Dove si colloca il carbonio nella serie della reattività?

Pratica di classe o dimostrazione

La posizione del carbonio nella serie della reattività è determinata riscaldando il carbonio con ossidi metallici e cercando la prova di una reazione. Il magnesio viene poi bruciato nell’anidride carbonica producendo carbonio e ossido di magnesio.

Organizzazione della lezione

Questo può essere fatto come una lezione pratica (esperimento 1) e una dimostrazione (esperimento 2). Complessivamente, dovrebbero durare circa un’ora.

Note tecniche e di sicurezza per la salute &

Leggi la nostra guida standard sulla sicurezza per la salute &

Osserva gli occhi.

Carbonio, C(s) – vedi CLEAPSS Hazcard.

Anidride carbonica, CO2(g) – vedi CLEAPSS Hazcard.

Ossido di magnesio, MgO(s) – vedi CLEAPSS Hazcard.

Nastro di magnesio, Mg(s) – vedi CLEAPSS Hazcard.

Ossido di rame(II), CuO(s), (NOCIVO, PERICOLOSO PER L’AMBIENTE) – vedi CLEAPSS Hazcard.

Ossido di ferro (III), Fe2O3(s) – vedi CLEAPSS Hazcard.

1 Non è possibile pulire completamente le provette dell’esperimento 1. Forse una scatola di ‘provette usate’ può essere usata per questo esperimento.

Procedura

Esperimento 1 Riscaldamento del carbonio con ossidi metallici :

a Accendere un becco Bunsen.

b Mescolare una piccola misura a spatola di polvere di carbonio e una misura uguale di ossido di rame(II) in una provetta. Muovere la provetta da un lato all’altro per mescolare i solidi.

c Tenere la provetta in un portaprovetta. Riscaldare fortemente la provetta con una fiamma Bunsen ruggente. Cercate qualsiasi bagliore che persista ben dopo che la provetta è stata tolta dalla fiamma. Cerca anche qualsiasi cambiamento di colore nella provetta.

d Ripeti l’esperimento usando una miscela di polvere di carbonio e ossido di magnesio.

e Prepara una miscela di ossido di ferro e carbonio come in b.

f Tieni la provetta in orizzontale e fai passare un magnete sotto il vetro. Vedere se qualche parte della miscela è magnetica.

g Riscaldare fortemente la miscela di ossido di ferro e carbonio nella provetta, e osservare i segni di qualsiasi cambiamento.

h Quando hai riscaldato per 5 minuti, lascia raffreddare la provetta. Verificare la presenza di eventuali particelle magnetiche, come nella parte f.

i Per ogni esperimento, registrare quanto segue.

Apparenza della miscela all’inizio (incluso, per la miscela ossido di ferro/carbonio, “è magnetica?”).

Apparenza della miscela durante il riscaldamento.

Apparenza della miscela dopo il riscaldamento (incluso, per la miscela ossido di ferro/carbonio, “è magnetica?”).

Esperimento 2 La reazione del magnesio con l’anidride carbonica:

Dimostrazione
a Usando una bombola di gas, o un generatore di gas, riempire un barattolo di gas con anidride carbonica e coprire con un coperchio unto.

b Tagliare con le forbici un pezzo di nastro di magnesio di 10 cm.

c Accendere un becco Bunsen.

d Tenere il nastro di magnesio con una pinza e mettere un’estremità nella fiamma del becco Bunsen. Non appena si accende, togliete il coperchio dal barattolo del gas e immergete rapidamente il nastro nell’anidride carbonica. Il magnesio continua a bruciare nell’anidride carbonica, formando alcune macchie nere di carbonio e ossido di magnesio bianco.

Appunti per l’insegnamento

Esperimento 1 Riscaldamento del carbonio con ossidi di metallo:

Gli studenti dovrebbero vedere un bagliore nella provetta di carbonio/ossido di rame con la formazione di rame rosso-marrone. Nella provetta di carbonio/ossido di magnesio, non è visibile alcun bagliore e la miscela ha lo stesso aspetto (particelle bianche e nere) alla fine. (Si noti che alcuni riferimenti raccomandano di testare l’anidride carbonica, ma il riscaldamento della polvere di carbonio da sola in queste condizioni produce questo gas.)

Il carbonio è sopra il rame ma sotto il magnesio nella serie di reattività.

La reazione è:

Carbonio + ossido di rame → rame + anidride carbonica

L’ossido di rame è ridotto a rame dal carbonio. (La riduzione è la rimozione dell’ossigeno, a questo livello.)

Anche gli ossidi di piombo sono ridotti, ma bisogna fare attenzione a causa della tossicità del piombo.

L’ossido di zinco può essere usato come un altro ossido non reattivo, ma il fatto che diventa giallo al riscaldamento (ma poi torna bianco al raffreddamento) può confondere gli studenti.

La reazione tra carbonio e ossido di ferro è un po’ più sottile. Non c’è alcun cambiamento nel contenuto della provetta, ma spesso vengono rilevate alcune particelle magnetiche. Si può presumere che si tratti di ferro, quindi si è verificata qualche riduzione.

Carbonio + ossido di ferro → ferro + anidride carbonica

Quindi il carbonio è sopra il ferro nella serie di reattività (ma, per la relativa mancanza di reazione) solo appena sopra.

Questo esperimento può portare ad uno studio degli altiforni. La capacità del carbonio di ridurre gli ossidi metallici cambia all’aumentare della temperatura. Così, ad una temperatura di circa 1800 gradi Celsius in un altoforno, il carbonio è più facilmente in grado di ridurre l’ossido di ferro.

Domande per gli studenti
Ecco alcune domande da porre ai tuoi studenti sull’Esperimento 1 ‘Riscaldare il carbonio con gli ossidi di metallo’.

1 In quale tubo (o tubi) avviene una reazione?

2 Quali segni di reazione ci sono?

3 Cosa puoi concludere sulle posizioni di magnesio, ferro, rame e carbonio nella serie di reattività?

4 Scrivi equazioni a parole per ogni reazione che si è verificata.

5 Quali sostanze si riducono in queste reazioni?

Salute & Sicurezza controllata, 2016

Crediti