CALOR DE REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN LABORATORIO DE QUÍMICA II URREGO, JHON CRISTIAN (1430286).
[email protected] CADENA RIASCOS, ANDREA (1435567).
[email protected] Fecha de realización: 13 de Febrero de 2015. Fecha de entrega: 27 de Febrero de 2015
1. DATOS Y RESULTADOS. CAPACIDAD CALORIFICA ∆
27.41 31.0 31.0 27.41
.
DETERMINACION DEL ∆ Para determinar el cambio de temperatura en las diferentes reacciones, fue necesario realizar las gráficas correspondientes a cada una de las reacciones. Con la ayuda de líneas de tendencia las cuales facilitaron hallar las ecuaciones de las rectas que permiten determinar los valores de T1 (promedio de las ecuaciones de HCl y NaOH) y T2 (valor de la ecuación arrojada de la mezcla); teniendo estos datos y con la ayuda de la ecuación 1 fue posible hallar ∆T en cada una de las reacciones. ∆
El valor de ∆T da a conocer que se llevó a cabo un proceso exotérmico. Reacción
Este procedimiento se llevó a cabo en las diferentes reacciones con sus respectivas graficas mostradas a continuación:
.
Grafica 2. Cambios en la temperatura con respecto al tiempo del NaOH, H2SO4 y NaOH + H2SO4. Grafica 1. Cambios en la temperatura con respecto al tiempo del NaOH, HCl y NaOH + HCl. ∆ Con la ayuda de los valores mostrados en la gráfica 1 y utilizando la ecuación 1 podemos calcular ∆T para la reacción NaOH + HCl:
27.92 34.2 34.2 27.92
Proceso exotérmico. Reacción
1
. !"
2
#
#
$
$
2
pH 1-2
Grafica 5. Cambios en la temperatura con respecto al tiempo del NaOH, H2O destilada y NaOH + H2O.
Grafica 3. Cambios en la temperatura con respecto al tiempo del NaOH, H2SO4 y NaOH + H2SO4 con una variación de volumen en el NaOH de 50 mL.
∆
27.93 34.5 34.5 27.93
∆
28.41 28.4 28.4 28.41
(. (
En este caso ∆T es muy pequeño pero negativo por lo que significa que se produjo un proceso endotérmico en la reacción.
. &
Reacción
Proceso exotérmico.
0
pH 1-2
pH 11-12
Grafica 6. Cambios en la temperatura con respecto al tiempo del NaOH, AcOH y NaOH + AcOH.
Grafica 4. Cambios en la temperatura con respecto al tiempo del NaOH, H2SO4 y NaOH + H2SO4 con una variación de volumen en el NaOH de 75 mL.
∆
27.8 35.4 35.4
∆ 27.8
28.03 33.5 33.5 28.03
. )&
&. Proceso exotérmico.
Proceso exotérmico. Reacción pH 9-10 *
pH 10-11
2
*
Teniendo ya la capacidad calorífica del calorímetro, se puede calcular el calor de reacción para cada una de las reacciones propuestas.
Posteriormente, al hallar cada ∆T en las reacciones se procedió a calcular la capacidad calorífica del calorímetro utilizando como base la reacción de 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL de HCl 1.00M.
Calor de reacción para 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2SO4 1.00M.
Con la ayuda de la ecuación 2 se procedió a calcular la capacidad calorífica del calorímetro en cada una de las reacciones: +,
-.∆ +
/01
. 2/01 . ∆
∆ = . !" 3 - = !. (( U (! E/3 2/01 = ( K
.!
Reemplazando estos valores en la ecuación 2 se obtiene que:
Donde,
2.00.10 N N . 6.28L + X4.184 Y . 50J . 6.28L L J. L
qr =calor de reacción.
−+, =
Cc=capacidad calorífica del calorímetro a presión constante.
−+, = 1256 N + 1314 N −+, = !. & 3 E Z[ = −!. & 3E
Csln= calor especifico de la solución.
Calor de reacción para 50 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2SO4 1.00M.
msln= masa de solución. Para encontrar la capacidad calorífica del calorímetro en las diferentes reacciones fue necesario implementar el ∆H de la reacción entre HCl y NaOH, el cual tiene un valor de ∆H=57.2KJ/mol.
∆ = . &3 - = !. (( U (! E/3 2/01 = & K Reemplazando estos valores en la ecuación 2 se obtiene que:
Capacidad calorífica del calorímetro utilizado para la reacción entre 25 mL de HCl 1.0M y 25 mL de NaoH 1.0M: ∆ = .
−+, =
−+, = 1314 N + 2062 N −+, = . & 3 E Z[ = − . & 3E
3
4560 = 0.025 7 . 1.00 28 97 = (. (! :;< =><
Calor de reacción para 75 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2SO4 1.00M.
+, = ∆ = ∆ ?@ . 4560 AB = −57.2 . 0.025 28 = − ) ( E CD0
2/01 = F/01 . GH
I = 50 27 . 1
∆ = &. 3 - = !. (( U (! E/3 2/01 = (( K
J = (K 27
Reemplazando estos valores en la ecuación 2, tenemos que:
Reemplazando estos valores en la ecuación 2 se obtiene que:
N −+, = −H−1430I = - . 3.59L + M4.184 9J. L O . 50J . 3.59L
-=
H $*PQRS IB *.ST A
2.00.10 N N . 6.57L + X4.184 Y . 75J . 6.57L J. L L
−+, =
= !. ((U (! E/3
2.00.10 N N . 7.6L + X4.184 Y . 100J . 7.6L L J. L
−+, = 1520 N + 3180 N
3
−+, = ). &( 3 E Z[ = −). &( 3E
b=^U= -57.200 kJ/mol ]=^U 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2SO4 1.00M.
Calor de reacción para 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2O destilada.
4=! cd) = 0.025 27 × 1.00
∆ = −(. ( 3 - = !. (( U (! E/3 2/01 = ( K
Z[ = −!. & 3E ]=^U = −!. & 3E/ 0.025 28
Reemplazando estos valores en la ecuación 2 se obtiene que:
= −102.8 LN/28
]=^U para 50 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2SO4 1.00M.
2.00.10 N N −+, = . H−0.01LI + X4.184 Y . 50J . H−0.01LI L J. L
Z[ = − . & 3E
−+, = H−2 NI + H −2.1 NI −+, = −). U (Q 3 E Z[ = ). U (Q 3E
]=^U = − . & 3E/ 0.025 28
= −134.8 LN/28
]=^U para 75 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2SO4 1.00M.
Calor de reacción para 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL AcOH 1.00M.
Z[ = −). &( 3E
∆ = . )& 3 - = !. (( U (! E/3 2/01 = ( K
]=^U = −). &( 3E / 0.025 28
= −188 LN/28
]=^U para 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL H2O destilada.
Reemplazando estos valores en la ecuación 2 se obtiene que:
4=! d = 0.025 27 × 1.00
2.00.10 N N −+, = . 5.47L + X4.184 Y . 50J . 5.47L J. L L
28 = 0.025 28 Ge =! d 7
Z[ = 4.1.10Q* 3E
−+, = 1094N + 1144 N −+, = !. !)3 E Z[ = −!. !) 3E
]=^U = 4.1.10Q* / 0.025 28
= 0.164 LN/28
]=^U 25 mL de NaOH 1.00M y 25 mL AcOH 1.00M.
Entalpías molares
Z[ = −!. !) 3E
25 mL de HCl + 25 mL de NaOH
]=^U = −2.24 aN / 0.025 28
Z[ \ ]= = ]=^U × `=><
= −89.6 LN/28
como las sustancias se encuentran diluidas siendo ácido y base fuerte sus iones se encuentran completamente disociados, debido a esto en la formación de los reactantes los iones siguen disociados por lo cual se tiene en cuenta sólo la formación de enlace del agua por tanto se debe
]=^U = Z[ /`=>< 4560 = 0.025 7 . 1.00
28 = 0.025 28 Ge =! cd) 7
28 = 0.025 28 7
]=^U = −1.430 aN/ 0.025 28
4
encontrar cuántas moles de agua se produce en cada mezcla.
` ijcd)
=
Reacciones +
=
+
(. (! :;< mn ij;= ! :;< ijd= = ! :;< ` :;<
Forma iónica h HfgI
+
Q HfgI
+
h HfgI
+ H
`=>< = (. (!
IQHfgI →
h HfgI
+
Q HfgI
`=! d =
+
`ijd= = (. (!
! :;< ijd= (. ( ( :;< ijd= = :;< # $ ` l;< mn # $
!ijd= + =! cd) → ij! cd) + !=! d
# $ × 0.050 ijd= = (. (! ! :;< # $
! :;< ijd= ` :;< ijd= = :;< # $ (. (! l;< mn #
Q Q! + !Hd=IQ Hj I + !=Hj I + HcdI)Hj I h Q! → !ijHj I + HcdI)Hj I + !=! d
`ijd= = (. (!
`ijd= =
k `=! cd) = (. (!
# $ × 0.025 ijd= ! :;< # $ = (. ( ! #
$
#
$
= (. (
! :;< mn ijd= (. ( ( :;< mn ijd= = :;< mn ijcd) ` :;< mn ijcd)
:;<
! :;< ijd= × (. (! :;< = :;< # $
! :;< ijd= × (. (! :;< :;< # $
$
En este caso el =! cd) reacciona completamente porque tenemos 0.05 moles de NaOH
! :;< ijd= (. (! :;< ijd= = :;< # $ ` l;< mn # $
`ijd=
:;<
`=! cd) =
Forma iónica
`=! cd) =
× (. (! :;< mn ijd= ! :;< mn ijd= = (. (!
`ijd= = (. ( ( k `=! cd) = (. (!
25 mL de NaOH y 25 mL de =! cd)
I
! :;< mn
50 mL de NaOh y 25 mL de =! cd)
Como la proporción es de 1:1 se tiene que 0.025 moles de NaOH reacciona con 0.025 moles de HCl produciendo 0.025 moles de NaCl y 0.025 moles de
!ijh Hj
:;< mn ijcd) × (. (! :;< mn ijd= ! :;< mn ijd= = (. ( !
` ijcd)
=
:;< mn ijcd) × (. ( ( :;< mn ijd= ! :;< mn ijd= = (. (!
! :;< ijd= (. ( ( :;< mn ij;= = ! :;< ` :;<
= (. (
`=! d =
El reactivo limitante es el NaOH se tiene que por cada 0.025 moles de NaOH reacciona 0.0125 moles de # $ hay resultante de # $ 0.025 - 0.0125 = 0.0125 mol que no reaccionan
! :;< mn
× (. ( ( :;< mn ijd= ! :;< mn ijd= = (. ( (
75 mL de NaOH y 25 mL de =! cd)
! :;< mn ijd= (. (! :;< mn ijd= = :;< mn ijcd) ` :;< mn ijcd)
`ijd= = (. (&
5
k `=! cd) = (. (!
Esto significa que 1 g NaOH esta diluido en 49 mL de agua lo cual significa que su concentración es menor
! :;< ijd= (. (& :;< ijd= = :;< # $ ` l;< mn # $ :;<
`=! cd) =
# $ × 0.075 28 ijd= = (. ( & ! :;< # $
` :;< ijd= ! :;< ijd= = :;< # $ (. (! l;< mn # `ijd= =
! :;< ijd= × (. (! :;< :;< # $
#
$
25 mL de AcOH con 25 mL NaOH
$
= (. (
25 mL de =! d con 25 mL de NaOH
1 28 1 28
Peso atómico NaOH = 22.99 +16.00 +1.008 = 39.998 g
0.025 28 eo Ge 0.025 28 eo Ge
*
para la determinación de la entalpía de la reacción cuando se realiza el proceso de neutralización entre ácidos y bases obtenemos una sal y agua, en el caso de los ácidos y bases fuertes como estos tienen sus iones totalmente disociados en los reactantes como en los productos〖^1〗, ya que los reactantes se encuentran en forma diluida con una concentración molar para este laboratorio de 1.00 M, para la ecuación iónica de los productos solo se tiene en cuenta la energía de formación del agua, entre más moléculas de agua se formen mayor será el valor de la entalpía de reacción, pero esto no sucede cuando se reacciona un ácido o una base débil ya que estas no se disocian completamente por lo cual liberan una menor
. "K :;< mn ijd= K mn ijd=
(. (! :;
