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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE MECÁNICA CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA GUÍA DE LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICA PRÁCTICA No. 4 OBTENCIÓN DEL OXÍGENO 1. DATOS GENERALES: NOMBRES: Asqui Boris 8076 Barroso Jean 8022 González Anderson 8097 Sánchez Ginna 8021 Reyes Andrés 8002 GRUPO No.: 2 FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA: 2020/07/02 2020/07/03 2.OBJETIVO(S): 2.1 GENERAL: Obtener oxigeno por medio de una reacción de descomposición y comprobar su presencia. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO 2.2. ESPECÍFÍCOS: ▪ Obtener algunos gases en el laboratorio a partir de reacciones químicas. ▪ Efectuar pruebas para el reconocimiento de obtención del oxigeno ▪ Estudiar la obtención de oxígeno. ▪ Ver sus propiedades comburentes. 3.METODOLOGÍA: ▪ En un Kitasato agregar de 4 a 6 gr de permanganato de potasio (KMnO4). ▪ Introducimos en el corcho el vástago del embudo de separación y colocamos sobre el Kitasato. ▪ En el embudo de separación colocamos 10 a 15 ml de agua oxigenada de 30 volúmenes. ▪ Sobre la abertura lateral del Kitasato colocamos una manguera y la llevamos a una cuba de agua. ▪ En el borde la manguera y dentro del agua colocamos un embudo de separación lleno de agua e invertido. ▪ Dejamos caer lentamente el agua oxigenada sobre el permanganato de potasio (KMnO4). ▪ En el embudo recogemos el gas oxigeno desprendido de la reacción. ▪ Acercar un fosforo encendido al vástago del embudo. ▪ Abrir la llave del embudo y observar lo que ocurre. 4.EQUIPOS Y MATERIALES, REACTIVOS Y SUSTANCIAS: 4.1 EQUIPOS Y MATERIALES: ▪ Un kitasato 250 mL. ▪ Una manguera ▪ Un embudo de separación 250 mL. ▪ Un corcho con hoyo. ▪ Un balón aforado 500 mL. ▪ Una probeta de 25 mL. ▪ Fósforos 4.2REACTIVOS Y SUSTANCIAS: ▪ Clorato de Potasio. ▪ Papel filtro ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO No Si Si Si 5. MARCO TEÓRICO: ▪ El oxígeno se encuentra libre en la atmósfera en forma de O2, el cual constituye la quinta parte de su peso y en las altas capas de la atmósfera como O3. Combinado se lo encuentra formando H2O que cubre las 3/4 partes de la superficie terrestre y el mismo constituye 8/9 de su peso, también se lo encuentra formando una gran cantidad de óxidos, oxácidos, sales oxigenadas, el alcohol, el azúcar, la celulosa y gran cantidad de compuestos orgánicos. ▪ Oxígeno Elemento químico gaseoso, símbolo O, número atómico 8 y peso atómico 15.9994. Es de gran interés por ser el elemento esencial en los procesos de respiración de la mayor parte de las células vivas y en los procesos de combustión. Es el elemento más abundante en la corteza terrestre. Cerca de una quinta parte (en volumen) del aire es oxígeno. ▪ Existen equipos capaces de concentrar el oxígeno del aire. Son los llamados generadores o concentradores de oxígeno, que son los utilizados en los bares de oxígeno ▪ El oxígeno gaseoso no combinado suele existir en forma de moléculas diatónicas, O2, pero también existe en forma triatómica, O3, llamada ozono. 6.PROCEDIMIENTO: 6.1DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA: Obtención del Oxigeno ¿Conoces a detalle la practica a realizar? Observar detenidamente el video Poseer el equipo, materiales y los compuestos necesarios ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO Si No Si Si Si 6.2REACCIONES: 𝟐𝑲𝑪𝒍𝑶𝟑 → 𝟐𝑲𝑪𝒍 + 𝟑𝑶𝟐 6.3CÁLCULOS Y RESULTADOS: ▪ El oxígeno puede obtenerse a partir de la descomposición térmica de óxidos (de metales poco reactivos, de los peróxidos, algunos bióxidos y algunos oxisoles). Se puede obtener por electrólisis del agua. Por destilación fraccionada del aire líquido. Colocar en el tubo de ensayo la cantidad requerida de 𝐾𝐶𝑙𝑂3 Calentar el tubo con la llama del mechero de gas ¿Observas si se producen burbujas de Oxígeno? Aguardar un poco más de tiempo Añadir el papel de filtro retorcido cuando todo el tubo de ensayo este lleno de oxigeno ¿La práctica culmino con éxito? Anotar observaciones y conclusiones para el respectivo informe de laboratorio. Fin de la practica Analizar a fondo, que pudo fallar ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO ▪ El oxígeno es el elemento más abundante en la naturaleza. Libre existe en el aire. Combinado en el agua, en los compuestos oxigenados; en los vegetales y animales. ▪ El oxígeno se prepara en el laboratorio por acción del calor sobre el clorato de potasio, usando bióxido de manganeso como catalizador. ▪ El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es poco soluble en el agua, es ligeramente más pesado que el aire. ▪ El oxígeno es el agente de combinación por excelencia (comburente). En efecto, muchas sustancias arden en el aire, combinándose con el oxígeno, con desprendimiento de calor y luz. ▪ El oxígeno es indispensable para la vida de los seres vivos, lo mismo que en combustión del carbón, petróleo, gasolina, etc. 6.4ANALISIS DE RESULTADOS: ▪ Escribir la ecuación química balanceada que representa la reacción de obtención del oxígeno. ▪ ¿Qué propiedad presenta el oxígeno y el hidrógeno con respecto a los procesos de combustión? Definir los términos: combustible y comburente. 6.5OBSERVACIONES: ▪ Notamos que la combustión es muy rápida. ▪ Podemos notar las propiedades comburentes al momento de introducir el papel filtro ▪ Las burbujas que se producen son el oxígeno que se desprende de la descomposición del Clorato Potásico 7.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: ▪ Se logra ver como se producen burbujas (O2) que se desprende de la descomposición del KClO3 en el tubo de ensayo. Se recomienda usar pinzas para transportar sin peligro el papel filtro al tubo de ensayo ▪ Tener en siempre en cuenta el uso de la bioseguridad para evitar percances dentro del laboratorio 8.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: A. 2013,12. Características del Oxígeno. Revista Ejemplode.com. Obtenido 12, 2013, de https://www.ejemplode.com/38-quimica/3531-caracteristicas_del_oxigeno.html «Características del oxígeno». Accedido 2 de julio de 2020.https://www.tutareaescolar.com/caracteristicas-del-oxigeno.html. https://www.ejemplode.com/38-quimica/3531-caracteristicas_del_oxigeno.html https://www.tutareaescolar.com/caracteristicas-del-oxigeno.html ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO «Oxígeno | Textos Científicos». Accedido 2 de julio de 2020. https://www.textoscientificos.com/quimica/oxigeno. https://www.textoscientificos.com/quimica/oxigeno. 1. Oxígeno - Wikipedia, la enciclopedia libre. Accessed July 2, 2020. https://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno 9.CUESTIONARIO: 1. ¿Qué características tiene el gas oxígeno? ▪ El oxígeno es un gas incoloro (en estado líquido y sólido toma un color azul pálido), inodoro e insípido que integra el grupo de los anfígenos de la tabla periódica y que, siendo un no metal, se caracteriza especialmente por su alta reactividad. Por ello forma parte de cientos y cientos de miles de compuestos orgánicos y se combina con la gran mayoría del resto de los elementos. ▪ Es uno de los elementos más abundantes en el planeta, formando gran parte de las sustancias vivas e inertes en la corteza terrestre y constituye el 21% de la atmósfera de la Tierra ▪ Forma parte del agua que es una combinación de hidrógeno y oxígeno. Se calculaque alrededor del 50 % del peso de la corteza terrestre corresponde al oxígeno ▪ El oxígeno posee nueve isótopos, el natural es una mezcla de tres de ellos. El del oxígeno-18, que se produce de forma natural, es estable y se comercializa libremente en el mercado, en forma de agua ▪ Es un elemento altamente combustible, se quema con facilidad ya sea estando solo (como en el caso de tanques de oxígeno, por ejemplo), o cuando se combina con otras sustancias ▪ Existe en diversos compuestos orgánicos, tales como las proteínas, las grasas, los azúcares y celulosas de que están formados las plantas y los animales, siendo uno de los elementos que entran en la composición molecular de los seres vivos. 2. ¿Qué procedimiento se realiza de manera industrial para obtener oxígeno? ▪ Desde el punto de vista Industrial, pueden seguirse dos procedimientos para la obtención del oxígeno: la electrólisis del agua y la destilación fraccionada del aire. 3. ¿Enliste las aplicaciones que tiene el gas oxígeno? ▪ Medicina: se usa oxígeno para pacientes que necesitan ventilación mecánica, normalmente a concentraciones superiores al 21 % encontrado en el aire ambiental. ▪ Apoyo vital y uso recreativo: Los escaladores de montaña y los que viajan en aviones no presurizados a veces tienen un suplemento de O2 ▪ Industria: La fundición de mena de hierro en acero consume el 55 % del oxígeno producido comercialmente. ▪ Ciencia: Los paleo climatólogos miden la relación entre el oxígeno-18 y el oxígeno- 16 en los esqueletos y exoesqueletos de los organismos marinos para determinar cómo era el clima hace millones de año. https://www.textoscientificos.com/quimica/oxigeno https://www.textoscientificos.com/quimica/oxigeno https://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno http://www.livescience.com/28738-oxygen.html ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO 10.ANEXOS PLANOS (fotos hoja horizontal) NOTAS CATEGORÍA DEL DIAGRAMA □ APROBADO □ CERTIFICADO □ INFORMACIÓN □ POR CALIFICAR □ POR APROBAR □ POR CALIFICAR ESPOCH FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICA LABORATORIO DE…… REALIZADO POR:……… TEMA DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO: a) b) c) d) LÁMINA ESCALA FECHA 1:1 aa/mm/dd (a) (b) (c) (d) ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE MECÁNICA CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA GUÍA DE LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICA PRÁCTICA No. 5 OBTENCIÓN DEL HIDRÓGENO 1. DATOS GENERALES: Asqui Boris 8076 Barroso Jean 8022 González Anderson 8097 Sánchez Ginna 8021 Reyes Andrés 8002 GRUPO No.: 2 FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA: 2020/07/02 2020/07/03 2.OBJETIVO(S): 2.1 GENERAL: A través de las dos practicas a realizar obtener hidrógeno gaseoso ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO 2.2. ESPECÍFÍCOS: Conseguir hidrógeno a partir de la reacción química del magnesio y el ácido clorhídrico así mismo del Zinc y ácido clorhídrico. 3.METODOLOGÍA ▪Sobre la abertura lateral del Kitasato colocamos una manguera y la llevamos a una cuba de agua. ▪En el borde de la manguera y dentro del agua colocamos un embudo de separación lleno de agua e invertido. ▪En el Kitasato agregar de 4 a 6 gr de zinc (Zn) y 10 a 15 ml de ácido clorhídrico (HCl). ▪Inmediatamente introducimos el corcho en la boca del Kitasato tapándolo muy bien de tal manera que no escape el gas obtenido. ▪En el balón aforado de separación recogemos el gas hidrogeno desprendido de la reacción. ▪Encender un fosforo y acercar al Kitasato. ▪Observar. 4.EQUIPOS Y MATERIALES, REACTIVOS Y SUSTANCIAS: 4.1 EQUIPOS Y MATERIALES: ▪ Un Kitasato 250 mL. ▪ Una manguera. ▪ Un corcho con hoyo ▪ Una probeta de 25 mL ▪ Embudo de separación 250 mL ▪ 1 balón aforado ▪ Plastilina ▪ Fósforos ▪ 1 cuba de agua ▪ 1 globo 4.2REACTIVOS Y SUSTANCIAS: • Ácido clorhídrico HCl. • Zinc • Aluminio (rollo de papel aluminio) ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO 5.MARCO TEÓRICO: El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. El hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 73,9% de la materia visible del universo. Existen 3 isótopos del hidrógeno: el protio, de masa 1, que se encuentra en más del 99.98% del elemento natural; el deuterio, de masa 2, que se Encuentra en la naturaleza aproximadamente en un 0.02%, y el tritio, de masa 3, que aparece en pequeñas cantidades en la naturaleza, pero que puede producirse artificialmente por medio de varias reacciones nucleares El hidrógeno elemental es muy escaso en la Tierra y es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por ejemplo, el metano. La mayor parte del hidrógeno elemental se obtiene en el lugar y en el momento en el que se necesita, también podemos obtenerlo a partir del agua por un proceso de electrólisis, pero resulta un método mucho más caro que la obtención a partir del gas natural. El hidrógeno como portador de energía recalca sus beneficios para el ambiente. No produce contaminación ni consume recursos naturales. El hidrógeno se toma del agua y luego se oxida y se devuelve al agua. No hay productos secundarios ni tóxicos de ningún tipo que puedan producirse en este proceso. El hidrógeno Se usa para fabricar fertilizantes agrícolas, margarinas y plásticos. También se utiliza como armamento bélico para fabricar bombas de hidrógeno. 6.PROCEDIMIENTO: • Reacción del ácido con los metales – Toma tres tubos de ensayo y pon en cada uno de ellos una viruta pequeña de cada metal. – Llena una pipeta de 20 mL con ácido clorhídrico (utiliza la pera de goma para pipetear) y vierte en cada tubo de ensayo 4 o 5 mL de ácido clorhídrico . – La experiencia debes realizarla en una campana de extracción de gases o cerca de la ventana, y nunca cerca de un mechero encendido. Espera un par de minutos y observa lo que pasa. • Recogida de un gas en el laboratorio – De los metales que hayan reaccionado elige uno y pon unas cuantas virutas en un matraz Erlenmeyer. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO No Si Si Si Si No – Realiza el montaje de la figura: llenas el tubo de ensayo con agua, lo tapas, lo inviertes sin que caiga nada de agua y lo colocas en el cristalizador. – Es muy importante que el hidrógeno que se va a formar dentro del matraz no escape por los agujeros del tapón horadado. Para evitarlo, pon parafina u otra sustancia parecida que selle dichas aberturas. – Vierte por el tubo de seguridad ácido clorhídrico. Observarás en el tubo de ensayo la aparición de unas burbujas. Las primeras en aparecer son del aire que contenía el matraz Erlenmeyer, luego serán una mezcla de hidrógeno y aire y, por último, aparecerá el hidrógeno. 6.1DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA: ¿Conoces los reactivos que vamos a utilizar? 1.Granalla de Zinc 2.Pedazos de cita de magnesio Colocamos en el matraz de Erlenmeyer los reactivos empezando con el Zinc Metálico o los pedazos de cinta de magnesio Colocamos en Ácido clorhídrico ¿Al mismo tiempo colocamos el corcho? Obtención del Hidrogeno El gas hidrogeno se escapa. ESCUELASUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO Si Si No 6.2REACCIONES: • 𝟐𝑯𝑪𝒍 + 𝒁𝒏 = 𝒁𝒏𝑪𝒍 + 𝑯𝟐 • 𝟐𝑯𝑪𝒍 + 𝑴𝒈 = 𝑴𝒈𝑪𝒍 + 𝑯𝟐 6.3CÁLCULOS Y RESULTADOS: Para obtener hidrógeno en estado puro, es necesario extraerlo de los compuestos en los que se encuentra combinado, principalmente el agua, los combustibles fósiles y la materia orgánica (biomasa). A partir del agua: Electrólisis Mediante la electrólisis, el agua se descompone para formar hidrógeno y oxígeno. Realmente se trata de llevar a cabo el proceso inverso a la reacción de combustión de hidrógeno (3). Como puede observarse, en esta reacción se necesita un aporte energético, que será suministrado mediante energía eléctrica. A partir de combustibles fósiles Los combustibles fósiles son «portadores de hidrógeno», porque lo contienen en su molécula. Para obtenerlo como gas hidrógeno, bastaría con hacerlos reaccionar con agua utilizando un catalizador para facilitar la reacción. Este proceso químico se denomina «reformado con vapor de agua» y requiere aporte de energía porque es un proceso El globo conectado a través de la manguera procederá a inflarse por el gas obtenido ¿La práctica culmino con éxito? Anotar observaciones y conclusiones para el respectivo informe de laboratorio. Fin de la practica Analizar a fondo, que pudo fallar ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO endotérmico, en el que se obtienen como productos principales hidrógeno y monóxido de carbono (CO). A partir de biomasa La biomasa es materia que proviene de los seres vivos, tanto vegetales (residuos forestales, agrícolas, cultivos energéticos...), como animales (purines, vísceras...) en la que abundan los compuestos hidrogenados. Cuando el tratamiento de la biomasa da lugar a la formación de gas, a este producto se le denomina biogás. Mediante procesos químicos de reformado de ese gas, como los mencionados anteriormente, se puede obtener hidrógeno. 6.4 ANALISIS DE RESULTADOS: Podemos darnos cuenta de que a través de esta práctica realizada logramos obtener de dos formas el hidrogeno gaseoso, usando los reactivos requeridos en forma escrita, y siguiendo las instrucciones, lo que llevaría al fracaso de esta práctica es la falta de concentración al momento de realizarla, ya que el hidrogeno sale desprendido de la reacción y debemos colocar rápidamente el corcho conectado a la manguera y un globo, así evitamos la pérdida del gas. 6.5 OBSERVACIONES: El experimento es interesante así que las observaciones se detallaran más en los diferentes procesos. Reacción 1 Al reaccionar el zinc con el ácido clorhídrico ocurre una reacción violenta, esta reacción produce humo de color blanco, el cual es hidrogeno mismo que será recolectado por medio de un corcho que tiene una manguera unido a un orificio por el cual va a pasar este gas y para finalmente ser almacenado en un globo que se hincha por la presión del gas. Dato importante esta esta es interpretada como una reacción exotérmica Reacción 2 Al reaccionar magnesio metálico y agregamos ácido clorhídrico al igual que la reacción anterior produce una energía que se desprende en forma de humo color blanco (hidrogeno), la diferencia con la reacción anterior es que esta es menos violenta. 7.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Concluimos que existen diversos métodos de obtención de hidrógeno cuyos costes de obtención varían dependiendo del sistema de producción. También que ni el magnesio ni el zinc son atacados por el ácido clorhídrico, y que del ácido concentrado que se utilice dependen los subproductos. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO Se recomienda revisar el estado del laboratorio y sus implementos que funcionen de manera correcta, anotar hasta el más pequeño detalles, te puede ser de mucha ayuda para comprender mejor los conceptos. 8.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Combustible, comburente y energía de activación. (s. f.). Recuperado 2 de julio de 2020, de http://www.expower.es/combustible-comburente-energia.htm https://www.edistribucion.es/anayaeducacion/8440052/recursos/07/U7%20- %20Practica%20Obtencion%20Hidrogeno.pdf Gutiérrez, L (2005)” El Hidrógeno, combustible del futuro” (vol. 99, N°1), Madrid. El hidrógeno: Metodologías de producción. (s. f.). Recuperado 2 de julio de 2020, de http://www.fgcsic.es/lychnos/es_es/articulos/hidrogeno_metodologias_de_produccion 9.CUESTIONARIO: 1. ¿Qué es un comburente? Sustancia que, sin ser necesariamente combustibles en sí mismas, pueden por lo general, al desprender oxígeno, provocar o favoreces la combustión de otros materiales con los q entra en contacto. El comburente oxida al combustible en cuestión para finalmente ser reducido por completo por el último. 2. Indique 5 ejemplos de comburente Percloratos. Cloratos. Clorito Sódico y Potásico. Nitrato Sódico. 3. ¿Qué es un combustible? Se llama combustible a cualquier material que es plausible de liberar energía una vez que se oxida de manera violenta y con desprendimiento de calor. Normalmente, el combustible liberará energía de su estado potencial a un estado utilizable, ya sea de modo directo o mecánicamente, produciendo como residuo el calor. Es decir, los combustibles son sustancias susceptibles de ser quemadas o que tienden a quemarse. 4. Indique 10 ejemplos de combustibles Carbón Madera Canfín http://www.expower.es/combustible-comburente-energia.htm https://www.edistribucion.es/anayaeducacion/8440052/recursos/07/U7%20-%20Practica%20Obtencion%20Hidrogeno.pdf https://www.edistribucion.es/anayaeducacion/8440052/recursos/07/U7%20-%20Practica%20Obtencion%20Hidrogeno.pdf http://www.fgcsic.es/lychnos/es_es/articulos/hidrogeno_metodologias_de_produccion https://www.definicionabc.com/general/combustible.php https://www.definicionabc.com/ciencia/energia.php ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO Gasolina Alcohol Aceite vegetal Gas Natural Benceno Magnesio Propano ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO 10.ANEXOS PLANOS (fotos hoja horizontal) NOTAS CATEGORÍA DEL DIAGRAMA □ APROBADO □ CERTIFICADO □ INFORMACIÓN □ POR CALIFICAR □ POR APROBAR ESPOCH FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICA LABORATORIO DE…… REALIZADO POR:……… TEMA DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO: a) b) c) d) LÁMINA ESCALA FECHA 1:1 aa/mm/dd (a) (b) (c) (d)
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