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Warning: TT: undefined function: 32 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAFIM-MINFORME DE LABORATORIO N° 4GasesINTEGRANTES: CÓDIGO:● Espíritu Gonzales, Rubén Steve 20171270G● Cotera Zárate, Diego Rosend 20171144A● Fernandez Egoavil, Cristhian Rafael 20171238FDOCENTE:● Apol...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA FIM-M4

INFORME DE LABORATORIO N° 4 Gases

INTEGRANTES:

CÓDIGO:

● Espíritu Gonzales, Rubén Steve

20171270G

● Cotera Zárate, Diego Rosend

20171144A

● Fernandez Egoavil, Cristhian Rafael

20171238F

DOCENTE: ● Apolaya Arnao, Mary Estela CURSO: ● Química General

LIMA-2017

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

F.I.M. ESP. MECÁNICA ELÉCTRICA

Índice ❏ Hoja de datos……..………………………………………………..…2 ❏ Objetivo de cada ensayo………………………………………...….…4 ❏ Resultados………………………………………………..……......…. 5 ❏ Cuestionario……………………………………...…..……..………....10 ❏ Conclusiones……………………………...…….……………………. 12 ❏ Recomendaciones………………………….…………………….…… 12 ❏ Bibliografía…………………….……………………………………... 13

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HOJA DE DATOS Experimento N° 1: Comprobación de la Ley de Boyle y Mariotte

Estado

𝛥h (mmH2O)

V aire seco (cm3) Volumen leído

V aire seco (cm3) Volumen graduado + Volumen muerto

1

0

20,4

29,86

2

+600

18,7

28,16

3

+1000

17,7

27,16

4

-500

22

31,46

5

-900

23,4

32,86

Volumen muerto = 7 ml

Experimento N° 2: Determinación del volumen molar estándar del hidrógeno a condiciones de laboratorio Mg(s) + 2HCl(ac) → MgCl2(ac)+H2(g) Plab

= 752.95 mmHg

= 18.7 mmHg 𝑃𝑉.21°𝐶 𝐻 𝑂 2

Tlab 𝑽𝑯 𝟐

como:

1m Mg → 1.8632g

entonces: 0.019mHg →0.0354008g= 𝑚𝑀𝑔 𝑚𝑀𝑔 = 0.0354 g

= 21°C =294K = 19.5 ml

Vmuerto= 3.7

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Experimento N° 3: Demostración de la ley de Graham de la difusión gaseosa

NH3 incoloro ·

+

HCl incoloro

→

NH4Cl blanco

Distancia total:30cm ·

Distancia recorrida por NH3 aproximado: 17.93cm

·

Distancia recorrida por HCl aproximado: 12.17cm

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OBJETIVO DE CADA ENSAYO Experimento N° 1: -

Analizar el efecto de la presión sobre el volumen de los gases a temperatura constante y establecer una relación entre la presión y el volumen.

Experimento N° 2: -

Determinar el volumen molar de un gas.

Experimento N° 3: -

Ilustrar la ley de Graham comparando las velocidades de difusión de dos sustancias gaseosas; amoniaco y cloruro de hidrógeno.

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RESULTADOS Experimento N° 1: Comprobación de la Ley de Boyle y Mariotte Equipo y reactivos: -

1 manómetro de tubo abierto

-

1 soporte con sus nueces

-

1 ampolla o pera de nivel

-

1 termómetro de -10°C a 100°C

-

1 pinza

-

1 regla de 100 cm

Procedimiento experimental: Armar el equipo tal como se muestra en la figura. Calcular el volumen muerto. Igualar a un mismo nivel el agua contenida en el tubo y la pera. Movilizar la pera en un recorrido vertical cuatro veces hasta que las diferencias de nivel de agua sean de +600, +1000, -500, -900, luego calcular el volumen del gas para medición, respectivamente. El volumen total del aire seco se calcula sumando el volumen leído para cada medición más el volumen muerto. Se usa la siguiente ecuación para calcular la presión en mmHg de la columna de agua. Densidad H2O (kg/m3) x gravedad (m/s2) x |𝛥h |(m) x (760 mmHg/ 101325 Pa)

(ecuación 1)

-

Si la pera se elevó, la presión del aire seco es: 752.95 mmHg + (ecuación 1)

-

Si la pera descendió, la presión del aire seco es: 752,95 mmHg - (ecuación 1)

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Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

Estado

𝛥h (mmH2O)

1

V aire seco (cm3)

P absoluta aire seco (mmHg)

0

29.86

752.95

2

+600

28.16

797.098

28.16 x 797.098

22446.28

3

+1000

27.16

826.5313

27.16 x 826.5313

22448.6

4

-500

31.46

716.1594

31.46 x 716.1594

22530.37

5

-900

32.86

686.7269

32.86 x 686.7269

22565.846

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PxV (mmHgxcm3) 29.86 x 752.95

K (mmHgxcm3) 22483.087

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Conclusiones de los gráficos: -En la primera tabla de observa que mientras la presión baja el volumen aumenta y se puede decir que varía inversamente. La unión de los puntos tiende a un recta a la cual en deducción se puede decir que la razón geométrica de PV=cte.

-El segunda ocurre todo lo contrario de la primera mientras la presión aumenta la inversa del volumen también aumenta.

Experimento N° 2: Determinación del volumen molar estándar (C.N) del hidrogeno La reacción es:

Mg(s) + 2HCl(ac) → MgCl2(ac)+H2(g)

Datos: Plab

= 752.95 mmHg

= 18.7 mmHg 𝑃𝑉.21°𝐶 𝐻 𝑂 2

Tlab

como:

1m Mg → 1.8632g

entonces: 0.019mHg →0.0354008g= 𝑚𝑀𝑔 𝑚𝑀𝑔 = 0.0354 g

= 21°C =294K

𝑽𝑯 𝟐 = 19.5mL Densidad(g/ml)= 1.74

Vmuerto = ฀. ฀ ml

LMg = 1.9cm MMg= 24.305g/mol ● Hallamos el número de moles del Mg nMg= nMg

𝑚𝑀𝑔

𝑀𝑀𝑔

=

3.5400×10−2𝑔 24.305

𝑔 𝑚𝑜𝑙

= 1.4565 × 10−3 𝑚𝑜𝑙

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● Se nota que por cada mol de Mg se forma una mol de H2.

𝑃𝑔𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑃𝑙𝑎𝑏 +

Entonces:

ρ𝐻2 𝑂

ρ𝐻𝑔

× ∆ℎ.𝐻2𝑂 − 𝑃𝑉.21°𝐶 𝐻2 𝑂

𝑃𝑔𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑜 = 752.95𝑚𝑚𝐻𝑔 +

● Se cumple que:

(

1000 × 0.195 − 18.7 = 734.2645𝑚𝑚𝐻𝑔 13600

𝑃 .𝑉 𝑃 .𝑉 ( 1 1 ) 𝑙𝑎𝑏 = ( 2 2) 𝐶𝑁 𝑇1

𝑇2

760𝑚𝑚𝐻𝑔×𝑉2 752.95𝑚𝑚𝐻𝑔×19.5𝑚𝑙 )=( ) 294𝐾 273𝐾

𝑉2 = 19.94𝑚𝑙

Pero V2 es el volumen para 1.3186x10-3 moles de Mg

19.94 × 10−3 𝐿 → 1.3186 × 10−3 𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑔 Vmolar → 1 mol de Mg

Vmolar = 13.60 L

● Hallando el % de error:

.60 ) . 100% = 39.26% %Error= (22.4−13 22.4

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Experimento N° 3: Demostración de la ley de Graham de la difusión gaseosa

NH3

+

incoloro

HCl

→

NH4Cl

incoloro

blanco

·

Distancia total:30cm

·

Distancia recorrida por NH3 aproximado: 17.93cm

·

Distancia recorrida por HCl aproximado: 12.17cm

NH3

HCl Pto. de encuentro

Vexperimental:

Vteórico:

𝑉𝑁𝐻3 𝑉𝐻𝐶𝑙

𝑃𝑀𝐻𝐶𝑙 𝑉𝑁𝐻3 √17.5 𝑉𝐻𝐶𝑙 = √ 𝑃𝑀𝑁𝐻3 = 12.5 = 1.40

=√

𝑃𝑀𝐻𝐶𝑙

𝑃𝑀𝑁𝐻3

=√

36.5 17

= 1.47

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CUESTIONARIO 1. Un líquido que se usa en un manómetro tiene una densidad de 0,871 g/ml. Calcule la presión en cm de Hg, si el líquido se eleva a una altura de 60 cm. Pgas = Patm + Pman Datos : Pman = 𝜌𝑙𝑖𝑞 𝑔ℎ = (871) × (9.81) × (0.6) = 5126.706 𝑃𝑎 38.463𝑚𝑚𝐻𝑔 Pgas= Pman + Patm →Pgas= 760mmHg + 38.463 mmHg Pgas = 798.463mmHg

2. ¿Cómo afecta la presión a la densidad de los gases? Explique su respuesta. -

Si la temperatura se mantiene constante por la ley de Boyle, se cumple que "el volumen de una masa dada de gas es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre ella"esto significa que un aumento isotérmico de la presión disminuirá proporcionalmente el volumen de una cierta cantidad de gas y viceversa. Se sabe que la densidad de cualquier gas es inversamente proporcional al volumen de esa masa de gas , donde se deduce que la densidad de un gas aumenta; al aumento isotérmico de la presión. “mayor presión , mayor densidad”

3. ¿Cuántos gramos de Mg reaccionarán en el experimento 2? como: 1metro Mg → 1.8632g entonces: 0.019metros Mg →0.0354008g= 𝑚𝑀𝑔 𝑚𝑀𝑔 = 0.0354 g 4. ¿Cuál será el volumen del sistema gaseoso estudiado en el experimento 2 a 20 °C y 800 mm de Hg?. Mg(s) + 2HClac → Mg+2ac + 2Cl-(ac) +H2 (g) V=19.9537

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5. Determine el volumen de Hidrógeno obtenido en el Exp. 2 medido a C.N. A CONDICIONES DE LABORATORIO

A CONDICIONES NORMALES

V(21°C)=19.5mL Plab= 752.95 mmHg Tlab = 21°C

(

VC.N Patm= 760 mmHg T= 0°C=273K

𝑃 .𝑉 𝑃 .𝑉 ( 1 1) 𝑙𝑎𝑏 = ( 2 2 ) 𝐶𝑁 𝑇1

𝑇2

760𝑚𝑚𝐻𝑔×𝑉2 752.95𝑚𝑚𝐻𝑔×19.5𝑚𝑙 )=( ) 294𝐾 273𝐾

V2 =17.60ml

6. ¿Concuerdan los resultados experimentales con los que predice la Ley de Graham? Haga los cálculos. 𝑉𝑁𝐻3

Según la ley de Graham 𝑉

𝐻𝐶𝑙

=

𝐿𝑁𝐻3 𝐿𝐻𝐶𝑙

= √ 𝑃𝑀𝑁𝐻3 𝑃𝑀𝐻𝐶𝑙

𝑉𝑁𝐻3 𝐿𝑁𝐻3 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝐿 = = 1.4652 = 𝑉𝐻𝐶𝑙 𝐿𝐻𝐶𝑙𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 30 − 𝐿 Comparando resultados con lo teórico sera aprox:

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = (

1.46 − 1.4 ) . 100% = 4.1096% 1.46

7. ¿Qué nos indica la formación del cloruro de amonio, NH4Cl, en el experimento 3? El Amoniaco, NH3, y el Ácido Clorhídrico, HCl, son gases que al ponerse en contacto reaccionan para formar otro compuesto, caracterizado por ser un sólido de color blanco. Este sólido. Este sólido es el NH4Cl, el que nos indica la posición de encuentro entre el HCl y NH3. 8. ¿Por qué se deben colocar en forma simultánea los tapones embebido en HCl y NH3 acuoso?. Porque facilita los cálculos ya que al ser simultáneo el recorrido de ambos no dependerá del tiempo.

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CONCLUSIONES -

La ley de Boyle-Mariotte es una simplificación de la ley de los gases ideales perfectos para procesos isotérmicos de gas con masa constante.

-

Al bajar y subir el émbolo se comprueba que, al aumentar el volumen, la presión disminuye. Además, se comprueba que la presión por el volumen es el mismo en todos los casos de la tabla, es decir, es constante.

-

El NH3 tiene mayor velocidad que el HCl al ser más liviano que éste, por lo que en un mismo tiempo el NH3 se desplaza una mayor distancia que el HCl, demostrando con esto la ley de Graham.

-

El fenómeno de difusión está relacionado con la energía cinética de las moléculas

RECOMENDACIONES -

Se recomienda lavar los instrumentos a utilizar para un mejor uso.

-

En el primer experimento manipular con cuidado la ampolla y verificar que no haya escapes de aire en el aparato.

-

Para el segundo experimento mantener bien cerrada la llave de la bureta, para no derramar líquido.

-

Al efectuar el tercer experimento tener cuidado de inhalar los gases del NH3 y HCl ya que son perjudiciales para la salud.

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BIBLIOGRAFÍA ● Quimica - Kenneth Whittem – 2008 – 8va edición – DF Mexico ● Quimica, La Ciencia Central – Theodore Brown -2004 – 9na edición – DF Mexico ● http://www.textoscientificos.com/quimica/grupo1

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