Habilidades Prácticas en Química I

Un sólido blanco, un líquido incoloro, un gas con olor a piscinas: WCH13 pregunta qué harías con ellos. ¿Qué prueba separa el litio del estroncio, por qué el agente desecante está donde está, si el metal estaba en exceso y por qué tu valor de entalpía es menor que el del libro de datos. Cada pregunta remite al trabajo de laboratorio de las Unidades 1 y 2 —reacciones que realizaste, mediciones que tomaste y el juicio detrás de cada paso.

WCH13/01 Habilidades Prácticas en Química I es la tercera unidad IAS: 1 horas 20 minutos, 50 puntos, todos obligatorios, un mínimo de 6 puntos matemáticos. La especificación nombra cuatro habilidades evaluadas —pensamiento independiente en contexto práctico, uso de métodos científicos, numeración (gráficos, cifras significativas, exactitud y precisión), y uso de equipos (selección, rango y resolución, salud y seguridad). Las preguntas pueden ir más allá de los ocho prácticos centrales hacia situaciones unfamiliar construidas con las mismas técnicas.

Pruebas de llama: limpia un alambre de nicromo o platino con ácido clorhídrico concentrado, sumerge la muestra y sosténla en la llama más caliente no luminiscente (azul rugiente). Litio carmesí, sodio amarillo, potasio lila, calcio rojo ladrillo, estroncio rojo, bario verde pálido, cobre azul-verde. Dos rojos chocan —litio y estroncio— así que confirma químicamente: añade iones sulfato (ácido sulfúrico diluido o sulfato soluble); el sulfato de estroncio precipita, el sulfato de litio permanece disuelto. El potasio es lila, el rubidio rojo-violeta —di las palabras exactas, no "morado".

Aniones haluro: acidifica con ácido nítrico diluido, añade nitrato de plata — cloruro blanco, bromuro crema, yoduro amarillo pálido precipitado. Confirma con amoniaco: AgCl se disuelve en NH₃(ac) diluido, AgBr solo en NH₃(ac) concentrado, AgI en ninguno.

Grupos funcionales orgánicos: cloruro de fósforo(V) sobre un alcohol o ácido carboxílico produce vapor; el gas es cloruro de hidrógeno (humo blanco, no "ácido clorhídrico"). Dicromato(VI) acidificado cambia de naranja a verde cuando se oxida un alcohol primario o secundario (o un aldehído). Combina pruebas con un ion molecular: dos isómeros C₃H₈O dan Mr 60; el pico más fuerte en m/z 31 (CH₂OH⁺) marca el alcohol primario, en 45 (CH₃CHOH⁺) el secundario —propan-1-ol y propan-2-ol.

Papel de filtro empapado en agua del grifo (el agua desionizada apenas conduce electricidad — tiene casi iones), con gotas de nitrato de plata y cromato(VI) de potasio: cuando circula la corriente, los iones Ag⁺ migran hacia el cátodo y los CrO₄²⁻ hacia el ánodo, encontrándose como un precipitado rojo — 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄. La demostración es evidencia de que ambas sales son iónicas. Una mancha verde de cromato(II) de cobre se divide: los flujos azules de Cu²⁺ van al cátodo, y el cromato amarillo al ánodo.

La síntesis de cloruro férrico anhidro otorga una marca por la razón de cada etapa. El HCl concentrado sobre permanganato(VI) de potasio es una reacción redox: los iones cloruro pierden electrones (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻) mientras el permanganato(VI) se reduce. El cloruro de calcio anhidro seca el cloro (un agente desecante, no un "agente deshidratante"); la lana cerámica lo mantiene en su lugar. Se calienta el hierro solo después de medio minuto para que el aire sea expulsado primero — de lo contrario, el hierro encontraría oxígeno antes que cloro. El hidróxido de sodio en la salida absorbe el exceso tóxico de cloro. El producto sublima hacia el receptor y se sella rápidamente porque es higroscópico — absorbe agua para formar hidratos, por eso un producto pesado puede ser más pesado que el máximo calculado.

Ejercicio resuelto. De 2.00 g de hierro: $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol. $M_r(\mathrm{FeCl_3}) = 55.8 + 3 \times 35.5 = 162.3$. Masa máxima $= 0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g — y 5.80 se rechaza por subestimar las cifras que respaldan los datos.

Elige el equipo según lo que necesite la medición: una bureta (±0.05 cm³ por lectura, 50 cm³ de rango) para titulaciones, un matraz aforado para preparar soluciones, una jeringa de gas para volúmenes de gas, un termómetro graduado hasta 0.1–1 °C para cambios de temperatura. Pesa por diferencia; lee la parte inferior del menisco a la altura de los ojos; toma titulaciones hasta lograr acuerdo concordante (dentro de 0.10 cm³) antes de promediar — la titulación aproximada nunca entra en el promedio. Cita cifras significativas que respalden los datos y declara la incertidumbre como ± media división por lectura, duplicando para una diferencia de dos lecturas.

El magnesio desplaza al zinc: mide el cambio de temperatura de una masa conocida de solución y conviértelo en un cambio de entalpía por mol.

Ejercicio resuelto (los datos 2025). $n(\mathrm{Zn^{2+}}) = 0.0500 \times 1.00 = 0.0500$ mol; $n(\mathrm{Mg}) = 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — el magnesio está en exceso. $\Delta T = 55.2 - 19.4 = 35.8$ °C.

Divide por los moles del reactivo limitante en la solución (los iones de zinc), no por el magnesio. Un valor experimental menor que el de la tabla significa pérdida de calor — la respuesta clásica. Mejoras que el programa avala: un recipiente aislado (vaso de poliestireno), una tapa, lecturas de temperatura cada 30 segundos o un registrador de datos, una concentración menor para perder menos calor por segundo, y una gráfica de enfriamiento extrapolada hacia atrás hasta el momento de la mezcla. "Usar una pipeta" y "repetir y promediar" se ignoran explícitamente aquí — mejor material de vidrio no detiene la pérdida de calor.

Este examen evalúa la comprensión escrita de prácticas. Las puntuaciones máximas no demuestran que hayas titulado hasta un punto final agudo, transferido un sólido cuantitativamente o manejado HCl concentrado tras una pantalla — esas manipulaciones se integran en clase mediante los ocho experimentos centrales y sus complementarios.

1. Describe una prueba de llama en un sólido desconocido, incluyendo cómo limpiar el alambre.
2. Indica los colores de los precipitados para cloruro, bromuro y yoduro con nitrato de plata, y cómo confirma el amoníaco cada uno.
3. El litio y el estroncio dan llama roja. Da una prueba química que distinga sus nitratos, con observaciones.
4. En el experimento de migración en papel de filtro, ¿por qué debe empaparse el papel en agua del grifo y no desionizada, y qué ion en el agua del grifo podría dar un precipitado blanco cerca del nitrato de plata?
5. Escriba la semirreacción para la formación de cloro a partir de ácido clorhídrico concentrado y permanganato de potasio(VII), y justifique "redox".
6. 2.00 g de hierro da cloruro férrico. Calcula la masa máxima y explica por qué un producto real podría pesar más.
7. 50.0 cm³ de 1.00 mol dm⁻³ ZnSO₄ reacciona con 2.20 g Mg. Muestre qué reactivo está en exceso.
8. Temperaturas 19.4 °C y 55.2 °C para 50.0 g de solución (c = 4.18 J g⁻¹ °C⁻¹). Calcule ΔH con signo y unidad.
9. Dé tres mejoras acreditadas por el esquema para la calorimetría, y una sugerencia común que el esquema ignora.
10. Un isómero de C₃H₈O muestra picos fuertes en m/z 45 en lugar de 31 en espectrometría de masas. ¿Cuál es el isómero y qué ion es m/z 45?

Answers: 1 clean the wire with concentrated HCl and heat; dip the sample into the hottest blue (non-luminous) flame and note the colour; 2 chloride white AgCl, bromide cream AgBr, iodide pale yellow AgI; AgCl dissolves in dilute ammonia, AgBr only in concentrated, AgI in neither; 3 add dilute sulfuric acid (or a soluble sulfate): a white precipitate (SrSO₄) means strontium, no precipitate means lithium; 4 deionised water has almost no ions so it does not conduct; chloride ions (or hydrogencarbonate) could form white AgCl on the silver side; 5 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻; chloride ions lose electrons (oxidised, oxidation number −1 → 0) while manganate(VII) gains them (reduced); 6 $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol; $0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g; the deliquescent product absorbs water forming hydrates, adding water's mass; 7 Zn²⁺ $= 0.0500$ mol, Mg $= 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — Mg in excess; 8 $\Delta T = 35.8$ °C; $q = 50.0 \times 4.18 \times 35.8 = 7482$ J; $\Delta H = -7.482/0.0500 = -150$ kJ mol⁻¹; 9 insulated (polystyrene) container; lid; temperature every 30 s or data logger; lower concentration; cooling-curve graph — ignored: pipette/burette, more accurate balance, repeats; 10 propan-2-ol; m/z 45 is CH₃CHOH⁺ (C₂H₅O⁺).