módulo termodinámica 2016-1!39!45

7/26/2019 Mdulo Termodinmica 2016-1!39!45

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TECSUP Laboratorio de Termodinmica

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TERMODINMICA APLICADA

LABORATORIO No4

DETERMINACIN DEL CALOR DE

NEUTRALIZACIN


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Laboratorio de Termodinmica TECSUP

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LABORATORIO N 4

DETERMINACIN DEL CALOR DE NEUTRALIZACIN

I. OBJETIVOS Determinar la variacin de entalpa cuando un cido fuerte es neutralizado por

una base fuerte.

II. MATERIALES Y EQUIPOSCalormetro de 350 mlTermmetro de -1 a 51CTermmetro de -1 a 101CProbeta de 250 ml02 vasos de precipitacin de 250 mlTrpodeRejilla de asbestoCronmetro

REACTIVOSAgua destiladaSolucin de HCl 0,5 N, 150 mlSolucin de NaOH 0,5 N, 150 ml

III. INTRODUCCIN

Calor de neutralizacinEl calor de neutralizacin es definido como el calor producido cuando un

equivalente gramo de cido es neutralizado por una base. El calor de neutralizacintiene un valor aproximadamente constante, en la neutralizacin de un cido fuertecon una base fuerte, ya que en esta reaccin se obtiene como producto en todoslos casos un mol de agua, que es formada por la reaccin:

H+ + OH- H2O

H3O+ + OH- 2 H2O

En cada una de las reacciones anteriores se obtienen 13,7 kcal.

Esta constancia en la entalpa de neutralizacin, se entiende fcilmente cuando serecuerda que los cidos y bases fuertes y las sales, estn completamentedisociados en sus soluciones diluidas; y, en consecuencia el efecto qumico comna todas estas neutralizaciones, que es sustancialmente el nico cambioresponsable para elefecto trmico observado, es la unin de los iones hidratadoshidrgeno e hidroxilo para formar agua no ionizada. O sea, si la ecuacin anteriorde neutralizacin se escribe en forma inica, se tiene que:

Na+(aq)+ OH-(aq)+ H+(aq)+ Cl-(aq) Na+(aq)+ Cl-(aq)+ H2O

Y cancelando los iones comunes en ambos miembros de la igualdad:

OH-(aq) + H+(aq) H2O


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Esta constancia en la entalpa de neutralizacin no se mantiene en laneutralizacin de soluciones de cidos dbiles por bases fuertes, bases dbiles porcidos fuertes o de cidos dbiles por bases dbiles. En todos estos casos el valorde H es menor y mucho menor en el siguiente caso:

HCN (aq) + NaOH (aq)

NaCN (aq) + H2OEn donde se obtiene -2,9 kcal.

En estos ltimos casos el H de neutralizacin difiere del valor constante citado,porque la formacin del agua a partir de sus iones no es el nico proceso qumicoque acompaa a la neutralizacin, ya que paralelamente a la combinacin de losiones hidratados, hidrgeno e hidroxilo, va ocurriendo la ionizacin de los solutosdbiles, siendo el efecto trmico observado la suma de las entalpas de ionizaciny neutralizacin.

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Calibracin del calormetro: Es necesario obtener la capacidad calorfica delcalormetro, para ello se calibra mediante el mtodo de las mezclas y se utiliza 200ml de agua fra con 100 ml de agua caliente.

Determinacin del calor de neutralizacin (H) (Procedimiento A)

1. Coloque 150 ml de solucin de hidrxido de sodio 0,5 N en el calormetro, juntocon el termmetro de -1 a 51C.

2. Coloque 150 ml de solucin de cido clorhdrico 0,5 N en un vaso deprecipitados con otro termmetro.

3. Se deja 10 minutos a las soluciones en equilibrio trmico. Cuando se observaque la temperatura permanece estable, se empieza a leer en ambostermmetros la temperatura cada medio minuto durante 5 minutos, a una lallamar temperatura del cido clorhdrico antes de la mezcla y a la otratemperatura del hidrxido de sodio antes de la mezcla.

4. Se agrega el cido clorhdrico al calormetro, se agita la mezcla con eltermmetro (con cuidado) y se toma la temperatura cada medio minutodurante 5 minutos.

5. Se obtiene la temperatura de la mezcla de la misma manera que se hizo en ladeterminacin de la capacidad calorfica del calormetro.

Determinacin del calor de neutralizacin (H). (Procedimiento B)

1.- Mida exactamente 90ml de solucin de NaOH 0.2 N y virtalo en el vaso delcalormetro seco y limpio

2.- Mida exactamente 20ml. De HCl 0.8 N y virtalo en otro vaso seco y limpio3.- Deje reposar ambas soluciones uno o dos minutos4.- Lea la temperatura de cada una de las soluciones con el mismo termmetro,

lavndolo y secndolo antes de cada medicinSi las temperaturas de las 2 soluciones difieren ms de 0.5 C. ajuste latemperatura del cido enfrindolo bajo el chorro de agua o calentndolo con

sus manos.


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5.- Cuando las temperaturas de las 2 soluciones no difieren ms de 0.5 C anotela temperatura como t1 y vierta el cido en el calormetro y ponga su taparpidamente.

6.- Agite la mezcla con el termmetro y anote la temperatura cada 2 segundoshasta que alcance un mximo y comience a descender, anote esta

temperatura como tmximaver procedimiento para obtener tm.

V. CLCULOS

(Procedimiento A)

= (2 3)

(3 ) (1)

Donde:

Ccal= capacidad calorfica del calormetroT1= temperatura del agua en el calormetroT2= temperatura del agua en la probetaT3= temperatura de la mezclamd= masa de agua en el calormetromp= masa de agua en la probetac = calor especfico del agua.

= [ (3 )] + [ (3 2)] + [ (3 2)](2)

Donde:T1= temperatura del cido clorhdrico antes de la mezclaT2= temperatura del hidrxido de sodio antes de la mezclaT3= temperatura de la mezclamHCl= masa de la solucin de cido clorhdricomNaOH= masa de la solucin de hidrxido de sodiocNaOH= calor especfico de la solucin de hidrxido de sodiocHCl= calor especfico de la solucin de cido clorhdricoccal= capacidad calorfica del calormetro

Reporte de datos

Tabla 1. Datos del aguaT1(C) T2(C) T3(C) md(g) mp(g)

Tabla 2. Datos del cido y la baseT1(C) T2(C) T3(C) MHCl(g) MNaOH(g)


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(Procedimiento B)

Considerando la reaccin del HCl y el NaOH.

HCl + Na OH H2O + NaCl + Calor (Qn)

El calor que se produce en la reaccin, se debe a la formacin de nuevas molculasde agua.

Podramos explicarlo mejor escribiendo en la forma inica:

H+ac + Clac + Na+ac + OH-ac H2O + Na-ac + Cl-ac

Luego la reaccin neta es:

H+ac + OH-ac H2O + Calor

Llamando:

t1 = Temp. cido = Temp. Base = Temp. Calormetro= Temp. mxima de reaccin = temperatura de neutralizacin

Q1 = Calor ganado por la cantidad total de las soluciones, y que consideramoscomo si fuera solamente H2O ya que las soluciones de cido y base son

diluidas, luego para los clculos podemos considerar Ce = 1 cal/gr-grado.

Q2 = Calor ganado por el calormetro

Qm = Calor liberado o producido por la reaccin descrita anteriormente o sea porla formacin de nuevas molculas de agua. O mejor de disolucin acuosadiluida producida

neq = Nmero de equivalentes, conociendo la concentracin y volumen del cido ybase se calcula fcilmente el nmero de equivalentes.

Q2 = Cc (tm - t1)Qn = Q1 + Q2

Para hallar el calor de neutralizacin, (Qn), se divide la cantidad Qnentre el nmero deequivalentes.

LECTURA DE TEMPERATURAS

Tiempo

C

Cuadro No3


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t1 ---------------------------

t2 --------------------------

Q1 --------------------------Q2 --------------------------

PROCEDIMIENTO PARA ENCONTRAR LA TEMPERATURA DE MEZCLA (Tm)

Segn el grfico (1), la porcin AB de la curva representa la variacin de temperaturadel calormetro y su contenido (puede ser agua fra, solucin cida o bsica) antes decomenzar la reaccin a esta temperatura la llamaremos t1

En el tiempo t comienza la reaccin (puede ser de mezcla) y la curva sigue ahora elcurso BCD.La parte (CD) representa la marcha del enfriamiento.Cuando el calormetro no tiene fuga de calor, la curva (CD) es casi paralela a la curvaAB.

Para obtener la temperatura mxima alcanzada realmente durante la reaccin, se trazauna perpendicular (BE) en B, la que cortar en E que es la prolongacin de CD, que eslo mismo extrapolar la curva CD hasta E.

La temperatura (t1) correspondiente a este punto es la temperatura pedida.

VI. CUESTIONARIO

1. Qu es entalpa?2. Qu es una base?3. Qu es un cido?4. Qu es el pH?5. Qu diferencia hay entre una base fuerte y una base dbil, y entre un cido

fuerte y un cido dbil? Explique.


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Rbrica

Curso: LABORATORIO DE TERMODINMICA APLICADA Ciclo: III

Actividad:LABORATORIO N4: DETERMINACIN DEL CALOR DE

NEUTRALIZACINSemana:

Nombre y apellido delalumno:

Seccin: Docente:Ing. Roco Crdova

Ubills

Observaciones Periodo: Fecha:

Documentos de Evaluacin

Hoja de Trabajo X Archivo informtico

Informe Tcnico X Planos

Caso Otros:

CRITERIOS A EVALUACIN Excelente BuenoRequiereMejora

Noaceptable

PuntajeLogrado

Determin el calor de neutralizacin. 3 2 1 0

Aplic Ley termodinmica en el sistema del calormetro 3 2 1 0

Culmin la tarea en el tiempo previsto 1 0,5 0 0

Demostr conocimiento acerca de los temas tratados(prueba escrita / oral, intervenciones)

4 3 1 0

Presenta informe (redaccin, ortografa, formato) 2 1,5 1 0

Presenta anlisis crtico (datos, esquemas, observaciones,conclusiones)

3 2 1 0

Aplica procedimientos seguros. 2 1,5 1 0

Trabaja en equipo (orden, colaboracin) 2 1,5 1 0

Puntaje Total

Comentarios al alumno:(De llenado obligatorio)

Descripcin

Excelente Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos.

Bueno Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayora de requerimientos.

Requiere mejora Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos.

No Aceptable No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.

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