Calor de neutralizacion de un acido fuerte y de una base fuerte PDF

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

ESCUELA DE INGENIERIA QUÍMICA SEGUNDO SEMESTRE

PARALELO 1

LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL 2

CALOR DE NEUTRALIZACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE Y UNA BASE FUERTE. PRÁCTICA N.- 09

Integrantes: Stephany Morales Andrés Moreno Vladimir Moyano.

Grupo N.- 07

Catedrático: Ing. Pablo Paredes.

Ayudante de cátedra: Pablo Londoño.

RESUMEN

En el laboratorio se realizo la practica de calor de neutralización de un acido fuerte y una base fuerte, lo realizamos primero armando el calorímetro con papel periódico sobre un vaso de precipitación en el cual se introdujo otro vaso de menor tamaño. Después se añadió el acido fuerte con la base y se procedió a medir la temperatura máxima. Lo mismo se realiza para volumen mayores de acido fuerte y base. Esto nos sirvió para conocer los calores de neutralización de algunas reacciones y algunos conceptos de la termoquímica. En conclusión decimos que las reacciones químicas dependen de la temperatura. DESCRIPTORES: ACIDO FUERTE / BASE FUERTE / CALORIMETRO / TERMOQUIMICA

CALOR DE NEUTRALIZACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE Y UNA BASE FUERTE. 1. OBJETIVOS. 1.1. Determinar experimentalmente el calor que se engendra al reaccionan un acido fuerte con una base fuerte. 1.2. Estudiar los fundamentos de la termoquímica.

2. TEORIA 2.1. Termoquímica. “Consiste en el estudio de las transformaciones que sufre la energía calorífica en las reacciones químicas, surgiendo como una aplicación de la termodinámica a la química.”(1) 2.2. Calor de reacción. “Dependen de las condiciones de presión, temperatura y estado físico (sólido, líquido o gaseoso) del sistema; por ello, cuando se pretendan hacer cálculos de energía deben especificarse en la ecuación química dichas condiciones. Así la reacción de formación del agua se escribirá en forma completa como: H2 (g; 1 atm) + ½O2 (g; 1 atm) H2O (g; 1 atm) + 241,8 kJ Calor de reacción El calor de reacción, Qr se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes.”(2) 2.3. Calor de neutralización. “Cuando un ácido reacción con una base, se libera una considerable cantidadde calor. Ya que la neutralización entre protones e iones hidroxilo disueltos enagua, la medida del calor de neutralización corresponde a la entalpía deformación del H2O a partir de los iones neutralización Por lo tanto el calor de neutralización se entiende como el calor generadocuando un ácido reacciona con una base para producir agua; el proceso deneutralización comprende únicamente la combinación del ión hidrogeno ehidroxilo para formar agua no ionizadaCuando una solución diluida de un ácido fuerte se neutraliza con una solucióndiluida de una base fuerte, el calor producido en la reacción por mol de aguaformada es constante e independiente del ácido y la base empleada en laneutralización, como también de su concentración.Cada vez que ocurre un cambio químico, existe un intercambio definido decalor, German Hess demostró que el valor encontrado para este calor dereacción es independiente del camino seguido para realizarla, segunda ley dela termodinámica.Las reacciones que ocurren durante un proceso pueden ser endotérmicas, siabsorben calor, o exotérmicas, si desprenden

calor. Los cambios endotérmicosse expresan con signo positivo, y los cambios exotérmicos con signo negativo”(3) 2.4. Ley de Hess. “La variación de entalpía asociada a una reacción química es la misma tanto si la reacción se verifica en una sola etapa, como si tiene lugar en varias; sólo depende del estado inicial y del estado final del sistema reaccionante, y no de los posibles estados intermedios. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía y es muy útil para determinar la variación de entalpía de una reacción que sea difícil de llevar a cabo en una sola etapa. En estas circunstancias se pueden tratar las ecuaciones termoquímicas (ecuaciones químicas en las que se específica el intercambio energético) como ecuaciones algebraicas; estas ecuaciones permiten hallar el valor de la entalpía de reacción correspondiente tras sumarlas o restarlas, multiplicadas en todo caso previamente por algún número, de forma que se puedan cancelar algunos términos y dar lugar a la ecuación termoquímica deseada. Así, a partir de las ecuaciones termoquímicas: S(rómbico) + O2(g) → SO2(g) – 296,53 kJ/mol S(monoclínico) + O2(g) → SO2(g) – 296,86 kJ/mol se puede calcular el valor de la entalpía para la transformación: S(rómbico) → S(monoclínico) Restando la segunda ecuación de la primera y reagrupando términos, la entalpía para esta transformación es 0,33 kJ/mol.” (4)

3. PARTE EXPERIMENTAL. 3.1. Materiales y Equipos. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.1.5. 3.1.6. 3.1.7.

Agitador (varilla de vidrio). Calorímetro (dos vasos de precipitación de diferente tamaño). Termómetro. 2 Probeta de 100 ml. Pinza de bureta y soporte. Vasos de precipitación de 100 ml. Papel periódico.

3.2. Sustancias y reactivos. 3.2.1. Solución de acido clorhídrico 5M. 3.2.2. Solución de hidróxido de sodio 5M. 3.3. Procedimiento. 3.3.1. Armar el calorímetro, para ello colocar papel periódico en el vaso de precipitación de tamaño mayor y luego introducir el vaso de menor tamaño. 3.3.2. Medir 30ml de solución de acido clorhídrico 5M y colocar en el calorímetro. 3.3.3. Medir 30ml de solución de hidróxido de sodio 5M y colocar en un vaso de precipitación.

3.3.4. Anadir lo más rápido posible el hidróxido de sodio en la solución de acido clorhídrico. 3.3.5. Agitar la mezcla para que se lleve a cabo la reacción 3.3.6. Medir la temperatura máxima registrada en el termómetro. 3.3.7. Repetir el procedimiento para volúmenes diferentes de acido e hidróxido, para 40, 50 y 60ml de cada solución.

4. DATOS. 4.1. Datos Experimentales.

Volumen de acido clorhídrico 5M, [ml] 30 40 50 60

Tabla 4.1-1 Temperaturas máximas de reacción Volumen de Temperatura Temperatura hidróxido de del acido, [oC] de la base, [oC] sodio 5M, [ml] 30 22 22 40 22 22 50 22 22 60 22 22

Temperatura máxima, [oC] 43 45 46 48

4.2. Datos Adicionales. Tabla 4.2-1 Densidad de la soluciones Sustancia Densidad,[g/ml] Solución de acido clorhídrico 5M 1,08 Solución de hidróxido de sodio 5M 1,18 Tabla 4.2-2 Capacidad calorífica Cp, [J/g*oC] Sustancia Agua 4.18 Nota: se asume que el calor específico de la mezcla es igual a la del agua. Tabla 4.2-3 Calor de neutralización teórica Reacción Q, [KJ/mol] Neutralización 56.8

5. REACCION. Ec. 5-1

6. CALCULOS. 6.1. Calculo de la masa total de la mezcla

Ec. 6.1-1 Para 30ml.

Para 40ml.

Para 50ml.

Para 60ml.

6.2. Calculo del calor generado y absorbido por la mezcla.

Para 60ml.

6.3. Dado que la reacción ha invertido 5M Ec. 6.3-1 Para 30ml.

Para 40ml.

Para 50ml.

Para 60ml.

6.4. Calculo del calor de neutralización Ec. 6.4-1 Para 30ml.

Para 40ml.

Para 50ml.

Para 60ml.

6.5. Calculo del porcentaje de error Ec. 6.5-1 Para 30ml.

Para 40ml.

Para 50ml.

Para 60ml.

7. RESULTADOS.

Volumen de acido

Tabla 7-1 Resultados Volumen de base

30 40 50 60

30 40 50 60

%error 39.67 43.45 45.32 49.13

30.16 23.50 20.21 13.50

8. DISCUSION. En la realización de la práctica al mesclar en la acido con la base no se tuvo desprendimiento de calor y con el termómetro no se pudo apreciar la temperatura máxima ya que se tomo la temperatura una vez realizada la mescal del acido con la base fuerte de concentración 5M lo afecto en los cálculos de calor de neutralización. En la medición del volumen para el acido y la base no se vertieron realmente el volumen de 30,40, 50, 60ml ya que las paredes de la probeta se queda un poco de acido y base con lo cual el volumen no es el que se aplica en los cálculos del calor en la reacción y en el calor de neutralización que sus porcentajes de error son muy altos.

9. CONCLUSIONES. El calor de neutralización tiene un valor aproximadamente constante, en la neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte, ya que en esta reacción se obtiene como producto en todos los casos un mol de agua, que es formada por la reacción. La reacción de neutralización de un ácido con una base es una reacción exotérmica El calor de neutralización de un sistema ácido fuerte-base fuerte depende de la naturaleza del ácido y de la base así como de la temperatura y de la concentración La reacción de neutralización se producirá en un calorímetro, de forma que, si suponemos despreciables los intercambios energéticos entre el calorímetro y el exterior, las variaciones de temperatura que se producen dentro del calorímetro se deben al calor intercambiado por la reacción de neutralización

10. APLICACIONES. El dióxido de carbono (CO2), pese a ser un gas minoritario en la atmósfera terrestre, constituye uno de sus componentes más importantes, siendo fundamental para la realización de la fotosíntesis en las plantas y en la respiración de los seres vivos. En las últimas décadas se está registrando un importante aumento en el nivel atmosférico de CO2, al que contribuye la

elevada utilización de combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural. Una aplicación de las reacciones de neutralización es el efecto de los antiácidos para contrarrestar la acidez estomacal. En la industria de textil, para poder teñir los tejidos, se puede hacer en medio ácido o alcalino, según el tipo de tejido y colorante que se vaya a aplicar, para posteriormente someterlo a neutralización, a veces por lavados sucesivos. En la industria de los alimentos, en los que es necesario modificar el pH de los mismos con la finalidad de conservarlos.

11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 11.1. Citas Bibliográficas. (1) http://es.wikipedia.org/wiki/Termoqu%C3%ADmica (2) http://www.mitecnologico.com/Main/CalorDeReaccion (3)http://es.scribd.com/doc/4990297/CALOR- DE-NEUTRALIZACION-fisicoquimica1VISITEN-MI-BLOG-ALLI-ESTOY-SUBIENDO-NUEVOS-ARCHIVOShttpquimicofiqblogspotcom (4)http://labquimica.wordpress.com/2008/07/24/la-ley-de-hess/ 11.2. Bibliografía. BURNS, R. (2003). Fundamentos de Química (Cuarta ed.). Pearson Educación. RICHARD, F. (1991). Principios elementales de los prcesesos químicos (Segunda ed.). New York: Pearson Educacion.

12. ANEXOS. 12.1.

Diagrama del Equipo.

12.1. Diagrama del Equipo.

Dib. Rev.

Nombre

Fecha

Grupo 07

09-02-2012

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL 2 Pablo Londoño 09-02-2012 Lamina CALOR DE NEUTRALIZACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE Y UNA BASE FUERTE.

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