Reazioni chimiche I: Equazioni ioniche nette
4.4 Solubilità del carbonato in acido
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Soggetti: Reazioni chimiche, reazioni che formano gas, solubilità, proprietà degli acidi, cinetica
Descrizione: Quando il carbonato di calcio viene aggiunto all’acqua, è praticamente insolubile. Quando viene aggiunto all’acido si dissolve producendo anidride carbonica. (Cinetica opzionale: Concentrazioni di acido più alte aumenteranno la velocità di reazione e produrranno più anidride carbonica in meno tempo). Nella Procedura B, il carbonato di ferro prodotto nella Demo 4.3 (o prodotto prima di questa demo) viene fatto reagire con l’acido cloridrico (HCl). L’HCl dissolve il carbonato, producendo cloruro di ferro, che è solubile.
| Reazione A Materiali: | Ulteriori materiali opzionali per la cinetica: |
| Schegge di marmo‡ Oppure polvere di CaCO3‡ 1M HCl ‡ acqua 2 becher da 100 mL spatola e pinzette |
Carbonato di sodio o bicarbonato‡ 0.1M HCl‡ 6M HCl‡ 6 becher da 100 mL |
I trucioli di marmo e i carbonati sono conservati negli armadietti chimici generali. L’acido cloridrico è conservato nell’armadietto sotto la cappa a destra.
Procedura A: Solubilità del CaCO3
- Versa l’acido e l’acqua in ciascuno dei becher etichettati.
- Aggiungi il carbonato di calcio all’acqua e poi all’acido e osserva.
- Il carbonato di calcio si dissolverà nell’acido producendo gas CO2. Non si dissolverà in acqua pura. Il Ksp per il carbonato di calcio in acqua è 3,4 x 10-9.
Opzione cinetica:
- Aggiungere gli acidi ai becher pre-etichettati.
- Aggiungi carbonati a ciascuna delle diverse concentrazioni di acidi e osserva la differenza nella velocità di reazione.
Discussione: La reazione dei carbonati o bicarbonati metallici con gli acidi produce l’alogenuro metallico e l’acido carbonico, che si decompone in anidride carbonica e acqua come segue:
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
In totale: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
Insieme: Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
La concentrazione delle soluzioni può avere un effetto sulla velocità della reazione. In questo caso, maggiore è la concentrazione dell’acido, più velocemente avviene la reazione.
Procedura B: carbonato di ferro in HCl
Materiali:
- Fe2(CO3)3* in soluzione
- 1M HCl
- 6M HCl
- 2 becher da 100 mL
- 1 Becher da 250 mL (se si produce Fe2(CO3)3)
- Stir bar
- Stir plate
*(Salvato dalla demo 4.3 o produrre in anticipo aggiungendo ~50 mL 0.1 M Na2CO3 a ~50 mL 0.1M FeCl3 in un becher da 250 mL)
Procedura:
- Aggiungi 1M HCl in un becher da 100 mL e aggiungi 6M HCl nell’altro becher da 100 mL
- Aggiungi l’agitatore alla soluzione di carbonato di ferro e mettilo su una piastra e mescola.
- Aggiungi lentamente 1M HCl fino a quando la soluzione è trasparente.
- Se la reazione procede troppo lentamente, aggiungi 6M HCl.
Discussione:
Fe2(CO3)3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2CO3
3H2CO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g)
Totale: Fe2(CO3)3(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2O(l) + 3CO2(g)
Sicurezza:
HCl è corrosivo. Assicurarsi di indossare l’attrezzatura protettiva adeguata, compresi guanti e occhiali di sicurezza.
Smaltimento:
Le soluzioni della procedura A possono essere gettate nel lavandino con acqua. Il cloruro di ferro deve essere smaltito in un appropriato contenitore per rifiuti acquosi.