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• Diego Paúl

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I

Universidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería Química Carrera de Ingeniería Química

Laboratorio de Química General 2 ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS PARTE I

Semestre: Segundo

Paralelo: 1

Nombre: Diego Taipe

Grupo: 9

Fecha de entrega: 07 de diciembre de 2017 Quito – Ecuador 2017

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I

RESUMEN Determinación del peso molecular de una muestra de carbonato de potasio, utilizando el método gravimétrico, además de la estimación de la riqueza en peso de una muestra utilizando el método por calentamiento. Para lo cual se procedió a masar los respectivos reactantes de una determinada sustancia prontamente se colocó dentro de un reactor y a su vez se fue añadiendo paulatinamente una determinada cantidad de ácido agitándolo constantemente hasta que finalice la reacción para seguidamente masar todo el sistema en conjunto, posteriormente se colocó el otro reactivo dentro de un segundo reactor armando un sistema que facilito la recolección del gas desprendido cuando a dicho reactor se lo sometió a calentamiento. Se obtuvieron masas y volúmenes desprendidos después de una reacción. Se concluye que en una reacción todos los reactivos no van a reaccionar al ciento por ciento.

PALABRAS CLAVE: PESO_MOLECULAR/ REACTANTES/ MASAR/ AGITANDOLÓ/ REACCIÓN/ CALENTAMIENTO.

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I PRÁCTICA 4 ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS PARTE I 1. OBJETIVOS. 1.1. Determinar el peso molecular de una muestra de carbonato de potasio, utilizando el método gravimétrico. 1.2. Estimar la riqueza en peso de una muestra problema utilizando el método por calentamiento. 2. DATOS. 2.1. Datos Experimentales. Tabla 1. Método gravimétrico, para el peso molecular Datos Cantidad Peso de carbonato de calcio g 2 Volumen de ácido clorhídrico, exceso de 20%, mL 24 Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g inicial 91 Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g inicial 72,7 Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g final 66,1 Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g final 96,5 Tabla2. Método por calentamiento, determinación de la riqueza de clorato de potasio Datos Cantidad Peso de clorato de potasio 5 Peso del tubo + clorato de potasio 40,7 Peso del tubo + el residuo 40,8 Volumen de gas recogido en la probeta, mL 61

Método Gravimétrico Temperatura

Tabla 3. Observaciones Observaciones Formación de burbujas al verter el ácido, no hubo variación en su color blanquecino. Se observó el desprendimiento de gas, con el desplazamiento de agua que se suscitó al momento de la disolución. Color: se tornó morado y al final se hizo de color gris.

2.2. Datos adicionales. 2.2.1. Reacciones químicas 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑙) → 𝐶𝑎𝐶𝑙2(𝑙) + 𝐶𝑂2(𝑔) + 𝐻2 0(𝑙) 2𝐾𝐶𝑙𝑂3(𝑠) + 𝑀𝑛𝑂2(𝑠) → 3𝑂2(𝑔) + 2𝐾𝐶𝑙 𝑀𝑛𝑂2(𝑠) (𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟)

EC: 3.2.1-1 EC: 3.2.1-2

3. CÁLCULOS. A. Método gravimétrico. 3.1. Calculo del volumen estequiométrico de ácido clorhídrico que va a reaccionar (de acuerdo a la reacción).

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I 𝑃𝑀 100 73 111 44 18 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑙) → 𝐶𝑎𝐶𝑙2(𝑙) + 𝐶𝑂2(𝑔) + 𝐻2 0(𝑙) 2𝑔 2𝑀 𝑣(𝑙)? 2𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 ∗73𝑔 𝐻𝑐𝑙 100𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑀

= 1,46 𝑔 𝐻𝐶𝑙

1,46 𝑔 𝐻𝐶𝑙

𝑛 = 𝑃𝑚 = 36,5 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 = 0.04 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 𝑛𝑆𝑇𝑂

𝑀 = 𝑉𝑠𝑜𝑙

→

(𝑙)

𝑉𝑠𝑜𝑙(𝑙) =

𝑉𝑠𝑜𝑙(𝑙) =

𝑂,04 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 2𝑚

0.02 𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗1000mL 1𝑙

EC: 3.1-3

𝑛𝑆𝑇𝑂

EC: 3.1.1-4

𝑀

= 0.02 𝑙 𝐻𝐶𝑙

= 20𝑚𝐿

→ 𝐸𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 =

20𝑚𝐿∗40% 100%

= 4𝑚𝐿 𝐻𝐶𝑙

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 𝑞𝑢𝑒 𝑣𝑎𝑛 𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑟 → 20𝑚𝐿 𝐻𝐶𝑙 + 4𝑚(𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜) = 24 𝑚𝐿 𝐻𝐶𝑙 3.2. Calculo de la masa de CO2 desprendida. 𝑚𝐶𝑂2 = ∑(𝑚𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑣𝑎𝑠𝑜 + 𝑚𝐻𝐶𝐿,𝑣𝑎𝑠𝑜,𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎 )𝑜 − ∑(𝑚𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎+𝑣𝑎𝑠𝑜 + 𝑚𝐻𝐶𝐿,𝑣𝑎𝑠𝑜,𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎 )𝑓

EC: 3.2-5 𝑚𝐶𝑂2 = (72,7𝑔 + 91𝑔) − (96,5𝑔 + 66,1𝑔) 𝑚𝐶𝑂2 = 1,1𝑔

3.2.1. Calculo del número de moles de carbonato de calcio. (atendiendo a la estequiometria) 2𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 ∗2𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 1,46𝑔 𝐻𝐶𝑙

3.2.2.

= 0,0273 𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎𝐶𝑂3

EC: 3.2.1-6

Calculo del peso molecular del carbonato de calcio (Experimental) 𝑚𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜

𝑛𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 = 𝑀𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 =

𝑀𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜

𝑚𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 𝑛𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜

EC: 3.2.2-7 2𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂

3 → 0,0273 𝑚𝑜𝑙𝐶𝑎𝐶𝑂

3

= 73,26 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3

3.3. Cálculo del peso molecular del carbonato de calcio (Teórico) 𝑃𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = (40 + 12 + (16 ∗ 3)) 𝑃𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = 100 𝑔/𝑚𝑜𝑙 3.4. Cálculo de la riqueza del clorato de potasio 𝐺𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑔𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎

%𝑅𝑖𝑞𝑢𝑒𝑧𝑎 = 𝐺𝑎𝑠 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎 × 100 %𝑅𝑖𝑞𝑢𝑒𝑧𝑎 =

61 𝑚𝐿 122,5

EC: 3.4-9

× 100

%𝑅𝑖𝑞𝑢𝑒𝑧𝑎 = 49,79 % 3.5. Calculo del error porcentual. 𝑀 −𝑀 %𝑒 = 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜𝑀 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 ∗ 100% 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

100−73,26

EC: 3.3-8

%𝑒 = 100 ∗ 100% %𝑒 = 26,74%

EC: 3.5-10

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RESULTADOS. Tabla 4. Resultados método gravimétrico %error 𝑀𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 , g/mol 𝑀𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 , g/mol 100 73,26 26,74 Tabla 5. Resultados método por calentamiento Gas recogido, g/mol Gas obtenido estequiometria, g/mol 122,5 17,5

5.

%Riqueza 49,79

DISCUSION. Basado en los resultados obtenidos el método empleado en la práctica, en este caso el método cuantitativo y cualitativo fue el adecuado, ya que permite obtener datos másicos de un determinado sistema, además de calcular el error porcentual de la experimentación y estos resultados son muy parecidos a los presentes en la literatura. Se cometieron posibles errores de tipo sistemáticos, entre el cual se puede resaltar, en el método gravimétrico, al momento de colocar el ácido clorhídrico sobre su respectivo reactante este se irrigo lo que produjo que el reactante no reaccione en su totalidad, de la misma manera otro de los errores fue que la probeta sumergida en el agua para la respectiva recolección del gas desprendido por la reacción en el tubo de pirolisis, el mismo contenía una burbuja de aire lo que produjo que el volumen de gas recolectado se vea alterado indicando un valor mayor al real. Los resultados obtenidos cuantitativamente generan una pequeña desviación, pero estos se encuentran dentro de los niveles de confianza aceptables. Se recomienda tener cuidado con la burbuja de aire que se genera en la probeta para evitar tomar datos erróneos, así como también tener cuidado al momento de verter el respectivo ácido sobre su reactante; para de esta manera obtener resultados mucho mas confiables.

6. CONCLUSIONES 6.1. La masa inicial que entra en una reacción debe ser igual a la masa que finaliza esa reacción. Es decir, cumple con la ley de la conservación de la masa: Los átomos no se crean ni se destruyen dentro de una reacción química, simplemente se da una reordenación de átomos. 6.2. Al momento de balancear las respectivas ecuaciones químicas, se puede apreciar que el número de moles de los reactivos y productos no son iguales, es decir es proporcional al número de entidades elementales presentes y esto nos permite hacer una infinidad de cálculos estequiométricos indicándonos la proporción existente entre reactivos y productos de una reacción química. 6.3. Se pudo apreciar que las relaciones de masa pueden ser de tipo: peso-peso, peso-volumen, y esto depende las sustancias que intervenga en la reacción química y pueden ser, sólidas líquidas o gases. 6.4. La estequiometria estudia las proporciones dentro de una reacción química de productos y reactivos; mediante los cálculos estequiométricos se puede conocer la cantidad de productos a obtener dependiendo de la cantidad de reactivo o, por el contrario, la cantidad de reactivo para obtener un producto.

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I 7. ANEXOS. 7.1. Diagrama del Equipo. (Ver Anexo 1) 7.2. Reporte fotográfico. (Ver Anexo 2)