Esperimento
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Panoramica

In questo esperimento, si pesa con precisione un campione di magnesio metallico, e poi si riscalda il campione nell’aria. Il magnesio metallico reagisce con l’ossigeno (O2) dell’aria per formare ossido di magnesio. Mg + O2 ® ossido di magnesio

Dopo che il campione di magnesio ha reagito completamente, si determina la massa del prodotto ossido di magnesio. Da queste due masse, si calcola la composizione percentuale dell’ossido di magnesio.

Calcoli

Supponiamo che i dati seguenti siano stati registrati per questo esperimento (vedi pagina 33, sezione I).

Nota che l’esperimento richiede di determinare in un piccolo becher la massa iniziale di magnesio metallico prelevato. La massa di magnesio registrata per Pagina 33, Sezione I, parte (a) dovrebbe essere solo la massa del magnesio metallico stesso (non includendo la massa del becher in cui è stata fatta la determinazione della massa). La tua risposta dovrebbe essere compresa tra 0,3 e 0,4 g (se hai un numero maggiore di questo, stai includendo la massa del becher). Le masse registrate a pagina 33 nella Sezione I, parte (c) includono la massa dei contenitori (la massa dei contenitori vuoti è registrata nella Sezione I, parte (b)). Si noti che tutte le masse dovrebbero essere determinate con quattro cifre decimali sulla bilancia elettronica: questo risulta tipicamente in 6 cifre significative quando le masse dei contenitori sono incluse, il che prevede che le masse di magnesio e ossido di magnesio siano determinate con quattro cifre significative.

Pagina 33 Parte II

a. Massa del prodotto

La massa del prodotto da usare in tutti i calcoli successivi si basa sulla massa finale del crogiolo/beaker e del contenuto (dopo che tutti i riscaldamenti sono stati completati) meno la massa del contenitore vuoto (prima che il magnesio vi fosse messo). Per i dati elencati sopra, calcola la massa del prodotto, poi clicca qui per controllare la tua risposta.

b. Massa dell’ossigeno reagito

Siccome il prodotto della tua reazione dovrebbe essere puro ossido di magnesio (contenente magnesio e ossigeno), e il materiale iniziale preso era puro magnesio elementare, la massa di ossigeno reagito dovrebbe essere solo la differenza di queste due masse. Utilizzando i dati di cui sopra, calcola la massa di ossigeno che ha reagito con il campione di magnesio prelevato, e poi clicca qui per verificare la tua risposta.

c. Moli di magnesio reagito

Il numero di moli di magnesio reagito si basa sulla massa di magnesio presa e sulla massa molare del magnesio (24,31 g per mole di Mg). Per i dati di cui sopra, calcola il numero di moli di magnesio reagito, poi clicca qui per controllare la tua risposta.

d. Moli di ossigeno reagito

Il numero di moli di atomi di ossigeno contenuti in 0,2270 g di ossigeno (calcolato sopra) è calcolato utilizzando la massa atomica dell’ossigeno (16,00 g per mole). Nota che gli atomi di ossigeno si trovano in MgO individualmente….not come molecole di O2. Calcola il numero di moli di atomi di ossigeno contenuti in 0,2270 g di ossigeno, poi clicca qui per controllare la tua risposta.

e. Rapporto tra moli di atomi di Mg e moli di atomi di O

La formula empirica rappresenta il più piccolo rapporto di numeri interi dei tipi di atomi in un composto. Su una base sperimentale, abbiamo trovato che 0,01397 moli di magnesio si è combinato con 0,01419 moli di ossigeno. Questo significa che il numero di atomi di ossigeno che si sono combinati per atomo di magnesio è dato dal rapporto

f. Formula empirica (piccoli numeri interi)

Siccome non possiamo avere “1,016” atomi di ossigeno, e siccome c’è un errore sperimentale in ogni impresa, arrotondiamo questo rapporto al numero intero uno. Questo composto contiene un atomo di ossigeno per ogni atomo di magnesio, e quindi la formula empirica è semplicemente MgO.

g. Sperimentale % Mg (in massa) nel prodotto

La percentuale di magnesio (in massa) si basa sulla massa di magnesio presa e la massa di prodotto che ne risulta. Per i dati di cui sopra, calcola la percentuale di magnesio (in massa) determinata nell’esperimento, poi clicca qui per controllare la tua risposta.

h. Formula reale dell’ossido di magnesio (basata sui numeri di ossidazione)

Nel “Laboratorio di Nomenclatura” vi siete esercitati a scrivere le formule dei composti, e in molti casi siete stati in grado di usare la posizione di un dato elemento rappresentativo nella Tavola Periodica per determinare la carica dello ione che l’elemento avrebbe formato nei composti. Poiché il magnesio è un elemento del gruppo 2A, forma ioni +2: Mg2+. Poiché l’ossigeno è un elemento del gruppo 6A, forma ioni -2: O2-. Quindi, basandoci su queste cariche, potremmo prevedere che la formula dell’ossido di magnesio dovrebbe essere MgO (uno ione +2 combinato con uno ione -2).

i. % teorica di Mg in massa

In base alla formula prevista dell’ossido di magnesio (parte h sopra), possiamo calcolare la percentuale “teorica” di magnesio in massa nell’ossido di magnesio.