| Núcleo | Suplemento |
|---|---|
| 1 Nombrar el equipo adecuado para la medición del tiempo, la temperatura, la masa y el volumen, incluyendo: (a) cronómetros (b) termómetros (c) balanzas (d) buretas (e) pipetas volumétricas (f) cilindros graduados (g) jeringas de gas | |
| 2 Sugerir ventajas e inconvenientes de los métodos experimentales y del equipo | |
| 3 Describir un: (a) disolvente como una sustancia que disuelve un soluto (b) soluto como una sustancia que se disuelve en un disolvente (c) solución como una mezcla de uno o más solutos disueltos en un disolvente (d) solución saturada como una solución que contiene la concentración máxima de un soluto disuelto en el disolvente a una temperatura especificada (e) residuo como una sustancia que permanece tras la evaporación, destilación, filtración o cualquier proceso similar (f) filtrado como un líquido o solución que ha pasado a través de un filtro |
Técnicas experimentales y análisis químico
IGCSE Química · Tema 12
13:26
Técnicas Experimentales
Te entregan un polvo blanco desconocido y una solución incolora. Sin etiquetas. ¿Cómo descubres qué son? La química te da un kit de detective: añade…
Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla
12.1
Diseño experimental
Syllabus
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Equipos de laboratorio
Debes saber qué equipo utilizar para cada medición:
| Medición | Equipo |
|---|---|
| tiempo | cronómetro 秒表 |
| temperatura | termómetro 温度计 |
| masa | balanza 天平 |
| volumen (preciso) | bureta 滴定管 o pipeta volumétrica 移液管 |
| volumen (aproximado) | probeta 量筒 |
| volumen de un gas | jeringa de gas 注射器 |
Palabras clave
Estas palabras se utilizan a lo largo de la química práctica:
- Un disolvente 溶剂 es una sustancia que disuelve un soluto.
- Un soluto 溶质 es la sustancia que se disuelve en el disolvente.
- Una disolución 溶液 es una mezcla de uno o más solutos disueltos en un disolvente.
- Una disolución saturada 饱和溶液 contiene la cantidad máxima de soluto que puede disolverse a una temperatura dada.
- Un residuo 残渣 es la sustancia que queda después de la evaporación, destilación o filtración.
- Un filtrado 滤液 es el líquido que ha pasado a través de un filtro.
Explorar
Ruta de diseño de experimento
Seguir una prueba justa desde la pregunta hasta una conclusión confiable.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| stop-watch/stɒp wɒtʃ/ | 秒表 | miǎo biǎo |
| thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ | 温度计 | wēn dù jì |
| balance/ˈbæləns/ | 天平 | tiān píng |
| burette/bjʊəˈret/ | 滴定管 | dī dìng guǎn |
| volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ | 移液管 | yí yè guǎn |
| measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ | 量筒 | liáng tǒng |
| gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ | 注射器 | zhù shè qì |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | 溶剂 | róng jì |
| solute/ˈsɒljuːt/ | 溶质 | róng zhì |
| solution/səˈluːʃn/ | 溶液 | róng yè |
| saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ | 饱和溶液 | bǎo hé róng yè |
| residue/ˈresɪdjuː/ | 残渣 | cán zhā |
| filtrate/ˈfɪltreɪt/ | 滤液 | lǜ yè |
12.2
Valoraciones ácido-base
Syllabus
| Núcleo | Suplemento |
|---|---|
| 1 Describir una valoración ácido-base, incluyendo el uso de: (a) bureta (b) pipeta volumétrica (c) un indicador adecuado | |
| 2 Describir cómo identificar el punto final de una valoración utilizando un indicador |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Una valoración 滴定 determina el volumen exacto de una solución que reacciona con otra.
- Usa una pipeta volumétrica para medir un volumen fijo de una solución en un matraz.
- Añade unas gotas de un indicador 指示剂 adecuado.
- Añade la otra solución desde una bureta, lentamente, hasta que el color cambie ligeramente.
El punto final 终点 es el momento en que el indicador cambia de color, lo que indica que la reacción está exactamente completa. Se lee la bureta para encontrar el volumen añadido.
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Titulaciones ácido-base
Saltos de pH en el punto de equivalencia
Seguir el pH a medida que se añade base — salta a través de la neutralidad en el punto de equivalencia.
Vocabulario
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| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | 滴定 | dī dìng |
| indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ | 指示剂 | zhǐ shì jì |
| end-point/end pɔɪnt/ | 终点 | zhōng diǎn |
12.3
Cromatografía
Syllabus
| Fundamental | Complementario |
|---|---|
| 1 Describir cómo se utiliza la cromatografía en papel para separar mezclas de sustancias coloreadas solubles, empleando un disolvente adecuado | 3 Describir cómo se utiliza la cromatografía en papel para separar mezclas de sustancias incoloras solubles, empleando un disolvente adecuado y un reactivo revelador No se requiere conocimiento de reactivos reveladores específicos |
| 2 Interpretar cromatogramas simples para identificar: (a) sustancias desconocidas mediante comparación con sustancias conocidas (b) sustancias puras e impuras | 4 Enunciar y utilizar la ecuación del $R_{\text{f}}$: $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distancia recorrida por la sustancia}}{\text{distancia recorrida por el disolvente}}$$ |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
La cromatografía en papel 纸色谱法 separa una mezcla de sustancias solubles. Se coloca una mancha de la mezcla cerca del fondo del papel, luego se sumerge el papel en un disolvente. A medida que el disolvente asciende por el papel, las sustancias se desplazan diferentes distancias, por lo que se separan.
- Para sustancias coloreadas, puedes ver las manchas directamente.
- Para sustancias incoloras, debes rociar un agente revelador 显色剂 para hacer que las manchas aparezcan.
El papel resultante es un cromatograma 色谱图. Puedes usarlo para:
- identificar una sustancia desconocida comparándola con sustancias conocidas;
- determinar si una sustancia es pura (una sustancia pura produce solo una mancha).
También puedes calcular el valor $R_{\text{f}}$ de una mancha:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
Ejemplo resuelto. En un cromatograma, el frente del disolvente ha ascendido 8,0 cm desde la línea base, y una mancha se ha movido 6,0 cm. Encuentra su valor $R_{\text{f}}$.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
Ambas distancias se miden desde la línea base (la línea de lápiz), y la distancia de la mancha se toma hasta el centro de la misma. Un $R_{\text{f}}$ no tiene unidades y siempre es menor que 1, porque una mancha nunca puede recorrer más distancia que el disolvente que la transporta; una respuesta superior a 1 significa que las dos distancias se han dividido al revés.
Explorar
Ruta de cromatografía
Observar cómo se separa una mezcla mientras avanza el frente del disolvente.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ | 纸色谱法 | zhǐ sè pǔ fǎ |
| locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 显色剂 | xiǎn sè jì |
| chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ | 色谱图 | sè pǔ tú |
12.4
Separación y purificación
Syllabus
| Núcleo | Complementario |
|---|---|
| 1 Describir y explicar métodos de separación y purificación utilizando: (a) un disolvente adecuado (b) filtración (c) cristalización (d) destilación simple (e) destilación fraccionada | |
| 2 Proponer técnicas adecuadas de separación y purificación, dada la información sobre las sustancias involucradas | |
| 3 Identificar sustancias y evaluar su pureza mediante información sobre los puntos de fusión y ebullición |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Elijes un método basado en la mezcla:
| Método | Usado para separar |
|---|---|
| disolver en un disolvente adecuado, luego filtración 过滤 | un sólido insoluble en un líquido |
| cristalización 结晶 | un sólido soluble en su disolución |
| destilación simple 蒸馏 | un disolvente (el líquido) de una disolución |
| destilación fraccionada 分馏 | dos o más líquidos con diferentes puntos de ebullición |
Puedes verificar la pureza de una sustancia usando su punto de fusión 熔点 y punto de ebullición 沸点: una sustancia pura funde y hierve a temperaturas fijas y definidas, mientras que las impurezas bajan el punto de fusión y suben el punto de ebullición.
Explorar
Laboratorio de métodos de separación
Elija el método que coincida con la mezcla.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| filtration/fɪlˈtreɪʃn/ | 过滤 | guò lǜ |
| crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ | 结晶 | jié jīng |
| simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ | 蒸馏 | zhēng liú |
| fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ | 分馏 | fēn liú |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | 熔点 | róng diǎn |
| boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ | 沸点 | fèi diǎn |
12.5
Identificación de iones y gases
Syllabus
| Fundamental | Suplementario |
|---|---|
| 1 Describir las pruebas para identificar los aniones: (a) carbonato, $\text{CO}_3^{2-}$, mediante reacción con un ácido diluido y posterior prueba del gas dióxido de carbono (b) cloruro, $\text{Cl}^-$, bromuro, $\text{Br}^-$, y yoduro, $\text{I}^-$, acidulando con ácido nítrico diluido y luego añadiendo nitrato de plata acuoso (c) nitrato, $\text{NO}_3^-$, reducción con papel de aluminio y hidróxido de sodio acuoso, seguido de la prueba del gas amoníaco (d) sulfato, $\text{SO}_4^{2-}$, acidulando con ácido nítrico diluido y luego añadiendo nitrato de bario acuoso (e) sulfito, $\text{SO}_3^{2-}$, mediante reacción con permanganato de potasio(VII) acuoso acidificado | |
| 2 Describir las pruebas utilizando hidróxido de sodio acuoso y amoníaco acuoso para identificar los cationes en disolución: (a) aluminio, $Al^{3+}$ (b) amonio, $NH_4^+$ (c) calcio, $Ca^{2+}$ (d) cromo(III), $Cr^{3+}$ (e) cobre(II), $Cu^{2+}$ (f) hierro(II), $Fe^{2+}$ (g) hierro(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$ | |
| 3 Describir las pruebas para identificar los gases: (a) amoníaco, $NH_3$, usando papel de litmo rojo húmedo (b) dióxido de carbono, $CO_2$, usando agua de cal (c) cloro, $Cl_2$, usando papel de litmo húmedo (d) hidrógeno, $H_2$, usando una cerilla encendida (e) oxígeno, $O_2$, usando una cerilla incandescente (f) dióxido de azufre, $SO_2$, usando permanganato de potasio(VII) acuoso acidificado | |
| 4 Describir el uso de la prueba de llama para identificar los cationes: (a) litio, $Li^+$ (b) sodio, $Na^+$ (c) potasio, $K^+$ (d) calcio, $Ca^{2+}$ (e) bario, $Ba^{2+}$ (f) cobre(II), $Cu^{2+}$ |
Fuente: Plan de estudios Cambridge International
Pruebas para aniones
Un anión 阴ión es un ion negativo.
| Anión | Prueba | Resultado |
|---|---|---|
| carbonato 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$) | añadir ácido diluido | burbujea; el gas enturbia el agua de cal (dióxido de carbono 二氧化碳) |
| cloruro 氯化物 ($\text{Cl}^-$) | añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de plata 硝酸银 | precipitado blanco |
| bromuro 溴化物 ($\text{Br}^-$) | añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de plata | precipitado crema |
| yoduro 碘化物 ($\text{I}^-$) | añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de plata | precipitado amarillo |
| nitrato 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$) | añadir lámina de aluminio 铝 y hidróxido de sodio 氢氧化钠, calentar | se desprende gas de amoníaco 氨气 |
| sulfato 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$) | añadir ácido nítrico diluido, luego nitrato de bario 硝酸钡 | precipitado blanco |
| sulfito 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$) | añadir permanganato de potasio acidificado 高锰酸钾 | el color púrpura desaparece |
Pruebas para cationes
Un catión 阳离子 es un ion positivo. Añade hidróxido de sodio acuoso o amoníaco acuoso, y observa el precipitado 沉淀 formado.
| Catión | Con hidróxido de sodio | Con amoníaco acuoso |
|---|---|---|
| aluminio ($\text{Al}^{3+}$) | blanco, se disuelve en exceso | blanco, permanece |
| amonio 铵 ($\text{NH}_4^+$) | gas amoníaco al calentar | — |
| calcio 钙 ($\text{Ca}^{2+}$) | blanco, permanece | sin precipitado |
| cromo(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$) | verde, se disuelve en exceso | verde, permanece |
| cobre(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$) | azul claro, permanece | azul claro, se disuelve a azul oscuro |
| hierro(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$) | verde, permanece | verde, permanece |
| hierro(III) ($\text{Fe}^{3+}$) | rojo-marrón, permanece | rojo-marrón, permanece |
| zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$) | blanco, se disuelve en exceso | blanco, se disuelve en exceso |
Pruebas para gases
| Gas | Prueba | Resultado |
|---|---|---|
| amoníaco ($\text{NH}_3$) | papel de litmus 石蕊 rojo húmedo | se vuelve azul |
| dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) | burbujear a través de agua de cal 石灰水 | se enturbia |
| cloro 氯气 ($\text{Cl}_2$) | papel de litmus húmedo | decolora a blanco |
| hidrógeno 氢气 ($\text{H}_2$) | una cerilla encendida | quema con un chasquido agudo |
| oxígeno 氧气 ($\text{O}_2$) | una cerilla incandescente | se reaviva |
| dióxido de azufre ($\text{SO}_2$) | permanganato de potasio acidificado | el color púrpura desaparece |
Pruebas de llama
Una prueba de llama 焰色试验 identifica algunos cationes metálicos por el color que dan a la llama:
| Catión | Color de la llama |
|---|---|
| litio 锂 ($\text{Li}^+$) | rojo |
| sodio 钠 ($\text{Na}^+$) | amarillo |
| potasio 钾 ($\text{K}^+$) | lila (morado) |
| calcio ($\text{Ca}^{2+}$) | naranja-rojo |
| bario 钡 ($\text{Ba}^{2+}$) | verde claro |
| cobre(II) ($\text{Cu}^{2+}$) | azul-verde |
Explorar
Laboratorio de pruebas de iones y gases
Relacionar las observaciones de las pruebas con el ion o gas presente.
Vocabulario
Entrenar
| Inglés | Chino | Pinyin |
|---|---|---|
| anion/ˈænaɪən/ | 阴离子 | yīn lí zi |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 碳酸盐 | tàn suān yán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
| chloride/ˈklɔːraɪd/ | 氯化物 | lǜ huà wù |
| nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ | 硝酸 | xiāo suān |
| silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸银 | xiāo suān yín |
| bromide/ˈbrəʊmaɪd/ | 溴化物 | xiù huà wù |
| iodide/ˈaɪədaɪd/ | 碘化物 | diǎn huà wù |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸盐 | xiāo suān yán |
| aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ | 铝 | lǚ |
| sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ | 氢氧化钠 | qīng yǎng huà nà |
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | 氨气 | ān qì |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 硫酸盐 | liú suān yán |
| barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸钡 | xiāo suān bèi |
| sulfite/ˈsʌlfaɪt/ | 亚硫酸盐 | yà liú suān yán |
| potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ | 高锰酸钾 | gāo měng suān jiǎ |
| cation/ˈkætaɪən/ | 阳离子 | yáng lí zi |
| precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ | 沉淀 | chén diàn |
| ammonium/æˈməʊnɪəm/ | 铵 | ǎn |
| calcium/ˈkælsɪəm/ | 钙 | gài |
| chromium/ˈkrəʊmɪəm/ | 铬 | gè |
| copper/ˈkɒpə/ | 铜 | tóng |
| iron/ˈaɪən/ | 铁 | tiě |
| zinc/zɪŋk/ | 锌 | xīn |
| litmus/ˈlɪtməs/ | 石蕊 | shí ruǐ |
| limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ | 石灰水 | shí huī shuǐ |
| chlorine/ˈklɔːriːn/ | 氯气 | lǜ qì |
| hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ | 氢气 | qīng qì |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 氧气 | yǎng qì |
| flame test/fleɪm test/ | 焰色试验 | yàn sè shì yàn |
| lithium/ˈlɪθɪəm/ | 锂 | lǐ |
| sodium/ˈsəʊdɪəm/ | 钠 | nà |
| potassium/pəˈtæsɪəm/ | 钾 | jiǎ |
| barium/ˈbeərɪəm/ | 钡 | bèi |
12.5
Consejos para el examen
- Elige el equipo según la medición: una bureta o pipeta para volúmenes precisos, una probeta para un volumen aproximado, una jeringa de gas para el volumen de un gas, una balanza para la masa.
- $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, por lo que siempre es menor que 1. Una sustancia pura da una sola mancha.
- Aprende las pruebas para aniones: un carbonato burbujea y el gas enturbia el agua de cal; los haluros con nitrato de plata producen un cloruro blanco, bromuro crema, yoduro amarillo; un sulfato produce un precipitado blanco con nitrato de bario.
- Aprende las pruebas para gases: el hidrógeno produce un chasquido agudo, el oxígeno reaviva una cerilla incandescente, el dióxido de carbono enturbia el agua de cal, el cloro decolora el litmo húmedo, el amoníaco vuelve azul el litmo rojo húmedo.
- Para cationes, añade hidróxido de sodio y lee el color del precipitado: cobre(II) azul claro, hierro(II) verde, hierro(III) rojo-marrón.
Lecciones interactivas sobre este tema
Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.