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UNIDAD DIDÁCTICA
EQUILIBRIOS QUÍMICOS
ADA VICTORIA YUSTE CÓRDOBA
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Y APRENDIZAJE DE LA FÍSICA Y QUÍMICA
1. CONTEXTUALIZACIÓN
2. OBJETIVOS DIDÁCTICOS
3. CONTENIDOS
4. ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA
5. ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD
6. DESARROLLO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA
7. SÍNTESIS INDUSTRIAL DEL AMONÍACO
8. EVALUACIÓN
9. CONCLUSIONES
1. CONTEXTUALIZACIÓN.
De acuerdo con el Real Decreto 1467/ 2007, entre las materias de
modalidad del bachillerato de Ciencias y Tecnología se encuentra la
Química;
se
imparte
en
segundo
de
bachillerato.
A de ayudar a profundizar en el conocimiento del método científico,
orientar y preparar al alumno para sus estudios superiores.
2. OBJETIVOS DIDÁCTICOS.
Establecen una serie de estrategias para que el alumno participe en el
proceso didáctico y al finalizar :
- Definir y utilizar el concepto de equilibrio químico y reconocer sus
características fundamentales
- Que son procesos reversibles y distinguirlos de los irreversibles.
-Aplicar las constantes de equilibrio y comprender su significado.
-Utilizar la magnitud de la constante de equilibrio para determinar el
progreso del sistema en uno u otro sentido
-Diferenciar sistemas homogéneos y heterogéneos
-Comprender la deducción cinética de la ley de acción de masas en el
equilibrio.
-Comprender la relación entre la constante de equilibrio y la variación
de energía libre estándar de Gibbs
-Interpretar la ley de Le Chatelier
-Conocer procesos industriales, síntesis del amoníaco
-Aplicar los conocimientos adquiridos en la vida cotidiana
3. CONTENIDOS.
Es conveniente organizarlos y distribuirlos, de forma que se
interrelacionen y que éstos giren alrededor de temas o
proyectos cercanos al alumno.
A. Conceptuales: son conceptos, hechos o principios.
- Reacciones reversibles
- La ley del equilibrio químico
- Equilibrios homogéneos y heterogéneos
- Equilibrios homogéneos, Kc, y coeficiente de reacción
- Relación entre las distintas constantes de equilibrio
- Equilibrios heterogéneos
- Factores que modifican el equilibrio: energía libre y constante
de equilibrio. Ley de Le Chatelier
B. Procedimentales: son los procedimientos, habilidades y destrezas
que se han de adquirir.
- Aplicar correctamente la definición de estado de equilibrio
- Aplicar correctamente la ley de acción de masas
- Utilizar las distintas constantes y saberlas relacionar
- Análisis comparativo de Qc con Kc
- Saber interpretar la ley de Le Chatelier
- Resolución de ejercicios, en los que el alumno ha de aplicar los
conocimientos adquiridos
C. Actitudinales: son las actitudes, valores y normas que se intenta
transmitir en esta unidad.
Estimular el interés por la ciencia
Rigor y orden en el desarrollo de las actividades
Observar las fases del método científico en el estudio del equilibrio
-
mapa conceptual del equilibrio
4. ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA.
A. PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO.
Se busca el aprendizaje significativo del alumno, y para
conseguirlo podemos destacar:
- manejo, presentación e interpretación de datos
- Diseño de experimentos (esquemas, mapas conceptuales..)
- Exposición teórica del tema, alternada con resolución de
problemas
- Realización de prácticas de laboratorio
- Proponer problemas correspondientes a la selectividad
- Seminarios donde
bibliográficos
los
alumnos
expondrán
trabajos
B. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE.
Son caminos que conducen al aprendizaje. Las planifica el
profesor y las realiza el alumno.
- Actividad de iniciación y motivación
- Actividad de desarrollo y aprendizaje
- Actividad de síntesis y autoevaluación
- Actividad de refuerzo y ampliación
C. TEMPORALIZACIÓN.
La unidad didáctica debe encuadrarse siguiendo el orden de las
unidades recogidas en el curriculum de química de 2º de
Bachillerato. Teniendo en cuenta el promedio de horas lectivas,
se podrá emplear un máximo de 20 sesiones por unidad.
D. ESPACIOS Y RECURSOS.
Es donde se llevaran a cabo estas actividades:
-Coloquios, debates, cuestiones y resolución de problemas en el
aula
-Las prácticas de laboratorio, se realizarán en los laboratorios de los
centros bajo la supervisión del profesor
-Los recursos empleados son:
-Libro de química de bachillerato, Editorial Santillana,
ISBN 978-84-294-0993-2
-Libro de química: mil problemas de química general
Editorial Everest S.A. ISBN 84-241-7604-9
-https://uvadoc.uva.es/bitstream/10324/3476/1/TFMG%20170.pdf
-http://www.eduinnova.es/dic09/UD.pdf
5. ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD.
Existe una gran diversidad de necesidades educativas que pueden
requerir los alumnos y podríamos dividir en:
- Alumnos de gran coeficiente intelectual
- Alumnos con escasa motivación
- Alumnos con discapacidades
Al comienzo de cada unidad
es necesario conocer los
conocimientos de los alumnos y con las actividades adecuadas
poder subsanar la falta de ellos .El libro de texto será una
herramienta que le servirá de guía junto con las actividades
propuestas por el profesor.
6. DESARROLLO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA.
A.
B.
C.
A. REACCIONES REVERSIBLES. CONCEPTO DE EQUILIBRIO.
Las reacciones reversibles son aquellas que dan lugar a un
proceso de doble sentido que desemboca en el equilibrio
químico.
El estado de equilibrio químico, es el estado final del sistema en
el que las concentraciones de las sustancias que intervienen
permanecen constantes. Es un estado dinámico.
B. Kc. EQUILIBRIOS HOMOGÉNEOS. LEY DE ACCIÓN DE MASAS.
Un equilibrio es homogéneo cuando todas las especies químicas
presentes se encuentran en la misma fase. La ley de acción de
masas establece una relación entre la constante Kc y las
concentraciones :
A + b B + .... ? c C + d D + ...
C. CÁLCULOS EN EQUILIBRIOS HOMOGÉNEOS EN FASE GAS.
Ejemplo: en un recipiente cerrado y vacío de 20 litros se
introducen 480 gramos de PCl5. Se eleva la Tª a 180ºC y
se establece el equilibrio:
SbCl5(g)
SbCl3(g) + Cl2(g)
El valor de Kp es 0,093. Calcular:
a/ Kc para este equilibrio
b/ El grado de disociación
D. COCIENTE DE REACCIÓN, QC.
Es el valor que se obtiene al sustituir las concentraciones en la
expresión de KC:
QC>KC IZQUIERDA
QC<KC DERECHA
QC=KC EQUILIBRIO
E. CONSTANTE DE QUILIBRIO KP.
Se expresa en función de las presiones parciales:
aA + bB ® cC + dD
La relación entre KC Y KP viene dada por:
F. EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS
Cuando las sustancias presentes en él, no están en la misma fase.
En las expresiones de dichas constantes, no se incluyen ni
concentraciones molares ni presiones parciales de sólidos o
líquidos.
G. ENERGÍA LIBRE Y CONSTANTE DE EQUILIBRIO
La relación viene dada por la expresión:
D G = - R.T.ln Kp
Cuando la energía es < 0; K > 1. La reacción se desplaza hacía
la derecha.
Cuando la energía es < 0; K< 1.La reacción se desplaza hacía la
izquierda.
H. PRINCIPIO DE LE CHATELIER.
Una alteración externa de los factores: concentración, presión o
temperatura; que intervienen en un equilibrio induce un reajuste
del sistema para reducir el efecto de dicha alteración y establecer
un nuevo estado de equilibrio.
-cambios en las concentraciones. si aumenta la concentración de
una sustancia se desplaza en el sentido en que se consume dicha
sustancia. Si disminuye evoluciona en sentido contrario.
-cambios de presión por variación de volumen. si aumenta la
presión el sistema se desplaza hacía donde menor número de
moles gaseosos haya y viceversa.
-cambios de temperatura. si aumenta la temperatura, el sistema
se desplaza en el sentido de la reacción endotérmica. Si disminuye
lo hace en el sentido de la reacción exotérmica.
-catalizadores. Su presencia no altera el estado de equilibrio de un
sistema.
EJERCICIOS Y PROBLEMAS PROPUESTOS.




1.- A 634K la reacción 2 H2S(g) ⇔ 2 H2(g) + S2(g) alcanza el equilibrio
cuando hay 1 mol de H2S; 0,2 moles de H2 y 0,8 moles de S2 en un
reactor de 2 litros. Hallar a) Kc a 634K. b) A la misma temperatura y en
un reactor igual, hay 0,1 moles de H2 y 0,4 moles de S2, en equilibrio
con H2S ¿Cuántas moles de H2S habrá en la mezcla? R// 0,016 mol/l
0,3535 moles
2.- En las ecuaciones: l) CO(g) + H2O(g) ⇔ CO2(g)+H2(g) 2) 2SO2(g)
+ O2(g)⇔ 2SO3(g) 3) N2(g) + 3H2(g) ⇔ 2NH3(g). Escribir la relación
entre Kc y Kp para cada una.
3.- Un matraz contiene una mezcla de N2, H2 y NH3 en equilibrio a la
presión total de 2,8 atm, la presión parcial del H2 es 0,4 atm y la del
N2, 0,8 atm. Calcula Kp para la reacción en fase gaseosa N2(g) +
3H2(g) <===> 2NH3(g) a la temperatura de la mezcla. R// 50 atm-2
4.- La siguiente mezcla es un sistema en equilibrio: 3,6 moles de
hidrógeno, 13,5 moles de nitrógeno y 1 mol de amoníaco a una presión
total de 2 atm y a una temperatura de 25 ºC. Se pide: a) la presión
parcial de cada gas; b) Kc y Kp para la reacción N2(g) + 3H2(g)
<===> 2NH3(g) a 25 ºC. R// 0,11 atm 1,492 atm 0,3978 atm 0,13
atm-2 77,62 (mol/l)-2
7. PROCESO INDUSTRIAL: SÍNTESIS DEL NH3.
En química, el proceso de Haber - Bosch es la reacción
de nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir amoníaco. La
importancia de la reacción radica en la dificultad de producir
amoníaco a un nivel industrial
Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrógeno molecular,
N2. El elemento como molécula di atómica gaseosa es muy estable
y relativamente inerte debido al enlace triple que mantiene los dos
átomos fuertemente unidos.
No fue sino hasta los primeros años del siglo XX cuando este
proceso fue desarrollado para obtener nitrógeno del aire y producir
amoníaco, que al oxidarse forma nitritos y nitratos. Éstos son
esenciales en los fertilizantes.
Como la reacción natural es muy lenta, se acelera con
un catalizador de hierro (Fe3+) y óxidos de aluminio (Al2O3) y
potasio (K2O) permitiendo que el equilibrio se alcance con mayor
rapidez. Los factores que aumentan el rendimiento, al desplazar
el equilibrio de la reacción hacia los productos (Principio de Le
Châtelier), son las condiciones de alta presión (150300 atmósferas) y altas temperaturas (400-500 °C),1 resultando
en un rendimiento del 10-20%.
D
N2(g)
+
3H2(g)
↔
2NH3(g)
+
ΔH
...(1)
ΔH representa el calor generado, también llamado entalpía, y
equivale a -92,4 kJ/mol. Como libera calor, la reacción
es exotérmica.
D
8. EVALUACIÓN.


La Ley Orgánica 1/1.990, de 3 de octubre, de Ordenación General del
Sistema educativo, establece en su artículo 22.1 que la evaluación de la
educación secundaria será continua e integradora.
En la presente orden se plantea la evaluación como un instrumento al
servicio del proceso de enseñanza y aprendizaje, integrada en el quehacer
diario del aula y centro educativo.

Los contenidos mínimos a la hora de evaluar:

Identificar el estado de equilibrio

Actividades de equilibrios homogéneos y heterogéneos

Aplicación de la ley de Le Chatelier

El alumno/a de prácticas ha de expresar la valoración de la puesta en
práctica de la programación, manifestando la experiencia vivida en cada
uno de los apartados de la misma, sobre todo en el desarrollo de las
actividades.
9. CONCLUSIONES.


Con esta unidad didáctica he intentado proponer que, cuando y
cómo evaluar este tema del equilibrio químico. Existen muchos
medios, libros ,Internet, revistas científicas, etc..pero hay que
seleccionar aquellos que sean fiables y se adapten a los contenidos
que queramos tratar.
En este trabajo he intentado plasmar una serie de condiciones ,en
donde se dispone de elementos necesarios para llevar a cabo todas
las actividades.
F I N