064 – La influència de la concentració en la velocitat de reacció 2

Aquest protocol se centra en avaluar com la concentració d’àcid clorhídric afecta el seu temps de reacció amb el magnesi en pols i els canvis de temperatura resultants.

A través d'aquest muntatge experimental, els estudiants tindran l'oportunitat d'aprofundir en els principis de la cinètica química, la termodinàmica i l'estequiometria.

Objectius educatius

  • Cinètica química: Comprendre com la concentració de l'àcid clorhídric influeix en la velocitat de la seva reacció amb el magnesi, proporcionant informació sobre les taxes de reacció.
  • Termodinàmica: Observeu i registreu els canvis de temperatura durant la reacció per identificar la seva naturalesa exotèrmica o endotèrmica, millorant la comprensió dels canvis d'energia en els processos químics.
  • Habilitats experimentals: Desenvolupa la precisió en la mesura de líquids i sòlids i en el seguiment de reaccions químiques, millorant la tècnica experimental i l'exactitud.
  • Anàlisi i interpretació: Aprèn a analitzar dades basades en el temps i tèrmiques per comprendre l'impacte de la concentració dels reactius en la reacció, fomentant així habilitats analítiques i interpretatives en química.

Investigant l'efecte de la concentració de l'àcid clorhídric en la seva reacció amb el magnesi, aquesta experiència ofereix una visió valuosa de la dinàmica de les reaccions químiques.

Els estudiants no només observaran de primera mà la influència de la concentració dels reactius en la velocitat de reacció i els canvis de temperatura, sinó que també aplicaran aquestes observacions per entendre la interconnexió entre la cinètica i la termodinàmica química. Les habilitats i els coneixements adquirits en aquest laboratori són fonamentals per al disseny de processos químics i per a una comprensió més profunda de les reaccions químiques, preparant els estudiants per a estudis avançats i recerca en química.

Protocol

Part 1: reacció amb HCl 1M

  1. Mesura 100 mL d'àcid clorhídric (HCl) 1M utilitzant el cilindre graduat.
  2. Aboca el contingut del cilindre graduat al calorímetre.
  3. Submergeix la punta del termòmetre digital al líquid per prendre'n la temperatura.
  4. La temperatura inicial de l'aigua apareixerà a la taula de resultats.
  5. Peseu aproximadament 0,4 g de pols de magnesi (Mg).
  6. Aboca el contingut del vaixell de pesada dins del calorímetre.
  7. Poseu la tapa al calorímetre.
  8. Introduïu el termòmetre digital a la tapa del calorímetre.
  9. Inicia el cronòmetre.
  10. Activare el botó verd de l'agitador a la tapa del calorímetre.
  11. El gràfic de la temperatura en funció del temps està a la tauleta (pestanya de gràfics).
  12. Anota la temperatura final quan acabi la reacció (aproximadament al cap d'1 minut).
  13. Atura el cronòmetre.
  14. Els resultats es troben a la pestanya de resultats de la tauleta.
  15. Atura l'agitador prement el botó vermell.
  16. Retira el termòmetre de la tapa del calorímetre.
  17. Retireu la tapa del calorímetre.
  18. Buidar el contingut del calorímetre al dipòsit de recuperació.
  19. Esbandiu el calorímetre amb aigua destil·lada i buideu-ne el contingut al dipòsit de recuperació.
  20. Esbandiu el cilindre graduat amb aigua destil·lada i buideu el seu contingut al dipòsit de recuperació.
  21. Reinicia el cronòmetre.

Part 2: reacció amb 2M HCl

  1. Repetiu els passos 1 a 19 anteriors utilitzant àcid clorhídric (HCl) 2M.
  2. Anoteu el temps necessari fins al final de la reacció, determinat per l'estabilització de la temperatura. Compareu-ho amb la reacció de l'apartat 1 realitzada amb àcid clorhídric (HCl) 1M.

Nota: la reacció s'accelera 10 vegades més ràpidament per observar més fàcilment la reacció completa.

Resultats previstos

Part 1

  • 0.42 g de pols de Mg(s) produiran 440 kJ/mol de Mg.
  • En HCl 1 M, l'augment de temperatura serà de 17℃, en uns 50 segons.

Part 2

  • A HCl 2 M, l'augment de temperatura serà de 17℃, en uns 22 segons.

Resum de tasques per rang de qualificació

Cursos 3-5 (Edats 8-10)

  • Enfocament: Introducció bàsica a les velocitats de reacció, canvis de temperatura i efectes de concentració.
  • Activitats: Observació de les reaccions del magnesi en pols amb àcid clorhídric a diferents concentracions, anotant diferències simples en la velocitat de reacció i els canvis de temperatura, instruccions bàsiques de seguretat.

Cursos 6è-8è (Edats 11-13 anys)

  • EnfocamentComprensió intermèdia de la cinètica de reacció, la termodinàmica i els efectes de la concentració.
  • Activitats: Realitzar reaccions amb magnesi en pols i diferents concentracions d'àcid clorhídric, mesurant els canvis de temperatura, observant com la concentració afecta la velocitat de reacció i la temperatura, seguint protocols de seguretat detallats.

Cursos 9-12 (Edats 14-18)

  • EnfocamentComprensió avançada de cinètica química, termodinàmica i anàlisi de dades.
  • Activitats: Realitzar amb precisió reaccions amb magnesi en pols i diferents concentracions d'àcid clorhídric, mesurant i registrant els canvis de temperatura i els temps de reacció, analitzant l'impacte de la concentració dels reactius en la velocitat de reacció i els canvis tèrmics, enregistrament i interpretació detallats dels resultats, adherint-se a protocols de seguretat avançats, reforçant els conceptes de cinèt.

Equipament de laboratori

Instruments

  • Anàlisi (1000ml)
  • Calorímetre
  • Balança electrònica
  • Cilicindres graduats (70ml i 250ml)
  • Espàtules
  • Termòmetres
  • Temporitzador
  • Pinces

Productes

  • HCl 2 M (dissolució)
  • HCl 1 M (dissolució)
  • Magnesi (en pols)
<< tornar a la llista