54986018 Informe NÂº 9 Quimica General A1

PRCTICA N 9 Determinacin de la masa equivalente Estequiometra y Volumen molar

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RESUMEN

En el presente informe uno de los experimentos ms resaltante hechos en el laboratorio es calcular el

volumen molar experimental del oxigeno que se calcula por la siguiente frmula:

Vexp= V.P.T1 /P1.T

Donde:

P0: Presin a condiciones normales que es 760 mmhg

T0: Temperatura a condiciones normales = 273 K

T: Temperatura experimental 20 C 293K

V: Volumen experimental que es de 270 mL

P: Presin experimental o presin del gas seco, obtenida de la diferencia de la presin del gas

hmedo y la presin de vapor.

P1: Presin a condiciones donde se est trabajando, en este caso la ciudad de lima, que es de 756

mmHg

P2: Presin de vapor que depende de la temperatura que en este caso es de 20 C, por lo que es 17.5

mmHg (ver cuadro en la pagina 12)

Entonces P es igual a:

P=P1-P2=756 mmHg - 17.5 mmHg =738.5 mmHg

Vexp=270 mL x738.5 mmHg x273 K/760 mmHg x 293 K = 244.4 mL


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INTRODUCCINEn el presente informe el alumno aprender los conceptos bsicos de estequiometria, peso

equivalente y volumen molar.

Se calculara el porcentaje de error que existe la teora experimental, por defecto y por exceso.

Los objetivos a cumplir son los siguientes:

Determinar los pesos equivalentes de los metales (magnesio y zinc)

Determinar el volumen molar del oxigeno a partir del volumen de agua desalojado, por el gas desprendido en la reaccin correspondiente.

Buscar la relacin que existe entre los pesos de la sustancias reaccionantes y de los productos, durante una reaccin qumica de acuerdo a la ley de conservacin de la masa.


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PRINCIPIOSTERICOS

MASA EQUIVALENTE

La masa equivalente o masa de combinacin es la cantidad de una sustancia capaz de

combinarse o desplazar una parte en mas de H2, 8 partes en masa de O2 35.5 partes en masa de Cl2.

De este concepto podemos notar que los pesos equivalentes de H2, O2, Cl2 estn establecidos

como cantidades estndares de referencia.

Cabe indicar que el H2, O2, Cl2 se toman convencionalmente como elementos de referencia

ya que se combinan con la mayora de los elementos para formar una gran variedad de compuestos

qumicos.

DETERMINCAIN DE MASAS EQUIVALENTES

DE ELEMENTOS QUMICOS

Considerando el concepto que se dio anteriormente, calculemos el peso equivalente de

algunos elementos a manera de ejemplos ilustrativos.

Ejemplo

Calcule la masa equivalente del bromo PA (Br)=80 uma en base a la siguiente reaccin qumica.

Masa molar=2 Masa molar=160

H2 + Br2 2HBr

2 g 160 g

1g PE

PE(Br2) = 80

De este modo se puede determinar la masa equivalente de los diversos elementos qumicos

realizando la combinacin con elementos cuyo peso equivalente se conoce

Existe una forma sencilla de calcular la masa equivalente de los elementos, para ellos se debe

conocer el peso atmico (PA) y su respectiva capacidad de combinacin, es decir su valencia (Val).

PE=Peso Atmico / Valencia

m-eq (H2)=1; m-eq (O2)=8; m-eq (Cl2)=35.5

m-eq = PA Val


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La valencia es una caracterstica de los elementos qumicos ya que est relacionada con su

capacidad de combinacin, por lo general es numricamente igual al estado de oxidacin.

Existen elementos que tienen una sola valencia y por ende tendrn un nico valor de masa

equivalente, tal es el caso de los metales Alcalinos, IA, Alcalinos-Trreos, IIAy Boroides IIIA

DE COMPUESTOS QUMICOS

Para calcular la masa equivalente de los compuestos qumicos debemos tener en cuenta la

funcin qumica a la cual corresponde

cido

La masa equivalente de los cidos representa la cantidad capaz de producir 1 mol de protones

(H+) en una ionizacin.

Ejemplo

Calcule la masa equivalente del H2SO4 (Masa molar = 98) al disolver este cido en el agua.

Masa molar = 98 H2SO4 (ac) 2H+(ac) + SO4-2(ac)

98 g 2 mol

m-eq 1 mol

m-eq (H2SO4) = 49

Los cidos al ionizarse no liberan

necesariamente todos los hidrgenos

presentes en su composicin, para determinar

el nmero de hidrgenos ionizables o

hidrgenos cidos se debe realizar la

estructura de Lewis.

Ejemplo

Calcules la masa equivalente del cido

hipofosforoso H3PO2 y cido fosforoso,

H3PO3. Estructura de Lewis para cada cido.

Grupo IA : Val=1 Grupo IIA : Val=2 Grupo IIIA : Val=3


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De esto se concluye que los hidrgenos que se ionizan pertenecen al enlace H O - , el cual es muy

polar.

A continuacin se seala la forma prctica para calcular la masa equivalente de cidos

Donde = N de H+ ionizables

En cidos orgnicos el H+ ionizable est unido al oxgeno del grupo carboxilo (-COOH).

Hidrxido

La masa equivalente de los cidos representa la cantidad capaz de producir por disociacin 1

mol de ion hidrxido, OH.

Ejemplo

Calcule la masa equivalente de NaOH(PF=40 uma)

Resolucin

Masa molar = 40

NaOH (ac) OH (ac) + Na+(ac)

40 g 1mol

m-eq (NaOH) = 40

m-eq = Masa molar


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La forma prctica para calcular el peso equivalente de un hidrxido o base es

Donde = N de OH generados en la disociacin.

xido

La masa equivalente de un xido es aquella cantidad que se produce a partir de 8 partes de

masa de O2.

Ejemplo

Calcule la masa equivalente del siguiente xido: CaO

Resolucin

Masa molar = 32 Masa molar = 56

Ca + O2 CaO

16 g 56 g

8 g m-eqg

m-eq (CaO) = 28

A continuacin se presenta una forma sencilla de calcular la masa equivalente de los xidos

Sales

Similar que en el caso de xidos, para calcular la masa equivalente de las sales se divide la

masa molar entre la carga neta del catin.

Donde = carga neta o total del catin.

Ejemplo

Determine el peso equivalente del NaCl (Masa molar = 58.5 uma)

Resolucin

Na+1 Cl m-eq = 58.5/1 = 58.5

m-eq = Masa molar

m-eq = Masa molar

m-eqg (xido)= m-eqg (metal) + PE(O2)


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La masa equivalente de una sal se puede calcular tambin sumando la masa equivalente del catin y

anin.

Ejemplo

Calcule la masa equivalente del carbonato de calcio, CaCO3.

Resolucin

m-eq (CaCO3) = m-eq (Ca+2) + m-eq (CO3-2)

m-eq (CaCO3) = 40/2 + 60/2 = 50

De estos ejemplos podemos deducir que no se considera los subndices del catin ni del anin en el

clculo de la masa equivalente de la sal.

Sea la sal Mm+nAn

-m, entonces

Donde la masa equivalente del catin y del anin se determina as

M+n=catin m-eqg =PA / n

A-m=anin m-eqg =Masa molar o PA / m Se emplea el peso atmico (PA) si es el in monoatmico.

EN REACCIONES QUMICAS

Cmo determinar el peso equivalente de las sustancias qumicas que participan en una

reaccin qumica?

En primer lugar se debe identificar el tipo de reaccin, es decir si es redox, mettesis, etc; ya

que el peso equivalente de una sustancia no es nica, en muchos casos toma distintos valores, por

ellos la necesidad de reconocer la reaccin en la que participa.

Reacciones de mettesis (no redox)

Reacciones en donde no hay variacin del nmero de oxidacin, se les llama tambin

reacciones de doble desplazamiento.

Ejemplo

Calcule el peso equivalente del cido ntrico, HNO3, en la siguiente reaccin de neutralizacin

HNO3(ac) + Ca(OH)2(ac) Ca(NO3)2(ac) + H2O(l)

m-eq (MmAn)= m-eq (M+n) + m-eq (A-m)


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Resolucin

H+1NO-13(ac) + Ca+2(OH)-12(ac) Ca+2(NO3)-12(ac) + H+12O-2(l)

Se observa que 1 mol de HNO3(63 g) es capaz de producir 1 mol de H+ : PE(HNO3) = 63/1 = 63

Reacciones redox

Reacciones en donde hay cambio en el nmero de oxidacin, por lo cual existe prdida y ganancia

de electrones. La masa equivalente de las sustancias qumicas esta ntimamente relacionada con el

nmero de electrones involucrado en el proceso.

La masa equivalente del agente oxidante es aquella cantidad capaz de ganar 1 mol de

electrones.

La masa equivalente del agente reductor es aquella cantidad capaz de ceder 1 mol de

electrones.

Ejemplo

Calcule la masa equivalente del agente oxidante y del agente reductor en la siguiente reaccin.

CuO + NH3 Cu + N2 + H2O

Resolucin

Para reconocer al agente oxidante y al agente reductor debemos determinar la carga de cada

elemento aplicando las reglas de estado de oxidacin ya conocidas.

Cu+2O-2 + N-3H+13 N02 + Cu0 + H2O

Formando las semirreacciones PF = 79.5 PF = 17

Cu+2 + 2e- Cu0 (red) 2N-3H3 6e- + N02(ox) gana cede

1 mol 2 mol e- 2 mol 6 mol e-

79.5 g 2 mol e- 2 x 17 g 6 mol e-

m-eq 1 mol e- PE 1 mol e-

m-eq (CuO) = 79.5/2 = 39.75 m-eq (CuO) = 2 x 17/6 = 5.67


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EQUIVALENTE GRAMO (Eq - g)

La masa equivalente o equivalente qumico no tiene unidades, por ellos es necesarios atribuirle una

unidad: el gramo. Surge as el concepto de equivalente gramo, por lo tanto:

Esto significa que un equivalente-gramo de cualquier sustancia es igual a su peso

equivalente expresado en gramos.

Ejemplo 1

Calcule la masa de 1 Eg-g de H2, 5 Eg-g de Ca y 0.8 Eg-g de NaOH.

Resolucin

Sabemos segn ejemplo anteriores que

PE(H2) = 1; PE(Ca) = 20; PE(NaOH) = 40, entonces:

1 Eg-g (H2)= 1g

5 Eg-g (Ca)= 5 x 20g = 100 g

0.8 Eg-g (NaOH)= 0.8 x 40 = 32 g

Ejemplo 2

En un frasco de un litro de capacidad se tiene 6.125 g de cido sulfrico, H2SO4 al 20% en masa,

esta solucin se emplea fundamentalmente par neutralizar bases. Cuntos Eq-g del cido estn

presentes en el frasco?

Resolucin

Clculo de la masa del cido sulfrico puro y su peso equivalente.

WH2SO4 = 20/100 x 612.5 g = 122.5 g

PE(H2SO4) = 98/2 = 49

El nmero de equivalentes-gramo lo calculamos por regla de tres simple

1 Eg-g H2SO4 49 g

x 122.5 g

x = # Eg-g H2SO4 = 122.5/49 = 2.5 Eq-g

Del ejemplo anterior podemos deducir que si se tiene W gramos de una sustancia pura cuya

masa equivalente es una determinada reaccin es PE, entonces el nmero de equivalente-gramo

estar dado por

# Eg-g = n x # Eg-g = W/(Masa molar/ ) # Eg-g = W/PE

1 Eg-g = (m-eq)g


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LEY DEL EQUIVALENTE QUMICO

Establece que en una reaccin qumica la masa de las sustancias que reaccionan y la masa de

las sustancias producidas son proporcionales a sus respectivas masas equivalentes, es decir se

consumen y se forman con igual nmero de equivalente-gramo.

Ejemplo

Sea la siguiente reaccin de adicin o sntesis

Mg + H2 MgH2

Relacin

de PE

12 1 13

Relacin

en Masa

24 g 2 g 26 g

#Eq-g 2 Eq-g 2 Eq-g 2 Eq-g

Se observa que en esta reaccin de adicin se cumple

#Eq-g(Mg) = #Eq-g(H2) = #Eq-g(MgH2)

Esta relacin tambin se puede plantear as

WMg/PE(Mg) = WH2/PE(H2) = WMgH2/PE(MgH2)

Se generaliza la ley del equivalente qumico. Sea la reaccin

aA + bB cC + dD

Se cumple

#Eq-g(A) = #Eq-g(B) = #Eq-g(C) = #Eq-g(D)

GAS HMEDO O GAS RECOGIDO SOBRE UN LQUIDO

En la prctica, ciertos gases apolares, como O2, N2, H2, etc, que son obtenidos mediante una

reaccin qumica, son recogidos o recolectados sobre agua, mediante la tcnica de desplazamiento

de agua. Esta operacin se lleva a cabo con la finalidad de eliminar ciertas impurezas que pudiesen

estar mezcladas con el gas, por ejemplo polvo atmosfrico, gotas de lquidos en suspensin, etc.

WA/PE(A) = WB/PE(B) = WC/PE(C) = WD/PE(D)


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Un gas hmedo (g.h.) es una mezcla gaseosa donde uno de sus componentes es vapor de un lquido

no voltil (generalmente es el agua), que se obtiene al hacer pasar el gas seco a travs de ste.

Se evita realizar la recoleccin sobre agua cuando se trata de gases de molculas poares(NH3,

H2S, SO2, etc) porque debido a su polaridad, stas se disolvern, locuaz har que el proceso de

recoleccin no sea eficiente. En este caso se utilizan lquidos apolares como por ejemplo el benceno

o tetracloruro de carbono.

Veamos la siguiente ilustracin:

El O2(g) producido durante la descomposicin trmica del KClO3(s) se recolecta sobre agua; para ello

se llena con el mismo lquido una botella para ser luego invertida dentro del recipiente.

Figura a. Conforme se recoge, el gas O2 dentro de la botella desplaza el agua dentro de esta

Figura b. Cuando los niveles de agua dentro y fuera de la botella son iguales, la presin en el

interior y en el exterior son iguales.

Luego: Patm = Presin de gas hmedo (Pg.h.)

Por ley de Dalton, se afirma: Donde: Pg.s = Presin de gas seco

La presin de vapor del agua o la tensin de vapor (PvC) slo depende de la temperatura.

gas hmedo(g.h) = gas seco(g.s) + vapor

Pg.h = Pg.s + Pvapor


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Pv = H.R./100 x PvC

HUMEDAD RELATIVA (H.R.)

Se emplea solo para vapor de agua, normalmente para indicar el grado de saturacin de vapor

de agua en el medio ambiente o en un sistema aislado de aire hmedo. Es la comparacin porcentual

entre la parcial de vapor no saturado (Pv) y la mxima presin de vapor a una cierta temperatura

(PvC) y se evala as:

representa PvC 100%

Pv H.R

H.R. = Pv / PvC x 100

C mmHg C mmHg

12 10.5 22 19.8

13 11.2 23 21.1

14 12.0 24 22.4

15 12.8 25 23.8

16 13.6 26 25.2

17 14.5 27 26.7

18 15.5 28 28.4

19 16.5 29 30.0

20 17.5 30 31.8

21 18.7 31 37.7


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ESTEQUIOMETRA

La estequiometra es aquella parte de la Qumica que ensea a realizar clculos de las cantidades de las sustancias qumicas puras (simples o compuestas) que participan en las reacciones

qumicas en base a las leyes experimentales que gobiernan a stas.

PRINCIPALES RELACIONES ESTEQUIOMTRICAS

1. Ponderal (relacin masa-masa). Se realiza en base a leyes ponderales y la relacin molar en la ecuacin qumica balanceada.

2. Volumtrica (relacin volumen-volumen). Se realiza slo para sustancias gaseosas, en base a la ley de combinacin de volmenes.

3. Masa-Volumen. Consiste en una simple relacin de moles (y por lo tanto la masa) de una sustancia con el volumen de una sustancia gaseosa a cierta presin y temperatura.

LEYES PONDERALES

1. Ley de la conservacin de la masa

En toda reaccin qumica, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes que se

transforman es exactamente igual a la suma de las masas de las nuevas sustancias formadas o

productos; por lo tanto, la masa no se crea ni se destruye, solamente se transforma

2. Ley de composicin constante (o Proporciones Definidas)

Cuando dos o ms elementos se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen

siempre en una relacin o proporcin en masa fija o invariable.

3. Ley de Proporciones mltiples

La razn entre los pesos de un elemento que se combinan con un peso dijo de un segundo

elemento, cuando se forman dos o ms compuestos, es una razn entre nmeros enteros

sencillos, como 2:1, 3:1 4:3.

4. Ley de Proporciones Recprocas (o pesos de combinacin)

Las masas de diferentes elementos que se combinan con una misma masa de otro elemento

dan la relacin en que ellos se combinaran entre s (o bien mltiplos o submltiplos de estas

masas).


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VH2= VN2 =VNH3 3 1 2

nH2= nN2 =nNH3 3 1 2

LEY VOLUMTRICA DE GAY-LUSSAC (O LEY DE LOS VOLMENES DE

COMBINACIN)

A las mismas condiciones de presin y temperatura, existe una relacin constante y definida

de nmeros enteros sencillos, entre los volmenes de las sustancias gaseosas que intervienen en una

reaccin qumica.

Ejemplo ilustrativo

A las mismas condiciones presin y temperatura vamos a hacer reaccionar H2(g) y N2(g), para

obtener amoniaco gaseoso, NH3(g).

La relacin de volmenes es: La relacin de moles es:

VH2/90 = VN2/30 = VNH3/60 nH2/12 = nN2/4 = nNH3/8

En base a datos experimentales similares al ejemplo ilustrativo, concluiremos:

La relacin del nmero de moles (coeficientes estequiomtricos) nos indica la relacin de

volmenes de las sustancias gaseosas que intervienen en una reaccin qumica, a las mismas

condiciones de presin y temperatura. Entonces en base a la ecuacin qumica podemos plantear

tambin as

Ecuacin qumica : 3H2(g) + 1N2(g) 2NH3(g)

Relacin de Moles : 3 moles 1 mol 2 moles

Relacin de Volumen : 3 volmenes 1 volumen 2 volmenes


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VOLUMEN MOLAR (Vm)

Es el volumen que ocupa 1 mol-gramo de un gas a una determinada presin y

temperatura. Su valor no depende de la naturaleza del gas, es decir, si se tiene el valor de la presin

y la temperatura, se conoce el volumen molar.

(Litros / mol)

De la ecuacin universal tenemos: PV = nRT

Si n = 1 mol V = Vm .(4)

Como se menciona anteriormente, el volumen molar solo depende de P y T.

Cul es el volumen molar en condiciones normales (C.N.) de presin y temperatura?

En condiciones normales el sistema gaseoso presenta una presin y temperatura definida:

P0 = 1 atm = 760 mmHg y T0 = 0 C = 273 K

Entonces el volumen molar normal ser un valor constante, independiente del tipo o naturaleza del

gas.

Vm0 = RT0 / P0 = 0.082 . atm .L x 273 K / mol . K x 1 atm Interpretacin: A condiciones normales (C.N.).

A condiciones normales un mol g de tres gases distintos, ocupa cada no 22.4 L (Vm0, volumen molar

normal) y contienen igual nmero de molculas (un mol de molculas).

Vm = V n

Vm0 = 22.4 L / mol

Vm = RT PP Vm = nRT


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CATALIZADOR

Ciertos agentes qumicos (sustancias qumicas) que modifican la velocidad de una reaccin qumica

o hace factible una reaccin se llaman catalizadores. Estos no se consumen durante la reaccin

qumica, por lo tanto se recuperan ntegramente al finalizar el proceso qumico. Las sustancias

qumicas que aumentan la velocidad de la reaccin o hacen posible una reaccin se llaman

catalizadores positivos (o simplemente catalizadores) y las que disminuyen la velocidad se llaman

catalizadores negativos (o simplemente inhibidores). El efecto o fenmeno producido por

catalizadores se llama catlisis.

Catlisis homognea

Un catalizador homogneo es aquella sustancia qumica que interviene en la misma fase (o estado

fsico) que las sustancias reaccionantes.

Catlisis heterognea

Un catalizador heterogneo est en una fase (o estado fsico) distinto a los reactantes, comnmente

como slido en contacto con reactivos gaseosos o con reactivos en solucin lquida, debido a ellos

que se les llama tambin catalizador de contacto. Muchas reacciones de importancia industrial son

catalizadas por la superficie de ciertos slidos, generalmente son metales de transicin o sus xidos

respectivos los que son finalmente divididos para aumentar el rea o superficie de contacto, por lo

tanto aumenta la velocidad de reaccin.


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Por qu un catalizador aumenta la velocidad de una reaccin y un inhibidor la disminuye?

En catlisis homognea, el catalizador positivo disminuye la energa de activacin. Esto se

debe a que el catalizador modifica el mecanismo de reaccin por otro con menor energa de

activacin y por lo tanto la reaccin sigue una ruta ms fcil, con el incremento de la velocidad. El

inhibidor aumenta la energa de activacin, debido a ello la velocidad disminuye considerablemente;

esto se debe a que el inhibidor bloquea una de las etapas de la reaccin, al reaccionar con una de las

especies intermediarias.

En catlisis heterognea, el catalizador tambin disminuye la energa de activacin, por lo

tanto la velocidad se incrementa. El fenmeno cataltico se efecta en dos pasos:

Adsorcin

Consiste en la adherencia de partculas de los reactivos (tomos, iones o molculas) en la

superficie del slido, en ciertas zonas llamadas zonas activas, donde las partculas aumentan su

energa potencial, convirtindose ms activas o ms reactivas debido a un reordenamiento de los

electrones de valencia.


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Desercin

Consiste en la salida de las molculas del producto de la superficie del slido, por ello las

zonas activas quedan libres para ser usadas nuevamente.

Veamos un ejemplo ilustrativo para la siguiente reaccin cataltica.

Fe 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)


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DETALLESEXPERIMENTALES1. Aparatos:

1 Balanza 1 Tubo de ensayo 1 Pinza 1 Probeta de 500 ml 1 Colector de vidrio 1 Esptula 1 Termmetro 1 Baln 1 Juego de tapones bihoradado, mangueras, conexiones

2. Materiales:

HCl 1.5 M Mg en virutas Zn en granallas Mezcla de reactivos: 87.53% KClO3(s) y 12.5% MnO2(s)


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3. Procedimiento Experimental

3.1. Masa equivalente de un metal.

Instalar el equipo de acuerdo al diagrama Pesar exactamente con 2 cifras decimales una muestra de Zn o una de Mg. Colocar en un tubo de ensayo 20 mL de HCl 1.5 M. Llenar el baln con agua y colocar el tapn de jebe bihoradado conectado a un frasco donde

se recoja el agua desalojada.

Llenar la conexin con agua soplando por el otro extremo entre el frasco y el recipiente. Cierre con una pinza el extremo de la manguera que va al frasco, no debe quedar burbujas de

aire.

Agregar al tubo de ensayo la muestra pesada y tapar inmediatamente colocando el tapn. Debe estar hermticamente cerrado.

Soltar la conexin final para que se desplace el agua Al final de la reaccin, medir el volumen de agua desalojada. Luego medir la temperatura del

agua del baln para determinar su presin de vapor.


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3.2. Volumen molar de oxgeno

Pesa el tubo de ensayo limpio y seco. Agregar la mezcla entre 0.8 a 1.0 g (pesada por diferencia) al tubo. Llenar el baln con agua al tope y conectar las mangueras (mantener la manguera de salida

de agua por debajo del nivel del agua del baln).

Llenar la conexin con agua soplando por el otro extremo, entre el baln y el frasco. Cierre con una pinza el extremo de la manguera que va al frasco, no debe quedar burbujas de aire.

Proceder a calentar el tubo con la mezcla, soltar la manguera e inmediatamente siga calentando hasta que ya no desprenda ms oxgeno, esto se comprueba observando que no

cae ms agua en el frasco colector.

Dejar enfriar el tubo que contiene KCl y MnO2 en el desecador, para luego pesarlo. Medir exactamente el volumen desalojado, el cual es igual al volumen de oxigeno

desprendido en la descomposicin del KClO3, puesto que el MnO2 acta como catalizador,

permanece inalterable y se recupera al final del experimento.

Medir la temperatura del agua del baln, para luego determinar con sta la presin de vapor del agua, en las tablas.


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DISCUSINDERESULTADOSSegn los clculos obtenidos en las 3 experiencias (la experiencia 1 fue realizada con los 2 metales)

se hallan la masa equivalente de los metales y el volumen molar del oxgeno a partir del volumen de

agua desalojado por el gas desprendido en la reaccin correspondiente.

CALCULO DE LA MASA EQUIVALENTE DEL Mg

1. Masa del Mg.. 0.25 g

2. Temperatura del agua en el baln (T)... 294 K

3. Presin del vapor de agua. 18.7 mmHg

4. Presin baromtrica... 756 mmHg

5. Presin de gas seco: P = (4) (3) 737.3 mmHg

6. Volumen del H2 = volumen de agua desalojada 195 mL

7. Presin a C.N. P0.. 760 Hg

8. Temperatura a C.N. T0.. 273 K

9. Volumen del H2 a C.N. V0= (P/ P0)( T0/ T)V. 175.6 mL

Clculo de la masa equivalente

Sabemos que la masa equivalente de un metal es la masa de este; capaz de generar 1.008 de

hidrgeno 11.207 de H2 a CNPT, con suficiente cantidad de cido. Tenemos la siguiente ecuacin.

Mg(g) + 2HCl(ac) MgCl2(ac) + H2(g)

(1) (9)

0.25 g 175.6 mL

Masa equivalente 11207 mL

Masa equivalente = 15.95 g

% de ERROR RELATIVO

El valor terico de la masa equivalente del Mg = 12.15 g

% Error = (12.15 15.95) x 100% = - 31.20 %; el signo (-) significa que el valor experimental esta 15.95 en exceso respecto del valor terico, por ello que es mayor.

% Error = (Valor terico Valor experimental) x 100% Valor terico


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CALCULO DE LA MASA EQUIVALENTE DEL Zn

1. Masa del Zn.. 0.73 g

2. Temperatura del agua en el baln (T)... 292 K

3. Presin del vapor de agua. 16.5 mmHg

4. Presin baromtrica... 756 mmHg


6. Volumen del H2 = volumen de agua desalojada 225 mL

7. Presin a C.N. P0.. 760 Hg

8. Temperatura a C.N. T0.. 273 K

9. Volumen del H2 a C.N. V0= (P/ P0) (T0/ T) V. 204.7 mL

Clculo de la masa equivalente

Tenemos la siguiente ecuacin. CuSO4

Zn(g) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)

(1) (9)

0.73 g 204.7 mL

Masa equivalente 11207 mL

Masa equivalente = 39.96 g

% de ERROR RELATIVO

El valor terico de la masa equivalente del Mg = 32.70 g

% Error = (32.70 39.96) x 100% = - 22.20 %; el signo (-) significa que el valor experimental esta 32.70 en exceso respecto del valor terico, por ello que es mayor.


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CALCULO DEL VOLUMEN MOLAR

1. Peso del tubo vaco. 27.33 g

2. Peso del tubo mas mezcla....... 28.33 g

3. Peso del KClO3 = ((2) (1)) x 0.875..... 0.875 g

4. Peso del MnO2 = ((2) (1)) x 0.125...... 0.125 g

5. Peso del tubo ms KCl + MnO2..... 27.98 g

6. Peso del O2 experimental = (2) (5).. 0.35 g

7. Temperatura del agua en el baln, T.. 20 C

8. Presin del vapor de agua a (T):. 17.5 mmHg

9. Presin baromtrica. 756 mmHg


11. Volumen de O2: Volumen de agua desalojada 244.4 mL

12. Volumen de O2 a C.N. P0 = 760 mmHg T0 = 273 K

V0= (P/ P0) (T0/ T) V

V0 = 221.2 mL

13. Clculo de la masa terica de O2 de acuerdo a la reaccin:

KClO3(s) + calor KCl(s) + 3/2 O2(g)

122.5 g 48 g

0.875 X g

X = 0.342 g

14. Clculo del % de ERROR EXPERIMENTAL en relacin al O2:

% Error = (0.342 0.35) x 100% = - 2.34 %

0.342


25

15. Clculo del volumen terico de O2 a C.N.

KClO3(s) + calor KCl(s) + 3/2 O2(g)

122.5 g 33.6 L

0.875 Y L

Y = 0.24 L

16. % de ERROR RELATIVO de O2:

% Error = (240 221.2) x 100% = 7.83 % 240

17. Clculo del volumen volar Vm experimental a C.N.

1 mol de O2 = 32 g 0.35 g 221.2 mL

32 g O2 Vm

Vm = 20224 mL

18. % ERROR RELATIVO: Vm Terico = 22400 mL

% Error = (22400 20224) x 100% = 9.71 % 22400


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CONCLUSIONES

La masa equivalente depende de mayormente de la valencia, y esta varia del tipo de compuesto qumico.

La masa equivalente no posee dimensiones (o magnitud) por ello es que se uso el trmino de equivalente gramo.

El comportamiento de gas ideal se lleva a cabo en sistemas cerrados donde no interacte con el aire del exterior.

La prueba del gas hmedo se da para gases apolares mayormente, pues estos no interactan con el agua.


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RECOMENDACIONES

Se deben seguir con mucho cuidado los pasos para hallar tanto la masa equivalente como el

volumen molar, ya que el mnimo fallo le puede quitar la caracterstica ideal al gas liberado

en la reaccin, y los clculos saldran errneos.

Al momento de retirar el agua mediante el soplo, retirar el agua desalojada pues ese volumen no corresponde al volumen del gas liberado.

Tener el conocimiento de las condiciones de presin y temperatura en las cuales se trabajan para as poder, y la presin de vapor que depende de la temperatura, para as realizar mejor

los clculos correspondientes.

Tener cuidado con el tubo de ensayo al momento de calentarlo, ya que puede producir quemaduras y el posible descuido de soltar el tubo y romperlo, impidiendo que se pueda

llevar a cabo la experiencia.


28

BIBLIOGRAFA BARROW, Gordon M. Quimica general. Editora Revert, S.A. 1974 BROWN, T. LEMAY, H. BUSTEN, B. Quimica. La ciencia central. Prentice Hall. Novena

edicin. 2005.

CHANG, Raymond. Quimica general. Editorial Mc Graw - Hill. Novena edicin. 2007 EBBING, Darrell. Quimica general. Editora Mc Graw - Hill. Quinta edicin 1997 PETRUCCI, R. HARWOOD, S. Quimica general. Prentice Hall. Octava edicin. 2003 UMLAN, Jean BALLAMA, Jon. Quimica general. Internacional Thomson Editores.

Tercera edicin. 2000

WITHEN, Kennet DAVIS, Raymond . Quimica general. Editora Mc Graw Hill Interamericana. 1998


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ANEXOS

CUESTIONARIO1

1. Explicar y determinar la m-eq y el N de eq-g de 10.00 g de:

a) HCl

Segn la ecuacin qumica:

HCl H+ + Cl-

1 mol de HCl se disocia liberado 1 mol de H, entonces:

HCl H+ + Cl-

36.5 g de HCl 1 mol de H

m-eq (HCl) = 36.5

N de eq-g = 10.00/ 36.5 = 0.27

b) NaOH


NaOH Na+ + (OH)-

1 mol de NaOH produce 1 mol de OH, entonces:

NaOH Na+ + (OH)-

40 g de NaOH 1 mol de (OH)-

m-eq (NaOH) = 40

N de eq-g = 10.00 g/ 40 = 0.25

d) NaCl


Na1+OH1- + H+1Cl-1 Na1+Cl-1 + H+12O-2

La reaccin es una reaccin de mettesis, por lo tanto no vara el estado de oxidacin, entonces:

m-eq (NaCl) = 58.5

N de eq-g = 10.00 g/ 58.5 = 0.17

e) H2SO4 a (HSO4)-

En la reaccin qumica:


30

H2SO4 H+ + (HSO4)-

1 mol de H2SO4 libera 1 mol de H+, entonces

H2SO4 H+ + (HSO4)-

98 g de H2SO4 1 mol de H+

m-eq = 98

N de eq-g = 10.00 g/ 98 = 0.10

f) H2SO4 a (SO4)2-


H2SO4 2H+ + (SO4)2-

1 mol de H2SO4 libera 2 mol de H+, entonces

H2SO4 2H+ + (SO4)2-

98 g de H2SO4 2 mol de H+

m-eq = 49

N de eq-g = 10.00 g/ 49 = 0.20

g) H2O a H2


H2O H2 + O2

18 g de H2O 2 mol de H

m-eq 1 mol de H

m-eq = 9

N de eq-g = 10.00 g/ 9 = 1.11

h) H2O a O2


H2O H2 + O2

18 g de H2O 1 mol de O

m-eq = 18

N de eq-g = 10.00 g/ 18 = 0.56


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2. Explicar por qu en la experiencia el volumen del hidrgeno seco es lo mismo que el volumen

del gas hidrgeno hmedo e igual que el volumen del agua desalojada.

El gas hidrgeno es de naturaleza apolar, por lo tanto no interacta con el agua que es de

naturaleza polar. Esto es beneficioso por que as no hay prdida de volumen. Luego, el gas

hidrgeno al ingresar al baln ocupa el espacio ocupado por el agua, por lo que la desplaza debido a

la presin ejercida por el gas. Por el volumen de agua desalojada es igual al volumen de gas

hidrgeno hmedo e igual al volumen de hidrgeno seco.

3. Demostrar porque la presin medida del gas hidrgeno hmedo es mayor que la presin del gas

hidrgeno seco.

El hidrgeno producido durante la reaccin se recolecta sobre agua. Conforme se recoge, el gas

H2 dentro de la botella desplaza el agua dentro de esta. Cuando los niveles de agua dentro de fuera

de la botella son iguales, la presin en el interior y en el exterior es la misma.

Luego: Patm = Presin del gas hmedo (Pg.h)

Por ley de Dalton (o de las presiones parciales), se afirma: Pg.h = Pg.s + Pvapor.

Por ello es que la presin medida del gas hidrgeno hmedo es mayor que la presin medida del gas

hidrgeno seco.

4. En un experimento se gast 0.830 g de un metal divalente y desprendi 432 mL de H2. Calcular

la masa equivalente del metal.

Resolucin: desplaza

0.830 g de M2+ 432 mL de H2

A condiciones normales de presin y temperatura

X g de M2+ 11200 mL de H2

X =21.518 = masa molar del metal divalente

Entonces, como la carga del metal es +2, entonces su valencia es 2, por lo tanto:

m-eq = 21.518 / 2 = 10.76


32

5. Si 4.00 g de O2 seco ocupa 2.80 L a CNPT. Qu volumen ocupar si est hmedo a 30 C y a la

presin de 705 mmHg? Suponer que el O2 es gas que tiene comportamiento ideal.

Resolucin:

A CNPT ( P0 = 760 mmHg, T0 = 273 K):

4.00 g de O2 2.80 L de O2 a CNPT

Luego: VCNPT = n0RT0 / P0..(1)

Nos piden: V = nRT / P..(2)

Donde T = 30 C 303 K ; P = 705 mmHg

Tambien: n = n0

Dividiendo (2) / (1) V= (T/T0) x (P0/P) x VCNPT.(3)

Resolviendo: V = 3.35 L


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CUESTIONARIO21. Defina Qu es el volumen molar?

Es el volumen ocupado por un mol de cualquier gas. El volumen molar de un gas en condiciones

normales de presin y temperatura es de 22,4 litros; esto quiere decir que un mol de una gas y un

mol de otro gas ocuparan el mismo volumen en las mismas condiciones de presin y temperatura.

El concepto de volumen molar slo es vlido para gases.

2. De haber obtenido alto porcentaje de error, justifique porqu y como podra evitarlo.

El porcentaje de error se debe a:

A) Se asumi que la presin baromtrica era 756mmhg, ya que no se conto con el equipo para

medir la presin baromtrica.

B) Fallas al momento de pesar las sustancias .

C) La cantidad de volumen de agua desplazada fue en exceso .

Se puede evitar el porcentaje de error teniendo la presin baromtrica medido con el equipo

necesario, pesar bien las sustancias y desplazar correctamente la cantidad de agua exacta.

3. De 5 ejemplos de reacciones qumicas, donde se obtenga O2.

a. 2F2 + 2H2O 4 HF + O2

b. 12 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

c. 2 HgO (s) 2 Hg (l) + O2 (g)

d. 2 F2 (g) + 2 Na2O (ac) 4 NaF (ac) + O2 (g)

e. 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2


34

4. Ser necesario descomponer totalmente el KClO3 para la determinacin del volumen molar,

segn la experiencia que se realiz en el laboratorio?

Si, porque al descomponerse totalmente se puede tener un resultado mas cercano al valor terico,

y obtener un menor porcentaje de error.

5. Cul ser el volumen molar de un gas ideal a 25 C y 742 mmHg?

Resolucin:

Sabemos que: PV=RTn V= RTn/ P P = 742 mmHg

T = 25 C < > 298K

R = 62.4 mmHg.L/mol.K

n = 1 mol V: Volumen molar

V= (62.4 mmHg.L/ mol.K) x 298 K x 1 mol / 742 mmHg

V=25.0 L/ mol

6. Cul ser la densidad del O2 a las condiciones experimentales y cual a las C.N.?

Resolucin:

La masa del O2 experimental es de 0.33. El volumen de O2 experimental es de 270 ml que es igual 0.27L

D: densidad

D=m/v

D=0.33/0.27

D=1.2g/L

A condiciones normales : P: 760 mmHg 1 atm

T: 0 C 273 K

V: 22.4 L


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R: 0.082 atm.L/mol.K

n: m/M Entonces: m = M.P.V / R.T

m = 32 g/ mol 1 atm x 22.4 L / (0.082 atm.L/mol.K) x273K

m=32.02 g

D: densidad

D=m/V D=32.02 g / 22.4 L

D=1.42g/L

7. Tomando como base la reaccin siguiente:

Fe2O3(s) + 3C(s) 3CO(g) + 2Fe(s)

a. Cantas toneladas de carbono se necesitarn para reaccionar con 240 Kc de Fe2O3?

Fe2O3(s) + 3C(s) 3CO(g) + 2Fe(s)

160 g de Fe2O3 36 g de C

240 Kg de Fe2O3 X g de C

X=54Kg 0.054 ton

b. Cuntas toneladas de coque de 96% de pureza se necesitan para reaccionar con una

tonelada de mena de Fe que contiene 46% en peso de Fe2O3?

Fe2O3(s) + 3C(s) 3CO(g) + 2Fe(s)

160 g de Fe2O3 36 g de C

46 % de 1 ton de Fe2O3 96 % de X toneladas de C

X = (46 % de 1 ton de Fe2O3/ 160 g de Fe2O3) x (36 g de C/ 96 % )

X = 0.108 ton

c. Cuntos kilogramos de Fe podrn formarse a partir de 35 Kg de Fe2O3?

Fe2O3(s) + 3C(s) 3CO(g) + 2Fe(s)

160 g de Fe2O3 112 g de Fe

35 Kg de Fe2O3 X g de Fe

X = 24.5

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