Plan de lección de factores limitantes

Objetivos de aprendizaje

Al final de esta lección, los estudiantes podrán:

• definir el término ‘factor limitante’
• identificar el factor limitante en una reacción química

Longitud

1-1,5 horas

Estándares del plan de estudios

• NGSS HS-PS1-7

Utilice representaciones matemáticas para respaldar la afirmación de que los átomos y, por lo tanto, la masa se conservan durante una reacción química.

• CCSS.ELA-LITERACY.RST.11-12.4

Determinar el significado de símbolos, términos clave y otras palabras y frases específicas de dominio tal como se usan en un contexto científico o técnico específico relevante para los textos y temas de los grados 11-12.

• CCSS.ELA-LITERACY.RST.11-12.9

Sintetizar información de una variedad de fuentes (por ejemplo, textos, experimentos, simulaciones) en una comprensión coherente de un proceso, fenómeno o concepto, resolviendo información contradictoria cuando sea posible.

Materiales

• Copias de la lección Factor limitante: definición, principio y ejemplos
• Copias del cuestionario de la lección
• Vaso de precipitados grande
• Vela lo suficientemente pequeña como para caber completamente dentro del vaso de precipitados
• Encendedor
• Papel de aluminio
• Bolsas sandwich
• Cuentas de poni u otros contadores en dos colores diferentes
• Ingredientes de S’mores, reales o de papel (ver Preparación para más detalles)

Instrucciones

Preparación

• Esta lección incluye una actividad de demostración, una miniactividad incluida en la lección de texto y una actividad grupal para solidificar el aprendizaje.
• La preparación para la demostración es la siguiente:
  
  • Usa el encendedor para derretir la base de la vela. Gotea un poco de cera en el fondo del vaso. Mientras la cera aún está suave, coloque la vela en el fondo del vaso de precipitados.
  • Coloca el vaso de precipitados con la vela, el encendedor y un trozo de papel de aluminio lo suficientemente grande como para cubrir la parte superior del vaso de precipitados.
• Para la miniactividad, cree una bolsa de sándwich que contenga dos colores diferentes de cuentas de pony para cada par de estudiantes. Cada bolsa debe tener 8 cuentas de pony de cada color.
• La actividad principal requiere ingredientes de s’mores (galletas Graham, cuadrados de chocolate y malvaviscos grandes), varios para cada grupo. A continuación se muestran algunas formas posibles de hacer esto:
  
  • Comprar ingredientes reales
  • Imprima y lamine imágenes prediseñadas de los ingredientes
  • Recorte cuadrados de cartulina de colores (tostado para galletas Graham, blanco para malvaviscos, marrón para chocolate)

Demostración

• Encienda la vela y escriba la siguiente ecuación química en la pizarra:
  
  • C 25 H 52 (cera) + O 2 = CO 2 + H 2 O
• Repase los reactivos y los productos de la ecuación.
• Señale que, eventualmente, la reacción que están presenciando se detendrá. Pídales que le expliquen cuándo sucedería esto. (Cuando no hay más cera).
• Pida a los alumnos que predigan lo que sucedería si cubriera la parte superior del vaso con papel de aluminio. Pídales que expliquen por qué. (La reacción quemará el oxígeno disponible).
• Cubre el vaso con papel de aluminio y espera a que se apague la vela.
• Explique que el término científico para lo que estaban discutiendo es ‘factor limitante’ y que aprenderán más sobre él en la lección de hoy.

Lección de texto

• Distribuya copias de la lección Factor limitante: definición, principio y ejemplos a cada alumno.
• Pida a un alumno que lea en voz alta la primera sección, ‘Definición de factor limitante’. Haga la siguiente pregunta:
  
  • ¿Qué es un factor limitante?
• Pida a otro alumno que lea la segunda sección, ‘Una representación molecular del factor limitante’.
• Haga que los estudiantes busquen un compañero y distribuyan una bolsa de cuentas pony a cada par.
• Escriba varias ecuaciones desequilibradas, como las siguientes, en la pizarra:
  
  • C + O 2 = CO 2
  • H 2 + O 2 = H 2 O
  • F 2 + S = SF 6
• Demuestre cómo usar las cuentas pony para encontrar el factor limitante de cada ecuación. Por ejemplo:
  
  • La primera ecuación comenzaría con 8C y 4O 2 .
  • Esta combinación crearía 4CO 2 . El factor limitante en este caso sería el O 2 .
• Haga que los estudiantes repitan este proceso para el resto de las ecuaciones.
• Regrese a la lección de texto y pida a un alumno que lea en voz alta la tercera sección, ‘Aplicaciones del factor limitante’. Haga la siguiente pregunta:
  
  • ¿Qué es la estequiometría?
• Pida a un alumno que lea la siguiente sección, “Cómo determinar el factor limitante de una reacción”.
• Con sus compañeros, haga que los estudiantes equilibren las ecuaciones que usaron anteriormente:
  
  • C + O 2 = CO 2
  • 2H 2 + O 2 = 2H 2 O
  • 3F 2 + S = SF 6
• Demuestre cómo identificar matemáticamente el factor limitante. Por ejemplo:
  
  • En la primera ecuación, teníamos 8C y 4O 2 . Los coeficientes de la ecuación balanceada para C y O 2 son 1.
  • Dividir 8C y 4O 2 por 1 nos muestra que el factor limitante es O 2 .
• Regrese a la lección de texto y haga que un alumno lea en voz alta el ‘Resumen de la lección’.
• Distribuya el cuestionario de la lección y pida a los estudiantes que lo completen con su compañero.

Actividad

• Divida a los estudiantes en grupos de 4. Proporcione a cada grupo cantidades variables de ingredientes de s’mores:
  
  • Galletas Graham (un número par)
  • Cuadrados de chocolate
  • Malvaviscos
• Utilizando los ingredientes disponibles, indique a los estudiantes que creen tantos s’mores como puedan. Aquí hay algunas posibles pautas:
  
  • Como grupo, pueden decidir su receta más.
  • Las galletas Graham son diatómicas y siempre vienen en pares.
  • Los símbolos químicos de los ingredientes son G 2 , Cs y Mm.
• Mientras los estudiantes trabajan, pídales que respondan las siguientes preguntas:
  
  • ¿Cuál es la fórmula química de tu s’more completado?
  • Crea una ecuación química para representar la síntesis de tu s’more.
  • ¿Cuántos s’mores completos puedes hacer con los ingredientes disponibles?
  • ¿Qué ingrediente es el factor limitante?
  • Equilibre su ecuación química y calcule matemáticamente el factor limitante.

Lecciones relacionadas

• 
  Reactivo limitante: definición, fórmula y ejemplos
• 
  Calcular el rendimiento de la reacción y el rendimiento porcentual de un reactivo limitante
• Reacciones químicas y ecuaciones químicas de equilibrio