ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS QUIMICAS Y AMBIENTALES
PROYECTO FÍSICO-QUÍMICA
DETERMINACIÓN DEL CALOR DE REACCIÓN DE UNA REACCIÓN ÁCIDO-BASE – LEY DE HESS
MATERIA LABORATORIO DE FÍSICO-QUÍMICA
INTEGRANTES ÁNGEL PACALLA PACALLA GUAMÁN MARIUXI PARRALES GÓMEZ CAROLINA PINARGOTE GÓMEZ
PROFESOR ING. BERNARDO MORA ANDRADE
FECHA DE ENTREGA 11 DE FEBRERO DEL 2016
OBJETIVOS 1. Determinar el calor de reacción a parr de calores de formación. 2. Determinar el calor de reacción ulizando el método calorimétrico.
MARCO TEÓRICO Durante una reacción química se rompen enlaces químicos que unen a los átomos en moléculas y se forman otros nuevos. La energía química asociada a estos enlaces es diferente para los reacvos y los productos. or lo tanto un proceso que implica reacciones químicas! implicara cam"ios de las energías químicas! los cuales de"en tomarse en cuenta en un "alance de energía.
Entalpia de reacción La entalpia de reacción se de#ne como la diferencia entre la entalpia de productos en estado especi#cado y la entalpia de reacvos en el mismo estado para una reacción completa.
La entalpia de formación puede considerarse como la entalpia de una sustancia en un estado especi#cado de"ido a su composición química.
Calor de reacción $l calor de reacción es la candad de energía calorí#ca que el sistema %a de ceder o a"sor"er para que la temperatura del sistema reacvo permanezca inalterada en el cam"io de reacvos a productos.
&na reacción será e'otérmica cuando la e'igencia de la permanencia constante de la temperatura del cam"io de reacvos a productos implique la cesión de energía en forma de calor a los al rededores. (i! por el contrario! la anterior e'igencia implica la a"sorción de energía calorí#ca por parte del sistema reacvo! la reacción se dice que es endotérmica.
Entalpias de formación $s la variación de la entalpia de reacción de un compuesto que es a parr de las especies que lo componen. La entalpia de formación de un compuesto químico es! una candad indeterminada porque depende del estado y condiciones )sicas de las sustancias implicadas. or tanto es necesario de#nir uno de los estados de referencia para los elementos químicos. $n el proceso de formación de un compuesto determinado siempre supondremos que los elementos integrantes se encuentran en sus respecvos estados de referencia.
Ley de ess *$l calor a"sor"ido o desprendido en una reacción química a presión constante es el mismo tanto si el proceso se realiza en una sola etapa como si ene lugar en varias etapas.+
or lo que a parr de las entalpias de formación! se puede o"tener el calor de reacción mediante la siguiente ecuación,
Donde los valores de - se re#eren todos a una misma presión y temperatura. Los sumatorios indican que de"e incluirse todos los parcipantes de la reacción n y m son los coe#cientes estequiométricos de reacvos y productos respecvamente.
ara %allar los cálculos respecvos de las pracca se uliza las siguientes fórmulas La entalpía de reacción. /on la siguiente ecuación, 0- r 3 n -f 4productos5 6 3 m -f 4reacvos5
$n donde, 1. m y n (on el n7mero de moles para cada especie 2. -f $ntalpías molares de formación para cada una de las especies involucradas en la reacción. 8. La entalpía de reacción teórica estará dada por 0- 9 0- 1 :0- 2:0- 8
METO!OLO"#A MATERIAL 1. 2. 8. <. =.
/alorímetro 9ermómetro ;gitador ro"eta de 2=> ml 2 vasos de precipitados de =>> ml
IV$ !ESARROLLO E%&ERIME'TAL !eterminación del Calor de disol(ción del )O*s+ 1. esar ?g de @A-4s5 2. ; un calorímetro adicionar 2>>ml de -2A y medir y registrar la temperatura %asta que esta sea constante 8. ;dicionar al calorímetro los 1Bg de @A-4s5. <. Cedir el cam"io de temperatura má'imo. uardar la solución 4;5. =. Eegistrar los valores de temperatura en la ta"la <.2.
!eterminación del calor de disol(ción para el 'O, *l+$ 1. Cedir F ml de -GA8 4l5. 2. ; un calorímetro adicionar al calorímetro 2>>ml de -2A y medir y registrar la temperatura %asta que esta sea constante. 8. ;dicionar al calorímetro los 1?ml de -GA8 4l5. <. Cedir el cam"io de temperatura .uardar la solución 4H5
=. Eegistrar los valores de temperatura en la ta"la <.8.
!eterminación del calor de formación de )'O, *ac+$ 1. Cedir la temperatura a cada una de las soluciones! la temperatura entre cada solución no de"e de variar por más de >.2/. $n caso de ser necesario ponga en un "aIo de %ielo la solución con más alta temperatura! para así poder apro'imar la temperatura entre las soluciones. 2. ;dicionar al calorímetro la solución ; y la solución H. 8. Cedir y registrar el cam"io de temperatura en la ta"la <.<. Gota, Lavar el termómetro y el calorímetro entre cada e'perimento. Eealizar cada e'perimento por triplicado.
A'-LISIS !E RES.LTA!OS Ta/la 0$ Entalp1as de 2ormación de las especies 3(1micas in4ol(cradas en la reacción de formación del )'5, *ac+
Especies 6(1micas
Entalp1a molar de formación )J8mol )cal8mol
'7mero de moles
)O*s+ )O*ac+ 'O, *l+ 'O, *ac+ )'O, *ac+ 9O *l+ ): *ac+ O; *ac+ :*ac+ 'O,; *ac+
6<2<.JB 6=.FF 6<=F.2> 62?=.?8 62=1.2 622F.F< > 62>B.=J
>.1<8 >.1<8 >.1<> >.1<> >.1FF >.1FF >.1<8 >.1<8 >.1<> >.1<>
61>1.
6<1.8=> 6 61>F.JF> 6B?.2B2 =F.FF? 6=<.F2> > 6
!eterminación teórica del Calor de 2ormación del )'O,*ac+
−¿( ac )+ H O ( l) +¿( ac )+ OH ¿ ¿ KOH ( s )+ H O ( l ) → K 2
2
∆ H 1
=
∆ H prodcutos ∆ H reactivos −
∆ H 1 =( −68.262 −54.920 −59.998 )
kcal kcal −(−68.262 −101.471 ) mol mol
∆ H 1 =−13.447
kcal mol
−¿ ( ac )+ H O ( l ) +¿ ( ac )+ N O ¿ ¿ HN O ( l )+ H O ( l ) → H 2
3
3
∆ H 2
=
2
∆ H prodcutos ∆ H reactivos −
∆ H 2 =(−68.262 − 49.340 + 0 )
kcal kcal − (−68.262 −41.350 ) mol mol
∆ H 2 =−7.990
kcal mol
KOH ( ac )+ HN O3 ( ac ) → K N O 3 ( ac )+ H 2 O ( l ) ∆ H 3
=
∆ H prodcutos ∆ H reactivos −
∆ H 3 =(−68.262 −109.790 )
kcal kcal −(−115.230 −49.210 ) mol mol
∆ H 3 =−13.612
kcal mol
T =¿ ∆ H 1 + ∆ H 2 + ∆ H 3 ∆ H ¿ T =¿−13.447
kcal kcal kcal −57.071 −68.402 mol mol mol ∆ H ¿ T =¿−35.049 ∆ H ¿
kcal mol
!eterminación e
E
T0 *9O+
Masa
Masa 9O T9 *me>cla+
)O
*=+
*=+ ?C 0 9 ,
)
?C
)
8>
8>8
?.>8=?
1>>
8J
81>
8> 8>
8>8 8>8
?.>8=B ?.>8=?
1>> 1>>
8J 8B.=
81> 8>F.=
0- 1 4/ : /p-2>K m 95 4926915 0- 1 428F.>? MN/: <.1?< MgN/ K1>?.>8=? g5 48JN/68>N/5 0- 1 <.?8JJ @
n=
Masa de KOH 8.0358 g = =0.4132 mol Pesomolecular 56.1056 g / mol ∆ H 1 =
4.8377 KJ 0.4132 mol
=33.7800
KJ mol
Ta/la ,$ !atos para calc(lar el calor de disol(ción para el 'O, *l+$
E
T0 *9O+
?C 0 9 ,
Masa
Masa
'O,
9O
*=+
*=+
)
T9 *me>cla+
?C
)
8>
8>8
18.1F
1>>
88
8>B
8> 8>
8>8 8>8
18.1? 18.1F
1>> 1>>
82 88
8>= 8>B
0- 2 4/ : /p-2>K m 95 4926915 0- 2 428F.>? MN/: <.1?< MgN/ K118.=F g5 488N/68>N/5 0- 22.1<8> @
n=
Masa de HNO 3
=
Peso molecular ∆ H 2 =
13.59 g 63.01
2.1430 KJ 0.2157 mol
g / mol
= 0.2157 mol
= 9.9350
KJ mol
Ta/la @$ !eterminación del calor de formación de )'O, *ac+$ E
'O, adi )O
ento
cionado
Tf me>cla *?C+
adiciona do
0 9 ,
Oolumen
Casa
92
4mL5
4g5
4/5
1>> 1>> 1>>
18.=F 18.=? 18.=F
82 82 82
Casa 4g5
91
?.>8=? ?.>8=B ?.>8=?
4/5 82 82 82
8F 8F 8F
0-8 4/ : /p-2>Km 95 4926915 0- 8 428F.>? MN/: <.1?< MgN/ K221.B2=? g5 48FN/682N/5 0-8 ?.1B<= @
n=
Masa de KNO 3
=
Pesomolecular ∆ H 3 =
21.6258 g 119.1156 g
8.1645 KJ 0.1816 mol
/ mol
= 44.959
= 0.1816 mol KJ mol
T =¿ ∆ H 1 + ∆ H 2 + ∆ H 3 ∆ H ¿ T =¿ 33.7800
KJ + 9.9350 KJ + 44.959 KJ mol mol mol ∆ H ¿
T =¿ 88.674
KJ Kcal 1 kcal =21.214 × mol 4.184 KJ mol ∆ H ¿
T *teórico+
T *e
8=.>
21.21< @calMmol
&orcentae de error de la prDcca
|21.214 − 35.049| ∗100=39.47 |35.049|
error =
OBSERVACIO'ES 0$ (e pudo o"servar que la elevación de la temperatura del @A- con el agua deslada fue mayor que la del -GA8. 2. ;l reaccionar el %idró'ido de potasio con agua deslada se o"servó un desprendimiento de calor! lo que generó que la temperatura de la reacción se incrementara desde 8>N/ %asta los 8JN/. ,$ $n el e'perimento n7mero 8! el -GA 8 y el @A- registraron una temperatura inicial de 82N/ y al reaccionar am"as soluciones la temperatura de equili"rio que se o"tuvo fue de 8F N/.
CO'CL.SIO'ES 1. $n am"os e'perimentos se puede notar un aumento en la temperatura que se de"e a las reacciones producidas dentro del calorimetro! que son de po e'otermicas. 2. Guestro calor de reacción total nos dio un valor de 21.21< @calMmol! dándonos con esto un porcentaPe de error del 8F.?
esta y el medio e'terior por lo que el sistema se vio afectado produciendo un error al momento de registrar la temperatura de equili"rio.
RECOME'!ACIO'ES =. $s importarte realizar la colocación de nuestra muestra en el calorímetro con agua de manera rápida y cerrar el calorímetro energécamente para así tener que evitar error en nuestra pracca al momento de la toma de datos. B. $n el primer e'perimento! el %idró'ido de potasio se de"e disolver por completo en el agua deslada por lo que se recomienda en caso de ser necesario! agitar la mezcla para acelerar el proceso de reacción. J. $l %idró'ido de potasio reacciona fácilmente con el aire! por lo que se recomienda no dePar pasar muc%o empo entre el momento en que se rera la muestra de la "alanza %asta que se introduce en el calorimetro. ?. La manipulación del ácido nítrico de"e realizarse dentro de la sor"ona y con guantes ya que es de una alta concentración.
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A'E%OS
