PROBLEM SOLVING 14

Il bicarbonato di sodio (idrogenocarbonato di sodio, NaHCO₃) Ã¨ un sale che si decompone a temperature superiori a 270 °C.

1. Realizzate dei test per riconoscere le tre sostanze formate dalla reazione: due gassose e un residuo solido.

2. Determinate per via sperimentale la percentuale di residuo rispetto al bicarbonato iniziale.

3 Sulla sostanza residua e sulla sostanza prima della decomposizione effettuate i seguenti test per accertarne la diversa natura:

a) reazione con soluzione di fenolftaleina (incolore -> fucsia anche con basi di media forza)

b) reazione con soluzione di timolftaleina (incolore ->blu solo con basi forti)

4. Sulla base dell'equazione di reazione bilanciata determinate la percentuale teorica del residuo rispetto al bicarbonato di sodio iniziale e confrontate questo dato con quello effettivamente ottenuto dalla decomposizione.

 

2. CONOSCENZE RILEVANTI E IPOTESI

 I prodotti possibili dalla decomposizione sono: H₂O, CO₂, Na₂CO₃.

Attraverso il btb si può controllare  se il prodotte gassoso dalla decomposizione è l'anidride carbonica dal fatto che il BTB diventa di colore giallo perchè l'anidride carbonica è acida.

Atraverso la timolftaleina e fenolftaleina si può controllare se è il carbonato di sodio perchè al contatto con esso queste due sostanze diventano rispettivamente blu e fucsia perché il carbonato di sodio è molto più basico.

 

3. IDEE

 Mettiamo del bicarbonato in una capsula di porcellana e la facciamo riscaldare per il test quantitativo, da un'altra parte mettiamo un pò di bicarbonato in una provetta e lo riscaldiamo, per fare i test qualitativi sui prodotti solido e gassosi.

 

4. PIANO DI LAVORO A PUNTI (IDEA N.1)

- pesiamo una capsula di porcellana e vi introduciamo una quantità pesata di bicarbonato;

- la mettiamo a riscaldare sopra al bunsen, ed ogni 10 minuti la pesiamo;

- quando la capsula avrà più di una volta lo stesso peso, eseguiremo i test con le soluzioni (Fenolftalina e Timolftaleina) sulla sostanza residua e sulla sostanza prima della decomposizione;

- da un'altra parte mettiamo una piccola  quantita di bicarbonato a riscaldare in una provetta;

- e con una pipetta aspiriamo i gas all'interno;

- e li  facciamo gorgogliare in un'altra provetta dove abbiamo messo del BTB;

- calcolare percentuale;

- scrivere e bilanciare  l'equazione di reazione una volta accertata la natura dei prodotti formati.

 

5. DATI IN INGRESSO, IN USCITA E OSSERVAZIONI

 Materiale

• capsula porcellana;
• bunsen;
• trepiedi, con piastra;
• molte provette;
• 1 pipetta;
• 1 spatola;

 

 Massa bicarbonato: 2,14 g

 Massa capsula ceramica: 24,77 g

 Massa complessiva: 26,91 g

 

DATI IN USCITA

Pesate del prodotto dopo 10-20 minuti:(2,14 g di bicarbonato)

1.  26,16 g (1,39 g)
2.   26,10 g (1,33 g)
3.   26,06 g (1,29 g)
4.   26,06 g (1,29 g)

 Massa finale prodotto solido: 1,29 g

Risultati dei test qualitativi:

Il gas sopra al bicarbonato in decomposizione, prelevato da dentro la provetta,  ha fatto diventare giallo il BTB, e ha formato un precipitato bianco con l'idrossido di calcio, come si vede dalle seguenti foto. (deduzioni al punto 6)

  

 

 Dal confrontato tra le sostanze solide, prima e dopo la decomposizione, entrambe trattate sia con fenolftaleina che con timolftaleina, abbiamo trovato quanto risulta dalla sottostante foto.

Prime due provette a sinistra, il bicarbonato di sodio non dà colorazione né con fenolftaleina né con timolftaleina.  

ultime due provette a destra:  il residuo della decomposizione si colora sia con fenolftaleina sia con timolftaleina.

 

 

6. ELABORAZIONI, INTERPRETAZIONI

La percentuale del residuo effettiva Ã¨: 1,29/2,14 =  0,603 (60,3%) (da dove scaturisce 0,028 g di CO2) CONFRONTO CON PERCENTUALE TEORICA?

l'equazione bilanciata è:

2NaHCO₃ ----> H₂O + CO₂ + Na₂CO₃

deduciamo dalle soluzioni che il bicarbonato è una sostanza basica dopo la decomposizione.

2,14:160=x:106  X=1,42

 

DOMANDE & RISPOSTE

1. Perché il bicarbonato di sodio diminuisce di peso quando viene riscaldato?

   Risposta: Perchè perde alcune sostanze durante la decomposizione (anidride carbonica e acqua).

2. Perché è impossibile farlo diminuire di peso ulteriormente, anche se lo si riscalda per ore?

   Risposta: Pechè non può perdere altre sostanze che si perdono con il riscaldamento. Perché il carbonato disodio non si decompone

3. Cosa succede al bicarbonato come conseguenza del riscaldamento?

   Risposta: Diventa carbonato di sodio.

4. Quali evidenze sperimentali ci sono a riprova della risposta data alla precedente domanda?

   Risposta: dal fatto che i due solidi prima e dopo il riscaldamento hanno reagito in maniera differente con la fenolftaleina e la timolftaleina e anche dal fatto che durante il riscaldamento  c'è emissione di sostanze.

5. Quali sono le prove sperimentali che una delle sostanze gassose formate nella reazione sia CO₂?

   Risposta: La una prova è che cio che abbiamo aspirato con la pipetta  ha reagito con il BTB diventando di color giallo, e l'altra è che questo gas dà un precipitato bianco di carbonato di calcio se gorgogliato in una soluzione limpida di idrossido di calcio.

6. Anche SO₂ (anidride solforosa) è un gas acido, Come potete escludere che si sia formato tale gas?

   Risposta: Dal fatto che nel bicarbonato non c'è presenza dell'elemento zolfo.
7. Il bicarbonato di sodio contiene la sostanza acqua e la sostanza CO₂?

   Risposta: si ERRORE

 

Riscaldamento in provetta per raccogliere i prodotti gassosi