PROPUESTA DIDÁCTICA: MATERIAL PARA EL ALUMNADO Ácidos y bases en la vida cotidiana. Actividad 1. Qué sabemos de los ácidos y las bases?

Transcripción

1 : MATERIAL PARA EL ALUMNADO Ácidos y bases en la vida cotidiana Actividad 1. Qué sabemos de los ácidos y las bases? Objetivo: poner en común nuestras ideas sobre los ácidos y las bases. 1. Clasifica los productos que aparecen en la figura en ácidos, básicos o neutros. Salfumán, amoniaco, bebida carbónica, vinagre, electrólito de una batería, jabón de lavadora, jabón, cal para el jardín, bicarbonato, antiácido, yogur, limones. ÁCIDOS BÁSICOS NEUTROS 1

2 2. Une con una línea ácidos y álcalis con las propiedades que crees que tienen. Ácidos Se disuelven en agua. Tienen sabor ácido. Colorean sustancias llamadas indicadores con distinto color. Reaccionan con los metales como el zinc desprendiendo un gas. Reaccionan con los carbonatos desprendiendo un gas. Álcalis Son cáusticos. Neutralizan los álcalis. Neutralizan los ácidos. Son electrólitos (su disolución acuosa conduce la electricidad). 3. Indica las aplicaciones que conozcas de productos que sean ácidos y de productos que sean básicos. Actividad 2. Reacciones características de los ácidos y las bases Objetivo: realizar pruebas experimentales para observar reacciones características de los ácidos y las bases. Norma de seguridad: debes llevar guantes y gafas de seguridad. 1. Reacción del ácido clorhídrico diluido (presente en el salfumán) con el zinc Coloca una pequeña cantidad de zinc granalla en un tubo de ensayo y añade con cuidado unos 5 ml de ácido clorhídrico diluido. Observa la reacción y describe lo que veas. Escribe con palabras la ecuación de la reacción que ha tenido lugar. Para qué se utiliza el salfumán en las casas? 2. Reacción del vinagre (contiene ácido acético, 6%) con un carbonato Coloca una pequeña cantidad de carbonato de calcio (piedra calcárea) en un tubo de ensayo y añade con cuidado 5 ml de vinagre. Observa la reacción que tiene lugar y describe lo que observes. Escribe con palabras la ecuación de la reacción que ha tenido lugar. Explica por qué se utiliza vinagre para limpiar los residuos calcáreos de los recipientes que se usan para hervir agua. 2

3 3. Reacción del ácido tartárico y el bicarbonato de sodio Coloca una pequeña cantidad de ácido tartárico en un tubo de ensayo y añádele un poco de bicarbonato de sodio. A continuación, echa agua y observa lo que ocurre. Describe lo que observes. Interpreta la reacción que ha tenido lugar. Actividad 3. Qué sustancias son ácidas y cuáles son básicas? Objetivo: fabricar un indicador ácido-base y clasificar diferentes sustancias o productos como ácidos o básicos. Normas de seguridad: debes llevar guantes y gafas de seguridad. 1. Fabricación de un indicador Hierve un poco de col lombarda en agua durante 6 minutos. Deja enfriar la disolución y fíltrala. Puedes utilizar la solución como indicador, vertiendo unas gotas mediante un cuentagotas. Para fabricar papel indicador, introduce tiras de papel de filtro en la solución que has obtenido y déjalas secar. 2. Cambio de color de los indicadores en medio ácido y en medio básico Observa y anota el color que toma el indicador que has preparado al ponerlo en contacto con agua (medio neutro), salfumán diluido (medio ácido) y con una solución de bicarbonato de sodio (medio básico). Repite la investigación usando naranja de metilo y fenolftaleína como indicadores. Anota el color que tiene cada indicador en medio ácido, en medio neutro y en medio básico. INDICADOR MEDIO ÁCIDO MEDIO NEUTRO MEDIO BÁSICO Extracto de col lombarda Fenolftaleína Naranja de metilo 3. Investigar el carácter ácido o básico de diferentes sustancias o productos Productos: disolución de amoniaco, vinagre, sosa cáustica (hidróxido de sodio), jugo de limón, agua destilada, agua de cal (hidróxido de calcio), disolución de bicarbonato de sodio. Vierte 1 cm 3 de cada una de las soluciones en un tubo de ensayo. Deja caer una gota de la solución de fenolftaleína en cada uno de los tubos de ensayo y anota el color que toma la disolución. A las soluciones en que no se haya producido ningún cambio de color con la fenolftaleína, añádeles ahora una gota de la disolución de naranja de metilo y anota el color que toman. Clasifica las sustancias o soluciones investigadas en ácidas, básicas o neutras. SUSTANCIAS ÁCIDAS SUSTANCIAS BÁSICAS SUSTANCIAS NEUTRAS 3

4 Actividad 4. Todos los ácidos o disoluciones ácidas tienen el mismo grado de acidez? Objetivo: indagar si todas las soluciones ácidas y básicas tienen el mismo grado de acidez o basicidad mediante el uso de un indicador universal. 1. El indicador universal y la escala de ph El indicador universal está formado por una mezcla de indicadores, cada uno de los cuales cambia de color con un grado de acidez (o basicidad) determinado. A cada color se asocia un número. Este número se denomina ph. La escala de ph va del 0 (solución más ácida) al 14 (solución más básica), y pasa por el 7, que corresponde a una solución neutra ácido básico 2. Comparar la acidez del salfumán y del vinagre Pon dos trocitos de papel indicador sobre un vidrio de reloj y deja caer una o dos gotas de salfumán en uno de ellos y una o dos gotas de vinagre en el otro. Observa el color del papel indicador y anota el ph de cada solución ácida. SOLUCIÓN ÁCIDA ph Salfumán Vinagre A qué puede deberse la diferencia de ph? 3. Comparar la basicidad del bicarbonato y de la sosa cáustica Repite la experiencia para comparar el ph de la solución de bicarbonato y de sosa cáustica. Anota el ph de cada solución. SOLUCIÓN ÁCIDA ph Bicarbonato Sosa cáustica A qué puede deberse la diferencia de ph? 4. Determinación del ph de otros productos Mide el ph del resto de productos que has investigado en la actividad 3.3. (amoniaco, jugo de limón, agua de cal, etc.) y ordénalos de menor a mayor ph 4

5 Actividad 5. Cuál es el carácter, ácido o básico, de los óxidos de metales y de los óxidos de no metales? Objetivo: comprobar la hipótesis de que los óxidos de los no metales son ácidos y los óxidos de los metales son básicos. Norma de seguridad: debes llevar guantes y gafas de seguridad. Investigación Óxidos: CO2, SO2, MgO, CaO Procedimiento 1. Comprueba el carácter ácido del dióxido de carbono (CO2) soplando (el aire que espiramos contiene dióxido de carbono) a través de una pajita parcialmente sumergida en el agua destilada contenida en un tubo de ensayo. A continuación humedece con la solución un trocito de papel indicador universal. 2.Podemos obtener dióxido de azufre calentando un poco de azufre en un tubo de ensayo. El azufre se oxida con el oxígeno del aire, y el dióxido de azufre (SO2) formado coloreará un trocito de papel indicador universal colocado en la boca del tubo de ensayo. 3.Para obtener óxido de magnesio (MgO) hay que calentar magnesio en una cápsula o bien quemar un trozo pequeño de Mg cogiéndolo con unas pinzas metálicas y acercándolo a una llama. A continuación, disuelve el óxido de magnesio blanco formado en agua y mide el ph con papel indicador universal. 4.Disuelve óxido de calcio (CaO) en agua, filtra la solución y mide su ph con papel universal. Interpretación Escribe las ecuaciones de las reacciones de los óxidos con el agua. Qué sustancia contiene cada disolución? Comunicación Redacta un informe sobre esta investigación explicando su objetivo, el procedimiento que has seguido, las observaciones efectuadas y las conclusiones que has sacado sobre el carácter ácido o básico de los óxidos. Actividad 6. Cómo saber cuándo se ha conseguido la neutralización? Objetivo: realizar una neutralización ayudándose de un indicador para saber el punto final. Normas de seguridad: debes llevar guantes y gafas de seguridad. Productos: ácido clorhídrico diluido e hidróxido de sodio diluido de la misma concentración (0,1 M), indicador universal líquido o en papel. Procedimiento 1. Vierte 2,0 cm 3 de ácido clorhídrico diluido en un tubo de ensayo y añádele unas gotas de indicador universal. 2. Vierte 2,0 cm 3 de la solución de hidróxido de sodio en otro tubo y añádele unas gotas de indicador universal. 3. Vierte poco a poco la solución de hidróxido de sodio sobre la solución del ácido en varias adiciones. 4. Agita suavemente la solución después de cada adición, observa el color de la solución y deduce su ph. 5. Deja de añadir hidróxido de sodio cuando la solución adquiera un ph 7. Si no dispones de indicador universal líquido, haz las medidas del ph con papel indicador. 5

6 Interpretación 6. Explica por escrito, en tu cuaderno, todo el proceso que has realizado (ayúdate con dibujos). 7. Por qué varía progresivamente el ph desde un valor igual a 1 hasta 7? Actividad 7. Qué sustancias se obtienen al neutralizar un ácido con una base? Objetivo: identificar los productos que se obtienen en una reacción de neutralización. Producto: solución obtenida en la actividad 6. Investigación 1. Cómo podríamos conocer los productos de la reacción de neutralización que has llevado a cabo en la actividad 6? Procedimiento 2. Vierte la solución neutra obtenida en una cápsula y caliéntala suavemente hasta que se evapore toda el agua. 3. Describe el aspecto de la sustancia que has obtenido. Interpretación 4. Qué sustancia crees que es? 5. Escribe la ecuación química de la reacción que ha tenido lugar. 6. Por qué la solución obtenida en la actividad 6 era neutra? 6

7 Actividad 8. Qué sustancias se obtienen al hacer reaccionar un ácido con un metal? Objetivo: investigar la reacción del ácido clorhídrico con el magnesio. Productos: ácido clorhídrico diluido (0,1 M), magnesio. Normas de seguridad: debes llevar guantes y gafas de seguridad. Predicción 1. Predice cuáles serán los productos que se obtendrán al hacer reaccionar el ácido clorhídrico con el magnesio. 2. Escribe la ecuación de la reacción. Planificación de la investigación 3. Planifica la forma en que llevarías a cabo en el laboratorio la reacción entre el ácido clorhídrico y el magnesio, de forma que no quede ningún reactivo sin reaccionar. 4. Compara tu procedimiento con el que se propone más abajo. Justifica los cambios que adoptes en tu procedimiento inicial. Procedimiento 5. Mide con una probeta 5,0 cm 3 de ácido clorhídrico diluido (0,1 M) y viértelo sobre una cápsula. 6. Introduce un trozo de papel indicador en el ácido y anota el ph. 7. Añade trocitos de la cinta de magnesio, de una en una, hasta que no se observe ningún burbujeo. 8. Retira el magnesio que no haya reaccionado y vuelve a medir el ph con el papel indicador universal. 9. Calienta suavemente la solución que hay en la cápsula, hasta que se evapore toda el agua. Describe el aspecto de la sustancia que has obtenido. Interpretación 10. Explica qué crees que ha pasado en cada uno de los cambios que han tenido lugar. Actividad 9. Predecir la sal que se formará Objetivo: predecir el nombre de productos y reactivos de diferentes reacciones, y escribir sus ecuaciones químicas. 1. La tabla siguiente muestra el nombre de las sales que se forman cuando algunos metales reaccionan con diferentes ácidos. Completa los espacios vacíos. METAL ÁCIDO SAL Magnesio Zinc Hierro Hierro Zinc Zinc Hierro Ácido clorhídrico Ácido clorhídrico Ácido nítrico Ácido nítrico Ácido nítrico Ácido sulfúrico Cloruro de magnesio Cloruro de Nitrato de hierro de magnesio Sulfato de zinc Sulfato de Sulfato de magnesio 7

8 Qué regla observas que se utiliza para nombrar las sales? Además de la sal, qué otra sustancia se obtiene? Escribe las ecuaciones de las reacciones descritas en la tabla anterior. Mg(s) + HCl(aq) à MgCl2(aq) + H2(g) 2. Las sales también se forman por reacción de un ácido y una base. Completa las ecuaciones siguientes y escribe la ecuación con fórmulas. a) ácido clorhídrico(aq) + óxido de calcio(s) à HCl(aq) + CaO(s) à b) ácido sulfúrico(aq) + hidróxido de sodio(aq) à c) ácido clorhídrico(aq) + carbonato de sodio(aq) à d) ácido clorhídrico(aq) + bicarbonato de sodio(aq) à Actividad 10. Por qué las sustancias son ácidas o básicas? Objetivo: elaborar un modelo atómico-molecular de ácido y de base. 1. Observa las fórmulas de los ácidos que se muestran en la tabla siguiente y deduce cuál es el elemento común en todas las fórmulas. ÁCIDO FÓRMULA DÓNDE SE ENCUENTRA? Ácido clorhídrico Ácido sulfúrico Ácido nítrico Ácido carbónico Ácido acético Ácido fórmico Ácido cítrico HCl(aq) H2SO4(l) HNO3(l) H2CO3(aq) CH3-COOH HCOOH(l) C6H8O7(s) En el estómago, en el salfumán En la lluvia ácida, en las baterías del automóvil En la lluvia ácida En el agua carbónica En el vinagre En las hormigas En las naranjas y los limones 2. Hay sustancias, como el metano (CH4), el agua (H2O) o el amoniaco (NH3), que están compuestas de hidrógeno y no son ácidas. Sin embargo, ninguna de ellas reacciona con metales como el zinc, para dar hidrógeno. Cuál es la propiedad que han de tener los hidrógenos de un compuesto para que este sea ácido? 3. Todos los ácidos son electrólitos, es decir, conducen la electricidad cuando están disueltos en agua. Qué podemos inferir sobre el tipo de partículas que se encuentran en la disolución? 8

9 4. Todos los ácidos son moleculares. Cómo se pueden haber formado los iones que se encuentran en la disolución de los ácidos? Por ejemplo, cuáles son los iones que forman la disolución de ácido clorhídrico? Recuerda que en la electrólisis del HCl(aq) se obtiene H2(g) en el cátodo (electrodo negativo) y Cl2(g) en el ánodo (electrodo positivo). + H2O HCl(g) à HNO3(l) à 5. Por tanto, lo que caracteriza a todos los ácidos es el dar lugar a iones H+ en disolución acuosa. Son los iones H+(aq) los causantes de las propiedades ácidas que habíamos observado en la actividad 2. Esta definición de ácido fue propuesta por primera vez por el químico sueco Svante Arrhenius. Busca información sobre la definición de base de Arrhenius y completa las definiciones siguientes: Un ácido de Arrhenius es... Una base de Arrhenius es... Actividad 11. Interpretar la neutralización Objetivo: interpretar las reacciones de neutralización con el modelo de ácido y de base de Arrhenius. 1. Cuando se añade ácido clorhídrico a una solución de hidróxido de sodio, el ácido neutraliza la base y se forma sal común (cloruro de sodio) y agua. La ecuación de la reacción es la siguiente: HCl(aq) + NaOH(aq) à NaCl(aq) + H2O(l) En solución el ácido clorhídrico se encuentra en forma de iones H + (aq) y Cl - (aq), y la solución de hidróxido de sodio contiene iones Na + (aq) e iones Cl - (aq). La solución de cloruro de sodio contiene iones Na + e iones Cl - (aq). Por tanto, la ecuación iónica de la reacción de neutralización del ácido clorhídrico por el hidróxido de sodio puede escribirse: H + (aq) + Cl - (aq) + Na + (aq) + OH - (aq) à Na + (aq) + Cl - (aq) + H2O(l) Los iones Na+(aq) y Cl-(aq) están a ambos lados de la ecuación. Estos iones, como no intervienen en la reacción, reciben el nombre de iones espectadores. Si se eliminan, obtenemos la ecuación iónica neta: H + (aq) + OH - (aq) à H2O(l) De acuerdo con esta ecuación, en qué consiste la reacción de neutralización del ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio? Escribe la ecuación de neutralización del ácido nítrico con el hidróxido de calcio, la ecuación iónica y la ecuación iónica neta. a) HNO3(aq) + Ca(OH)2 à b) c) Define qué es una reacción de neutralización según el modelo de ácido y de base de Arrhenius. 9

10 Actividad 12. Mapa conceptual / Interpretación de las aplicaciones de los ácidos y las bases / Cuál es el Mejor antiácido? 1. Síntesis conceptual Dibuja, en tu cuaderno, un mapa conceptual de los conceptos fundamentales que se han elaborado en esta secuencia didáctica. A lo largo de la unidad habrás observado que las bases pueden ser óxidos de metales, hidróxidos de metales y carbonatos o bicarbonatos (hidrógeno-carbonatos) de metales. Haz una lista de los ejemplos de estas sustancias que han salido e indica cuáles son solubles (son álcalis) y cuáles son insolubles. 2. Los ácidos y las bases en la vida cotidiana Los ácidos están presentes en los seres vivos y en muchos productos naturales. Nuestro estómago contiene ácido clorhídrico para digerir los alimentos. La mordedura de las hormigas es irritante porque implica la inoculación de un ácido, que se denomina ácido fórmico. El limón y la naranja son frutos ácidos porque contienen ácido cítrico, un sólido blanco en estado puro. Algunos alimentos y bebidas se vuelven ácidos cuando se oxidan. El vinagre se forma por oxidación del vino en contacto con el oxígeno del aire (de aquí el nombre vino agrio). Contiene ácido acético en una proporción del 6%. Se utiliza como condimento y como conservante de los alimentos. También se usa para eliminar los depósitos de carbonato de calcio que se forman en los vasos, en las teteras y en los grifos cuando las aguas son duras. Describe todas las aplicaciones de los ácidos que se explican en esta lectura. Para limpiar los metales se utiliza vinagre o un trozo de limón. Puedes explicar por qué? Busca información y haz un resumen de las aplicaciones de las bases. 3. Investigación: qué antiácido es mejor? Planifica una investigación para hallar qué comprimidos antiácidos son mejores para neutralizar la acidez del estómago. Consulta la planificación con tu profesor o profesora, y realiza la investigación con su orientación. 10