063 – La influència de la concentració en la velocitat de reacció 1

Aquesta sessió de laboratori està dissenyada per quantificar el volum de gas produït a partir de la reacció entre magnesi en pols i àcid clorhídric de diverses concentracions. A través d'aquest procediment, els estudiants aprofundiran en els principis d'estequiometria química, cinètica de reaccions i la influència de la concentració dels reactius en la velocitat de reacció.

Objectius educatius

  • Estequiometria i producció de gas: Els estudiants exploraran les relacions estequiomètriques entre reactius sòlids i productes gasosos en reaccions químiques, millorant la seva comprensió de les conversions de massa a gas.
  • Exploració de la cinètica química: L'experiment permet observar com la variació de la concentració d'àcid clorhídric influeix en la velocitat de producció de gas, proporcionant un exemple pràctic de cinètica de reacció.
  • Desenvolupament de tècniques experimentals: Els participants perfeccionaran les seves habilitats en l'ús d'equips de laboratori per mesurar volums de gas, millorant la seva metodologia experimental.
  • Habilitats d'interpretació de dades: Els estudiants aprendran a analitzar els resultats experimentals per obtenir informació sobre les lleis de la cinètica química, fomentant la seva capacitat per comprendre i aplicar principis químics.

En participar en aquest laboratori, els estudiants adquireixen coneixements pràctics sobre l'impacte de la concentració dels reactius en la velocitat de les reaccions químiques. Aprenen a mesurar amb precisió la producció de gas durant una reacció i a analitzar com les diferents variables afecten aquest procés. L'experiència reforça la importància de les pràctiques experimentals precises i l'anàlisi de dades per comprendre els principis fonamentals de la química, dotant així els estudiants de les habilitats necessàries per dur a terme recerca experimental.

Protocol

Muntatge de la bureta de gas

  1. Omple un vas de precipitats de 1 L amb almenys 800 ml d'aigua de l'aixeta.
  2. Poseu el got de 1 L directament a la dreta de la placa calenta.
  3. Fixeu una pinça universal a la part superior del peu, per sobre del centre del matràs de 1 L, per sostenir la bureta de gas.
  4. Omple el vas de precipitats de 250 ml amb aigua de l'aixeta.
  5. Ompliu la bureta de gas a vessar amb aigua del vas de precipitats de 250 ml.
  6. Poseu una tanca de goma a la bureta de gas.
  7. Fixeu la bureta de gas invertida a la pinça, de manera que l'obertura (l'extrem amb la boixaca de goma) quedi a prop del fons del got de precipitats d'1 L.
  8. Retireu el tap de goma (la bureta ha d'estar immersa al vas de precipitats).

Si l'aigua raja de labureta, és perquè no hi ha prou aigua al vas de precipitats o la bureta està massa alta. Si aquest és el cas, reinicia els passos 4 a 8.

  1. Col·loqueu el connector de plàstic blau de manera que la seva obertura en forma de J quedi per sota de l'obertura de la bureta de gas.

Mesurament de la reacció

  1. Col·loqueu l'erlenmeyer a la placa calefactora. No encengueu l'element calefactor.
  2. Introduïu la barra d'agitació magnètica al matràs Erlenmeyer.
  3. Aboqueu 150 mL d'àcid clorhídric (HCl) 0,3 M al matràs d'Erlenmeyer.
  4. Utilitzant l'espàtula, agafeu una petita quantitat de pols de magnesi (Mg) i poseu-la a la barqueta de pesatge per mesurar una quantitat aproximada de 0,2 g.
  5. Dipositeu el magnesi en pols dins del matràs d'Erlenmeyer que conté la solució d'àcid clorhídric.
  6. Col·loque el tap de dues boques, acoblat al colze de vidre, sobre el matràs d'Erlenmeyer.
  7. Assegureu-vos que el colze de vidre del matràs Erlenmeyer estigui alineat (connectat) al connector de plàstic connectat a la bureta de gas.
  8. Inicia el cronòmetre.
  9. Engega el circuit magnètic.
  10. Feu una lectura del volum de gas a la bureta cada 10 segons fins als 2 minuts.

Els resultats també estan disponibles en format gràfic a la pestanya Resultats. / Volum vs. Temps

  1. Després de 2 minuts, atureu el cronòmetre i l'agitador magnètic.
  2. Treu el tap del matràs Erlenmeyer i retira l'agitador magnètic.
  3. Traieu el connector de plàstic blau de la bureta.
  4. Buidar el contingut de l'Erlenmeyer al vas de precipitats de recuperació i esbandir-lo amb aigua destil·lada.
  5. Reinicia el cronòmetre.
  6. Reinicia els passos 4 a 20 amb la solució d'àcid clorhídric 0,2 M.
  7. Reinicieu els passos 4 a 20 amb la solució d'àcid clorhídric 0,5 M.

Tingueu en compte que la reacció s'accelera 10 vegades.

Resultats previstos

  • 0,2076 g de Mg(s) són 0,085 mols, que produiran 0,085 mols de H2.
  • 0,085 mols de H2 ocuparà un volum aproximat de 204 mL.
  • La reacció es completarà en aproximadament 120 a 180 segons.
  • La reacció es completarà més ràpidament amb la solució de 0,5M, després amb la de 0,3M i finalment més lentament amb la solució de 0,2M.

Resum de tasques per rang de qualificació

Cursos 3-5 (Edats 8-10)

  • Enfocament: Introducció bàsica als conceptes de velocitats de reacció i producció de gas.
  • Activitats: Observació de la producció de gas en reaccions de magnesi en pols amb diferents concentracions d'àcid clorhídric, discussions bàsiques sobre com la concentració afecta la velocitat de reacció, instruccions bàsiques de seguretat.

Cursos 6è-8è (Edats 11-13 anys)

  • Enfocament: Comprensió intermèdia d'estequiometria, cinètica de reaccions i producció de gasos.
  • Activitats: Realitzar reaccions amb magnesi en pols i diferents concentracions d'àcid clorhídric, mesurar el volum de gas produït, observar com la concentració afecta la velocitat de reacció, seguir protocols de seguretat detallats.

Cursos 9-12 (Edats 14-18)

  • Enfocament: Comprensió avançada d'estequiometria, cinètica de reaccions i interpretació de dades.
  • Activitats: Realitzar amb precisió reaccions amb magnesi en pols i diferents concentracions d'àcid clorhídric, mesurar i registrar el volum de gas produït, analitzar l'impacte de la concentració dels reactius en la velocitat de reacció, gravació i interpretació detallada dels resultats, complint amb protocols de seguretat avançats, reforçant conceptes de cinètica química i estequiometria.

Equipament de laboratori

Instruments

  • Anac (500 ml, 1000 ml)
  • Balança electrònica
  • Gorra de colze perforada
  • Erle
  • Bureta de gas
  • Cilindres graduats (250 ml)
  • Plaqueta elèctrica
  • Bastidor de laboratori i pinces
  • Agitador magnètic
  • Connector de plàstic
  • Espàtula
  • Tapa
  • Termòmetres
  • Temporitzador

Productes

  • HCl 0,2 M (dissolució)
  • HCl 0,3 M (solució)
  • HCl 0,5 M (dissolució)
  • Magnesi (en pols)
<< tornar a la llista