Práctica 10: Conservación de la materia, reactivo limitante, rendimiento teórico y rendimiento real

10.02.2013 21:45

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

 

Laboratorio de Química Experimental

Profesor: Victor Hugo Blanco Lozano

Equipo No. 6

Integrantes:

Jazmín V. Fortoul Díaz A01099151

Samantha Perera Guin A01172259

Daisy Hernandez García A01324285

Andrea Arenas Rodríguez A01099846

 

Objetivo:

1.1  Escribir una ecuación química ajustada para descubrir una reacción química.

2.1 Usar el concepto de reactivo limitante en cálculos con ecuaciones químicas.

2.2 Comparar la cantidad de sustancia realmente formada (rendimiento real) con la cantidad predicha (rendimiento teórico) y determinar el porcentaje de rendimiento.

 

Introducción:

La ley de la conservación de la materia es uno de los enunciados más importantes de la química, es el principio por el cual se rigen las reacciones químicas, y este principio dice aplicado a la química que en una reacción química la materia o la masa no se crea ni se destruye , solo se transforma. Solo que en gases este pricipio se vuelve un poco más complejo ya que hay factores tales como la fuerza de flotación ejercida por el aire , que afecta al realizar las mediciones finales, es por eso que se ideó una operación para tener más exactitud al realizar estos cálculos en cuanto a gases hablamos , es la llamada ecuación para la corrección por flotación.

 

Desarrollo:

Fuentes de error:

Corrección por flotación

 

Experimento 1:

Correción del peso por error de flotación:

Ecuación química:

Volumen del gas:

Peso del gas:

Cantidad de gas producido:

Densidad del gas (teórico y experimental):

Peso molecular del gas:

Eficiencia:

(Blackboard,2013)

                                                          

                                         Peso final del sistema                                      Peso inicial del sistema

 

                                                                   

                                                                            Diametro del globo (7cm)

Experimento 2:

 

Volumen del gas:

87.93 ml

Gas producido: 22ml

 

Ecuación química

Reactivo limitante:

Zn 

Reactivo en exceso: HCl

 

Masa teórica de H2

87.93 g

Masa real H2: 22g

 

Rendimiento %

25%

Porcentaje de error:74.98%

 

 

                                                                  

                                    Montaje  del experimento II               Introducción  del ácido clorhídrico al matraz

                                                                              

                                                           Cantidad de gas que se registró

Experimento 3:

 

1) Cobre metálico + ácido nítrico →

Nitrato de cùprico

2) Nitrato de cúprico+ Hidróxido de sodio →

Hidròxido Cùprico

3) Hidróxido de cúprico + calor→

Oxido cúprico y vapor de agua

4) Oxido cúprico + ácido sulfúrico →

Sulfato cúprico

5) Sulfato cúprico + Zinc metálico →

 

Cobre metálico

 

1.-Obtención de nitrato cúprico:

El color de la sustancia fue azul/verde, con un poco de burbujas  y se registró una temperatura de 30 ºC. Así mismo se desprendieron gases de cololr café

 

2.- Obtención de hidróxido cúprico

La solución pasó de tener un un color azul/verde a un color azul fuerte.

Tiempo

Temperatura

Color

 0

30ºC

Azul fuerte

3

35ºC

Azul obscuro

10

69ºC

Negro/amarillo

15

75ºC

Agua y grumos negros

25

89ºC

Agua y grumos

27

95ºC

Agua y grumos

  3.-Obtención de óxido cúprico

¿Qué se está eliminando con el lavado y la decantación?

Se eliminan las impurezas de del óxido cúprico

                                                                                    

                                                                Calentamiento de la solución de Cu(OH)2

4.-Obtención de sulfato cúprico

¿Cuáles iones se encuentran en la solución?

¿A qué se debe el color observado?

5.-Obtención de cobre metálico

¿Por que es incoloro al agregar zinc?

¿Qué gas se despende en esta reacción?

                                                                             

                                                                             Obtención del cobre metálico

6.- TRatamiento del precipitado.

Al agregar acetona se eliminan las impurezas de la solución. El color se mantuvo igual (rojizo)

 Cálculos:

Reactivos

Productos

Tipos de reacción

1 Cu + 4HNO3

Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

    Sustitución simple

2   Cu(NO3)2 + 2NaOH

2Na(NO3) + Cu(OH)2

Sustitución doble

3 Cu(OH)2 + Calor (O2)

CuO + H2O

descomposicion

4 CuO + H2SO4

CuSO4 +H2O

Sustitución simple

5  CuSO4 + Zn

ZnSO4 + Cu

Sustitución simple

 

Experimento 4:

Resultados:

 

Filtro (A)

Precipitado + filtro (B)

Precipitado obtenido (B) – (A)

Masa (gramos)

0.5544g

1.9041g

1.3497g

 

Ecuación ajustada:

Cálculo estequiométrico (teórico) de la cantidad de Cu (OH)2  obtenido :

Cálculo del rendimiento de la reacción:

-Análisis del resultado obtenido en el rendimiento de la reacción y propuestas de mejoras:

Para mejorar el porcentaje de rendimiento es importante que en los próximos experimentos pesemos con mayor cuidado el filtro seco, ya que en esta práctica se peso el filtro con agua destilada  por lo cual tuvimos que pesar otro filtro para aproximar la masa.

                                                                       

                                        Preparación del precipitado                              Masa del papel filtro seco 

Cuestionario:

1. El sulfato de cobre (II) penta-hidratado pierde el agua de hidratación al calentarse por encima de 100ºC. ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre (II) se obtienen al calentar 10.5 g de la sal hidratada?

Cu SO4 . 5H2O  -------->   CuSO4 + 5H2O

PESO MOLECULAR

Resultado 6.7119 g. de CuSO4

2. Escriba y balancee cada ecuación; indique el estado de oxidación de cada elemento; diga a qué clase de reacción química pertenece:

 

Reactivos

Productos

Tipo de reacción

a) hidróxido ferroso + peróxido de hidrógeno

      2Fe(OH)2 + H2O2

                 FeO2 +2H2O

Sustitución simple

b) plomo + ácido sulfúrico

Pb + H2SO4

      PbSO4 + H2

 Sustitución simple

c) amoníaco + óxido cuproso

NH3 + Cu2O

[Cu(NH3)]2+O2

Sustitución simple

d) óxido de nitrógeno (V)

2N2O5

           4NO2+O2

Descomposición

e) hidróxido de magnesio + cloruro de amonio

Mg(OH)+ 2(NH4)Cl

MgCl2 +4NH4OH

Sustitución doble

3. Para preparar fosfato de bario, se combinan 3.50 g fosfato de sodio con 6.40g de nitrato de bario.

a) Calcule la cantidad de fosfato de bario que se puede obtener.

b) Calcule el porcentaje de rendimiento, si se obtuvieron 4.70 g del producto.

4. Una muestra de 12.6 g de cobre al 95% se hace reaccionar con exceso de ácido nítrico. ¿Cuántos gramos de nitrato de cobre (II) se pueden obtener si la eficiencia del procedimiento es de 98%?

 

5 Se trataron 7.00 g de una muestra X para analizar su contenido de cobre; con ese procedimiento, la obtención de cobre tiene un rendimiento del 98,5 %.La masa del producto obtenido fue de 6.35 g, pero se demostró que tenía 1,00%de impurezas. ¿Cuál es el porcentaje de cobre de la muestra X?

7 g -------- 98.5%

6.35 g -----X                               

X= 89.35 %

89.35% -1%= 88.35% 

Resultado: 88.35%  de Cu de la muestra X

Conclusión:

Podemos concluir que las reacciones químicas son parte fundamental de los procesos que se llevan a cabo en nuestra vida diaria. Así mismo durante esta práctica logramos observar como en las reacciones llegan a haber reactivos que se encuentran en exceso y otros en cantidad limitada, los cuales determinan hasta donde se llevara a cabo una reacción, es decir la reacción terminará cuando el reactivo limitante haya sido consumido. También observamos que  el rendimiento teorico,  de los reactivos al consumirse en su totalidad, generan la máxima cantidad de un producto específico sin embargo experimentalmente se obtiene un rendimiento real,  el cual lega a ser cantidad real que se obtiene como producto.

 

Referencias:

Josefina Minería. (s.f.). Sulfato de Cobre CopperSulphate. Compañía Minería Josefina.

     Recuperado el 18 de febrero de 2013 de http://www.sulfatosdecobre.cl/

 

Chang, R.(2010). Química. (Decima ed.).México,China:Mc Graw Hill

 

Utc. (s.f.). Aqueous Ions and Reaction. Recuperado el 18 de febrero de 2013 de

    http://www.utc.edu/Faculty/Tom-Rybolt/121and122lecture/aqueousions.pdf

 

Blackboard.(2013). Práctica 11. Recuperado el 19 de febrero de 2013 de

         http://cursos.itesm.mx/bbcswebdav/pid-55801569-dt-content-rid-69312951_2/courses/PUE.Q1014.2.1311.4897/P011%20Qyum%20Exp%20ene%202013%281%29.pdf