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PS_16_A

Page history last edited by lisa 9 years, 6 months ago

12-Febbraio-2011 PROBLEMA SPERIMENTALE n. 16 GRUPPO A

 

Preparare idrossido di litio puro partendo da 5 g di carbonato di litio e dalla quantità stechiometrica di idrossido di calcio

 

1. Conoscenze utili

a. La solubilità dei reagenti è nettamente inferiore a quella dell'idrossido di litio (128 g/L a 20 °C e 175 g/L a 100 °C) e diminuisce all'aumentare della temperatura.

b. il carbonato di calcio è un sale insolubile (solubilità in acqua = 15 mg/L a 20 °C)

c. l'idrossido di litio solido cristallizza come monoidrato, LiOH·H2O, per evaporazione della sua soluzione. Per ottenere la sostanza LiOH anidra (senza acqua) occorre riscaldare il monoidrato a temperatura maggiore di 180 °C.

 

2. Ipotesi di lavoro

Si sfrutta la seguente reazione di precipitazione con un eccesso di idrossido di calcio:

Li2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) --> 2LiOH+CaCO3 (completare)

in cui solo l'idrossido di litio è solubile e può essere separato come soluzione dal precipitato di carbonato di calcio e dall'eccesso di idrossido di calcio, poco solubile.

 

 

3. Piano di lavoro

1. In una beuta da 125 mL pesare 5,0 g di Li2CO3 e 7,0 g di Ca(OH)2

 

2. Aggiungere 25 mL di acqua distillata e riscaldare agitando all'ebollizione per 10 minuti con delle pinze. Mentre si effettua tale operazione si prepara un filtro e imbuto, si accende la stufa impostandola a 200 °C e si pesa al centesimo il becher da 100 mL in cui si dovrà raccogliere il liquido filtrato con il prodotto.

 

3. Filtrare la sospensione ancora calda raccogliendo la soluzione nel becher pesato da 100 mL.

 

4. Evaporare la soluzione filtrata tramite ebollizione, controllando con una bacchetta di vetro e roteando il becher con pinze, metalliche, per evitare schizzi e perdite di prodotto, fino a ottenere un residuo secco.

 

5. Mettere il becher con il prodotto essiccato nella stufa a 200 °C e lasciarvelo per almeno un'ora. Quindi pesarlo ancora tiepido per calcolare la resa che deve essere di 3,24 g (tenere conto che circa 4 centesimi di grammo del residuo saranno costituiti dall'idrossido di calcio in eccesso che si era sciolto nei 25 mL).

 

6. subito dopo le pesate riunire tutti i campioni prodotti dai diversi gruppi in un singolo recipiente chiuso ermeticamente.

 

4.  Resoconto dei dati e delle osservazioni

Descrizione dei risultati ottenuti (anche con foto)

 

Peso del beaker da 100 mL vuoto = 41,74 g

Peso del beaker da 100 mL dopo ebollizione a secco 43,14 g

Peso del beaker dopo essiccamento in stufa a 200 °C = 42,40 g

 

 

Gruppo A al lavoro visto dal gruppo E

 

  

Reazione tra idrossido di calcio e carbonato di litio all'ebollizione per 10 minuti

 

   

Reazione completata:                                                                            ora inizia la filtrazione                    curiose bollicine gemelle

 

   

bollicine gemelle vanno su e giù          I prodotti insolubili: carbonato di calcio                               il filtrato con l'LiOH in poca acqua

 

  

Iniziamo l'ebollizione della soluzione per isolare LiOH secco

 

Descrizione e motivazione di inconvenienti ed eventuali modifiche al piano di lavoro 

 

5. Elaborazione e Interpretazione

Massa di idrossido di litio idrato (LiOH·H2O): 1,4 g

Massa di Idrossido di Litio ottenuto = 0.66 g (se gli 1,4 g fossero stati tutti di idrossido di litio monoidrato avreste dovuto ottenere 0,80 g di LiOH secco. Probabilmente in essi c'era anche del carbonato di litio che a 200 °C ha subito parziale decomposizione.)

Resa % rispetto alla massa attesa di 3,24 grammi (basata su 5,0 g di Carbonato di litio iniziali) 0.66 : 3,24 x 100 =  20.3% Possibile/i ragione/i della resa diversa da quella attesa

l'idrossido di calcio, con il passare di qualche anno, ha reso impura la sostanza, reagendo con l'anidride carbonica e trasformandosi in gran parte in carbonato di calcio. Di conseguenza anche usando un eccesso di 2 grammi di prodotto, la quantità di idrossido di calcio non è stata sufficiente, e del carbonato di litio è rimasto non reagito sul filtro e si è formato meno LiOH del previsto.

 

Domande & Risposte

1. Qual è il reagente limitante della reazione?

Risposta 1

 Li2CO3

 

2. Quanti sono le moli del reagente limitante?

Risposta 2

 Li2CO= 5,0 g   ( massa)

 

 2(6, 94) + 12, 01 + 3 (16) = 73,89 g/mol        (massa molecolare se ci sono i g/mol è massa molare (di una mole))

 5/ 73,89= 0,0676 mol    (numero di moli)

(gaia palmieri wee!)

 

3. Quante sono le moli di idrossido di litio ottenibili da tale quantità in moli di reagente limitante?

 

Risposta 3        

0,0676 mol x 2 = 0,1352 mol

 

4. Calcola la massa in grammi di LiOH corrispondente alle moli della domanda precedente. Tale massa di LiOH può sciogliersi in 25 mL di acqua bollente, o esiste il rischio che una parte del prodotto resti sul filtro?

 

Risposta 4

Numero mol= 0, 1353 mol

Peso molecolare= 16 + 1 + 6, 94 = 23,94 g/mol

Massa= 23, 94 x 0,1352 = 3,24 g 

 

5. Sapendo che la solubilità dell'idrossido di calcio è 1,7 g/L a 20 °C (e minore a temperature maggiori) stabilire la massima quantità di tale reagente in eccesso che può essere passato in soluzione, insieme al prodotto d'interesse, attraverso il filtro

(nei 25 mL di acqua) e quindi essere rimasto come impurezza nel prodotto finito.

 

Risposta 5

 

6. Nel vostro gruppo avete pesato il prodotto sia dopo seccato sulla piastra col bunsen sia dopo averlo tenuto in stufa a 200 °C. Come mai il peso del secco è diminuito tenendolo a 200 °C visto che il prodotto era già secco?

Risposta 6 Leggete il dato aggiunto su elaborazione e fornite una risposta sul motivo principale per cui il peso è calato (da 1,4 g).

abbiamo dovuto metterlo nella stufa a 200°C perchè il prodotto secco non era un vero idrossido di litio ma un idrato (cioè contenente un pò d'acqua) così abbiamo fatto evaporare l'acqua ottenento LiOH

( gaia palmieri) 

 

 

 

 

Comments (1)

alfredo said

at 1:29 pm on Mar 10, 2011

mancano risposte 4 e 6

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