UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

CURSO : QUÍMICA GENERAL

CÓDIGO : MB-312

PROFESOR : APOLAYA ARNAO, MARY

INFORME Nº : 2

TITULO : ESTEQUIOMETRIA

ESTUDIANTES : OSCUVILCA EGOAVIL, BRANDON BRAYAN

20142600B PARAVICINI DE LA CRUZ, MICHAEL STEVEN,

20142577K VIVAS SANTA CRUZ, RICARDO MANUEL

20142504C

SECCIÓN : “D”

2014-II

Índice:

I. Índice………………………………………………………………..……..…….…….1

II. Introducción.........................................................................................2

III. Fundamento teórico………………………..……………………..…..…....…….3

IV. Resultados……………..………………………………………..…………........…4

1. Experimento N°1: Determinación de la eficiencia de una reacción…………………………………………………………………..………4

1. a. Preparación de BaCO3(s)…………………..……………….…....……4

1. b. Cuando se produce desprendimiento de un gas.......................5

2. Experimento N°2: Determinación de la fórmula de un hidrato………………………………………………….……….……….…........6

V. Conclusiones…………………………………………….………………….…..……7

1. Experimento N°1: Determinación de la eficiencia de un reacción……………………………………………………………...............…7

1. a. Preparación de BaCO3(s)…………....................…….............……7

1. b. Cuando se produce desprendimiento de un gas.......................7

2. Experimento N°2: Determinación de la fórmula de un hidrato………………………………………………........….……….………….7

VI. Recomendaciones………………………………….………...…………….……...8

1. Experimento N°1: Determinación de la eficiencia de una reacción……………………………………………………….........………...…8

1. a. Preparación de BaCO3(s)………......................……………………8

1. b. Cuando se produce desprendimiento de un gas.......................8

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2. Experimento N°2: Determinación de la fórmula de un hidrato………….……………………………….……….…….…........….…….8

VII. Cuestionario……………………………………………………….............……..9

VIII. Bibliografía…………..……………………………….……………………….….12

INTRODUCCIÓN

El siguiente informe que consta de tres experimentos: dos de “Determinación de eficiencia de una reacción” y una última “Determinación de fórmula de un hidrato”; con la finalidad de dar a conocer los cambios cualitativos y cuantitativos de reacciones químicas, la parte cualitativa se aprecia en los cambios de propiedades físicas como cambio de color, estado de agregación y propiedades químicas como composición centesimal, concentración, reactividad, etc. La parte cuantitativa, a la medición de masas de las sustancias reaccionantes y productos, rendimiento, por medio de instrumentos de precisión y usados con el debido cuidado. Además, se aplican operaciones estequiometrias y leyes que demuestran su validez y aplicación a la práctica.

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Fundamento teórico:

Estequiometria un término que refiere la descripción de los cálculos que comprenden relaciones cuantitativas entre sustancias que participan en una reacción química.

Las reacciones químicas se evidencian cuando ocurren cambios en las propiedades de los reactantes como los siguientes hechos:

Formación de precipitados.

Desprendimiento de un gas.

Liberación o absorción de energía.

Cambio de color, etc.

Se consideran dos grandes tipos de reacciones químicas

No cambio de número de oxidación.

REDOX

Leyes ponderales a usar:

Conservación de la masa. Lavoisier.

Proporciones definidas. Proust.

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R esultados:

Experimento N°1: Determinación de la eficiencia de una reacción:

a) Preparación de BaCO3(s):

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

Para formar BaCO3(s) se hizo reaccionar BaCl2(ac)0.2M, 10mL con Na2CO3(ac): 0.2M, 10mL en un vaso de precipitado obteniéndose una sustancia blanca que se dejo reposar. Luego de esto se procedió al filtrado, en papel filtro 0.66g con la ayuda de un embudo y una matraz de Erlenmeyer, se lavó 2 veces para recuperar el máximo de masa del sólido con agua destilada y se procedió al secado sobre una rejilla y con la ayuda de un radiador, que concentro el calor, se realizo a una temperatura de 60°C. El proceso de secado demoró aproximadamente 5 minutos, obteniéndose un sólido blanco.

Teóricamente:

BaCl2(ac): 0.002mol produce BaCO3(s):0.002mol

Masa teórica BaCO3(s): 0.3946g

Datos experimentales:

BaCl2(ac)0.2M, 10mL

Na2CO3(ac): 0.2M, 10mL

Papel filtro: 0.66g

Masa del solido sin papel filtro: 0.38g

Por lo tanto rendimiento: 0.3946g/0.38g=93% 4

b) Cuando se produce desprendimiento de un gas:

KClO3 KCl+3/2O2 catalizador: MnO2

Se tenía 0.9g de KClO3 con 0.11g de MnO2 en un tubo de desprendimiento lateral cuya manguera se dejo en agua para evidenciar el oxigeno que se desprende y saber el rango de tiempo en que ocurre la reacción, aproximadamente 2 minutos. Con la ayuda del mechero se llevo a cabo una reacción donde obtuvo una sustancia gris que se dejo enfriar y se procedió a filtrar con la ayuda de papel filtro (1) y un matraz de Erlenmeyer con el fin de eliminar MnO. En el matraz se añadió 400 gotas aproximadamente de AgNO3 0.1M observándose la formación de una sólido blanco durante la precipitación, este se filtro (2) obteniéndose un sólido de color morado el cual se llevó a secar sobre un trípode con rejilla. Este solido sería AgCl(s) el cual ayudara a conocer la masa de KCl(s) por medio de la ley de Proust relacionando lo aniones cloro y los cationes plata.

Teóricamente:

KClO3: 1mol produce KCl: 1mol

Masa teórica KCl: 0.548g

Datos Experimentales:

KClO3: 0.9g

MnO2: 0.11g

Peso del tubo desprendimiento lateral: 16.13g

Masa residuo (KCl+KClO3): 16.91-16.13=0.78g

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Masa O2: 0.9g+0.11g-0.78g=0.23g

Masa AgCl con papel filtro: 0.87

Papel filtro (2): 0.68g

Masa AgCl: 0.19g

Composición cent. Ag: 0.76% masa Ag: 0.144g

Ley de Prust: Ag+Cl AgCl

M(Ag)/M(Cl)=cte=3.042=masa Ag=0.144g/masa Cl

Masa Cl=0.0473g

Composición centesimal Cl en KCl: 47%

Por lo tanto masa de KCl=0.1006g

Rendimiento: (0.1006/0.548)x100=18%

Experimento N°2: Determinación de la formula de un hidrato

CuSO4.XH2O(s) CuSO4(s)+XH2O(g)

Una muestra de CuSO4.XH2O en polvo se procedió a calentar dentro de un crisol, con la ayuda del mechero, aproximadamente 20 minutos, luego se dejo enfriar y se peso, se devolvió al fuego y se realizo una segunda pesada de la misma forma, al compararlas el margen de error fue de 0.02, aceptable para decir que no hay masa de agua. Luego, se obtuvo la masa de CuSO4(s) restando la masa del crisol. Por cálculos estequiométricos se obtuvo las moles de H2O.

Experimentalmente:

Masa de CuSO4.XH2O(s): 2.9g

Masa crisol: 24.44g

1ra pesada: 26.29g

2da pesada: 26.27g

Masa de CuSO4: 1.83g

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Calculo esteoquiométrico:

CuSO4.XH2O(s) CuSO4(s)+XH2O(g)

1.83g (2.9-1.83)g

159.5g 18X

Por lo tanto X=5.181mol

Conclusiones:

Experimento N°1.

a) Preparación de BaCO3(s):

La masa experimental no concuerda con la teórica debido a la perdida de esta ocasionada por diferentes factores (mala manipulación, deficiencia en el secado o en la reacción, etc) lo que nos da un rendimiento menor al 100%.

b) Cuando se produce desprendimiento de un gas:

En el primer filtrado, se recupero un sólido negro el cual es el catalizador MnO2, esto evidencia que el catalizador solo acelera el proceso de reacción y no influye en los productos a obtener. Notar que el catalizador ya está definido para el compuesto KClO3.

Experimento N°2:

El hecho que este de color azul evidencia la existencia de moléculas de agua en dicho compuesto.

Experimentalmente es posible obtener la formula molecular de un hidrato con una buena aproximación.

El CuSO4(s) en hidrato y puro mantiene su fase ya que al ser una sal tiene un punto de fusión elevado, por lo tanto cualquier

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fórmula de sal hidratada podrá ser hallada como se hizo en el anterior experimento.

Recomendaciones:

Experimento N°1

a) Preparación de BaCO3(s):

La temperatura de secado debe ser menor a 90°C medido en la base de la rejilla sobre el radiador.

Lavar 2 veces para obtener el máximo de solido BaCO3(s)

Procurar secar totalmente la muestra a fin de no tener masa alguna de agua.

b) Cuando se produce desprendimiento de un gas:

Todos los instrumentos a usar deben estar correctamente lavados y secados.

Previamente, moler con ayuda de la bagueta el catalizador y el BaClO3.

Calentar BaClO3 con MnO2 con la ayuda del mechero, girando alrededor de la base del tubo a fin de que la reacción sea uniforme.

Echar 2 mL de agua antes de filtrar para separar el catalizador.

Experimento N°2

Moler la muestra antes de calentar la muestra.

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Mover con ayuda de la bagueta periódicamente para un secado uniforme.

Después de calentar la muestra, dejar enfriar para luego llevarlo a pesar.

De ser necesario calentar 5 minutos más la muestra para eliminar la mayor cantidad de moléculas de agua.

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.

Ejemplos:

AgNO3+ NaCl →AgCl + NaNO3

BaCl2+ H2SO4→BaSO4+ 2HCl

HCl + NaOH →NaCl + H2O

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.

Ejemplos:

El proceso siderúrgico de producción de hierro puede representarse mediante las siguientes semi-reacciones:

2Fe2O3 →4Fe +3O2

Semi-reacción de reducción9

2CO + O2 →2CO2

Semi-reacción de oxidación

2Fe2O3+2CO →Fe +CO2

Reacción general:

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 se obtiene de la reacción de 40 ml de solución 0.3N de Na2CO3 con 60 ml de solución 0.6M de BaCl2.

Ecuación BaCl2+Na2CO3→BaCO3+2NaCl

Datos de volúmenes 60ml 40ml

Moles (n) 0.036 0,012

En consecuencia el reactivo limitante es Na2CO3

Masa teórica m(BaCO3)=(masa molar)x(n)= (197)x(0.012)=2.364g

Eficiencia=93% Masa(BaCO3) =2.198g

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

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

1mol 1mol

0.057mol 0.057mol

Masa BaCO3(s)=(masa molar)x(n)=11.24g

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 500 ml de O2 medidos en C.N. 1 mol gramo de O2 ocupa 22.4 litros.

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%eficiencia= 18%

2KCLO3→2KCL+3O2

2mol 3mol

1mol 22.4L x=0.022mol

2mol x 0.5L

y 0.704g y=0.704g

Rendimiento: 0.704x18%=0.126g

5. Determinar el número de moléculas de agua que existe encada molécula de cristal hidratado.

Calculo esteoquiométrico:

CuSO4.XH2O(s) CuSO4(s)+XH2O(g)

1.83g (2.9-1.83)g

159.5g 18X

Por lo tanto X=5.181mol

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Bibliografía:

-Petrucci, Quimica General, página, paginas 117-128, séptima edición, McGraw-Hill Companies, Inc.

-Raymond Chang, Química General, paginas 87-93, octava edición, Prentice Hall.

-Kenneth W. Whitten/Raymond E. Davis. Pag 75.

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