Ávalos Galarza Christian Carvente García Carlos AlexisGonzález Ortega Nadia DanaéRamírez Palma Gerardo

23-03-2011

Práctica N° 6

Reactivo Limitante

Tabla de datos:

Tabla 1.A: Disolución de cloruro de calcio 1MB: Disolución de carbonato de potasio 1M

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11A(mL) 0.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0B(mL) 0.0 0.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0

H2O(mL) 9.0 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.0Altura del precipitado (mm)

--- --- 6 5 6 5 9 8 8 9 8 13

Color de la

disolución

Amarillo

Azul marin

o

Amarillo

Amarillo

Amarillo

Amarillo

fuerte

Amarillo

fuerte

Amarillo

verdoso

VerdeAzu

l

Azul fuert

e

Azul fuert

e

pH de la mezcla (aprox.)

6 13 6 6 6 5 5 7 8 11 12 12

¿En qué tubo de ensaye se observa un cambio de color significativo del indicador?

Tubo 8-9 ¿A partir de qué tubo se observa que la altura del precipitado obtenido es

constante?Tubo 6

¿Coincide el cambio de color con la altura del precipitado obtenido?Sí, a partir del tubo 6, la altura del precipitado comenzó a ser más o menos constante

¿Por qué después de este tubo (cambio de color), el color y el pH de la disolución que se observa, se mantiene constante para mayores volúmenes de reactivo B agregado?

Porque no importa cuánto reactivo B se agregue, el reactivo A es el reactivo limitante, en pocas palabras se termina éste y se termina la reacción

Tabla2.Tubo # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Masa del papel

--- 0.40 0.40 0.40 0.40 0.42 0.43 0.43 0.43 0.41 0.41

Masa papel + precipitado

--- 0.46 0.50 0.53 0.55 0.60 0.60 0.67 0.67 0.68 0.67

Masa del precipitado

--- 0.06 0.10 0.13 0.15 0.18 0.17 0.24 0.25 0.27 0.26

¿Sucedió lo mismo con la masa del precipitado obtenido? ¿A partir de qué tubo la masa del precipitado se mantiene aproximadamente constante?

Sí, a partir del tubo 8-9

¿Coincide con tus observaciones sobre el cambio de color?

Sí

Tratamiento de Datos

Para conocer la cantidad de sustancia de los reactivos se efectuaron los siguientes cálculos:

(Concentración reactivo)(Volumen reactivo) = Cantidad de sustancia (mol)

Ejemplo:

( 1mol1000ml ) (3.0mL )=0.0030mol

Para conocer la masa del sólido obtenido se efectuaron los siguientes cálculos:

(masa del papel + precipitado)- (masa del papel) = Masa sólido (g)

Ejemplo:

0.67 g – 0.41 g = 0.26 g CaCO3

Para conocer la cantidad de sustancia del sólido obtenido se efectuaron los siguientes cálculos:

(Masa sólido obtenido)(Masa molar sólido obtenido) = Cantidad de sustancia (mol)

Ejemplo:

( 1mol100.08g ) (0.06g )=5.99 x10−4mol

Para conocer la masa teórica del sólido obtenido se efectuaron los siguientes cálculos:

1. Determinó reactivo limitante: menor cantidad en la reacción2. (Cant. Sustancia React. Limitante) (relación estequiométrica reactivo limitante –

sólido obtenido) = Cantidad de sustancia sólido obtenido3. (Cantidad de sustancia sólido obtenido)(masa molar sólido obtenido) = gramos

sólido obtenido

Ejemplo:

1.0.0030molCaCl2coeficiente(1)

=0.0030 0.0010mol K 2CO 3coeficiente (1)

=0.0010 El de

menor número es el reactivo limitante

2. ( 1mol CaCO31mol K 2CO3 ) (0.0010mol K 2CO3 )=0.0010molC aCO3

3. ( 100.08g1molCaCO3 ) (0.0010molCaCO3 )=0.10008gCaCO3

Tabla de Resultados

Tabla 3.

CaCl2 (ac) + K2CO3 (ac) CaCO3 + 2KCl (ac) Sólido obtenido CaCO3 (100.08 g/mol)

Tubo # Reactivo A (Cantidad en mol)

Reactivo B (Cantidad en mol)

Masa (gramos) sólido obtenido

Cantidad (mol) sólido obtenido

Masa (gramos) teóricos

1 0.0030 mol 0.0 mol 0.00 g 0.00 mol 0.00 g2 0.0030 mol 0.0010 mol 0.06 g 5.99x10-4 mol 0.10008 g3 0.0030 mol 0.0015 mol 0.10 g 9.99x10-4 mol 0.15012 g4 0.0030 mol 0.0020 mol 0.13 g 1.29x10-3 mol 0.200016 g5 0.0030 mol 0.0025 mol 0.15 g 1.49x10-3 mol 0.2502 g6 0.0030 mol 0.0030 mol 0.18 g 1.79x10-3 mol 0.30024 g7 0.0030 mol 0.0035 mol 0.17 g 1.69x10-3 mol 0.30024 g8 0.0030 mol 0.0040 mol 0. 24 g 2.39x10-3 mol 0.30024 g9 0.0030 mol 0.0045 mol 0. 25 g 2.49x10-3 mol 0.30024 g10 0.0030 mol 0.0050 mol 0. 27 g 2.69x10-3 mol 0.30024 g11 0.0030 mol 0.0060 mol 0. 26 g 2.59x10-3 mol 0.30024 g

Cuestionario

1. Localizar en una gráfica en papel milimétrico (abarcando toda la hoja), los datos de masa de precipitado obtenido en gramos (ordenadas, eje “y”) en función del volumen en mililitros, de reactivo B agregado (abscisas, eje “x”). Con base en las respuestas a las preguntas 7 y18 dividir en dos los puntos obtenidos, empleando como punto de referencia el número de tubo en el que se observan los cambios significativos, identificar las dos rectas que describen la tendencia en cada caso y trazarlas sobre el papel. Se llamará “línea 1” al segmento que describe el comportamiento de la gráfica en los primeros valores de volumen de reactivo B agregado y “línea 2” a los restantes. Tomando en cuenta esta consideración, responder las siguientes preguntas: Anexada al final

2. ¿Qué relación se observa entre el volumen de reactivo B agregado y la masa de precipitado (sólido) obtenida en la “línea 1”? Describir en que forma varía.La masa del sólido obtenido va aumentando conforme se va aumentando el volumen de reactivo B agregado.

3. ¿Qué valor de masa de sólido se obtiene para la ordenada al origen (volumen cero de reactivo B agregado)?El valor es igual a cero.

4. ¿Se justificaría que este valor sea diferente de cero? Explicar por qué.No se justificaría, ya que al no agregarse nada al tubo de ensaye, no hubo reacción.

5. ¿En qué valor de volumen de reactivo B agregado se observa un cambio de pendiente? Localizar el punto de intersección de la “línea 1” con la “línea 2” y dar sus coordenadas.5.0 mL

6. ¿Qué relación hay entre el punto de intersección encontrado en la gráfica y el cambio de color del indicador?En ese punto es justo donde se observa un cambio de color significativo de color del indicador (de amarillo a verde).

7. ¿Qué relación se observa entre el volumen de reactivo B agregado y la masa de precipitado obtenida en la “línea 2”? Describir en qué forma varía.La masa del precipitado es más o menos constante, sin importar cuanto vaya aumentando el volumen de reactivo B agregado.

8. ¿Qué valor de masa de sólido (precipitado) se obtiene en promedio para este segmento de la gráfica?0.255 g

9. ¿Por qué los cambios de masa en la “línea 2” no son tan significativos que los observados en la “línea 1”?Porque a en la “línea 2” el reactivo A comienza a ser el reactivo limitante, lo cual indica que en cuanto éste se termine, se termina la reacción, y como se agregó lo mismo de reactivo A, lo más lógico es que se forme la misma cantidad de sólido obtenido en cada uno de los tubos.

10. ¿Cuál de los reactivos (A o B) es el que impide que se forme más sólido en los tubos que comprenden la “línea 2”?El reactivo A

11. ¿Por qué?Porque es el reactivo limitante, eso quiere decir que hay menor cantidad de sustancia de este reactivo presente en la reacción, así que al terminarse este reactivo, la reacción termina porque el reactivo excedente ya no tiene con qué reaccionar.

12. Con los datos experimentales de masa de sólido obtenido, calcular el número de mol de los reactivos empleados en cada tubo y el número de mol de sólido obtenido en cada caso. Colocar los valores en la tabla 3.

Tabla 3.

CaCl2 (ac) + K2CO3 (ac) CaCO3 + 2KCl (ac) Sólido obtenido CaCO3 (100.08 g/mol)

Tubo # Reactivo A (Cantidad en mol)

Reactivo B (Cantidad en mol)

Masa (gramos) sólido obtenido

Cantidad (mol) sólido obtenido

Masa (gramos) teóricos

1 0.0030 mol 0.0 mol 0.00 g 0.00 mol 0.00 g2 0.0030 mol 0.0010 mol 0.06 g 5.99x10-4 mol 0.10008 g3 0.0030 mol 0.0015 mol 0.10 g 9.99x10-4 mol 0.15012 g4 0.0030 mol 0.0020 mol 0.13 g 1.29x10-3 mol 0.200016 g5 0.0030 mol 0.0025 mol 0.15 g 1.49x10-3 mol 0.2502 g6 0.0030 mol 0.0030 mol 0.18 g 1.79x10-3 mol 0.30024 g

7 0.0030 mol 0.0035 mol 0.17 g 1.69x10-3 mol 0.30024 g8 0.0030 mol 0.0040 mol 0. 24 g 2.39x10-3 mol 0.30024 g9 0.0030 mol 0.0045 mol 0. 25 g 2.49x10-3 mol 0.30024 g10 0.0030 mol 0.0050 mol 0. 27 g 2.69x10-3 mol 0.30024 g11 0.0030 mol 0.0060 mol 0. 26 g 2.59x10-3 mol 0.30024 g

13. Trazar la gráfica: mol de precipitado obtenido (ordenadas, eje y) en función de la cantidad en mol de reactivo B agregado (abscisas, eje x). Recordar que el volumen de reactivo A se mantuvo constante en los tubos del 1 al 12. Utilizar la misma escala en ambos ejes y abarcar toda la hoja de papel milimétrico. Anexada al final

14. ¿Cómo se explica que esta gráfica conserve la misma forma que la anterior?Tanto los gramos de sólido obtenido, como los mililitros de reactivo B agregado fuero convertidos a cantidad de sustancia (mol), así que por la estequiometria de la reacción, la gráfica tenía que conservar la misma forma, sólo que con diferentes valores y unidades.

15. Estimar el valor de la pendiente en los puntos que comprenden el equivalente a la “línea 1” de la gráfica anterior (los puntos iniciales) ¿Qué valor se obtiene?m= 0.4364; por lo tanto el valor de ambas pendientes es casi el mismo: 0.044

16. Ajustar este valor al número entero más cercano y responder: ¿Por qué se obtiene este valor de pendiente y qué relación guarda con la ecuación balanceada de la reacción que se lleva a cabo?1:1; se obtiene este valor de pendiente porque prácticamente es una línea recta que va cuyas coordenadas van variando de una manera directamente proporcional. Y la relación que guarda con la ecuación balanceada de la reacción es que esa reacción es 1:1, es decir, se requiere de 1 mol de cada reactivo para formar 1 mol del sólido que se obtiene.

17. Estimar el valor de la pendiente en los puntos que comprenden el equivalente a la “línea 2” de la gráfica anterior (los puntos finales) ¿Qué valor se obtiene?______m=0.15___________________________________

18. Ajustar este valor al número entero más cercano (incluido el cero) y responder: ¿Por qué se obtiene este valor de pendiente y qué información proporciona sobre la reacción que se lleva a cabo?Podríamos ajustarlo a cero, ya que casi nos da una línea recta horizontal, lo cual nos puede decir que a partir de ese punto, comenzó a haber un reactivo limitante, por lo tanto no importaba cuánto reactivo B agregáramos de más, aún así la masa del precipitado oscilaría entre 0.24 y 0.27 g

19. ¿Cuál es el número de mol promedio de precipitado que se obtiene en la parte correspondiente a la “línea 2”? ________2.54x10 -3 mol .

20. ¿Qué reactivo (A o B), determina la magnitud de este valor?El reactivo A

21. ¿Hay alguna relación entre este valor y el punto de intersección de las rectas que se observa en las gráficas trazadas? Explica brevemente.

Porque es el reactivo limitante, eso quiere decir que hay menor cantidad de sustancia de este reactivo presente en la reacción, así que al terminarse este reactivo, la reacción termina porque el reactivo excedente ya no tiene con qué reaccionar.

22. ¿Qué conclusión se obtiene al observar los valores correspondientes al número de moles de los reactivos A, B y precipitado, en el punto de intersección de las rectas?En ese punto se encuentra una equivalencia de reacción entre los reactivos

23. ¿Qué especie limita la formación de CaCO3, en los últimos tubos que se prepararon? CaCl 2 .

24. ¿Cómo se define el concepto de “reactivo limitante”?El reactivo limitante es aquel que limita la reacción; es decir, una vez que este reactivo se acaba, termina la reacción.

25. Considerando las propiedades ácido base de los reactivos empleados y la ecuación de la reacción balanceada, explicar el porqué de los valores de pH, antes y después del punto de intersección encontrado en la pregunta 24.CaCl2 (ac) + K2CO3 (ac) CaCO3 + 2 KCl (ac)

o Antes: El reactivo limitante era el K2CO3, y el CaCl2 se encontraba en exceso.

o Después: El reactivo limitante era el CaCl2, y el K2CO3 se encontraba en exceso.

Cuestionario Adicional

Si la reacción que se lleva a cabo es la siguiente:2 KF (ac) + CaCl2 (ac) CaF2 + 2 KCl (ac)Reactivo A Reactivo B1 M 1 M

1. ¿Cuál sería el valor de pendiente “m” para la “línea 1” en la gráfica: Cantidad en mol de CaF2 = f(Cantidad en mol de reactivo B), para esta reacción? Considerar que se emplean las mismas cantidades que se describen en la tabla 1. ____________ m=0.4364 .

2. ¿En qué tubo se espera un cambio de pendiente para la gráfica anterior? En el tubo 8 aproximadamente .

3. ¿Cuál sería la cantidad en mol de CaF2 que se espera obtener a partir de éste tubo en el experimento? Considerar que se emplean las mismas cantidades que se describen en la tabla 1. 0.0030 mol .

Conclusiones

El reactivo limitante es aquel que se encuentra en menor cantidad en la reacción, limitando la reacción a que en cuanto se termina éste, la reacción termina. Durante la realización de esta práctica se pudo observar como actuaba el reactivo limitante en cada tubo de ensaye, ya que no importaba en cuanto aumentábamos el volumen de reactivo B (K2CO3), la masa del precipitado era prácticamente la misma, teóricamente debió de haber sido la misma, pero hubieron mínimas variaciones por varias razones: el volumen de reactivos agregados no siempre fue el exacto, el precipitado se pasaba por el embudo a la hora del filtrado, o la variación se deba al error e incertidumbre normal de las balanzas.

Tratamiento de Residuos

1. Mezclar todas las disoluciones filtradas de los tubos 1 a 12, neutralizar (pH entre 6 y 7) y desechar en la tarja.

2. El sólido obtenido, se junta, se disuelve con la mínima cantidad de HCl concentrado, se neutraliza y desecha en la tarja.

Bibliografía

Brown. L., Química la ciencia central, 9° edición, México, Editorial Pearson, 2004

Chang, Raymond; Química, 9° ed. McGraw-Hill, México, 2007.