UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

INFORME N° 03

Estequiometria

Integrantes: Código:

Sección: F

Profesora:

MARY APOLAYA

Curso:

QUÍMICA GENERAL

Lima, 19 de octubre del 2015

INTRODUCCIÓN

El presente informe corresponde a la tercera práctica de laboratorio de Química General del tema de Estequiometría donde se dará a conocer los cambios que ocurren en las reacciones químicas, es decir, el cambio de propiedades y la medición de las masas de las sustancias reaccionantes y productos.

Objetivos:

Verificar el cambio de propiedades

Medición de las sustancias reaccionantes y sus productos

Fundamento teórico

Para el primer experimento se va determinar el rendimiento de la reacción que es la cantidad de producto obtenido en una reacción química.

La cantidad de producto que se suele obtener, es menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo, las reacciones secundarias que puedan tener lugar, es posible que no todos los productos reaccionen, la recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible.

El rendimiento de una reacción se calcula mediante la siguiente fórmula:

Cuando uno de los reactivos esté en exceso, el rendimiento deberá calcularse respecto al reactivo limitante.

Para el segundo experimento se va determinar la fórmula de un hidrato. En química orgánica, un hidrato es un compuesto formado por el agregado de agua o sus elementos a una molécula receptora. Por ejemplo, el etanol, C2—H5—OH, puede ser considerado un hidrato de etileno, CH2=CH2, formado por el agregado de H a un C y OH al otro C. Una molécula de agua puede ser eliminada, por ejemplo mediante la acción de ácido sulfúrico. Otro ejemplo es el hidrato de cloral, CCl3—CH(OH)2, que puede ser obtenido mediante la reacción de agua con cloral, CCl3—CH=O. Otras moléculas son llamadas hidratos por razones históricas. La glucosa, C6H12O6, un carbohidrato o hidrato de carbono, se pensó originalmente que respondía a la fórmula C6(H2O)6, pero esto es una descripción muy pobre de su estructura tal como se la conoce hoy día. Por otra parte el metanol es a menudo ofrecido como “metil hidrato”, lo que implica una fórmula que es incorrecta (CH3OH2), cuando la fórmula correcta es CH3—OH.

Procedimiento experimental

EXPERIMENTO N°1: DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN

A) CUANDO SE PRODUCE LA FORMACIÓN DE UN PRECIPITADO:- PREPARACION DE CARBONATO DE BARIO SEGÚN LA

REACCIÓN:

BaCl2(ac)+Na2CO3(ac) → BaCO3(s) + 2NaCl(ac)

- MATERIALES:

- 1 vasos de precipitado 250 ml.- 1 probeta de 25 ml.- 1 embudo- 2 papeles de filtro- 1 soporte universal con pinza- 1 bagueta- 1 tubo de ensayo- 1 balanza - 1 piceta con agua destilada- 1 radiador- 1 termómetro- 1 mechero- 1 rejilla de asbesto- Solución de Na2CO3 0.2 M- Solución de BaCl2 0.2 M

-PROCEDIMIENTO:

a) Mezclar en el vaso de precipitado 10 ml de solución 0.2 M de BaCl2 y 10 ml de solución 0.2 M de Na2CO3.

b) Dejar reposar para que sedimente el precipitado.c) Filtrar el precipitado, usando el papel de filtro previamente pesado.d) Lavar el filtrado con agua destilada.e) Colocar el papel de filtro sobre otro que está sobre la rejilla de asbesto.f) Instalar el radiador de manera que la temperatura no sea mayor de 90° y

luego poner la rejilla con el precipitado sobre el radiador.g) Una vez seco el precipitado dejar enfriar y pesar junto con el papel de

filtro.

CÁLCULOS:

PRODUCTO PRECIPITADO

FORMULA PESO EXPER.

PESO CALCULADO

%RENDIMIENTO % ERROR

Carbonato de bario

BaCO3 0.34 (g)

0.394 (g) 86% (+- 0.3%

B) CUANDO SE PRODUCE UN DESPRENDIMIENTO DE UN GAS:

-REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN DEL CLORATO DE POTASIO

KClO3(s) + calor → KCl(s) + 32

O2

-MATERIALES:

- 2 tubos de ensayo de 18x150.- 1 soporte universal con pinza.- 1 tapón de jebe horadado- 1 manguera- 1 mechero- 1 embudo- 1 papel filtro- 1 piceta con agua destilada- KClO3(s)1 gramo- MnO2(s) 1 gramo- AgNO3(ac)

- PROCEDIMIENTO:

a) Pesar un tubo de ensayo se 18×150 mm, completamente seco.b) Pesar en gramo de KClO3(s)y colocarlo con cuidado en el fondo del tubo.c) Pesar 0.1 gramo de MnO2(s),agregarlo al tubo de ensayo anterior (el

MnO2(s) acelera el proceso de descomposición permaneciendo inalterable este reactivo, por lo cual es una agente catalizador).

d) Homogenizar la mezcla agitando el tubo de ensayo convenientemente e) Colocar en el otro tubo agua corriente hasta la mitad de su capacidad.f) Armar el equipo según el esquema adjunto, asegurar que el tubo de vidrio

que va al tubo con agua, quede dentro del agua sin tocar el fondo.g) Calentar el tubo que contiene la mezcla y observar después de unos

minutos el burbujeo del gas en el agua del tubo.h) Cuando observe que ya no se desprende el gas (no hay burbujeo) retirar

el tubo con agua y apagar el mechero.i) Dejar enfriar y pesar el tubo con la muestra (la diferencia es debido al O2

desprendido)

2- Comprobar y calcular la formación de KCl de la siguiente manera

K+, Cl-,MnO2(s) + AgNO3 → AgCl + …

Al tubo de ensayo que contiene el producto final agregar 2 a 3 ml de agua destilada y agitar para disolver su contenido.

Dejar reposar para que la parte solida se asiente en el fondo del tubo.

Filtrar Al liquido agregarle; gota a gota la solución de AgNO3 0.1 M hasta

total precipitación Filtrar y determinar el peso del precipitado.

CÁLCULOS:

PRODUCTO PRECIPITADO

FORMULA PESO EXPER.

PESO CALCULADO

% RENDIMIENTO

% ERROR

Cloruro de potasio

KCl 0.51

0.608 84% (+-)

0.2%

EXPERIMENTO N°2: DETERMINACION DA LA FORMULA DE UN HIDRATO

SEGÚN LA SIGUIENTE RECCION:

CuSO4.XH2O(s) → CuSO4(s) + XH2O(g)

- MATERIALES:

- 1 crisol con tapa- 1 balanza - 1 radiador - 1 triangulo- 1 mechero- 1 pinza- Sal hidratada

- PROCEDIMIENTO:

a) Pesar con precisión el crisol con la tapa perfectamente limpia y seca.b) Póngase de 3 a 5 gramos de cristales de hidrato en el crisolc) Colocar el crisol sobre el radiador (ayudándose con el triangulo y caliente

suavemente durante 5 minutos y luego aumente la temperatura durante 8 minutos)

d) Dejar enfriar el crisol tapado (aproximadamente de 8 a 10 minutos)e) Pesar el crisol con la sal anhidra (la diferencia es el contenido original del

agua)

f) Volver a calentar el crisol durante 5 minutos y volver a pesar una vez frio, si la diferencia de peso es mayor que 0.2 gramos, volver a calentar otros 5 minutos hasta conseguir una diferencia menor a este límite.

g) La diferencia de la primera y última pesada será el agua total eliminada.

CÁLCULOS Y RESULTADOS: Reacción: CuSO4.XH2O CuSO4 + XH2O

Calor

Se trabaja con 0.98 (g) de agua perdida es decir 0.98(g)/18(g)mol , 0.054 moles de agua

Masa total moles de agua eliminada

3(g): CuSO4.XH2O 0.054 H2O

160.472 (g)

0.018 mol 0.054mol

CuSO4.XH2O CuSO4 + XH2O

X ⋍ 3

Así dándonos al sulfato de cobre trihidratado (CuSO4.3H2O )

Conclusiones

El rendimiento de una reacción no puede ser del 100% ya que los rendimientos reportados usualmente se refieren al rendimiento del producto final purificado, y los pasos de purificación siempre disminuyen el rendimiento.

El rendimiento depende del calor que expone la reacción. El número de moles de agua por mol de sal anhidra es generalmente un número

sencillo. Una sal hidratada puede ser descompuesta por calentamiento para formar sal

anhidra. Los pesos obtenidos son muy cercanos a los estequiométricos pues cometimos un

pequeño error el cual siempre está presente a la hora de hacer las medidas (de masa).

RECOMENDACIONES

Si se quiere obtener un rendimiento cercano al 100% se recomienda utilizar reactivos con la mayor pureza posible.

Los hidratos pueden ser usados en la construcción y para la protección contra los incendios cuando lo hidratos están presentes en los materiales del edificio.

Cuestionario

1. De 3 ejemplos de diferentes reacciones sin cambio en el número de oxidación y 3 ejemplos diferentes de reacciones redox.

Reacciones no redox

Estas reacciones no presentan cambios en su número de oxidación o carga relativa de los elementos.

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

Pb(NO3)2 + 2kI PbI2 + 2KNO3

BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl

Reacciones redox

Se define como reacciones de intercambio de electrones y se caracterizan por que en ellos ocurre variación en los números de oxidación de los productos con relación a los números de oxidación de los reactantes.

2Fe2O3 4Fe +3O2

3NH3 + 4H2SO4 4S + 3HNO3 + 7H2O

P4 + 3KOH + 3H2O 3KH2PO2 + PH3

2. Considerando la eficiencia calculada en el experimento determinar que peso de carbonato de Bario (M=197) se obtiene de la reacción de 40 ml de solución 0.3N de Na2CO3 con 50 ml de solución 0.6 M de BaCl2. Eficiencia de 86%

R.L R.E

Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 + NaCl

106(g)x0.024 X X 4.728(g) ------ 100%

106(g) 197(g) 4.066(g) ------- 86%

3. Calcular que peso de Carbonato de Bario se puede obtener a partir de 114 mL de una solución de 0.5M de BaCl2.

Ecuación

BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2NaCl

Según la ecuación se necesita la misma cantidad de moles de BaCl2 y BaCO3 para que esté correctamente balanceada.

ComoM= nV

entonces 0.5= n0.114 L

… n=0.057 … (Esta es la cantidad de moles que

necesito de BaCl2 y la que obtendré de BaCO3 )

Entonces: n=mM

…0.057= m197

… m= 11.229

A partir de 114mL de BaCl2 se obtiene 11.229g de BaCO3.

4. Considerando la descomposición del KClO3 y la eficiencia calculada en el experimento A, determinar el peso de este compuesto que se debe emplear para obtener 400 ml de O2 medidos en condiciones normales, 1 mol gramo de O2 ocupa 22.4 litros.

2KClO3 2KCl + 3O2 a condiciones normales 1mol = 22.4L

245(g) 3x32(g) 0.018mol 86% rendimiento de O2

X 3x32x0.021 -------- X= 5.145 (g) 100%rendimiento 0.021mol O2

Se necesita 5.145 (g) de clorato de potasio.

5. Determinar el número de moléculas de agua que existe en cada molécula de crisol hidratado.

3(g) : CuSO4.XH2O 0.054 H2O

Masa molar 160.472 (g)

0.018 mol 0.054mol

CuSO4.XH2O CuSO4 + XH2O

X ⋍ 3

Por cada 1 mol de crisol hidratado hay 3 mol de agua.

BIBLIOGRAFIA

*Quimica - Kenneth Whittem – 2008 – 8va edición – DF Mexico

* Quimica, La Ciencia Central – Theodore Brown -2004 – 9na edición – DF Mexico

*http://www.monografias.com/trabajos81/introduccion-experimental-sistema-periodico/

introduccion-experimental-sistema-periodico2.shtml

*http://www.ehowenespanol.com/explicar-sucede-quemamos-metal-magnesio-

como_51260/

*http://www.textoscientificos.com/quimica/grupo1

*http://www.allreactions.com/index.php/group-1a/natrium/sodium-iodide