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MISURAZIONE DEL VOLUME MOLARE DELLA CO2 - SCOPO DELL'ESPERIENZA, OPERAZIONI DI MONTAGGIO

chimica


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MISURAZIONE DEL VOLUME MOLARE DELLA CO2

SCOPO DELL'ESPERIENZA

Scopo dell'esperienza è quello di misurare il volume del gas (CO2) che si sviluppa facendo reagire una nota quantità di carbonato di sodio (Na2CO3) con una soluzione di acido cloridrico (HCl 2N).

MATERIALE UTILIZZATO

·        Beuta da vuoto

·        Cilindro da 500m

·        Imbuto separatore



·        Tubo di gomma

·        Bilancia (sensibilità: 0.01g)

REAGENTI

·        100ml di HCl 2N

·        1g di Na2CO3 anidro

OPERAZIONI DI MONTAGGIO

Chiudere lo scarico di un lavandino con un tappo di gomma e riempirlo con dell'acqua.

Riempire il cilindro e immergerlo capovolto nell'acqua del lavandino prestando attenzione a non far entrare dell'aria.

Sollevare il cilindro senza far uscire il bordo dall'acqua e inserire il tubo di gomma fino a toccare il fondo del cilindro.

Versare nell'imbuto separatore 100ml di soluzione di HCl e inserire il gambo nel foro della beuta.

Collegare l'estremo ancora libero del tubo di gomma con l'uscita laterale della beuta codata.

METODO DI REAZIONE

Pesare un grammo di carbonato di sodio (Na2CO3), inserirlo nella beuta e chiudere il tappo.

Fare gocciolare la soluzione di HCl 2N dall'imbuto in modo che il sale reagisca completamente a contatto con l'acido.

Quando tutto l'acido cloridrico è gocciolato nella beuta, aspettare cha tutto il sale reagisca agitandola con cautela per favorirne la completa reazione.

Il volume dell'acqua diminuirà e costantemente aumenterà quello di CO2 che si formerà nel cilindro.

Leggere e annotare il volume finale del gas formatosi.

Misurare la temperatura e la pressione atmosferica presenti nell'ambiente circostante.

REAZIONI VERIFICATESI

Na2CO3  +  2HCl                                     2NaCl  +  H2CO3

            carbonato di sodio + acido cloridrico                   cloruro di sodio + acido carbonico


                                                   H2CO3                                 CO2     +  H2O

                                    

                                     Acido carbonico                        anidride carbonica + acqua

RISULTATI OTTENUTI

Pressione atmosferica: 1Bar

Temperatura: 25°C

Volume ottenuto: 336ml

Per la misurazione del volume molare è necessario l'utilizzo dell'equazione di stato dei gas ideali:

 

PV = n RT                                  Dalla quale si ricava:                          




Dove:

·        V è uguale al volume molare, che è l'incognita della nostra equazione

·        n è il numero di moli e in questo caso è uguale ad uno

·        R è la costante dei gas: 8,31 J × k-1 × mol-1

·        T è la temperatura, in questo caso è uguale a 25°C = 298,15K (temperatura ambiente)

·        P è la pressione, in questo caso è uguale ad un Bar=0.98 atm

Le condizioni di temperatura e pressione utilizzate sono quelle dell'ambiente circostante l'esperimento, che in questo caso coincidono con le condizioni " normali ".

Sostituendo i valori dati nell'equazione dei gas si può ricavare numericamente il valore del volume molare della CO2 (anidride carbonica). Esso non sarà effettivamente quello reale perché l'equazione è valida soltanto per i gas ideali, che soddisfano alcune condizioni:

·        Tra le molecole del gas non ci sono forze attrattive o repulsive

·        Le molecole del gas non occupano spazio

·        Le particelle del gas sono perfettamente libere.

Solo in alcune condizioni, i gas reali hanno un comportamento che si potrebbe assimilare a quello del gas perfetto. Questo può avvenire solo in condizioni di alta temperatura e bassa pressione.

CALCOLI FINALI

22,414 l : 1 mol = x l :  0,01 mol                   CO2

Il valore di X è uguale al volume molare dell'anidride carbonica.

OSSERVAZIONI

Il volume ottenuto dalla prova in laboratorio è di 336ml, quindi 3,36l, e non corrisponde ai valori ottenuti nei calcoli eseguiti.

Questo si è verificato perché le condizioni in cui è stata eseguita l'esperienza non erano ottimali.

Le condizioni di pressione e temperatura del laboratorio non erano precisamente quelle "normali" e per questo motivo sono state arrotondate a 25°C ed a 1 Bar.

Durante la prova pratica potrebbero essersi verificati anche dei piccoli errori di precisione i quali hanno portato alla distorsione del volume molare ottenuto.

Il volume molare della CO2 è, quindi, 0,22l.

Valentina Colombo







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