Plan de Clase | Metodología Técnica | Electroquímica: Electrólisis

Objetivos

Duración: 10 a 15 minutos

La finalidad de esta etapa del plan de clase es proporcionar a los estudiantes una comprensión clara y fundamentada sobre el concepto de electrólisis, sus diferentes formas y sus aplicaciones prácticas. El desarrollo de estas habilidades es esencial para conectar el contenido teórico con la práctica del mercado, preparando a los estudiantes para resolver problemas reales y comprender la importancia de la electrólisis en contextos industriales y energéticos.

Objetivos Principales

1. Entender qué es la electrólisis y sus aplicaciones.

2. Resolver problemas que involucren electrólisis ígnea y acuosa, con un enfoque especial en la electrólisis del agua.

Objetivos Secundarios

1. Reconocer la importancia de la electrólisis en procesos industriales y en la producción de energía.

Introducción

Duración: 20 a 25 minutos

La finalidad de esta etapa del plan de clase es proporcionar a los estudiantes una introducción atractiva y contextualizada al tema de la electrólisis. A través de la contextualización con ejemplos reales, curiosidades y una actividad inicial interactiva, los estudiantes serán motivados a profundizar en el tema y comprender su relevancia práctica e industrial.

Contextualización

La electrólisis es un proceso fundamental en la química que transforma energía eléctrica en energía química. Este método es ampliamente utilizado en diversas industrias, desde la producción de metales hasta la purificación de agua. Comprender la electrólisis es esencial para reconocer cómo la ciencia puede ser aplicada para resolver problemas prácticos del día a día, como la generación de hidrógeno para uso como combustible limpio.

Curiosidades y Conexión con el Mercado

 Curiosidades: La electrólisis fue descubierta en 1800 por William Nicholson y Anthony Carlisle. El proceso se utiliza en la producción de aluminio, un metal ampliamente utilizado en la fabricación de aviones y envases.

 Conexión con el Mercado: En la industria de galvanoplastia, la electrólisis se utiliza para revestir objetos con metales como oro, plata y cromo, mejorando la resistencia a la corrosión y la estética. Empresas de energía están explorando la electrólisis del agua para producir hidrógeno, que puede ser utilizado como un combustible limpio.

Actividad Inicial

 Actividad Inicial: Vídeo Corto: Muestra un vídeo de 3 minutos que muestre la electrólisis en acción, como la producción de hidrógeno a partir del agua. Pregunta Provocadora: Pregunta a los estudiantes: '¿Cómo creen que la electrólisis puede impactar el futuro de los combustibles limpios?' Discusión Rápida: Fomenta una breve discusión para escuchar las opiniones y las ideas de los estudiantes.

Desarrollo

Duración: 45 a 50 minutos

La finalidad de esta etapa del plan de clase es profundizar el conocimiento de los estudiantes sobre la electrólisis, facilitando la comprensión de los conceptos teóricos a través de actividades prácticas y reflexivas. El mini desafío y los ejercicios de fijación promueven la aplicación de los conocimientos adquiridos, desarrollando habilidades necesarias para resolver problemas reales y reconocer la importancia de la electrólisis en diversas industrias.

Temas Abordados

1. Concepto de electrólisis
2. Electrólisis ígnea
3. Electrólisis acuosa
4. Aplicaciones industriales de la electrólisis
5. Electrólisis del agua y producción de hidrógeno

Reflexiones Sobre el Tema

Oriente a los estudiantes a pensar sobre cómo la electrólisis, un proceso que transforma energía eléctrica en energía química, puede ser aplicada en diferentes industrias y en la producción de energía limpia. Pregunte: ‘¿Cómo puede la electrólisis ser utilizada para resolver problemas ambientales y económicos en nuestra sociedad?’ Incentive a los estudiantes a reflexionar sobre la importancia de la electrólisis en contextos industriales y de sostenibilidad.

Mini Desafío

Experimento Práctico de Electrólisis del Agua

Los estudiantes realizarán un experimento práctico de electrólisis del agua para entender el proceso y observar la producción de gases. Esta actividad práctica ayudará a los estudiantes a visualizar la teoría en la práctica y a comprender los principios fundamentales de la electrólisis.

Instrucciones

1. Divida a los estudiantes en grupos de 4 a 5.
2. Proporcione a cada grupo los materiales necesarios: una batería de 9V, dos cables de cobre, dos lápices (sin la capa de madera), un recipiente con agua, bicarbonato de sodio y dos clips.
3. Instruya a los estudiantes a montar el circuito de la siguiente manera:
4. Pele los dos lápices para exponer el grafito.
5. Conecte los cables de cobre a los terminales de la batería.
6. Fije un clip en el otro extremo de cada cable de cobre.
7. Coloque los lápices dentro del recipiente con agua, de forma que no se toquen, y agregue una cucharada de bicarbonato de sodio al agua para aumentar la conductividad eléctrica.
8. Fije los clips en los grafitos de los lápices para cerrar el circuito.
9. Pida a los estudiantes que observen y anoten qué sucede en los electrodos (lápices de grafito) durante la electrólisis.
10. Fomente una discusión sobre las observaciones realizadas, preguntando: ‘¿Qué gases se produjeron en los electrodos? ¿Cómo podemos identificar esos gases?’

Objetivo: Demostrar en la práctica el proceso de electrólisis del agua y la producción de los gases hidrógeno y oxígeno, reforzando la comprensión de los conceptos teóricos.

Duración: 30 a 35 minutos

Ejercicios de Avaliación

1. Explique, con base en sus observaciones del experimento, cómo ocurre la electrólisis del agua. Identifique los productos generados en los electrodos y las reacciones químicas involucradas.
2. Resuelva el siguiente problema: Calcule la cantidad de hidrógeno producida en la electrólisis del agua si se utilizan 2 moles de electrones. (Consejo: Utilice la ecuación balanceada de la reacción de electrólisis del agua: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻)
3. Describa una aplicación industrial de la electrólisis y explique cómo este proceso se utiliza para beneficiar a la sociedad.

Conclusión

Duración: 10 a 15 minutos

La finalidad de esta etapa del plan de clase es consolidar el conocimiento adquirido por los estudiantes, promoviendo una reflexión crítica sobre el contenido aprendido y sus aplicaciones prácticas. Al resumir los principales puntos y discutir las dificultades y soluciones encontradas, se incentiva a los estudiantes a internalizar los conceptos y reconocer la relevancia de la electrólisis en diversos contextos industriales y ambientales.

Discusión

️ Discusión: Fomente una discusión final sobre el tema de la clase, incentivando a los estudiantes a reflexionar sobre el proceso de electrólisis, los desafíos enfrentados durante el experimento y las aplicaciones industriales discutidas. Pregunte: '¿Cuáles fueron las principales dificultades encontradas al realizar el experimento? ¿Cómo ven la electrólisis siendo utilizada en soluciones sostenibles en el futuro?' Escuche las respuestas de los estudiantes y complemente con información relevante.

Resumen

 Resumen: Recapitule los principales puntos presentados en la clase, destacando el concepto de electrólisis, diferencias entre electrólisis ígnea y acuosa, y las aplicaciones industriales, especialmente la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno. Recuerde a los estudiantes los pasos del experimento práctico realizado y las observaciones hechas.

Cierre

 Cierre: Explique cómo la clase conectó teoría y práctica, mostrando cómo el conocimiento sobre electrólisis puede ser aplicado en contextos reales, como en la industria de galvanoplastia y en la producción de combustibles limpios. Resalte la importancia del tema para el día a día, enfatizando cómo la electrólisis puede contribuir a soluciones ambientales y energéticas sostenibles.