Esta sesión de laboratorio está diseñada para profundizar en los principios de la termoquímica a través de la exploración de la reacción exotérmica entre el magnesio (Mg) y el ácido clorhídrico (HCl).
Los participantes se involucrarán en la medición de los cambios de temperatura resultantes de esta reacción química, utilizando estas mediciones para discutir conceptos como entalpía y la conservación de la energía.
Objetivos Educativos
- Comprensión de las reacciones exotérmicas Los estudiantes observarán el aumento de temperatura que caracteriza a las reacciones exotérmicas, donde la energía se libera en forma de calor, proporcionando un ejemplo tangible de este tipo de reacción química.
- Aplicación de la ley de conservación de la energía: El experimento sirve como una ilustración práctica de la ley de conservación de la energía, demostrando cómo la energía se transforma de una forma a otra, en este caso, de energía química a energía térmica.
- Cálculo de la entalpía: Al medir los cambios de temperatura durante la reacción, los estudiantes aprenderán a calcular la entalpía de la reacción, ofreciendo una visión cuantitativa de la energía liberada o absorbida durante un proceso químico.
- Precisión experimental. Enfatiza la importancia de la precisión en el pesaje de reactivos, la medición de volúmenes y temperaturas para lograr resultados confiables y reproducibles.
- Protocolos de seguridad: Resalta la necesidad de adherirse a los protocolos de seguridad al manipular sustancias reactivas y corrosivas como el HCl y el magnesio, y el uso de equipo de protección personal como gafas de seguridad, guantes y batas de laboratorio.
Este laboratorio ofrece una oportunidad práctica para explorar las reacciones exotérmicas y los principios fundamentales de la termoquímica. Al analizar los cambios de temperatura durante la reacción entre el magnesio y el ácido clorhídrico, los estudiantes obtienen una comprensión integral de la entalpía de reacción y la conservación de la energía en los procesos químicos. Esta sesión no solo refuerza los principios fundamentales de la química, sino que también mejora las habilidades de los estudiantes en precisión experimental y seguridad, contribuyendo a su competencia general en la experimentación científica.
Protocolo
- Mida 100 mL de ácido clorhídrico (HCl) 0.2 M usando el cilindro graduado.
- Vierte el contenido de la probeta en el calorímetro.
- Sumerja la punta del termómetro digital en el líquido para tomar su temperatura.
- La temperatura inicial del agua aparecerá en la tabla de resultados.
- Pesar aproximadamente 0.2g de polvo de magnesio (Mg).
- Vierte el contenido del recipiente de pesaje en el calorímetro.
- Coloca la tapa al calorímetro.
- Inserte el termómetro digital en la tapa del calorímetro.
- Pon en marcha el cronómetro.
- Activa el botón verde del agitador sobre la tapa del calorímetro.
- El gráfico de temperatura en función del tiempo está en la tableta (pestaña de gráficos).
- Observe la temperatura final cuando finalice la reacción (entre 3 y 4 minutos).
- Detener el cronómetro.
- Los resultados se encuentran en la pestaña de resultados de la tableta.
- Detén el agitador presionando el botón rojo.
- Retira el termómetro de la tapa del calorímetro.
- Retire la tapa del calorímetro.
- Vacía el.
- Enjuague el calorímetro con agua destilada y vierta su contenido en el recipiente de recuperación.
- Enjuaga la probeta con agua destilada y vacía su contenido en el tanque de recuperación.
Nota: La reacción se acelera 10 veces más rápido, para observar más fácilmente la reacción completa.
Resultados esperados
- 0.2076 g de Mg(s) son 0.0085 moles, lo que producirá 440 kJ/mol de Mg.
- En HCl 0.2M, el aumento de temperatura será de 8℃, en aproximadamente 225 segundos.
Resumen de la asignación por rango de calificación
Grados 3-5 (Edades 8-10)
- EnfoqueIntroducción básica a las reacciones exotérmicas y cambios de temperatura.
- ActividadesObservación del aumento de temperatura durante la reacción entre magnesio y ácido clorhídrico, discusiones sencillas sobre la liberación de energía, instrucciones básicas de seguridad.
Grados 6-8 (Edades 11-13)
- EnfoqueComprensión intermedia de reacciones exotérmicas, conservación de la energía y medición de la temperatura.
- Actividades: Realizar la reacción entre magnesio y ácido clorhídrico, medir cambios de temperatura, comprender la transformación de energía, seguir protocolos de seguridad detallados.
Grados 9-12 (Edades 14-18)
- Enfoque: Comprensión avanzada de termoquímica, entalpía de reacción y precisión experimental.
- Actividades: Realizar la reacción con precisión, medir y registrar los cambios de temperatura, calcular la entalpía, analizar la conservación de la energía, registro e interpretación detallados de los resultados, cumplir con protocolos de seguridad avanzados, reforzar conceptos de termoquímica y conservación de la energía.
Esenciales de laboratorio
Instrumentos
- Vaso de precipitados (1000ml)
- Calorímetro
- Balanza electrónica
- Probetas Graduadas (70 ml y 250 ml)
- Espátulas
- Termómetros
- Temporizador
- Pinzas
Productos
- HCl 0.2 M (disolución)
- Magnesio (en polvo)