063 – La influencia de la concentración en la velocidad de reacción 1

Esta sesión de laboratorio está diseñada para cuantificar el volumen de gas producido a partir de la reacción entre magnesio en polvo y ácido clorhídrico de diversas concentraciones. A través de este procedimiento, los estudiantes profundizarán en los principios de la estequiometría química, la cinética de reacción y la influencia de la concentración de los reactivos en la velocidad de reacción.

Objetivos Educativos

  • Estequiometría y producción de gases: Los estudiantes explorarán las relaciones estequiométricas entre reactivos sólidos y productos gaseosos en reacciones químicas, mejorando su comprensión de las conversiones de masa a gas.
  • Exploración de la cinética química: El experimento permite observar cómo las concentraciones variables de ácido clorhídrico influyen en la velocidad de producción de gas, proporcionando un ejemplo práctico de cinética de reacción.
  • Desarrollo de técnicas experimentales: Los participantes perfeccionarán sus habilidades en el uso de equipos de laboratorio para medir volúmenes de gas, mejorando su metodología experimental.
  • Habilidades de interpretación de datos: Los estudiantes aprenderán a analizar resultados experimentales para obtener información sobre las leyes de la cinética química, fomentando su capacidad para comprender y aplicar principios químicos.

Al participar en este laboratorio, los estudiantes obtienen conocimientos prácticos sobre el impacto de la concentración de los reactivos en la velocidad de las reacciones químicas. Aprenden a medir con precisión la producción de gas durante una reacción y analizan cómo las diferentes variables afectan este proceso. La experiencia refuerza la importancia de las prácticas experimentales precisas y el análisis de datos para comprender los principios fundamentales de la química, dotando a los estudiantes de las habilidades necesarias para llevar a cabo investigación experimental.

Protocolo

Montaje de la bureta de gas

  1. Llena un vaso de precipitado de 1 L con al menos 800 mL de agua del grifo.
  2. Coloca el vaso de precipitados de 1 L directamente a la derecha de la placa calefactora.
  3. Fije una pinza universal a la parte superior del soporte, por encima del centro del vaso de precipitados de 1 L, para soportar la bureta de gas.
  4. Llena el vaso de precipitados de 250 ml con agua del grifo.
  5. Llena la bureta de gas hasta el borde con agua del vaso de precipitados de 250 mL.
  6. Coloque un tapón de goma en la bureta de gas.
  7. Asegure la bureta de gas invertida a la pinza, de modo que la abertura (extremo con el tapón de goma) quede cerca del fondo del vaso de precipitados de 1 L.
  8. Retire el tapón de goma (la bureta debe estar sumergida en el vaso de precipitados).

Si el agua gotea de la bureta, es porque no hay suficiente agua en el vaso de precipitados o la bureta está demasiado alta. Si este es el caso, reinicie los pasos 4 a 8.

  1. Coloca el conector de plástico azul de manera que su abertura en forma de J quede por debajo de la abertura de la bureta de gas.

Medición de la reacción

  1. Coloque el matraz Erlenmeyer en la placa calefactora. No encienda el elemento calefactor.
  2. Inserte la barra de agitación magnética en el matraz Erlenmeyer.
  3. Vierta 150 mL de ácido clorhídrico (HCl) 0,3 M en el matraz Erlenmeyer.
  4. Con la espátula, toma una pequeña cantidad de polvo de magnesio (Mg) y colócala en el barco de pesaje para medir una cantidad de aproximadamente 0.2 g.
  5. Coloque el magnesio pulverizado en el matraz Erlenmeyer que contiene la solución de ácido clorhídrico.
  6. Coloque el tapón de dos orificios, acoplado al codo de vidrio, en el matraz Erlenmeyer.
  7. Asegúrate de que el codo de vidrio del matraz Erlenmeyer esté alineado (conectado) al conector de plástico unido a la bureta de gas.
  8. Pon en marcha el cronómetro.
  9. Inicie el agitador magnético.
  10. Tome una lectura del volumen de gas en la bureta cada 10 segundos hasta por 2 minutos.

Los resultados también están disponibles en formato gráfico en la pestaña Resultados. / Volumen frente a tiempo

  1. Después de 2 minutos, detenga el cronómetro y el agitador magnético.
  2. Retire el tapón del matraz Erlenmeyer y extraiga el agitador magnético.
  3. Retire el conector de plástico azul de la bureta.
  4. Vaciar el contenido del matraz Erlenmeyer en el vaso de recuperación y enjuagarlo con agua destilada.
  5. Reinicia el cronómetro.
  6. Reinicia los pasos 4 a 20 con la solución de ácido clorhídrico 0.2 M.
  7. Reinicie los pasos 4 a 20 con la solución de ácido clorhídrico 0.5 M.

Tenga en cuenta que la reacción se acelera 10 veces.

Resultados esperados

  • 0.2076g de Mg(s) son 0.085 moles, lo que producirá 0.085 moles de H2.
  • 0.085 moles de H2 ocupará un volumen aproximado de 204 mL.
  • La reacción se completará en aproximadamente 120 a 180 segundos.
  • La reacción se completará más rápido con la solución 0.5M, luego con la 0.3M y finalmente más lento con la solución 0.2M.

Resumen de la asignación por rango de calificación

Grados 3-5 (Edades 8-10)

  • EnfoqueIntroducción básica a los conceptos de tasas de reacción y producción de gas.
  • Actividades: Observación de la producción de gas en reacciones de magnesio en polvo con diferentes concentraciones de ácido clorhídrico, discusiones sencillas sobre cómo la concentración afecta la velocidad de reacción, instrucciones básicas de seguridad.

Grados 6-8 (Edades 11-13)

  • EnfoqueComprensión intermedia de estequiometría, cinética de reacciones y producción de gases.
  • Actividades: Realizar reacciones con magnesio en polvo y diferentes concentraciones de ácido clorhídrico, midiendo el volumen de gas producido, observando el efecto de la concentración en la velocidad de reacción, siguiendo protocolos de seguridad detallados.

Grados 9-12 (Edades 14-18)

  • Enfoque: Comprensión avanzada de estequiometría, cinética de reacciones e interpretación de datos.
  • Actividades: Realizar con precisión reacciones con magnesio en polvo y diferentes concentraciones de ácido clorhídrico, medir y registrar el volumen de gas producido, analizar el impacto de la concentración del reactivo en la velocidad de reacción, registro e interpretación detallados de los resultados, adhesión a protocolos de seguridad avanzados, refuerzo de los conceptos de cinética química y estequiometría.

Esenciales de laboratorio

Instrumentos

  • Vaso de precipitados (500 ml, 1000 ml)
  • Balanza electrónica
  • Gorra con agujeros en el codo
  • Erle
  • Bureta de gas
  • Probetas (250 ml)
  • Plancha eléctrica
  • Soporte de laboratorio y pinzas
  • agitador magnético
  • Conector de plástico
  • Espátula
  • Tapón
  • Termómetros
  • Temporizador

Productos

  • HCl 0.2 M (disolución)
  • HCl 0.3 M (disolución)
  • HCl 0.5 M (solución)
  • Magnesio (en polvo)
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