Reacció de l’oxidació del ferro

Docent 

Mª Elena Ramos Lermo

Centre educatiu

INS Vallvera

Any de presentació a Ciència entre tots

2021

Llistat de material necessari

1.  Bosses autoescalfables de mans o peus
2. Balança
3. Dues xeringues luer-lock (amb rosca)
4. Clau de tres vies
5. Termòmetre
6. Vas de porexpan, termo o calorímetre.

Com ho fem?

Els objectius d’aquesta pràctica són:

- Visualitzar l’alliberament d’energia que es produeix en una reacció exotèrmica.
- Mesurar, a través d’una reacció química, la quantitat d’oxigen que hi ha a l’aire.
- Comprovar si es compleix la llei de conservació de la massa de Lavoisier.

La reacció que posarem en pràctica és la següent:

4 Fe + 3 O2 (de l’aire) ⟶ 2 Fe2O3
L’oxigen oxidarà el ferro per donar òxid de ferro i durant l’oxidació s’alliberarà energia en forma de calor.

1) Inicialment per veure que es tracta d’una reacció exotèrmica obrirem una bossa autoescalfable i ràpidament col.locarem el contingut al vas de porexpan (Termo o calorímetre), amb un termòmetre mesurarem la temperatura inicial i la temperatura final que s’assoleix, es pot remenar amb molt compte amb el termòmetre per assegurar que la reacció amb l’oxigen de l’aire es doni en gran extensió.

2) Coneixent la massa de la bossa amb contingut, abans d’obrir i restant el pes de la bossa buida, podrem saber el contingut que hem posat al vas de porexpan i podrem calcular l’increment de temperatura que es produeix per gram de producte. El contingut de la bossa és ferro esmicolat i altres components com per exemple carbó que fan que la temperatura no sigui excessivament elevada per escalfar mans.

3) Per a calcular el % d’oxigen a l’aire agafarem i muntarem dues xeringues amb rosca amb una clau de tres vies de manera que quedi tancat el conjunt de l’exterior. En una de les xeringues haurem col·locat una bossa nova d’escalfamans sense deixar espai per aire i tindrem en compte un volum d’aire que hi ha en la segona xeringa, aproximadament 50 ml.

4) Durant una estona anirem fent passar l’aire d’una xeringa a una altra amb el sistema tancat vigilant que no entri més aire de l’exterior.

5) Quan creiem que la reacció ja ha consumit tot l’oxigen que hi havia a les xeringues, mirarem el volum que queda a la xeringa i per diferència sabrem el volum que hi havia d’oxigen als 50 ml d’aire. Calcularem el percentatge d’oxigen a l’aire i compararem amb la bibliografia.

6) La llei de conservació de la massa de Lavoisier diu que en qualsevol canvi químic la massa es conserva, així que la massa dels reactius sempre serà igual a la dels productes. A l’inici i al final de la reacció pesarem les xeringues amb els reactius i després amb els productes a dintre i veurem si s’ha complert.
.

Què observem?

- L’increment de temperatura que es produeix en una reacció exotèrmica i la seva utilització en algun ús comercial.

- Comprovem que la reacció té lloc fins que s’acaba l’oxigen de les xeringues (reactiu limitant) i això ens permet calcular el percentatge d’oxigen a l’aire.

- El compliment de la Llei de conservació de la massa de Lavoisier.

Paraules clau

Exotèrmica, oxigen, conservació de la massa

Grau de dificultat

Normal

Durada de l'experiència

30 minuts

La podem reproduir utilitzant materials casolans/quotidians i no perillosos?

No

Bibliografia o webs relacionades

http://corominasquimica.com/category/experiments/http://corominasquimica.com/category/experiments/