S6 Informe Estequiometría PDF

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30 g F e xUniversidad Privada Antenor Medicina HumanaQuímica General Dra. Rosa Aguilar AlvaPRACTICA 4ESTEQUIOMETRIAI.- CAPACIDADES1.- Realiza cálculos estequiométricos para establecer las relaciones de masa y relaciones molares de reactivos y productos que intervienen en una reacción química. 1.- De...

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Universidad Privada Antenor Orrego

Medicina Humana

PRACTICA 4 ESTEQUIOMETRIA I.- CAPACIDADES 1.1.- Realiza cálculos estequiométricos para establecer las relaciones de masa y relaciones molares de reactivos y productos que intervienen en una reacción química. 1.2.- Determina el reactivo limitante y reactivo en exceso en una reacción química. 1.3.- Calcula el rendimiento teórico y rendimiento real en cada uno de los experimentos realizados. 1.4.- Compara la cantidad de sustancia que se forma en una reacción con la calculada para determinar el rendimiento porcentual de una reacción. 1.5.- Evalúa y justifica el rendimiento obtenido. II.- FUNDAMENTO TEORICO La estequiometria es una parte de la química que determina las proporciones entre reactivos y productos en una ecuación química balanceada. En muchos procesos químicos las cantidades de los reactivos que se usan son tales, que la cantidad de producto que se forma depende del reactivo que no esté en exceso denominado reactivo limitante. En una reacción química, el reactivo limitante es el que determina cuánto producto se va a obtener. A veces decimos que los otros reactivos están en exceso porque va a sobrar algo cuando el reactivo limitante se haya utilizado por completo. La cantidad máxima de producto que se puede producir se llama el rendimiento teórico. Ejemplo: a) ¿Cuál es la máxima cantidad de óxido férrico que se puede preparar al mezclar 30 g de Fe y 55 g de O2, respectivamente?

4 Fe Relación molar: Relación en masa:

4 mol 4(56) = 224g

+

3 O2 3 mol 3(32) = 96g

2Fe2O3 2 mol 2(160) = 320g

Relaciones estequiométricas

4 mol Fe 3 mol O2

3 mol O2

224g Fe

224 g Fe

mol Fe2O3

96 g O2

320 g Fe2O3 Fe2O3

96g O2 320 g

Calculemos:

30 g Fe x

RL

320 g Fe2O3 224 g Fe 320 g Fe2O3

55 g O2 x RE Química General

96 g O2 Dra. Rosa Aguilar Alva

Universidad Privada Antenor Orrego = 42.86g Fe2O3

Medicina Humana Rendimiento teórico (RT) = 183.33 g Fe2O3

RL (Reactivo limitante) y RE (Reactivo en exceso)

Química General

Dra. Rosa Aguilar Alva

b) ¿Qué peso de Fe2O3 que se obtiene a partir de 50 g de Fe y 0,4 moles de O2?

50 g Fe x

RE

320 g Fe2O3 = 71.43 g Fe2O3

224 g Fe

320 g Fe2O3 0,4 moles O2 x 3 mol O2 RL

= 42.67 g Fe2O3 Rendimiento teórico

c) ¿Cuántos moles de Fe2O3 se obtienen a partir de 2,6 moles de Fe y 1,5 moles de O2?

2 mol Fe2O3 REFe x 2,6 mol

= 1,3 mol de Fe2O3

4 mol Fe

2 mol Fe2O3 1,5 mol O2 x RL

=

3 mol O2

1 mol Fe2O3 Rendimiento teórico

Rendimiento Porcentual El rendimiento teórico es difícil de obtener en la práctica por varias razones como: a) Muchas reacciones no son completas, esto es, los reactivos no se convierten por completo en productos. b) La separación del producto deseado es tan difícil que no es posible recuperar todo lo que se forma. c) Perdida de producto en una purificación. d) Reacciones secundarias no deseadas. e) Estabilidad de los reactivos y de los productos. f) Pureza de las sustancias usadas. g) Humedad del ambiente, entre otras. Esto hace imposible que se pueda obtener lo que indica el cálculo teórico, el valor real que se obtiene al final de una reacción química se denomina rendimiento real es decir la cantidad de producto puro que realmente se obtiene en una reacción específica. El rendimiento porcentual se utiliza para indicar la cantidad que se obtiene del producto deseado a partir de una reacción, y se calcula usando la siguiente ecuación.

Porcentaje de rendimiento =

����������� ����

�

����������� ��� ����

d) ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción si en el ejemplo (a) se obtiene 38,97 g de Fe2O3? RR = 38,97 g de Fe2O3 (obtenido realmente al terminar el proceso) RT = 42,86 g Fe2O3 (cálculo estequiométricos) 38,97 g Fe2O3 %R=

42,86 g Fe2O3

x 100 =

90,92%

De acuerdo con Vogel, los rendimientos cercanos al 100% son denominados cuantitativos, los rendimientos sobre el 90% son denominados excelentes, los rendimientos sobre el 80% muy buenos, sobre el 70% son buenos, alrededor del 50% son regulares, y debajo del 40% son pobres. III.- MATERIALES Y REACTIVOS Liste los materiales, reactivos y equipos usados en los experimentos. Materiales

Reactivos

Equipos

------------------

-----------------

-----------------

-------------------

------------------

------------------

IV.- PROCEDIMIENTO 4.1.- Obtención del PbI2 (8.50 minutos) :

https://www.youtube.com/watch?v=c5E4KBxqEoI

4.2.- Obtención de Na2CO3 (2.25 minutos):

https://www.youtube.com/watch?v=X6edhKFHrI0

4.3.-Obtención de MgO( 2.50 minutos) :

https://www.youtube.com/watch?v=l3R-jUZG0Ko

V.- CALCULOS Y RESULTADOS 5.1.- Determinación del porcentaje de rendimiento en la obtención de PbI2 5.1.1.- Cálculo del rendimiento real de PbI2  Peso de papel de filtro = 1,080 g  Peso de papel de filtro + PbI2 = 1,234 g  Peso de PbI2 = 0.154 g  Rendimiento real de PbI2 = 0.154 g

5.1.2.- Cálculo del rendimiento teórico de PbI2 Datos: 5 mL de solución de Pb(NO3)2 = 0,12 g de Pb(NO3)2 6 mL de solución de KI = 0,18 g de KI

Pb(NO3)2

Ecuación química:

+ KI

PbI2

+ KNO3

 Calculo estequiométrico del rendimiento teórico de PbI2, identificación del reactivo limitante y reactivo en exceso. Ecuación balanceada:

0.12 g Pb(NO3)2 x

0.18 g KI x

Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2 + 2KNO3

461 g PbI2 = 0.167 g PbI2 331 g Pb(NO3)2

461 g PbI2 2 x 166 gKI

Rendimiento Teórico

= 0.245 g PbI2

El reactivo limitante es Pb(NO3)2 El reactivo en exceso es KI

5.1.3.- Cálculo del porcentaje de rendimiento de la reacción.

%R =

%R=

0154Pbl g2 0.167PbI g2

𝑅𝑅 𝑅𝑅

x 100

x 100 = 92.2 %

5.2.- Determinación del porcentaje de rendimiento en la obtención de Na2CO 3 5.2.1.- Cálculo del rendimiento real de Na2CO3  Peso de cápsula porcelana = 55,25 g  Peso de cápsula de porcelana + Na2CO3 = 60,08 g  Peso de Na2CO3 = 4.83 g  Rendimiento real de Na2CO3 = 4.83 g 5.2.2.- Cálculo del rendimiento Teórico de Na2CO3

Datos: Peso de Cápsula porcelana + NaHCO3 = 63,04 g Peso de NaHCO3 = 7.79 g

NaHCO3

Ecuación Química:

+ calor

Na2CO3 +

CO2 + H2O

 Calculo estequiométrico del rendimiento teórico de Na2CO3, identificación del reactivo limitante y reactivo en exceso.

Ecuación Balanceada:

7.79 g NaHCO3 x

2NaHCO3 + calor = Na2CO3 + CO2 + H2O

106 Na g 2CO3 2 x 84NaHCO g 3

= 4.91 g Na2CO3

Rendimiento

Teórico El reactivo limitante es NaHCO3 El reactivo en exceso es el calor.

5.2.3.- Cálculo del porcentaje de rendimiento de la reacción.

%R =

%R =

4.83Na g 2CO3 4.91Na g 2CO3

𝑅𝑅 𝑅𝑅

x 100

X 100 = 98.37 %

5.3.- Determinación del porcentaje de rendimiento en la obtención de MgO 5.3.1.- Cálculo del rendimiento real de MgO  Peso de MgO = 0,4 g  Rendimiento real de MgO = 0.4 g

5.3.2.- Cálculo del rendimiento Teórico de MgO

Datos:

Peso de cinta de magnesio = 0,5g Mg

Ecuación química:

+

O2

Ecuación Balanceada: 2Mg + O2 = 2MgO El Reactivo limitante es Mg El Reactivo en exceso es O2 MgO

MgO

0.5 g Mg x

2 x 40 g 2 x 24 gMg

= 0.83 g MgO

Rendimiento teórico

RENDIMIENTO PORCENTUAL %R=

0.4 gMgO 0.83 gMgO

x 100 = 48.19 %

VI.- DISCUSIÓN DE RESULTADOS En todos los experimentos debemos calcular el rendimiento teórico y rendimiento real, de diferentes compuestos como son: PbI2, Na2CO3 y MgO. En las reacciones se han podido determinar dos tipos de reactivos: limitante y en exceso. El primero es de aquel conocer la cantidad de producto formado, y provoca una concentración específica, mientras que el último, no se consume completamente en la reacción. Considerando los diferentes porcentajes de rendimiento obtenido en cada una de las experimentaciones, la reacción con el mayor % fue en la que se obtuvo Na2CO3 mientras que la reacción con menor % de rendimiento le pertenece a la última: MgO, esto demuestra que la reacción es más eficiente en la primera mencionada pues se obtiene el 98.37 % del producto total que se debería obtener (100 %), mientras que en el caso del óxido de magnesio, sólo se origina el 48.19 % del producto. Dentro de las reacciones, en la que se produce Na2CO3 es la más interesante, pues resulta tras la descomposición de 2 moles de NaHCO3 que ha reaccionado en contacto con calor, en este caso particular el reactivo en exceso es el calor, mientras que el limitante es el NaHCO3 ya que de este depende la cantidad de producto que se obtendrá. Con respecto a la primera ecuación química: Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2 + 2KNO3; tiene un porcentaje de rendimiento mayor a la última (en que se produjo MgO), pero menor a la segunda (en la que originó Na2CO3), con un 92.2 %. Durante la experimentación, debido a errores aleatorios, se pudo haber perdido masa de los reactivos limitantes, lo que puso haber afectado y disminuido el rendimiento real del compuesto, lo que a su vez desencadenó un bajo rendimiento porcentual. VII.- CONCLUSIONES 

La estequiometría es una herramienta muy importante para el análisis de las reacciones químicas ya que nos permite determinar las cantidades de reactivos y productos que se generan en ciertas condiciones, así como precisar la proporción de reactivos para obtener cierta cantidad de productos. Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen siempre en proporciones de peso fijas y definidas; es decir que para que se produzcan dos moles de 2MgO, se requiere necesariamente que 2 moles de Mg reacciones con 1 mol de O2.





El Rendimiento Teórico es una cantidad máxima, que en muchas ocasiones no se alcanza, pues las reacciones químicas no siempre se completan. Por ello, la cantidad de producto obtenida experimentalmente (esto es, medida tras realizar el experimento en el laboratorio) suele ser menor que la calculada teóricamente.

VIII.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  https://core.ac.uk/download/pdf/16361579.pdf 

http://www.sinorg.uji.es/Docencia/FUNDQI/tema2.pdf...