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Preparazione e raccolta dell’ossigeno

Scuola secondaria di primo gradoChimicaDecomposizione del perossido di idrogeno con un modello di catalizzatore del primo ordine prescritto, miscela con l’aria presente nel tubo di adduzione e raccolta per spostamento d’acqua satura a 25 °C

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Informazioni su questo esperimento

Montate un apparato per la raccolta dell’ossigeno, avviate la decomposizione e confrontate la quantità di gas con la sua purezza. L’aria inizialmente presente nel tubo di adduzione riduce la purezza del primo campione. Scartare quel gas migliora la purezza del campione successivo, ma il vapore acqueo resta parte del gas raccolto sull’acqua.

Obiettivi di apprendimento

  • Mettete in relazione il consumo di perossido con il rapporto molare di due a uno tra perossido e ossigeno.
  • Distinguete il volume del gas, la conversione e la purezza dell’ossigeno.
  • Esaminate come lo spurgo e la pressione atmosferica influenzano il campione raccolto.

Come si usa

  1. 1Collegate il collettore, mantenete nel tubo i 10 mL di aria iniziali e raccogliete il gas senza scartare la prima porzione.
  2. 2Avviate una nuova prova, scartate 20 mL e confrontate la purezza dopo lo stesso tempo di reazione.
  3. 3Aumentate l’attività del catalizzatore e confrontate il tempo necessario per raggiungere la stessa conversione, anziché la resa stechiometrica finale.
  4. 4Modifica la pressione, raccogli di nuovo il gas e registra il volume umido, il perossido residuo e la purezza del campione.

Il modello

Generazione di ossigeno del primo ordine
Correzione per il vapore acqueo nella raccolta secondo la legge dei gas ideali

Ipotesi

  • La reazione è 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. La sua costante cinetica del primo ordine è pari a 0,035 volte l’attività del catalizzatore selezionata al secondo; è una velocità didattica prescritta, non una calibrazione sperimentale.
  • Tutti i gas sono considerati ideali a 298,15 K. Il gas raccolto è saturo di vapore acqueo a una pressione parziale fissa di 3,17 kPa. Si escludono la pressione idrostatica e l’ossigeno disciolto.
  • Il gas iniziale nel tubo di adduzione contiene il 21 per cento di ossigeno ed è perfettamente miscelato durante il lavaggio. Il collettore è inizialmente pieno d’acqua. Un collettore scollegato non può trattenere il gas generato.

Provalo in classe

  1. Q1Perché un volume raccolto maggiore può comunque avere una frazione di ossigeno inferiore?
  2. Q2Perché un catalizzatore modifica l’andamento nel tempo senza cambiare la stechiometria del rapporto tra perossido e ossigeno?

Domande frequenti

Perché la purezza è inferiore al 100 per cento anche dopo un lungo lavaggio?

Il campione umido contiene ancora vapore acqueo e uno spurgo limitato può lasciare una piccola quantità dell’aria iniziale nel tubo.

L’impostazione dell’attività specifica una ricetta reale del catalizzatore?

No. È un moltiplicatore di velocità normalizzato per confrontare le curve, non una dose misurata di catalizzatore né un protocollo di preparazione.