Cálculo del rendimiento de una reacción química

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1 COLEGIO INTERNACIONAL SEK-CATALUNYA Curso 2011/12 Práctica Química 1 4º ESO Cálculo del rendimiento de una reacción química Introducción Para interpretar una reacción de manera cuantitativa, es necesario aplicar los conocimientos de masa molar y mol. En una reacción química donde intervienen dos reactivos, la sustancia que se consume completamente recibe el nombre de reactivo limitante, porque es el que determina la cantidad de producto que se forma. El otro reactivo se conoce como reactivo en exceso. La estequiometría es el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química. Para determinar cuál es el reactivo limitante en una reacción química dada, es necesario conocer la ecuación estequiométrica, así como las cantidades teóricas que se requieren de los reactivos para generar determinado producto. El método más común por el cual se establece la cantidad de reactivo y producto es el método de mol, significa que los coeficientes estequimétricos en una ecuación química se pueden interpretar como el número de moles de cada sustancia. Por otra parte, la cantidad de producto que se forma cuando el reactivo limitante ha reaccionado totalmente, se denomina rendimiento teórico. El rendimiento teórico es el máximo que se puede obtener. La cantidad de producto que realmente se obtiene en una reacción se llama rendimiento real. El rendimiento teórico es mayor que el rendimiento real, ya que en este último se pueden originar pérdidas de producto durante el desarrollo del experimento. Sin embargo, es más común en una reacción química determinar el porcentaje de rendimiento de cierto producto, mediante la expresión siguiente: % de rendimiento = (rendimiento real / rendimiento teórico) x 100

2 Materiales y reactivos 1. Vaso de precipitados 2. Agitador de vidrio 3. Embudo de vidrio 4. Balanza 5. Papel de filtro 6. Sulfato de cobre 7. Hidróxido sódico 8. Agua destilada 9. Rotulador para marcar vidrio Procedimiento La reacción que se va a llevar a cabo es la que tiene lugar entre el nitrato de plomo (II) y el yoduro potásico: El hidróxido de cobre es un compuesto verde oscuro, insoluble en agua, que aparecerá como un precipitado. Será el producto que recuperaremos con el fin de determinar el rendimiento de la reacción. Se prepara una disolución 0.5M de sulfato de cobre. Se prepara una disolución 0.5M de hidróxido sódico. Es importante lavar bien el agitador de vidrio tras preparar la primera disolución, antes de utilizarle en la preparación de la segunda. Se calcula la cantidad de hidróxido sódico que se necesita para que reaccione totalmente con 20 ml de CuSO 4. La preparación de las disoluciones que van a reaccionar ha de hacerse con cuidado. Debes etiquetar los vasos con el fin de identificarlas. Antes de iniciar la reacción debe prepararse el montaje necesario para realizar la filtración del precipitado. Muy importante. Una vez preparado el filtro, debe pesarse (ver figura) y anotar el valor obtenido en la tabla que aparece en el apartado 5.

3 Para iniciar la reacción se vierte el contenido de uno de los vasos en el otro. Inmediatamente se observará la formación de hidróxido de cobre. A continuación se filtrará, lavando el vaso varias veces con agua destilada, hasta que todo el precipitado quede en el filtro. Se extrae con cuidado el filtro del embudo y se seca utilizando una estufa o un microondas. Si se utiliza microondas son necesarios 3 ó 4 minutos para un secado total. A la hora de secar el precipitado en el microondas se debe tener cuidado. Un tiempo excesivo puede hacer que el papel arda. Una vez seco se pesa el conjunto papel-precipitado y se anota el resultado de la pesada en la tabla del apartado 5.

4 Resultados a) Completar la siguiente tabla con los resultados obtenidos: Filtro (A) Precipitado + filtro (B) Precipitado obtenido (B) (A) Masa (gramos) b) Escribe la ecuación ajustada c) Cálculo estequiométrico (teórico) de la cantidad de Cu(OH) 2 obtenido. d) Cálculo del rendimiento de la reacción. e) Análisis del resultado obtenido en el rendimiento de la reacción y propuestas de mejora. Criterios a evaluar: Criterio D: Investigación científica Se espera que los alumnos realicen una investigación científica de forma independiente, es decir, diseñarla, planificarla y finalmente llevarla a cabo. Para ellos los alumnos deben ser capaces de: Determinar un objetivo adecuado Formular una hipótesis adecuada Identificar y manipular variables Seguir un procedimiento y plasmar todas sus especificaciones en el informe Evaluar el método. Nivel logro Descriptor 0 El alumno no alcanza ninguno de los niveles especificados por los descriptores que figuran a continuación. 1 2 El alumno intenta definir el tema de estudio que se deriva de la situación que se les plantea. Es capaz de reconocer algunas de las variables implicadas aunque de forma incompleta. El método propuesto es incompleto. La evaluación del método propuesto es incompleta o inexistente. 3 4 El alumno identifica el tema de estudio que se deriva de la situación que se les plantea. Es capaz de reconocer algunas de las variables implicadas y de realizar alguna hipótesis no completamente desarrollada. El método propuesto es completo, pero su evaluación no está del todo desarrollada. 5 6 El alumno identifica el tema de estudio que se deriva de la situación que se les plantea. Es capaz de reconocer las variables implicadas y de realizar hipótesis mediante razonamientos científicos. Define cómo manipular las variables. El alumno evalúa el método utilizado y comenta su fiabilidad, propone cambios de mejora del método utilizado.

5 Criterio E: Procesamiento de los datos Los alumnos deberán ser capaces de: Obtener y registrar datos usando las unidades de medida adecuadas Organizar, transformar y presentar datos empleando formatos numéricos o visuales Analizar e interpretar los datos Extraer conclusiones coherentes con los datos y basadas en el razonamiento científico Nivel logro Descriptor 0 El alumno no alcanza ninguno de los niveles especificados por los descriptores que figuran a continuación. 1 2 El alumno organiza y presenta los datos obtenidos de manera clara y ordenada. Es capaz de extraer una conclusión obvia. 3 4 El alumno organiza y presenta los datos obtenidos de manera clara y ordenada. Es capaz de construir un gráfico con los datos obtenidos, utilizando modos de comunicación apropiados. El alumno es capaz de extraer una conclusión coherente con los dados. 5 6 El alumno organiza y presenta los datos obtenidos de manera clara y ordenada. Es capaz de construir un gráfico con los datos obtenidos, utilizando modos de comunicación apropiados. El alumno explica las tendencias observadas y relaciones observadas entre los datos obtenidos. Hace comentarios sobre la fiabilidad de los datos obtenidos y extrae una conclusión clara basada en la correcta interpretación de los datos usando un razonamiento científico.