Solución) (Continuación de lixiviación). Tiempo estimado 25 minutos




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fecha de publicación04.12.2015
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Métodos de Obtención de Metales

Métodos de Obtención de Metales

Guía de Trabajo para el Alumno


Responde, en la computadora, con letra de color negro las preguntas que se plantean; antes de realizar la parte experimental, investiga en Internet las preguntas de la primera parte, realiza los experimentos y contesta las preguntas de cada sección y al final de estos investiga sobre la última parte. Para responder utiliza todo el espacio que requieras.

  1. Obtención de metales por reducción con otro metal más electropositivo. (Cu desplazado por Fe; Ag desplazada por Cu). Tiempo estimado 10 minutos

  2. Obtención de hierro por reducción del óxido con hidrógeno (continuación de tostación). Tiempo estimado 25 minutos

  3. Obtención de cobre por electrólisis (a partir de CuSO4 solución) (Continuación de lixiviación).Tiempo estimado 25 minutos

  4. Electrodepósito de cinc en cobre y preparación de latón. Tiempo estimado 25 minutos

Actividad 7

Obtención de un Metal por Reducción con otro Metal

Reacciones de Desplazamiento entre Metales y Serie Electromotriz

Procedimiento

  1. En un vidrio de reloj, coloca un alambre de Cu y añade unas gotas de disolución de nitrato de plata, observa a simple vista y al microscopio lo que ocurre.

Describe el fenómeno observado:

Al colocarle el nitrato de plata, una capa de plata cubre al alambre. El cobre en esta reacción se oxida.

Escribe la ecuación química que representa el cambio químico realizado.

Ag(NO4)+Cu  Cu (NO4) + Ag

  1. En otro vidrio de reloj, coloca un trozo de cinc y agrega unas gotas de disolución de sulfato de cobre, observa a simple vista y al microscopio lo que ocurre.

Describe el fenómeno observado:

Una capa de cobre se deposita en el trozo de zinc, luego de unos minutos se vuelve de color rojizo. En esta reacción el zinc se oxida

Escribe la ecuación química que representa el cambio químico realizado.

CuSO4+Zn ZnSO4 + Cu

  1. En un tercer vidrio de reloj, coloca un trozo de lámina de cobre y agrega unas gotas de disolución de sulfato de cinc, observa a simple vista y al microscopio lo que ocurre.

Describe el fenómeno observado:

No ocurre ningún cambio ya que el cobre como es menos activo que el zinc, éste no puede desplazar al zinc para poder actuar el cobre con el sulfato

Escribe la ecuación química que representa el cambio químico realizado.

ZnSO4+Cu ZnSO4 + Cu

  1. En un cuarto vidrio de reloj, coloca limadura de hierro y agrega unas gotas de disolución de sulfato de cobre, observa a simple vista y al microscopio lo que ocurre.

Describe el fenómeno observado:

La limadura de hierro se torna de color marrón

Escribe la ecuación química que representa el cambio químico realizado.

CuSO4+Fe FeSO4+Cu

Actividad 8

Obtención de hierro por reducción del óxido con hidrógeno.


(Continuación de 4) Tiempo estimado 25 minutos

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿Qué importancia tiene la pirorreducción en la obtención de metales?

¿En qué consiste la reducción con hidrógeno en presencia de calor de un mineral de hierro III y que productos se obtienen?

¿Es posible obtener otros metales con este método?
OBJETIVOS:

a)

b)

c)

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

Se coloca una muestra de mineral hematita o el óxido producto de la tostación de la pirita y hacemos pasar una corriente de hidrógeno en presencia de calor, ¿Qué sucederá con la sustancia rojiza?
HIPÓTESIS:
MATERIAL REACTIVOS

Papel de asbesto o de aluminio

0.5g Mineral hematita triturada

Tubo reactor con

HCl al 50%

Tubo generador

Granalla de zinc

Embudo de seguridad




Manguera con un tubo de vidrio




2 tapones horadados




Mechero de Bunsen



Procedimiento

  1. Pesa 0.5g. de la masa rojiza del producto de la tostación, hematita.

  2. Colócala en el papel asbesto e introduce éste al centro del tubo de reacción.

  3. Cierra el tubo con el tapón correspondiente al generador de hidrógeno.

  4. Coloca el mechero de Bunsen, de forma que incida la flama azul en el papel asbesto con la hematita.

  5. Adiciona HCl con el gotero hasta que observes efervescencia en la granalla de zinc observa cualquier cambio en la hematita.
Cuestionario:

  1. ¿Qué ocurre en el tubo de desprendimiento con granalla de zinc cuando se le agrega ácido clorhídrico, escribe la ecuación química?

Zn + HCl à

  1. ¿Qué ocurre en el tubo de reacción que contiene la hematita cuando se le hace pasar la corriente de hidrógeno en presencia de calor? 3. Escribe la ecuación química que ocurre en el tubo reactor?

Fe2O3 + H2 à

  1. ¿Qué otros metales se pueden reducir a partir de sus minerales?
Conclusones


Actividad 9

Obtención de cobre por electrólisis (a partir de CuSO4 solución)


(Continuación de 6) Tiempo estimado 25 minutos.

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿Qué importancia tiene la Electroquímica en la obtención de metales?

¿En qué consiste la electrólisis de una solución de sulfato de cobre CuSO4 proveniente de la lixiviación de un mineral de cobre y que productos se obtienen?

¿Es posible obtener otro metal a partir de otra sal por este método?
OBJETIVOS:

a)

b)

c)

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

¿Si colocamos de una solución de sulfato de cobre CuSO4 proveniente de la lixiviación de un mineral de cobre: tenorita (CuO) en un vaso de precipitados de 250 mL e introducimos dos electrodos: cátodo y ánodo conectados a una pila que ocurre en este proceso y que productos se obtienen?
Hipótesis
Material Reactivos

Dos electrodos de grafito.

Disolución de sulfato de cobre obtenida por lixiviación.

Un vaso de precipitados de 250 mL.




Fuente de poder o pila seca




Celda voltaica




2 cables con caimanes




Balanza digital



Procedimiento:

  1. Diluir el sulfato de cobre obtenido a partir de la lixiviación ácida con agua destilada hasta 150 mL.

  2. Pesa los electrodos y anota este dato en tu cuaderno.

    1. Conecta los electrodos correspondientes a la fuente de poder o una pila seca. Como te indicará tu profesor. (usar la celda voltaica preferentemente).

    2. Cuando todo esté listo inicia la electrólisis y observa con mucho detenimiento, anota tus observaciones cada minuto durante 6 minutos.

    3. Analiza los eventos químicos que suceden en el cátodo y en el ánodo y determina en cual se obtiene el cobre y por qué método.

    s4010129

  3. Deja secar el los electrodos procurando no perder masa de la sustancia que se haya electro depositado.

  4. Pesar los electrodos, anota tus observaciones y calcula la cantidad de cobre obtenido durante el tiempo de experimentación.
Cuestionario:

  1. ¿En cuál electrodo se obtiene el cobre?

  2. ¿Qué reacciones ocurren en el cátodo? Escribe las ecuaciones químicas que las representan.

  3. ¿Qué reacciones ocurren en el ánodo? Escribe las ecuaciones químicas.

  4. ¿Por qué se produce hidrógeno y oxigeno en este proceso y en qué electrodos se genera cada gas?

  5. ¿Cómo se llama este proceso de obtención de metales a partir de sales utilizando electricidad?
Problema:

  1. ¿Podrías cuantificar la cantidad de Cu° presente después de la electrólisis? Explica.

  2. Investiga el método químico industrial para obtener metales con una alta pureza.

  3. ¿Qué otros metales puedes obtener por este procedimiento?

  4. ¿Se alcanzaron los objetivos que se plantearon para este experimento? ¿Por qué?

  5. ¿La hipótesis de trabajo resultó verdadera o falsa? ¿Por qué?
Conclusiones


Actividad 10

Preparación de una Aleación Cu-Zn (Latón) por Difusión.

Primera Parte:

Electrodeposito de Cinc en Cobre

Material

Celda electroquímica de 200 mL (fabricada en el laboratorio)

Electrodo de cobre (cátodo)

Electrodo de cinc (ánodo)

Electrolito: disolución de Sulfato de cinc (ZnSO4. 7H2O) 1.0 M

Fuente de corriente directa (1.1V)

Conexiones con pinzas de caimán

Balanza

Papel pH
Procedimiento

  1. Para el depósito se utiliza una celda elaborada en el laboratorio, con capacidad para 200 mL de disolución de sulfato de cinc 1 Molar, Se pasan dos alambres de cobre que servirán para conectarlos a la fuente de corriente, uno al positivo que servirá como ánodo y el otro al negativo que será el cátodo. Se pesan las laminas de cobre y cinc y se colocan colgadas en los alambres, una frente a otra pero sin que hagan contacto, la de cobre en el cátodo (-) y la de cinc en el ánodo (+). Se mide el pH de la disolución.

  2. Se conecta la terminal positiva de la celda (ánodo) mediante el cable rojo con caimanes al (+) de la fuente se corriente directa y la terminal negativa de la celda (cátodo) mediante el cable negro con caimanes al (-) de la fuente de corriente. Enseguida se conecta el cable de la fuente a la caja de corriente y se enciende la fuente. con la perilla que regula el voltaje procurar que no rebase la primera marca pues se requiere un voltaje de 1.1 volts y la fuente nos proporciona hasta 12 volts. Se mantiene la corriente durante 10 minutos, al termino del tiempo se apaga y desconecta la fuente de corriente. Enseguida se procede a sacar las láminas, se secan con cuidado y se pesan.
Cuestionario

  1. Indica las observaciones realizadas.

  2. Haz un dibujo de la celda

  3. ¿Cómo se lleva a cabo el proceso de electrodepósito?
Segunda Parte

Obtención de la Aleación de Latón

Procedimiento

  1. Calienta cuidadosamente la lámina de cobre que tiene el electrodepósito de cinc sosteniéndola con las pinzas de crisol, hasta que cambie a un color amarillo.

  2. Enseguida la colócala sobre la base del soporte para que se enfríe y cuando se haya enfriado observa la formación de latón. Enseguida pule la lámina hasta obtener una muestra espejo. Finalmente con un algodón impregnado con disolución “picral” pasa sobre la lámina y seca con aire o una toalla absorbente.

  3. Observa al microscopio la lámina producto
Cuestionario

  1. ¿Qué es una aleación?

  2. ¿Qué indicios en la observación muestran que se formó una aleación?

  3. ¿Qué pasó con los átomos de cinc y de cobre al calentar la lamina?

  4. ¿Cómo se puede asegurar que se formó una aleación Cu-Zn (latón)

  5. ¿Es necesario fundir dos o más metales para fabricar una aleación?

  6. ¿Qué aplicaciones o usos tiene el latón?



Susana Ramírez Ruiz Esparza Alfredo Martínez Arronte Taurino Marroquín Cristóbal Otilia Valdés Galicia



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