Lab06 Reporte de laboratorio Grupo 1 y 2 upc biologia ambiental PDF

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LABORATORIO N° 6ELECTROQUÍMICARUBRICA DE EVALUACIÓNEVALUACIÓN CRITERIO Puntaje máximo TRABAJO PREVIO (Individual)EVALUACIÓN PREVIA Responde correctamente las preguntas de la evaluación previa 5 PuntosTRABAJO EN EL LABORATORIO (Individual)PUNTUALIDAD, TRABAJO EN EQUIPO Y ORGANIZACIÓN DEL TIEMPO 1. Ll...

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LABORATORIO N°6 ELECTROQUÍMICA RUBRICA DE EVALUACIÓN EVALUACIÓN

CRITERIO

TRABAJO PREVIO (Individual) TRABAJO EN EL LABORATORIO (Individual)

REPORTE DE LABORATORIO (Grupal)

Puntaje máximo

EVALUACIÓN PREVIA Responde correctamente las preguntas de la evaluación previa

5 Puntos

PUNTUALIDAD, TRABAJO EN EQUIPO Y ORGANIZACIÓN DEL TIEMPO 1. Llega puntualmente a la clase de laboratorio – 1 punto 2. Trabaja activamente y colabora con sus compañeros – 3 puntos 3. Concluye todas las etapas del laboratorio en el tiempo establecido – 1 punto RESOLUCION DEL PROBLEMA 1. Interpreta y representa el problema 2. Registra los datos 3. Registra los cálculos y resultados 4. Analiza los resultados experimentales y llega a conclusiones 5. Comunica su conclusión

5 puntos

10 puntos

Se consideran los siguientes criterios: ▪ Completa (de acuerdo a rubrica R.Q) ▪ Correcta ▪ Ordenada

SECCIÓN

ALUMNOS

GRUPO

Apellidos y Nombres

Alumno 1

RODRIGUEZ ESPINOZA MARIAJOSE

Alumno 2

ROJAS GRANDEZ MARCELL DEL PIERO

Alumno 3

PINGO CHUNGA CARLOS ANDRÉ

Alumno 4

RUIZ CERNA FLAVIA PATRICIA

1C

TRABAJO PREVIO

TRABAJO LABORATORIO

REPORTE DE LABORATORIO

(Individual)

(Individual)

(Grupal)

Alumno 5 Alumno 6

1

1. LOGRO Al final de la sesión, en base a resultados experimentales, el alumno resuelve problemas de contexto real sobre sobre celdas electrolíticas y celdas galvánicas. La resolución del problema implica la interpretación, representación, recolección de datos experimentales, cálculos, análisis y comunicación de sus conclusiones.

2. INTERPRETACIÓN Y REPRESENTACIÓN DEL PROBLEMA: En base a la tarea previa y con el aporte de todo tu grupo de trabajo contesta las preguntas:

INTERPRETACIÓN 1. ¿Cuál es el problema que se quiere resolver? La respuesta debe considerar el contexto (lugar, personajes del caso, hechos). José es un ingeniero que quiere darle una sorpresa por su séptimo aniversario a su esposa hecha por sus propias manos. La primera consta de 2556 monedas recubiertas con cobre. Esta tiene que cumplir ciertos requerimientos para poder realizarse. La segunda son adornos que puedan encender focos LED. Como el anterior experimento este debe de cumplir ciertos requerimientos. Se nos pide determinar. Si José logró cumplir las 2 sorpresas. 2. ¿Qué INFORMACIÓN se debe tomar en cuenta para poder dar solución al problema planteado? Enumera la información relevante La primera sorpresa: es un cofre conteniendo monedas recubiertas de cobre, cada moneda representa un día vivido con ella. José en total ha logrado reunir 2556 monedas de 10 céntimos. Él indica que solo preparará la sorpresa si el rendimiento porcentual del recubrimiento es superior al 30%, para lo cual ha planteado dos condiciones, con las cuales podría cumplir con la sorpresa. La segunda sorpresa: son adornos que enciendan focos LED, con este detalle desea recordar los tres años de noviazgo vividos antes del matrimonio. Para encender los focos LED de estos adornos él cuenta con puentes salinos, láminas de cobre, láminas de zinc, solución de sulfato de zinc de 1M y con dos soluciones de sulfato de cobre (0,05M y 0,1M). Él indica que solo hará la sorpresa si logra encender algunos de los focos LED que se encuentran dentro de la caja.

REPRESENTACIÓN

2

1.

¿Qué conocimientos específicos desarrollados en el curso deberás usar para solucionar el caso? Enuméralos

Requerimientos: (Sorpresa 1) Condición 1 Voltaje = 12 V Intensidad de corriente = 0,5 A Tiempo = 4 minutos Ánodo de cobre

En base a la tarea previa y con el aporte de todo tu (Sorpresa 2) grupo de Color de LED trabajo Rojo alta luminosidad contesta las preguntas: Verde alta luminosidad Azul

Condición 2 Voltaje = 12 V Intensidad de corriente = 0,9 A Tiempo = 2 minutos Ánodo de grafito

Voltaje al que enciende

0,7 V – 1,2 V 0,9 V– 1,8 V 1,9 V– 2,3 V

Usaremos conocimiento de: -Celdas Electrolíticas y Galvánicas -Reacciones de óxido reducción -Tabla de Iones 3. PARTE EXPERIMENTAL Una vez que se ha identificado e interpretado el problema, proceda a la realización de la parte experimental con la toma de datos. 3.1. REGISTRO DE DATOS Primera Sorpresa: Recubrimiento de la moneda con cobre “COBREADO” 1. Lava y seca la moneda para quitar restos de grasa, bacterias y suciedad. Una vez seca colócala en una placa Petri y llévala a pesar. Anota la masa de la placa Petri + moneda en la TABLA 1

3

2.

Arma el sistema electrolítico que le toco a tu grupo y completa el esquema siguiente

CONDICIÓN 1

CONDICIÓN 2

CELDA ELECTROLITICA

CELDA ELECTROLITICA

(Celda electrolítica/Celda Galvánica)

+

(Celda electrolítica/Celda Galvánica)

(Signo +/ _ )

+

(Signo +/ _ )

ANODO

CATODO

(Ánodo/ Cátodo)

(Ánodo/ Cátodo)

-

(Signo +/ _ )

(Signo +/ _ )

Ánodo

Cátodo

(Ánodo/ Cátodo)

(Ánodo/ )

SOLUCION ACUOSA DE SULFATO CUPRICO solución acuosa de sulfato cúprico (Sulfato de cúprico fundido/ solución acuosa de sulfato cúprico )

Electrodo

activo

de Cu°

(Sulfato de cúprico fundido/ solución acuosa de sulfato cúprico )

Electrodo

(inerte/activo)

inerte

de grafito

( inerte/activo)

La electrodeposición se realiza en el cátodo (ánodo/cátodo)

.

La electrodeposición se realiza en el cátodo (ánodo/cátodo)

4

3. Realiza el cobreado, identifica los productos formados y plantea las reacciones de oxidación y reducción del sistema electrolítico que le toco a tu grupo. ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE SOBRE LA MONEDA Recolección de datos

ÁNODO Semi reacción (Oxidación) Semi reacción Cátodo (reducción) Reacción total

Condición 1 Sistema electrolítico 1 (Ánodo de cobre)

Zn0 --> Zn+2 +2e2 Cu+2 + 2e- --> 2 Cu+2 Zn0+ 2 Cu+2 --> Zn+2+2 Cu+2

Condición 2 Sistema electrolítico 2 (Ánodo de Grafito)

Semi reacción ánodo (Oxidación)

2H2O ---> O-2 2 + 4H + 4e

Semi reacción Cátodo (reducción) Reacción total

2Cu+2 + 4e ---> 2Cu0 2Cu+2(ac) ---> 2Cu0 + O2

5

Electrones 2eElectrones 2e transferidos transferidos 4. Una vez terminado el proceso, apague la fuente de poder. Luego lave la moneda, coloque en la placa Petri y lleve a la estufa para el secado. 5. Pese la moneda seca y registre los cálculos y resultados de la electrodeposición del cobreado en la siguiente tabla.

Tabla N°1: Sorpresa 1 ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE SOBRE MONEDA Recolección de datos

Condición 1 Sistema electrolítico 1 (Ánodo de cobre)

Condición 2 Sistema electrolítico 2 (Ánodo de Grafito)

Hallamos la masa de cobre depositado experimentalmente Masa de la placa Petri + moneda

43,30 G

43,20g

Masa de la placa Petri + moneda + cobre depositado Valor experimental: Masa del cobre depositado sobre la moneda (g)

43,31 g

43,23 g

0,01 g

0,03 g

0,5 A

0,9A

240 S Q=0,5(240)=120 C

120 S Q=0,9(120)=108 C

Hallamos la masa de cobre depositado teórica Intensidad de corriente en amperios (A) Tiempo (segundos) Coulomb necesarios para la electrodeposición: Q (C) = I (A) x t(s)

6

Muestre la reacción de reducción y sus cálculos para hallar la masa de cobre que teóricamente se debe obtener (Recordando: Ley de Faraday: 96 500 C /1 mol e-) Masa molar Cu = 63,5 g/mol

Cu+2 + 2e- ---- Cu o 120 CX 1moe- X 1 moles Cu x 63,5 g= 0,039 g Cu 96500 C

2molese-

1mol Cu

108 C 1 mol e 96500 C

1 mol Cu

63,5g Cu = 0,036 g Cu

2 mol e

1 mol Cu

Valor teórico: Masa de cobre depositado sobre la moneda (g)

0,039 g Cu

0,036 g Cu

% rendimiento porcentual obtenido

0,01 x100/0,039=25,64%

0,03 g * 100 / 0,036 = 83,3%

¿Cuál será el sistema electrolítico más conveniente? Segunda Sorpresa: Encendido de los focos LED 1.

Arma la celda Galvánica que le toco a tu grupo y completa el esquema siguiente Nota: Usa la tabla de potenciales para determinar que electrodo es el ánodo y cuál es el cátodo Dato: E° red Cu +2 / Cu = +0,336V

y E° red Zn +2/Zn = -0,763V

7

CONDICIÓN 1

-

CONDICIÓN 2

Celda Galvánica

Celda Galvánica

(Celda electrolítica/Celda Galvánica)

(Celda electrolítica/Celda Galvánica)

+

-

+ (Signo +/ _ )

Ánodo (Ánodo/ Cátodo)

-

(Signo +/ _ )

Cátodo (Ánodo/

+ (Signo +/ _ )

Ánodo (Ánodo/ Cátodo)

(Signo +/ _ )

CÁTODO (Ánodo/ Cátodo)

Cátodo)

8

_______ 1.068 V_______

ZnSO4(ac) DE ______1M______ ES LA SOLUCIÓN

CuSO4(ac) DE __0.05______ ES LA SOLUCIÓN _________Catódica

______Anódica___ (1M / 0,1M / 0,05M)

2.

__________0.850V___________________

CuSO4(ac) DE __0.1M______ ES LA SOLUCIÓN

______ANÓDICA___

(1M / 0,1M / 0,05M)

(ANÓDICA/CATÓDICA)

ZnSO4(ac) DE _____1M_______ ES LA SOLUCIÓN

(ANÓDICA/CATÓDICA)

__Catódica______

(1M / 0,1M / 0,05M)

(ANÓDICA/CATÓDICA)

(1M / 0,1M / 0,05M)

(ANÓDICA/CATÓDICA)

Completa la siguiente información para la celda

Tabla 2: Segunda sorpresa: Celdas Galvánicas CONDICIÓN 1 Celda Galvánica 1

CONDICIÓN 2 Celda Galvánica 2

¿Quién actúa como cátodo? ¿Quién actúa como Ánodo?

CuSO4 ZnSO4

CuSO4 ZnSO4

Semireacción de oxidación

Zn0 --> Zn+2 +2e2 Cu+2 + 2e- --> 2 Cu0

Zn0 --> Zn+2 +2e2 Cu+2 + 2e- --> 2 Cu0

Zn0+ 2 Cu+2 --> Zn+2+2 Cu0 2e(Zn0/2 Cu+2 // Zn+2/2 Cu+2)

Zn0+ 2 Cu+2 --> Zn+2+2 Cu0 2e(Zn0/2 Cu+2 // Zn+2/2 Cu+2)

Semireacción de reducción Reacción Global Electrones transferidos Diagrama de la celda (…./…//…./…) Concentración de ZnSO4 Concentración de CuSO4

1M 0,05M

1M 0,1M

Tipo de potencial de la celda (estándar o no estándar)

El potencial de la celda es: _____no estándar______

El potencial de la celda es: ______no estándar_____

Muestre sus cálculos del potencial de la celda

Cálculo

Cálculos

E°celda = 0,336-(-0,763) = 1,099 V E celda = E°celda - 0,0592V/2 Log Q E celda = 1,099 V – (0,0592/2 Log (1/0,05)) E celda = +1,06049

E°estándar= +0.336 V - (-0.763 V) = +1.099 V E°no estándar= E°estándar- (0.0592 V /ne- )*logQ E°no estándar= +1.099 V - (0.0592 V/2) *log ([1]1 /[0.1]1 )

(estándar o no estándar)

(estándar o no estándar)

9

E°no estándar= +1.0694 V

Vayan ya al análisis Valor teórico del potencial de la celda (V) Valor experimental del potencial de la celda galvánica

+1,06049 V

+1.0694 V

Usando el valor del potencial experimental de la Celda: ¿Qué color de Focos LED encenderán con el potencial experimental obtenido en la celda? COLOR DE LED: Verde

Rojo alta luminosida

10

4. ANALISIS DE RESULTADOS Tabla N° 3 ANALISIS DE RESULTADOS EXPERIMENTALES PROCEDIMIENTOS

Resultados obtenidos: Rendimiento obtenido en la moneda de 10 céntimos Condición dada por Juan: Rendimiento porcentual del recubrimiento superior al 30%

Primera Sorpresa: ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE SOBRE LA MONEDA CONDICIÓN 1 CONDICIÓN 2 I= 0,5A I= 0,9A T= 240 s T= 120 s 25.64%

83,33%

NO CUMPLE

CUMPLE

CUMPLE/NO CUMPLE con la condición dada por Juan

PROCEDIMIENTOS

Segunda sorpresa: ENCENDIDO DE LOS FOCOS LED CONDICIÓN 1 Zn0(s)/Zn(SO4 (ac;1M) //CuSO4) (ac; 0.05) /Cu0(s)

Potencial no estándar (valor teórico) (V)

Resultados obtenidos: Potencial no estándar (valor experimental) (V) Condición dada por Juan: Rojo: 0,7 V – 1,2 V Verde: 0,9 V – 1,8 V Azul: 1,9 V – 2,3 V Podrá usar los focos LED de color ROJO/VERDE/AZUL

+1,06049 V 1,068 V Podrá usar los focos LED de color

CONDICIÓN 2 Zn0(s)/Zn(SO4 (ac;1M) //CuSO4) (ac; 0,1) /Cu0(s)

+1.0694 V 0,850V Podrá usar los focos LED de color rojo

verde.

ANALISIS DE RESULTADOS En base a los resultados obtenidos, José podrá realizar el primer experimento (Condición 2->84,5%>30%). Asimismo, podrá realizar la segunda sorpresa, ya que cumple con al menos 2 luces LED.

5. CONCLUSION Utilizando un lenguaje claro y simple comunique su conclusión

Concluyendo así, que José podrá realizar las sorpresas planeadas para su esposa. Ya que, el rendimiento porcentual de las monedas de cobre es mayor al deseado y se pudieron prender algunas luces LED.

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Anexo 1: Materiales y Reactivos Materiales Por Bandeja 01 Voltímetro 01 cronometro 03 vasos de 100 mL (para soluciones) 01 vaso de 100 mL (para agua destilada) 01 placa Petri 01 tubo en U 01 lámina de cobre 01 lámina de zinc 01 cable rojo c/cocodrilo 01 cable negro c/cocodrilo 01 par de guantes de látex o nitrilo. Uso Común: 01 fuente poder 01 estufa

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Reactivos Solución de sulfato de cobre CuSO4.5H2O 1M Solución de Sulfato de Cobre CuSO4.5H2O 0.05M Solución de Sulfato de Cobre CuSO4.5H2O 0.1M Solución de Sulfato de Zinc ZnSO4.5H2O 1M Electrolito de KCl 3% Agar-Agar Agua destilada...