettroni dell’atomo.
11
Il numero atomico è
il numero di protoni nel nucleo.
il numero di neutroni nel nucleo.
la somma dei protoni e dei neutroni del nucleo.
la somma dei protoni e degli elettroni dell’atomo.
d
c
b
a
d
c
b
a
4
d
c
b
a
d
c
b
a
3
d
c
b
a
ESERCIZI
Elettrone Protone Neutrone
Ha carica negativa
Ha carica positiva
Non ha carica elettrica
Ha massa di circa 1 u
Ha massa di 0,00055 u
E
-
T
R
A
I
N
E
R
Allenati
anche con
i test online
UNITÀ 9
L’atomo: i modelli del passato
24
Nel modello atomico di Bohr, quando un elettrone
salta da un’orbita a maggiore energia a un’orbita a
minore energia,
emette un quanto di energia.
assorbe un quanto di energia.
non emette energia.
emette uno spettro continuo.
25
Nel modello atomico di Bohr la condizione quanti-
stica è:
r
= 53
n
2
pm
26
Vero o falso?
Nel modello atomico di Bohr l’elettrone è
libero di occupare un’orbita a qualsiasi
distanza dal nucleo.
Nel modello di Bohr il passaggio da un
livello superiore a uno inferiore comporta
l’assorbimento di un fotone.
Il numero quantico può assumere
solo valori interi e positivi.
Le orbite previste da Bohr sono tutte
circolari, mentre Sommerfeld introduce
le orbite ellittiche.
27
È la somma del numero di protoni e del numero di
neutroni presenti in un nucleo.
Numero di massa
Massa atomica relativa
Numero atomico
Peso atomico
Calcola la massa atomica relativa del carbonio, sapen-
do che l’isotopo
12
C, di massa esattamente uguale a
12 u, costituisce il 98,89% della miscela naturale,
mentre l’isotopo
13
C, di massa 13,00335 u, ne costitui-
sce l’1,11%. La presenza del
14
C, invece, è irrilevante.
[12,011 u]
Per calcolare la massa atomica relativa
A
r
dell’elemen-
to, si deve eseguire la media ponderata delle masse
atomiche degli isotopi che lo costituiscono, cioè:
29
Calcola la massa atomica relativa del litio, sapendo
che la miscela naturale di questo elemento è com-
posta per il 7,5% dell’isotopo
6
Li, di massa atomica
6,015 u, e per il 92,5% dell’isotopo
7
Li, di massa
atomica 7,016 u.
[6,94 u]
A
r
= ⋅
+
⋅
=
12 98 89
111
100
,
,
..............
..........................
GUIDA ALLA SOLUZIONE
28
d
b
c
a
Esercizi di riepilogo
F V
F V
F V
F V
E
n
= − ⋅
−
2 18 10
18
2
,
J
d
m v r n
h
=
2
π
b
c
m v
h
n
=
a
d
c
b
a
29
λ
(nm)
E
(J)
253
..........
365
..........
404
..........
435
..........
1013
..........
30
Calcola la massa atomica relativa del magnesio,
sapendo che in natura questo elemento è costi-
tuito per il 78,70% di
24
Mg, di massa atomica
23,985 u, per il 10,13% di
25
Mg, di massa atomi-
ca 24,986 u, e per l’11,17% di
26
Mg, di massa ato-
mica 25,983 u.
[24,31 u]
31
Calcola la frequenza di una radiazione elettroma-
gnetica avente lunghezza d’onda di 400 nm. Di
quale settore dello spettro elettromagnetico fa
parte?
[7,5 · 10
14
Hz]
32
Calcola la lunghezza d’onda, in metri, della radia-
zione utilizzata di norma nei forni a microonde, che
possiede una frequenza di circa 2,5 GHz (giga-
hertz).
[0,12 m]
33
Calcola la lunghezza d’onda di un’emissione radio
FM a 90 MHz (megahertz).
[3,3 m]
34
Determina l’energia del singolo fotone di una radia-
zione UV di frequenza uguale a 1 · 10
16
Hz.
[6,6 · 10
–18
J]
35
La luce laser di un lettore di CD ha una lunghezza
d’onda di 6,9 · 10
–7
m. Qual è l’energia di un fotone
di questa radiazione?
[1,5 · 10
–19
J]
36
Determina l’energia di un fotone di luce verde con
lunghezza d’onda di 500 nm.
39
La riga più intensa dello spettro del magnesio corri-
sponde a una lunghezza d’onda di 285 nm e una ri-
ga meno intensa a una lunghezza d’onda di 518 nm.
A quale settore dello spettro elettromagnetico ap-
partengono?
37
Contiene più energia un fotone di luce arancione,
avente frequenza uguale a 4,8
⋅
10
14
Hz, o un foto-
ne di radiazione X, la cui frequenza è 1,3
⋅
10
17
Hz?
38
Nella tabella sono indicati i valori della lunghezza
d’onda
λ
di alcune righe dello spettro di emissione del
mercurio. Completa la tabella inserendo i corrispon-
denti valori dell’energia
E
. Quali righe appartengono
al settore visibile dello spettro elettromagnetico?
[4,0 · 10
–19
J]
Esercizi
per paragrafo
Problemi
guidati
Esercizi
di riepilogo
sugli argomenti
dell’unità