Obtención y Propiedades de Hidrógeno y Oxígeno - Previo - HdezLarios [PDF]

Zitiervorschau

Nombre del estudiante: Hernández Larios Jazmín Angélica Obtención del H2 y O2

Coloca los 30 mg de cinc metálico en un vial de plástico plano, para que flote en la parte superior del cañón lleno de agua.

Coloque 1.5 mL de HCl 6M en una charolita de plástico y succione esta sustancia con la jeringa.

Al producirse el O2 jala el émbolo de la jeringa ligeramente para tener el gas a baja presión, y agite la jeringa. Coloca los 50 mg de KI en polvo en el vial plano, para que flote en la parte superior del cañón lleno de agua.

Coloca 3 mL del H2O2 al 6% en una charolita de plástico y succiona esta sustancia con la jeringa.

Conversión reversible de Cu

Reactividad del H2 y O2

Llena un tubo de ensayo pequeño con agua e inviértelo en una cuba de agua conecta la manguera de hule de 15 cm de largo a la salida de la jeringa.

Combustión

Transfiere O2 de la jeringa a un tubo de ensayo de 15 cm de alto por desplazamiento de aire, enciende una pajilla y apágala, introduciéndola inmediatamente en el tubo de O2.

Desplaza el agua con el hidrógeno gaseoso. Separa el tubo de ensayo del agua y sostén la boca hacia abajo y acércalo a una vela encendida. Repite este experimento desplazando la mitad con H2 y O2

Fabricación de un cohete

Propiedades del O2

metálico y óxido de cobre (II)

Utiliza alambre o lana de cobre para llenar una pipeta Pasteur, sosteniendo la pipeta en una posición horizontal

Calienta la pipeta que contiene cobre metálico (lana de cobre) unos 30 segundos y pase 60 mL de oxígeno pipeta mientras continúa con el calentamiento.

Conecta la jeringa llena de hidrógeno a la pipeta Pasteur que contiene el compuesto de cobre obtenido calienta la pipeta con el contenido del experimento y pasa lentamente 60 mL de H2 continuando el calentamiento.

Corta el final de una pipeta Beral dejándole aprox. 2 cm de tallo unido al bulbo.

Llénala de agua, añádale por desplazamiento la mezcla O2-H2 y sostén el bulbo y la jeringa a 45°.

Ponga el alambre del encendedor piezoeléctrico sobre la boca de la pipeta (cohete), siempre con el bulbo hacia arriba.

Deja algo de agua en el tallo del cohete, el final del alambre. La región del gas del cohete, no dirijas el cohete a nadie de enfrente, enciende la chispa y volará hasta 10 metros.

Transfiera O2 de la jeringa a un tubo de ensayo de 15 cm de alto por desplazamiento de aire, encienda una pajilla y apáguela, inmediatamente introduzca en el tubo de O2 la pajilla, la cual nuevamente se encenderá; añada agua de cal al tubo

Utilizando gases de tanques disponibles en el laboratorio, llena un globo con oxígeno y otro con nitrógeno. Acerca a cada uno de ellos un imán y compara su comportamiento. comportamiento.

2. Introducción (Antecedentes y toxicidad). Desarrollar los siguientes conceptos para esta práctica. a) Investigue las propiedades del hidrógeno, los métodos de obtención y las reacciones del hidrógeno. b) Investigue las propiedades del oxígeno, los métodos de obtención y las reacciones del oxígeno. 1.1 Tabla de propiedades del hidrogeno y del oxígeno Propiedades Hidrógeno Oxígeno Símbolo químico H O Número atómico 1 8 Grupo 1 16 Periodo 1 2 Aspecto Incoloro Incoloro Bloque S P Densidad 0.0899 kg/m^3 1.429 kg/m^3 Radio atómico 53 60 (48) pm (Radio de Bohr) Radio covalente 37 pm 73 pm Radio de Van deer Waals 120 pm 152 pm Configuración electrónica 1s1 1s22s22p4 Estados de oxidación 1,-1 -2,-1 (neutro) Estructura cristalina Hexagonal Cubica Estado Gaseoso Gaseoso Punto de fusión 14.025 K 50.35 K Punto de ebullición 20.268 K 90.18 K Calor de fusión 0.05868 kJ/mol 0.22259 kJ/mol Volumen molar 22,42x10-3m^3/mol 17,36x10-3m^3/mol Electronegatividad 2,2 3,44 Calor especifico 1,4304·104J/(K*kg) 920 J/(K*kg) Conductividad térmica 0.1815 W/(Km) 0.02674 W/(Km) Método de obtención de hidrogeno • A partir del agua, electrolisis • A partir de combustibles fósiles • A partir de biomasa Métodos de obtención de oxígeno • A partir del agua, electrolisis • A partir del aire • En los laboratorios con la descomposición termina del clorato de potasio Reacciones para el hidrogeno y el oxígeno

Desarrollo experimental el que está en el protocolo. Lo pueden anotar aquí o bien impriman su protocolo y anoten en él al ir desarrollando la práctica. Sin embargo, para la entrega de la bitácora si debe estar incluido en ella. Obtención y propiedades de hidrógeno y oxígeno. Objetivo:

Obtener hidrógeno y oxígeno y mostrar algunas de sus propiedades físicas y químicas Tarea previa 1.- ¿Qué es una explosión y qué es una implosión? La explosión es un expansión violenta y rápida de un determinado sistema de energía, que puede tener distintos orígenes en distintas transformaciones tanto físicas como químicas, acompañada de un cambio en su energía potencial. En los orígenes químicos se motivan por reacciones químicas violentas, por deflagración detonación de gases, vapores o polvos o por descomposición de sustancias explosivas. La implosión se describe como la acción de romperse hacia dentro con estruendo las paredes de una cavidad cuya presión es inferior a la externa. 2.- Escribe la reacción de descomposición del agua oxigenada 3.- Escribe la reacción que se lleva a cabo entre el agua oxigenada y el yoduro. Material • Lentes de seguridad • Pipeta Pasteur • Jeringas de plástico de 60 mL con tapón o llave de paso • Tapones de plástico para introducir los reactivos en las jeringas • 2 botellas de plástico de 100 mL para sostener las jeringas • bandeja de plástico de 250-400 mL • charolas de plástico para pesar • mangueras de hule delgadas de 0.5 mm de diámetro de 15 cm y 3 cm • tubos de ensayo de 10 y 25 mL • Encendedor piezoeléctrico • Grasa de silicón Reactivos para Hidrógeno Reactivos para Oxígeno 30 mg de zinc metálico 3 mL de solución de H2O al 6% HCl 6M 100 mg de KI Alambre de cobre, o lana de cobre Solución al 3% de jabón liquido Procedimiento Experimental. Primera parte: Obtención de los gases Sigue el procedimiento de Mattson, descrito en el apéndice de obtención de gases por el método de las jeringas. Obtención de hidrógeno La producción de H2 es muy rápida y normalmente en 30 segundos se obtiene una jeringa de 60 mL. Coloca los 30 mg de cinc metálico en un vial de plástico plano, para que flote en la parte superior del cañón lleno de agua. Coloque 1.5 mL de HCl 6M en una charolita de plástico y succione esta sustancia con la jeringa. Escribe la ecuación balanceada correspondiente a la obtención del hidrógeno: Obtención de oxígeno. La producción de O2 no es muy rápida y para producir una jeringa de 60 mL se requiere

aproximadamente 1 minuto. Cuando se esté produciendo el O2 jala el émbolo de la jeringa ligeramente para tener el gas a baja presión, y agite la jeringa. Coloca los 50 mg de KI en polvo en el vial plano, para que flote en la parte superior del cañón lleno de agua. Coloca 3 mL del H2O2 al 6% en una charolita de plástico y succiona esta sustancia con la jeringa. Escribe la ecuación balanceada correspondiente a la obtención de H2 Reactividad del H2 y del O2 1.- Combustión del hidrógeno. -Llena un tubo de ensayo pequeño con agua e inviértelo en una cuba de agua adecuada, conecta la manguera de hule de 15 cm de largo a la salida de la jeringa. -Desplaza el agua con el hidrógeno gaseoso, como se muestra en la Figura 1. Separa el tubo de ensayo del agua y sostén la boca hacia abajo y acércalo a una vela encendida. -Repite este experimento desplazando la mitad del volumen del tubo con H2 y la otra mitad con O2 e igualmente acerca este tubo a la vela encendida.

¿Cómo difiere el resultado obtenido en el primer experimento del obtenido en el segundo? ¿A qué atribuyes esa diferencia? 2.- Combustión de materia orgánica. -Transfiere O2 de la jeringa a un tubo de ensayo de 15 cm de alto por desplazamiento de aire, enciende una pajilla y apágala, introduciéndola inmediatamente en el tubo de O2. -Anota tus observaciones y explícalas. 3.- Conversión reversible de Cu metálico y óxido de cobre (II) -Utiliza alambre o lana de cobre para llenar una pipeta Pasteur, sosteniendo la pipeta en una posición horizontal. (Figura 2)

Paso 1. (Precaución: Asegúrate que tus compañeros de al lado y de enfrente no estén produciendo hidrógeno y entonces prosigue a encender el mechero). Calienta la pipeta que contiene cobre metálico (lana de cobre) unos 30 segundos y pase 60 mL de oxígeno pipeta mientras continúa con el calentamiento. Anota tus observaciones y escribe la reacción que se lleva cabo, identificando al oxidante y al reductor. Paso 2. Conecta la jeringa llena de hidrógeno a la pipeta Pasteur que contiene el compuesto de cobre obtenido en el Paso 1 (Precaución: Asegúrate que tus compañeros de al lado y de enfrente no estén produciendo hidrógeno y entonces prosigue a encender el

mechero) calienta la pipeta con el contenido del Paso 1 del experimento y pasa lentamente 60 mL de H2 continuando el calentamiento. Anota tus observaciones y escribe la reacción que se lleva a cabo, identificando al oxidante y al reductor. 4.- Fabricación de un cohete -Corta el final de una pipeta Beral dejándole aprox. 2 cm de tallo unido al bulbo (Figura3). -Llénala de agua, añádale por desplazamiento la mezcla O2-H2 y sostén el bulbo y la jeringa a 45°. -Rápidamente ponga el alambre del encendedor piezoeléctrico sobre la boca de la pipeta (cohete), siempre con el bulbo hacia arriba. -Deja algo de agua en el tallo del cohete, el final del alambre debe estar arriba del agua en La región del gas del cohete, no dirijas el cohete a nadie de enfrente, enciende la chispa y el cohete volará hasta 10 metros.

Propiedades del O2 1.- Transfiera O2 de la jeringa a un tubo de ensayo de 15 cm de alto por desplazamiento de aire, encienda una pajilla y apáguela, inmediatamente introduzca en el tubo de O2 la pajilla, la cual nuevamente se encenderá; añada agua de cal al tubo y anote lo que observe. Exprese lo observado con ecuaciones químicas. 2.- Utilizando gases de tanques disponibles en el laboratorio, llena (no demasiado) un globo con oxígeno y otro con nitrógeno. Acerca a cada uno de ellos un imán y compara su comportamiento. ¿Cómo se explica a nivel electrónico la diferencia en el comportamiento magnético de estos dos gases? ¿Cómo se le llama a cada comportamiento? Bibliografía Wulfsberg, G. Principles of Descriptive Inorganic Chemistry. University Science Books, Mill Valley, California, 1991 Mattson, Bruce. Microscale Gas chemistry Experiments with Oxygen Chem. 13 News. (1997). January. http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/kinetics/faq/mechanism-h2o2-iodide.shtml https://www.insst.es/-/-que-es-una-explosionhttps://elementos.org.es/hidrogeno-y-oxigeno

Toxicidad Yoduro de potasio

Aspecto Marrón oscuro Estado físico Líquido Olor acre Umbral olfativo No hay datos disponibles pH No hay información disponible 5 Punto/intervalo de fusión 0 °C / 32 °F Punto de reblandecimiento No hay datos disponibles Punto /intervalo de

Óxido de cobre

Zinc metálico

ebullición No hay información disponible °C / °F @ 760 mmHg Punto de Inflamación No hay información disponible Método - No hay información disponible Índice de Evaporación No hay datos disponibles Inflamabilidad (sólido, gas) No es aplicable Líquido Límites de explosión No hay datos disponibles Presión de vapor 14 mmHg Densidad de vapor 0.7 (Aire = 1.0) Densidad relativa / Densidad 1.02 Densidad aparente No es aplicable Líquido Solubilidad en el agua Miscible Solubilidad en otros disolventes No hay información disponible Información sobre propiedades físicas y químicas básicas Aspecto Estado físico sólido Color gris oscuro Olor inodoro Umbral olfativo No existen datos disponibles pH (valor) Esta información no está disponible. Punto de fusión/punto de congelación 1.326 °C Punto inicial de ebullición e intervalo de ebullición Esta información no está disponible. Punto de inflamación no es aplicable Tasa de evaporación no existen datos disponibles Inflamabilidad (sólido, gas) No inflamable Límites de explosividad • límite inferior de explosividad (LIE) esta información no está disponible • límite superior de explosividad (LSE) esta información no está disponible Límites de explosividad de nubes de polvo estas informaciones no están disponibles Presión de vapor Esta información no está disponible. Densidad 6,315 g /cm³ a 20 °C Densidad de vapor Esta información no está disponible. Densidad relativa Las informaciones sobre esta propiedad no están disponibles. Solubilidad(es) Hidrosolubilidad no existen datos disponibles Coeficiente de reparto n-octanol/agua (log KOW) Esta información no está disponible. Temperatura de auto-inflamación Las informaciones sobre esta propiedad no están disponibles. Temperatura de descomposición no existen datos disponibles Viscosidad no relevantes (materia sólida) Propiedades explosivas No se clasificará como explosiva Propiedades comburentes ninguno Aspecto Estado físico sólido (polvo) Color gris Olor inodoro Umbral olfativo No existen datos disponibles Otros parámetros físicos y químicos pH (valor) Esta información no está disponible. Punto de fusión/punto de congelación 417 – 421 °C Punto inicial de ebullición e intervalo de ebullición 906 –  908 °C Punto de inflamación no es aplicable Tasa de evaporación no existen datos disponibles. Inflamabilidad (sólido, gas) Inflamable Estabilizada Límites de explosividad • límite inferior de

explosividad (LIE) (250 g/m³) • límite superior de explosividad (LSE) esta información no está disponible Límites de explosividad de nubes de polvo estas informaciones no están disponibles • límite inferior de explosividad (LIE) 250 g/m³ Presión de vapor 1 hPa a 487 °C Densidad 7,14 g /cm³ a 20 °C Densidad de vapor 7,14 (aire = 1) Densidad aparente 1.800 – 2.700 kg/m³ Densidad relativa Las informaciones sobre esta propiedad no están disponibles. Solubilidad(es) Hidrosolubilidad insoluble (< 1 mg/l) , insoluble Coeficiente de reparto n-octanol/agua (log KOW) Esta información no está disponible. Temperatura de auto-inflamación 500 °C Temperatura de descomposición no existen datos disponibles Viscosidad no relevantes (materia sólida) Propiedades explosivas No se clasificará como explosiva Propiedades comburentes ninguno