UNI VERSI DAD DEL ATLÁNTI CO DEPARTAM ME ENTODE DECI ENCI ASBÁSI CAS
FACULTAD DE I NGE GENI ERÍ A
Calor de reacción Cambio de entalpía para algunas reacciones, Ley de Hess Jesús Arias, Laura Atencia y Camila Pérez. Profesor: Wilder Ricaurte Villegas. Grupo 2 – 19-04-2017 Laoratorio de !u"#ica Ge$eral %%& '$i(ersidad del )tl*$tico& Puerto +olo#ia Estructur Marco Cálculo Análisi Conclusione definitiv a teórico s s s a
esumen
entalpía de los productos es menor que la suma de la entalpía de los reactivos, se $a produci producido do una disminuc disminución ión del contenid contenido o ener&ético"
En esta práctica se determinó los cambios de entalpía a tres reacciones exotérmicas por por medi medio o de un calo calorí ríme metr tro o a pres presió ión n cons consta tant nte, e, en las las cual cuales es se midi midió ó los los cambio cambios s de temper temperatu atura ra que que ocurri ocurrier eron on cuando se llevaron a cabo las reacciones; esto para comprobar la Le de !ess"
En est esta práctic ctica a se reali/ li/aron tres tres reaccion reacciones es químicas químicas para para determi determinar nar los cambi cambios os de ental entalpía pía,, dic$a dic$as s reacc reaccion iones es fueron exotérmicas" &. 'undamentos (eóricos (eóricos
Palabras cla!es Calo Calorí ríme metr tro, o, temp temper erat atur ura, a, enta entalp lpía ía,, reacción exotérmica, Le de !ess"
En la maorí maoría a de los proceso procesos s físico físicos s químicos de las sustancias $a intercambios ener&éticos entre ellas los alrededores, los cuales se manifiestan en forma forma de calor calor liberad liberado o o absorbi absorbido" do" Los procesos donde ocurre liberación de calor, en donde el estado final tiene un contenido de ener&ía menor que el inicial se dice que el proceso es e)otérmico" e)otérmico "
Abstract #n t$is practice practice %as determin determined ed ent$alp ent$alp c$an&es to t$ree exot$ermic reactions b means of a constant pressure calorimeter, %$ic$ measured t$e temperature c$an&es t$at occurred at t$e time of t$e reactions; t$is to c$ec' t$e La% of !ess" "ey #ords Calo Calori rime mete terr, temp temper era ature ture,, exot$ermic reaction, !ess(s la%"
H
* H+ Hi
-
H es ne&ativo 0or el contrario, si en el proceso ocurre una absorción de calor, el estado final tiene un contenido ener&ético maor que el inicial" En este caso el proceso es endotérmico
ent$ ent$al alp p,,
$. %ntroducción
H
La termoquímica se ocupa de los intercambios de calor que acompa)an las reac reacci cion ones es"" Las Las reac reacci cion ones es quím químic icas as pued pueden en ser de dos dos tipos tipos** exotér exotérmic micos os endotérmicos" +n proceso endotérmico es aquel que tiene un incremento de entalpía -! positivo.; es decir, la ener&ía de los productos es maor que la de los reactivos; en un proceso exotérmico, la variación de la entalpía es ne&ativa; es decir, cuando la suma de la
* H+ Hi
-
H es positivo La unidad más utili/ada en química para medir la ener&ía calórica en la caloría" Esta es el calor que $a que proporcionarle proporcionarle a un &ramo de a&ua para $acer que aumente su temperatura en un &rado centí&rado" Así si conoc conocemo emos s el peso peso de una una cantid cantidad ad de a&ua o solución diluida. su temperatura
1
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inicial, podemos fácilmente determinar qué cantidad de calor &anó o perdió el a&ua al aumentar su temperatura o disminuir en una cierta ma&nitud" * m Cp (
A presión constante el cambio de calor es i&ual al cambio de entalpía, así*
Qreacc. =∆ ∆ H =Q / n -! sobre una base
La entalpía a presión volumen constante es i&ual al calor molar"
molar*
H * / n donde n 1 moles de la sustancia
?ormula de calor de reacción*
0. 1esarrollo e)perimental
Q=m • C • ∆
Las si&uientes reacciones químicas se reali/aron en un calorímetro para determinar el cambio de temperatura del sistema"
eacción $4
H 2 O 7a9ac. 9 8!ac. -!2 1D
7a8!s.
2" 3e $i/o reaccionar $idróxido de sodio en estado sólido con a&ua destilada"
→
atos* >21 4:@C >41 55@C ->1 @C & 7a8!1 2":& v !481 2<
4" 3e $i/o reaccionar $idróxido de sodio en estado sólido con una disolución diluida de ácido clor$ídrico" 5" 3e $i/o reaccionar $idróxido de sodio diluido con una disolución de ácido clor$ídrico" 2. C3lculos y an3lisis de resultados
3e determina el calor de reacción*
6esultados* 6eacció n 2 4 5
6eactantes 7a8!s. 9 !48l. 7a8!s. 9 !Clac. 7a8!ac. 9 !Clac.
Cant" 2 2":&
Q=m •C p • ∆
Cant" 4 2<
2&
=
=
=
Q= 101.98 g • 4.18
J • 4 ° C g•°C
Q=−1705,1 J Moles 7a8!*
6eacció n
>emp" #nicial
>emp" ?inal
->
2
4:@C
55@C
@C
1.98 g NaOH
•
1 mol NaOH
= 0.0495 mo l
39.997 g NaOH
Cambio de entalpia sobre una base molar* 4
4@C
5B@C
@C
5
52@C
55@C
4@C
∆ H =Q / n
−1705.1 J
∆ H 1=
3e determinan los cambios de entalpías para cada reacción*
2
0.0495 mol
=−34446.5 J / mol =−34,4 kJ / mol
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eacción &4
Cp1 "2 FG&H@C -!disol" 1 D Ireacc" 1 Idisol"
7a8!s. 9 !9ac. 9 Clac. J 7a9ac. 9 Clac. 9 !48l. -!4 1D
3e determina el calor de reacción* atos* >21 4@C >41 5B@C ->1 @C & 7a8!1 2& v !Cl1 =
Q=m • C • ∆
Q=100 g • 4.18 Q =−836 J
Moles 7a8!* se utili/ó la solución de 7a8! que se preparó en la primera reacción, por tanto, n =
3e determina el calor de la reacción*
Q=m • C • ∆ Q =51 g• 4.18
J • 2 ° C g•°C
Cambio de entalpia sobre una base molar*
J • 8 ° C g•°C
∆ H =Q / n
Q =−1705.4 J ∆ H 3=
Moles 7a8!* 1 g NaOH
•
1 mol NaOH
−836 J 0.0248 mol
=−33709 J / mol =−33.71 kJ / mol
=0.025 m o l
39.997 g NaOH
Comprobación de Ley de Hess4 Cambio de entalpia sobre una base molar* 2"
∆ H =Q / n ∆ H 2=
7a8!s. J 7a9ac. 9 8!ac. -!21 5"= 'FGmol 2.
1 , a/ac -/ac 3 a /s 1, 54.46 8#ol
−1705.4 J =−68216 J / mol=−68. 0.025 mol
4"
7a8!s. 9 !Clac. J 7aClac. 9 !48l. -!41 B"4 'FGmol
eacción 04 5" 9 ac.
7a
ac.
9 8!
9 ac.
ac.
9 ac.
9 ! 9 Cl J 7a ac. 9 4!48l. -!5 1D
9 Cl
7a8!ac. 9 !Clac. J 7aClac. 9 4!48l. -!51 55"K2 'FGmol
-!51 -!4 9 -!2
∴
atos* >21 52@C >41 55@C ->1 4@C v" sol" 7a8!1 =
-!51 5"= 'FGmol 9 B"4 'FGmol. -!51 55"K= 'FGmol 3e puede determinar la entalpía de la tercera reacción por medio de la Le de !ess, el cual nos indica que ésta se puede
3
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calcular por medio de la suma de entalpías de reacción de ecuaciones químicas como si fuesen ecuaciones al&ebraicas" En esta práctica se dio la comprobación de esta le por medio de los cálculos de las entalpias de cada una de las reacciones reali/adas en el laboratorio" 5. Preguntas adicionales
&. Calcular el calor liberado en la reacción en calorías. Calcular el cambio de entalpía H& para la reacción &, en 9cal/mol de 8idró)ido disuelto. eacción &4 7a8!s. 9 !9ac. 9 Clac. J 7a9ac. 9 Clac. 9 !48l. -!4 1D atos* >21 4@C >41 5B@C ->1 @C & 7a8!1 2& v !Cl1 =
$. Calcular el calor liberado en la reacción en calorías. Calcular el 6 H$7 cambio de entalpía para la reacción $, en "cal/mol de 8idró)ido disuelto. eacción $4 7a8!s.
H 2 O 7a9ac. 9 8!ac. -!2 1D →
atos* >21 4:@C >41 55@C ->1 @C & 7a8!1 2":& v !481 2<
3e determina el calor de la reacción*
Q =m •C p • ∆ Q=51 g• 1
cal • 8 ° C g•°C
Q=−408 cal
3e determina el calor de reacción*
1 g NaOH
Q =−407.92 cal
1000 cal
•
1 mol NaOH
=0.025 m o l
39.997 g NaOH
∆ H =Q / n
=−0.4079 Kcal
Moles 7a8!* 1 mol NaOH 39.997 g NaOH
∆ H 2= = 0.0495 m
∆ H =Q / n
−0.4079 Kcal 0.0495 mol
−0.408 Kcal 0.025 mol
=−16.32 Kcal / mol
0. Calcular el calor liberado en la reacción en calorías. Calcule el cambio de entalpía H0 para la reacción 0 en "cal/mol de :aCl acuoso +ormado.
Cambio de entalpia sobre una base molar*
∆ H 1=
=−0.408 Kcal
Cambio de entalpia sobre una base molar*
1 Kcal
1.98 g NaOH •
1000 cal
Moles 7a8!*
cal Q =101.98 g • 1 • 4 ° C g•°C
−407.92 cal•
1 Kcal
−408 cal•
Q =m • C • ∆
7a9ac. 9 8!ac. 9 !9ac. 9 Clac. J 7a9ac. 9 Cl -!5 1D ac. 9 4!48l.
=−8.24 Kcal / mol
4
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atos* >21 52@C >41 55@C ->1 4@C v" sol" 7a8!1 =
-!51 -!4 9 -!2
∴ ∴
-!51 2B"54 calGmol 9 "4 calGmol -!51 "<Gmol La entalpía tres da como resultado la entalpia de la tercera reacción que se reali/ó experimentalmente, por tanto, se da la comprobación de la Le de !ess como la suma de las entalpias de reacción"
3e determina el calor de reacción*
5. A partir de los respecti!os cambios de entalpía a &5oC para las siguientes reacciones de combustión calcule el cambio de entalpía para la +ormación de una mol de metano CH2 gaseoso a &5oC, a partir de los elementos C sólido e H & gaseoso.
Q =m •C p • ∆
Q =100 g • 1
cal • 2 ° C g•°C
C!&. 9 484&. J C84&. 9 4!48l. -!21 424" cal
Q =−200 cal
−200 cal•
1 Kcal 1000 cal
=−0.200 Kcal
Cs. 9 84&. J C84&.
-!41 :"2 calGmol
4!4&. 9 84&. J 4!48l. -!51 B"5 calGmol Moles 7aCl* <"<4mol
0ara calcular la entalpia de formación de un compuesto en una ecuación química se utili/a*
Cambio de entalpia sobre una base molar*
°
∆ H =Q / n ∆ H 3=
−0.200 Kcal 0.0248 mol
n P • ∆ H f P
(¿)−∑ ( n R • ∆ H °f R ) ° ∆ H r=∑ ¿
=−8.06 Kcal / mol
°
[
°
°
2
[
−212.8 Kcal = 1 mol•−94.1
2
ac.
7a8!s. J 7a 9 8! 1 "4calGmol 2.
-!2
a/ac -/ac 3 a /s , .24;cal#ol
1
°
(
Kcal Kcal + 2 mol• −68.3 mol mol
∆ H f ( CH )=−94.1 Kcal + ( 2 • −136.6 Kcal ) + 212.8 Kcal °
9 ac.
] [
∆ H r = 1 mol•∆H f (CO ) + 2 mol•∆H f ( H O ) − 1 mol•∆H f ( C
2. Con base en las tres reacciones anteriores y sus respecti!os cambios de entalpía, demuestre la aplicabilidad de la Ley de Hess , tal como se 8izo para las tres reacciones de combustión en la sección de antecedentes.
4
°
∆ H f ( CH )=−17.9 Kcal / mo l 4
;. Conclusiones
7a8!s. 9 !9ac. 9 Clac. J 7a9ac. 9 Clac. 9 !48l. -!4 1 2B"54 calGmol
En la práctica se aprendió a determinar el calor de reacción a partir de los cambios de temperatura, a nivel experimental"
7a9ac. 9 8!ac. 9 !9ac. 9 Clac. J 7a9ac. 9 Cl ac. 9 4!48l. -!5 1 "
3e utili/ó el método calorimétrico, además de observarse de manera física los
5
)
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cambios en la temperatura de las reacciones, lo cual auda a refor/ar la teoría, en cuanto a las reacciones exotérmicas"
Esta práctica nos permitió conocer cómo determinar experimentalmente el calor de solución de una reacción de neutrali/ación"
Cuando se reali/a una neutrali/ación, una determinada cantidad de calor va a ser liberado, se notó que la temperatura de equilibrio va tomando valores $asta lle&ar a un máximo para lue&o re&resar a una temperatura final, la cual permanece constante en el transcurrir del tiempo"
<. =ibliogra+ía C$an&, 6" 4<2<." !u"#ica" México* 0ablo E" 6oi& "
2
Nro%n, >", Escalona Oarcía, !", Escalona Oarcía, 6" and Nro%n, >" 4<<." !u"#ica" México* 0earson Educación"
6
