Laboratorio Quimica Acumuladores de Plomo

 

BATERÍAS DE PLOMO PRÁCTICA Nº 8 ACUMULADORES DE PLOMO. I. OBJETIV IVO OS Construir un acumulador de plomo. Medir el voltaje de una celda usando el sensor de Voltaje. Usar la celda para prender un foco. II. PRIN PRINCIPIO CIPIOS S TEÓRICO TEÓRICOS S Celdas de Plomo.- Una celda galvánica de plomo está formada por un ánodo de plomo y un cátodo de PbO 2. El electrolito es una solución de H2SO4.

Reacción anódica: Pb(s) + SO42-(ac)  PbSO4(s) + 2eReacción catódica: PbO2(s) + 4H+(ac) + SO42-(ac) + 2e-  PbSO4(s) + 2 H2O (l) Dos o más celdas húmedas o secas conectadas en serie hacen una batería. Una batería de automóvil es generalmente un acumulador de plomode que contiene plomo placas óxido de de en una solución ácido sulfúrico. En yeste experimento, se plomo va a construir una celda de acumulador de plomo y se va a utilizar una fuente de alim alimen enta taci ción ón de corr corrie ient nte e co cont ntin inua ua para para carg cargar arla la tal tal co como mo se muestra en la Figura 1. Se usará la computadora y el sensor de voltaje para medir el voltaje de la celda (ver Figura 2), y luego usar la celda para prender un foco.

 

Fig. 1 +

Fig. 2

–

 –

black red

+

 

–

D.C. Power  Supply

Voltage Probe

  1

Ex ica aescomo coco mo po pote tenc ncial ial pu pued ede vers rse Ecua Ecuación ción de Ner Nernst.nst.af afec ecta tado do por po r di dife fere rent ntes es Expl fact faplic ctor ores como moel conc co ncen entr trac acio ione nes s edeve las laes UTP | Laboratorio de Química

 

BATERÍAS DE PLOMO sustancias presentes y la temperatura. Denominada así en honor al científico alemán Walther Nernst, Nernst, quien la formuló.

Donde: Eº: Potencial estándar de celda.  T: Temperatura absoluta. R: Constante de los gases. n: Cantidad de moles de electrones que participan en la reacción. Q: Cociente de la reacción. III. a)

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales: • • • • •

• • • • •

b)

Computadora. Interfaz computacional Vernier. Logger Pro. Sensor de voltaje Vernier. Fuente Fue nte de corrie corriente nte con contin tinua ua (tr (trans ansfor formad mador or Ou Outpu tput: t: 12V) Pinzas cocodrilo. Cronómetro. Foco de bajo voltaje. Cables para conexión. Vaso de precipitados.

Reactivos:  Tiras de plomo Ácido sulfúrico 0.1 M • •

c)

Procedimiento:

Etiquetar dos tiras de plomo una con positivo (+) y otra con negativo (-). Doblar las tiras y colocarlas en un vaso de precipitados, como se muestra en la Figura nro. 1. Coloque una pinza cocodrilo a cada tira de plomo. Añad adir ir ácid ácido o sulf sulfúr úric ico o 0.1M 0.1M,, al va vaso so de pr prec ecip ipit itad ados os (sin (sin 2. Añ llenar completament completamente e el vaso) vaso).. Ma Maneje neje este ácid ácido o fuerte con cuidado. 1.

3. Prepare el equipo para la recolección de datos abriendo el

archivo "29 baterías de plomo" de la carpet carpeta aQ Química uímica con Computadores del Registrador Pro.  UTP

| Laboratorio de Química

2

 

BATERÍAS DE PLOMO 4. Carga de la celda celda utilizand utilizando o la fuente de co corrient rriente e contin continua: ua: a. Una el polo polo (-) de lla a fuente fuente (tran (transform sformador) ador) a la pinza pinza en e ell electrodo de Pb (-) como se muestra en la Figura 1. b. Una el polo polo (+) de la fuen fuente te (trans (transfor formad mador) or) a la pinza en el electrodo de Pb (+) para iniciar con el proceso de carga. c. El tiem tiempo po del del pr proc oces eso o de carg carga a y de desc scon onex exió ión n de la fu fuen ente te lleva lleva 4 minu mi nuto tos. s. Ano Anote las las ob obse serv rvac acio ione ness duran urante te el proce roceso so de carg carga. a.  Asegúrese de que las tiras de plomo no se toquen, mientras ATENCIÓN: que estén conectadas a la fuente. Conect ecte e el cli dell sen senso sorr de volt voltaj aje e al co coco codr drilo ilo so sobr bre e el 5. Con clip p roj rojo o de electrodo (+) (el clip negro todavía no debe conectarse al electrodo (-) a través de una pinza de cocodrilo). Lea el valor de voltaje que apare ap arece ce en el me medi dido dor. r. Re Regi gist stre re la lect lectur ura a de despu spués és de qu que e se estabilice. Desc sco one nect cte e los los cab cables les de tensi ensión ón negro egro y rojo rojo de la 6. De celda. Utilizar dos cables conductores a conectar la celda a una bombilla eléctrica. Utilice un cronómetro para determinar el número de segundos que la celda cargada hace prender el foco. Anote los resultados. La celda ha sido descargada durante este proceso.

7. Conecte el cable depinza tensión a la pinza(-). en Medir el electrodo (+) y el clip negro a la enrojo el electrodo la tensión

de la celda descargada. Registre este valor. 8. Repita los los pasos pasos 4-8 con u un n tiempo tiempo de carga carga de 2 minutos. minutos. 9. Observe los dos electrodos de plomo y anota tus observaciones. 10. Devuelva el H2SO4 al contenedor de " H 2SO4 utilizado". Lavar y secar el vaso y las tiras de plomo.   IV.

TABLA DE DATOS:

Primera carga

Segunda carga

 Tensión después de la carga

 ________ V

________ V

 Tiempo en el que el foco permanece encendido

 ________ s

________ s

 Tensión luego de la descarga

 ________ V

________ V

Potencial promedio de celda cargada

V

Ecuación UTP | Laboratorio de Química

3

 

BATERÍAS DE PLOMO  

E°

Ánodo (-)  ______________________  __________ _______________________ _______________________ ______________________ __________

________ V

Cátodo (+)  ______________________  ___________ _______________________ _______________________ ______________________ ___________ Reacción neta  ______________________  ___________ _______________________ _______________________ _______________________ ____________   Porcentaje de error %

________ V ________ V

V. CUE CUESTIO STIONAR NARIO: IO:

1. A partir partir de los valores valores de te tensión nsión de la carg carga a 1 y 2, cal calcular cular la tensión media de la celda cuando está cargada. 2. Los carros generalmente tienen baterías de 12 vol voltio tios. s. ¿Cuánt ¿Cuántas as cel celdas das de alm almace acenam namien iento to de plo plomo, mo, simi simila larr a la que se con constru struyó yó,, con contien tiene e la bater atería ía de coche? Explique. 3. Utiliz Utilizand ando o una tabl tabla a de poten potencia ciales les están estándar dar de reducc reducción ión,, escr es crib iba a la ec ecua uaci ción ón qu que e oc ocur urre re en el án ánod odo o y el cá cáto todo do cuando la batería se descarga y se comporta como una celda voltai vol taica ca (el (elect ectroq roquím uímica) ica).. Escrib Escriba a el valor valor del potenc potencial ial estándar, E. °, en el espac spaciio en bl bla anco de desp spu ués de la ecuación. En el tercer renglón, escribir la ecuación neta de la reacción mediante la combinación de las dos semirreacciones anteriores. anteri ores. Encue Encuentre ntre el Eºtotal (o E °celda) me medi dian ante te la adición de los valores de E ° para las dos semirreacciones. 4. Encontrar Encontrar el po porcenta rcentaje je de error error para el pot potencial encial d de e la celda mediante la comparación de su valor de tensión experimental en el paso 1 del Tratamiento de datos con el valor de E ° total aceptado en el paso 3. 5. ¿Cuál ¿Cuál fue fue el gas gas que se p prod roducí ucía a en el electr electrodo odo ((-) -) duran durante te la carga? Y ¿Cuál se producía en el electrodo (+)? 6. Exp Explic licar ar por qué la descarg descarga a de las baterías baterías de los car carros ros a veces se congelan y se rompen en un clima extremadamente frío. Sugerencia: Examinar la ecuación para la reacción global en los datos y la tabla de cálculos de abajo.  UTP

| Laboratorio de Química

4

 

BATERÍAS DE PLOMO 7. Al carga cargarr y des descar cargar gar la bater batería ía en est este e experime experimento nto,, ¿qué proceso fue electrolítico y cuál electroquímico (fotovoltaica)? Explique. 8. Cómo Cómo afec afecta ta la con concent centra raci ció ón del del ácid cido en el valo valorr del potencial de la celda.

5

UTP | Laboratorio de Química