Informazioni su questo esperimento
Scegli il numero di molecole di idrogeno e di ossigeno, poi falle reagire un lotto alla volta. Ogni lotto consuma due molecole di idrogeno e una di ossigeno per formare due molecole d’acqua. Le molecole consumate sfumano sullo sfondo mentre appaiono i prodotti, rendendo visibili il reagente in eccesso e la resa teorica senza nascondere le particelle rimanenti.
Obiettivi di apprendimento
- Determina il reagente limitante usando i coefficienti stechiometrici bilanciati
- Prevedi la quantità teorica di prodotto e i reagenti rimanenti
- Verifica la conservazione degli atomi, non quella del numero di molecole
- Spiega la differenza tra il reagente limitante e il reagente in eccesso.
Come si usa
- 1Con 12 molecole di idrogeno e 8 di ossigeno, prevedi quale reagente limiterà la resa prima di avviare la reazione.
- 2Avvia un lotto e conta la diminuzione di ciascun reagente e l’aumento dell’acqua.
- 3Fai reagire tutti i lotti disponibili e confronta l’acqua formata con la resa teorica.
- 4Prova la preimpostazione con il rapporto esatto, poi prova con un numero dispari di molecole di idrogeno, ad esempio 13. Spiega perché rimane dell’idrogeno.
- 5Imposta 6 molecole di idrogeno e 10 di ossigeno. Prevedi quanta acqua si formerà e quale reagente resterà, poi fai reagire tutte le molecole per verificare.
Il modello
Ipotesi
- Il numero di particelle è intero. Un lotto completo richiede esattamente due molecole di H₂ e una molecola di O₂.
- Tutti i lotti completi disponibili reagiscono con una resa del modello del 100%. Non si considerano le reazioni secondarie, l’equilibrio, l’energia di attivazione e le velocità di reazione effettive.
- La durata dell’animazione è stata scelta a scopo didattico e non rappresenta una velocità chimica. I disegni delle molecole sono schematici, compresi gli angoli di legame.
- Il modello conta le molecole e gli atomi, non un volume di gas misurato né la massa di un campione. I coefficienti possono essere interpretati separatamente anche come rapporti molari.
Provalo in classe
- Q1Perché può rimanere ossigeno quando l’idrogeno è il reagente limitante?
- Q2Con 13 molecole di idrogeno e 8 di ossigeno, perché la resa teorica di acqua è 12 anziché 13?
- Q3Quanti atomi di idrogeno e di ossigeno sono presenti prima e dopo un lotto di reazione completo?
- Q4In un motore d’auto, quale reagente è di solito in eccesso: il carburante o l’ossigeno? Che cosa succede se è il contrario?
- Q5Porta la reazione alla scala delle moli: 4 mol di H₂ reagiscono con 3 mol di O₂. Quante moli d’acqua si formano e che cosa resta?
Domande frequenti
Perché il numero di molecole cambia anche se la materia si conserva?
Gli atomi vengono riorganizzati in molecole diverse. Un lotto inizia con tre molecole e termina con due, ma contiene ancora quattro atomi di idrogeno e due atomi di ossigeno.
Qual è la differenza tra resa teorica e resa effettiva?
La resa teorica è il massimo consentito dai reagenti forniti e dall’equazione bilanciata. La resa effettiva misurata può essere inferiore. Questo modello presume che ogni lotto completo disponibile reagisca con successo.
Il reagente con meno molecole è sempre quello limitante?
No. Devi confrontare le quantità con i coefficienti dell’equazione bilanciata. In questo caso, l’idrogeno si esaurisce per primo ogni volta che ci sono meno del doppio delle molecole di idrogeno rispetto a quelle di ossigeno, anche se in totale ci sono più molecole di idrogeno.