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• Gerrard Cardenas Alonso

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“Practica 2” Capacidad calorífica y calor de neutralización

Objetivos: El alumno determinara experimentalmente la capacidad calorífica de un calorímetro. El alumno determinara experimentalmente la entalpia molar de reacción para un par acido fuerte – base fuerte.

Introducción Capacidad calorífica molar La capacidad calorífica molar de una sustancia a volumen constante Cv, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de la sustancia 1°c a volumen constante y a una temperatura dada. Cuando es a presión contante Cp, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de la sustancia 1°c a presión constante y una temperatura dada. Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una transferencia de energía en forma de calor desde el más caliente al más frio. Dicho transito de energía se mantiene hasta que se igualan las temperaturas, cuando se dice que ha alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad de calor Q que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el frio. C = Q / (tf – ti) Q= cantidad de calor C= capacidad calórica El calor específico es la cantidad de calor absorbido por un gramo de una sustancia, para variar su temperatura en un grado Celsius c= C/m donde: m= masa y el calor necesario para producir un cierto aumento de temperatura es:

Q= cm (tf – ti) Se designa con el nombre de calor (Q) a la energía en tránsito que fluye desde una parte de un sistema a otra o de un sistema a otro, en virtud únicamente de una diferencia de temperatura. Calor sensible Es aquel que un cuerpo o sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurra cambios en su estructura molecular, o sea, su estado físico. Calor absorbido o cedido

Depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como referencia la temperatura 0°c. A mayor presión, mayor calor sensible y a menor presión, menor calor sensible. Suministrar calor sensible Cuando se calienta una sustancia que tiene una temperatura inferior a su punto de ebullición, absorbe calor y aumenta su temperatura (calor sensible), hasta alcanzar el punto de ebullición correspondiente a la presión a que este sometida, luego de alcanzado este se detiene el ascenso de la temperatura y cualquier cantidad adicional de calor que se suministre ya no aumentara la temperatura. A presión constante h = mCp(tf-ti) A volumen constante U = m Cv (tf-ti)

MATERIAL Y EQUIPO Idéntico al manual pág.10 y pág. 11

REACTIVO Y/O SUSTANCIA Agua destilada Solución de HCl Solución de NaOH

DESARROLLO EXPERIMENTAL Idéntico al manual. Pág. 11

DATOS EXPERIMENTALES Tabla No. 1 Experimento 1 Sustancia

Temperatura Inicial (ambiente)

Temperatura equilibrio

H2O Destilada

24 °C

45°C

H2O caliente

74°C

45°C

-Q cede = Q absorbe Por lo tanto con calor sensible

-Q h2o caliente = Qh2o fría + Q calorímetro

Formula -mh2o CpH2O ( Teq – TH2Ocaliente ) = mH2O Cp H2O ( Teq - TH2Ofria ) + m calorímetro ( T eq – TH2Ofria )

O bien -mh2o CpH2O ( Teq – TH2Ocaliente ) = mH2O Cp H2O ( Teq - TH2Ofria ) + K ( T eq – TH2Ofria )

Despejando “K “ obtenemos:

K=

-mh2o CpH2O ( Teq – TH2Ocaliente ) - mH2O Cp H2O ( Teq - TH2Ofria ) ( T eq – TH2Ofria )

Tabla 2. Experimento 2 Sustancia

Temperatura Inicial (ambiente)

Temperatura equilibrio

HCl

24 °C

29°C

NaOH

24°C

29°C

Masa de solución + 49.51g

(Masa del vaso vacio)

= 129.43 g (masa vaso lleno)

Después Masa de solución = 129.43g (Masa de vaso lleno) – 49.51g ( masa vaso vacio) Masa de solución = 79.92g

Cpsol = 4.02 J/g °C

-Q neutralizacion = Formula -Q neutralizacion =

CUESTIONARIO

1.- ¿Qué interpretación física tiene el valor C del calorímetro? R= Es producto de mCp de todo el calorímetro, es decir, todo esto implica al termómetro, el material aislante, el agitador nuestros dos vasos de precipitados y nuestra sustancia es por eso que lo anotamos como K o C constante del calorímetro), que es su capacidad calorífica en cal/ ºC de todo el calorímetro.

2.- Calcule C para dos calorímetros cuyas masas son de 100 g pero uno ha sido construido en aluminio y otro en vidrio pyrex. Consulte sus valores de Cp en la tabla N° 2. R= K=

-mh2o Cpaluminio ( Teq – TH2Ocaliente ) - mH2O Cp aluminio ( Teq - TH2Ofria ) ( T eq – TH2Ofria )

K=

-mh2o Cppyrex ( Teq – TH2Ocaliente ) - mH2O Cp pyrex ( Teq - TH2Ofria ) ( T eq – TH2Ofria )

3. Complemente la ecuación de la reacción de neutralización. HCl (ac) + NaOH (ac) → NaCl + H2O 4) Tome los datos de la tabla numero 3 y calcule el valor teórico esperado para O r.

(utilizando la ley de hess) O r. =

( nnacl

nacl +

n h20

h2o )

– ( nHCl

HCl +

nnaoh

naoh )

5. ¿Qué diferencia existe en términos de porcentaje, entre el valor obtenido experimentalmente del calor de neutralización con respecto al valor teórico?

El valor teórico el cual nos menciona es de un mol de NaCL que se libera de un calor de -55924 J/mol y en nuestro experimento contamos con 0.04 mol de NaCL Nuestro valor experimental seria la

n=

- 48132.25

6.- ¿Qué es un proceso endotérmico?

R=Un proceso endotérmico es cualquier reacción química en la que el sistema gana energía y/o absorbe calor del entorno. 7. Cite cinco ejemplos de aplicación industrial en los que se manifieste el proceso transferencia de calor.

Cámara de secado Refrigeración Calefactor solar de aire Forjado de acero Congelados en industrias de alimentos

Conclusión En esta práctica se logro demostrar la transferencia de calor entre los cuerpos por calor sensible en el que la temperatura no es constante y no hay cambio físico (fase). Al observar que se logro llegar a las temperaturas de equilibro pudimos obtener nuestro valor de Cp de nuestro calorímetro (K) ya que de otra forma tendríamos que sacar todos los Cp de cada objeto que lo conforma y seria muchísimo más difícil que si lo hacemos obteniendo nuestros valores del agua caliente, el agua fría y nuestra temperatura de equilibrio; al obtener K demostramos nuestra Qneutralizacion y así saber como actúa nuestro acido y la base al ser combinados.

Bibliografía Fisioquimica, Keith J. laidler, edit. Patria Química general, Harwood Petrucci, séptima edición.

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera y Ciencias Sociales y Administrativas

Química Industrial

Cárdenas Alonso Gerardo

Secuencia: 2iv30 Equipo: 2

Profesora: Nava Tirado María Dolores

1.- Capacidad calorífica del calorímetro 2.-Número de moles de agua que se forman en la reacción de neutralización

3.- Número total de moles de de agua que se producen en la reacción. Nota: este dato servirá para consultar el valor de Cp de la solución en la grafica correspondiente. 4.- Calor de neutralización 5.- Entalpia molar de neutralización Datos de número de moles de HCl, NaOH, NaCL y H2O

CALCULOS