Esercizi: Legge di conservazione della massa (Lavoisier)

Completa la frase con le parole mancanti: «In ogni reazione chimica, la massa totale dei $\dots$ è uguale alla massa totale dei $\dots$: la massa non si crea né si $\dots$, si trasforma soltanto».

Lucia pesa in un recipiente chiuso due soluzioni: prima di mescolarle, la bilancia segna $185\ \text{g}$. Unendole compare un precipitato bianco. La figura mostra il recipiente chiuso sulla bilancia, prima e dopo la miscelazione.

Quanto segnerà la bilancia dopo la reazione? Giustifica la risposta con la legge di Lavoisier.

Lasciamo una candela accesa su una bilancia, all'aperto, e vediamo che la lettura scende a poco a poco, come mostra la figura.

Significa che si sta distruggendo materia? Dove va a finire la massa che la bilancia non rileva più?

In una reazione, $12\ \text{g}$ di carbonio si combinano esattamente con $32\ \text{g}$ di ossigeno, senza che avanzi nulla, come mostra lo schema.

Quale massa di anidride carbonica si forma?

Scaldando $10\ \text{g}$ di rame in presenza di aria si formano $12,5\ \text{g}$ di ossido di rame, come mostra lo schema.

Perché l'ossido pesa più del rame da cui deriva? Quale massa di ossigeno si è combinata?

Quando cuciniamo con il gas butano, la bombola perde massa a poco a poco. Significa che la materia scompare? Spiega dove si trova la massa che perde la bombola.

Un cubetto di ghiaccio di $30\ \text{g}$ si scioglie completamente dentro un bicchiere ben chiuso. Quanto peserà l'acqua liquida risultante? È avvenuta una reazione chimica? Motiva le risposte.

Marco prepara una torta: l'impasto crudo pesa $800\ \text{g}$ e, una volta tolta dal forno, la torta pesa $750\ \text{g}$. Che cosa è successo ai $50\ \text{g}$ mancanti? Quella materia è stata distrutta?

Sciogliamo una pastiglia effervescente di $4\ \text{g}$ in un bicchiere aperto con $150\ \text{g}$ di acqua. Quando termina il bollicìo, il bicchiere con il suo contenuto pesa $152\ \text{g}$. La figura mostra il bicchiere aperto sulla bilancia.

1. a) Quale massa di gas è fuoriuscita nell'aria?
2. b) Quanto peserebbe l'insieme se l'esperimento fosse stato fatto in un recipiente chiuso?

Un nastro di magnesio di $6\ \text{g}$ brucia nell'aria e si raccolgono $10\ \text{g}$ di ossido di magnesio in polvere.

1. a) Quale massa di ossigeno dell'aria si è combinata con il magnesio?
2. b) Se bruciassimo $12\ \text{g}$ di magnesio con ossigeno in eccesso, quale massa di ossido otterremmo?

Dentro una campana di vetro ermetica ci sono $250\ \text{g}$ di aria e una candela di $20\ \text{g}$. La accendiamo e, dopo un po', la candela pesa $14\ \text{g}$. La figura mostra la campana chiusa.

1. a) Qual è la massa totale del contenuto della campana in quel momento?
2. b) Di quanto è aumentata la massa dell'aria mescolata ai gas prodotti?

In un recipiente chiuso mescoliamo $100\ \text{g}$ di una soluzione con $50\ \text{g}$ di un'altra e si forma un precipitato solido di $8\ \text{g}$.

1. a) Qual è la massa totale del contenuto del recipiente dopo la reazione?
2. b) Se poi filtriamo e togliamo il precipitato secco, quale massa resta nel liquido?

Un chiodo di ferro di $28\ \text{g}$ viene lasciato all'aperto e, quando si è ossidato completamente, l'ossido di ferro formato pesa $40\ \text{g}$.

1. a) Quale massa di ossigeno si è fissata dall'aria?
2. b) Esprimi quella massa di ossigeno in milligrammi.

In un fornelletto da campeggio si bruciano $58\ \text{g}$ di butano consumando $208\ \text{g}$ di ossigeno dell'aria.

1. a) Quale massa totale di prodotti (anidride carbonica e vapore acqueo) si forma?
2. b) Se l'acqua prodotta è $90\ \text{g}$, quale massa di anidride carbonica è stata emessa?

Un barattolo aperto contiene $200\ \text{g}$ di acqua ossigenata, che si decompone lentamente liberando ossigeno gassoso. Quando la decomposizione termina restano $184\ \text{g}$ di acqua.

1. a) Quale massa di ossigeno è fuoriuscita dal barattolo?
2. b) Spiega perché questo risultato non contraddice la legge di conservazione della massa.

Il serbatoio di una motocicletta perde $5\ \text{kg}$ di benzina in un viaggio, ma dal tubo di scappamento escono $22\ \text{kg}$ di gas.

1. a) Da dove viene la massa in più espulsa dal tubo di scappamento?
2. b) Calcola la massa di ossigeno dell'aria che ha partecipato alla combustione.

In un forno da calce si riscaldano $100\ \text{kg}$ di pietra calcarea e si ottengono $56\ \text{kg}$ di calce viva.

1. a) Un operaio afferma: «Si è persa massa, quindi Lavoisier si sbagliava». Spiegagli perché non è così.
2. b) Calcola la massa di anidride carbonica uscita dal camino.
3. c) Come ripeteresti l'esperimento per verificare direttamente la legge di conservazione della massa?

Lavoisier scaldò del mercurio per dodici giorni in una storta (un recipiente di vetro chiuso) contenente aria. Il mercurio si ricoprì di una polvere rossa e la sua massa aumentò, mentre l'aria all'interno perse una parte del suo volume. La figura mostra la storta chiusa.

1. a) Perché la massa del mercurio è aumentata?
2. b) Da dove viene la massa che ha guadagnato?
3. c) Spiega perché la massa totale della storta chiusa non è cambiata durante l'esperimento.

Progetta un esperimento con una bottiglia, un palloncino, aceto e bicarbonato per dimostrare la legge di conservazione della massa anche se nella reazione si sprigiona un gas. Descrivi il montaggio passo dopo passo, prevedi che cosa segnerà la bilancia prima e dopo la reazione e indica due errori sperimentali che potrebbero rovinare la verifica.

Un ceppo di $2\ \text{kg}$ brucia nel camino e, quando il fuoco si spegne, restano solo $100\ \text{g}$ di ceneri.

1. a) Significa che sono scomparsi $1,9\ \text{kg}$ di materia?
2. b) Spiega quali prodotti si sono formati e dove si trovano ora.
3. c) Che cosa dovresti misurare per verificare che la massa si conserva?

Riscaldiamo su una bilancia un rotolo di lana d'acciaio di $50\ \text{g}$ finché brucia; il residuo che rimane pesa $68\ \text{g}$. La figura mostra la bilancia prima e dopo la combustione.

1. a) La massa è aumentata o diminuita? Da dove viene la differenza?
2. b) Prevedi che cosa segnerebbe la bilancia se potessimo pesare anche l'aria che ha reagito.
3. c) Spiega perché questo esperimento di «aumento» di massa conferma la legge di Lavoisier proprio come quelli di «perdita».

In un'astronave sigillata, un astronauta consuma circa $840\ \text{g}$ di ossigeno al giorno ed esala circa $1000\ \text{g}$ di anidride carbonica e circa $400\ \text{g}$ di vapore acqueo.

1. a) La massa di ciò che esala supera quella dell'ossigeno che respira: da dove viene la differenza?
2. b) La massa totale dell'astronave con tutto il suo contenuto cambia? Giustificalo.
3. c) Se la massa si conserva, perché serve un sistema che depuri l'aria della cabina?

Un gruppo di studenti verifica la conservazione della massa in una reazione di precipitazione e annota: massa prima di mescolare, $164,8\ \text{g}$; massa dopo, $164,6\ \text{g}$.

1. a) Questi dati smentiscono la legge di Lavoisier?
2. b) Calcola la differenza tra le due misure ed esprimila in milligrammi.
3. c) Indica due possibili cause sperimentali di questo piccolo scostamento.

A una festa, una stella filante pirotecnica di $80\ \text{g}$ brucia completamente e il residuo solido che resta sulla bacchetta pesa $52\ \text{g}$.

1. a) Quanta massa ha perso la stella filante bruciando?
2. b) Un amico dice: «Poiché ha perso massa, qui non vale la legge di conservazione della massa». Correggilo.
3. c) Che ruolo ha l'ossigeno dell'aria nella massa dei fumi emessi?