“OBSERVACIÓN DE LA MATERIA, REACTIVO LIMITANTE,
RENDIMIENTO TEORICO Y RENDIMIENTO REAL.”
RENDIMIENTO TEORICO Y RENDIMIENTO REAL.”
Víctor Hugo Blanco Lozano
Equipo #2, Sesión 10
Objetivo:
1.-Escribir una ecuación química ajustada para descubrir una reacción química.2.-Usar el concepto de reactivo limitante en cálculos con ecuaciones químicas.
3.-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 conservación de la materia dice: "La materia no se crea ni se destruye solo se transforma." Por lo que en una reacción química los reactivos y los productos mantienen la misma materia y esto propicia la estequiometría. En esta práctica usaremos mediciones por lo que es importante recordar los siguientes conceptos:
Peso: Es la fuerza con la que un cuerpo es atraído a la Tierra y depende de la masa de él. Se mide en Newtons.Masa: Propiedad característica estrechamente relacionada con el número de partículas que lo forman. Su unidad de medida son los gramos.
Materia: Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio; por lo tanto tiene masa y es cuantificable, poseyendo así atributos de gravedad e inercia. La ley ed conservación de la materia es un principio fundamental en las ciencias.
Mol: Cantidad de materia que contiene 6.023X10^23 partículas elementales (Número de Avogrado).
También tenemos que tener conocimiento del reactivo limitante que es el reactivo cuya presencia determina o limita la cantidad de producto formado. Se encuentra en defecto basado en la ecuación química ajustada. Otros de los conceptos que se deben saber son el rendimiento teórico y el real; siendo el teórico aquel en el que se obtiene la cantidad máxima de un producto específico que se obtiene a partir de reactivos suponiendo que el reactivo limitante se consume en su totalidad. El rendimiento real es la cantidad pura de producto que se obtiene de cierta reacción.
Procedimiento:
*Experimento 1
*Experimento 1
En el experimento 1 la pareja conformada por Martha y Aldo se dedicó a cortar la mitad de una tabla de alka-seltzer que luego procedieron a pesar, dando un peso de: 1.4497grs. Después se tomó el matraz pequeño donde se vertieron 10 ml. de agua destilada y después 6.2 ml. de ácido clorhídrico. Los alumnos estiraron el globo y lo inflaron un par de veces para que al momento de la reacción tomara una forma regular circular. Una vez que se tenía la mitad de la pastilla en pequeños trozos se colocaron dentro del globo, se prosiguió a meter la boca del globo en el matraz pequeño sin dejar caer algún trozo de alka-seltzer, se pesó el sistema dando como resultado: 396.18 N.
Después de haber tomado el peso, se dejaron caer los pedazos de la pastilla dentro del matraz formando una reacción instantánea y así inflando el globo, ya asegurado que el globo no se inflaba más se midió el diámetro de éste: 7.6 cm. Se volvió a pesar el sistema completo: 386.57 N, se dejó escapar cuidadosamente el gas del globo, se volvió a pesar el sistema dando como resultado: 383.56 N, y se usó un termómetro para calcular la temperatura dentro del matraz, que fue de: 27ºC.
Para hacer los cálculos necesarios de la práctica usamos la siguiente fórmula denominada: Corrección por error de flotación.
Primero sustituimos el valor del radio por el de nuestro globo: 3.8 cm
*Experimento 2
*Experimento 3
*Experimento 4
En este experimento se preparó primero una disolución de sulfato de cobre a .5M. Sin embargo los estudiantes pasaron por alto que el sulfato de cobre era pentahidratado y olvidaron agregarlo al peso molecular. Los alumnos pidieron permiso al profesor de llevar el experimento así y él accedió. Después se hizo otra disolución, sólo que esta vez fue de hidróxido de sodio a .5M.
Los cálculos para la primera disolución nos dieron un resultado de:
En cuanto a la segunda disolución los cálculos se hicieron en base a la disolución del sulfato de cobre y nos dio un resultado de:
La siguiente parte del experimento fue montar los materiales para la filtración, pesar el papel filtro: 1.7554 grs. Luego se vertió el hidróxido de sodio en el sulfato de cobre y se empezó a formar el hidróxido de cobre. Fue una reacción instantánea notada a simple vista. Una vez que las sustancias fueron mezcladas se empezaron a pasar por el embudo para el proceso de filtración. Debido a que el hidróxido de cobre es un precipitado abundante se tuvo que enjuagar varias veces con agua destilada hasta que toda la mezcla pasara por el filtro.
Debido a que el proceso de filtración por gravedad es relativamente lento, se tuvo que esperar un poco antes de tener el proceso completo. Una vez terminado dejamos a secar el papel filtro con el precipitado por un día. Se regresó al laboratorio, esta vez para pesar el papel filtro y se obtuvo: 2.7927 grs.
Después de haber tomado el peso, se dejaron caer los pedazos de la pastilla dentro del matraz formando una reacción instantánea y así inflando el globo, ya asegurado que el globo no se inflaba más se midió el diámetro de éste: 7.6 cm. Se volvió a pesar el sistema completo: 386.57 N, se dejó escapar cuidadosamente el gas del globo, se volvió a pesar el sistema dando como resultado: 383.56 N, y se usó un termómetro para calcular la temperatura dentro del matraz, que fue de: 27ºC.
Para hacer los cálculos necesarios de la práctica usamos la siguiente fórmula denominada: Corrección por error de flotación.
d aire= .0012 grs/cm3
d gas= .00196 grs/cm3
d pesa=8 grs/cm3
W2= Masa aparente del gas
W1= Masa corregida del gas
Primero sustituimos el valor del radio por el de nuestro globo: 3.8 cm
Por lo tanto el volumen del gas resultó ser: 229.84 cm3 = 229.84 ml =.229 L
d gas= 1.960 grs/L * .22984 L = .45 grs de masa aparente del gas =W2
W1= .72 grs (Se sustituyeron todos los valores en la fórmula y da como resultado de masa corregida.)
*Nota no es el globo original, fue el intento fallido
*Experimento 2
Se coloco
en un matraz kitazato 0.1 gramos de zinc metálico
que se encontraba ya pesado en un vidrio de reloj y se cubrió con un tapan de hule. Esto se utilizaría más adelante del experimento por
lo cual no se le realizo ningún cambio hasta después.
Se llenó 3/4 partes de un caso de precipitado de 1000 ml con agua,
posteriormente se llenó una probeta al ras con agua,
la cual se colocaría boca abajo en el vaso de
precipitado lleno con agua y se utilizó un soporte para poder sujetar
la probeta y que estuviera un poco separada del fondo del vaso. Después se utilizo una manguera para conectar el matraz kitazato
con la probeta invertida. Se introdujo 5 ml de ácido
clorhídrico en una aguja, la cual se
coloco dentro del matraz kitazato perforando el tapón de hule. El ácido de la aguja se inyectó y junto con el zinc metálico
se produjo una reacción que desprendía gases tóxicos; el volumen que se
obtuvo de pudo medir en la probeta gracias al volumen de agua que desplazo, el
equipo marcó que se había obtenido 30 ml del gas generado por la reacción.
Volumen
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V= 87.93 ml
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Gas producido
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30ml
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Ecuación quimica
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Zn + 2HCl ----> ZnCl2
+ H2
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||
Reactivo limitante
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Zn
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Reactivo en exceso
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HCl
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Masa teórica de H2
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87.93 gramos
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Masa real de H2
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30 gramos
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Rendimiento %
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25%
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Porcentaje de error
|
30%
|
*Experimento 3
Se comenzó por calentar 200 ml de agua destilada, la cual se utilizaría más adelante en el experimento.
El 2equipo después procedió con la obtención del nitrato cúprico. Se pesó 0.25 gramos de alambre de cobre,
del cual fueron tres trozos pequeños y se colocaron en un vaso
de precipitado de 500 ml, posteriormente se agrego 2.5 ml HNO3 concentrado en
la campaña de extracción. La reacción que ocurrió fue exotérmica ya que generaba calor,
el HNO3 fue desintegrando el alambre produciendo un gas de color café por un largo tiempo y la solución cambio a un coló azul. Se hizo los cálculos
para hacer una solución de 3 M a 50 mililitros de
NaOH3 el cual al estar en contacto con el agua destilada produjo una reacción exotérmica y agarro una tonalidad
turbia blanca. Se añadido 15 ml de la solución al vaso de precipitado con la solución que contenía el alambre de . Después se procedió a calentar la nueva solución justo antes de su punto de ebullición. La solución agarro un tono café oscuro, una vez calentado el líquido se esperó a que se sedimentaran las
partes sólida y se decantó el líquido sobrante, se agrego
aproximadamente 100 ml de agua destilada caliente a la solución para que se repitiera el proceso de sedimentación y decantación, para eliminar el exceso de
solvente y quedarse sólo con el soluto. Se procedió
a añadir 2.5 ml de H2SO4.
*Experimento 4
En este experimento se preparó primero una disolución de sulfato de cobre a .5M. Sin embargo los estudiantes pasaron por alto que el sulfato de cobre era pentahidratado y olvidaron agregarlo al peso molecular. Los alumnos pidieron permiso al profesor de llevar el experimento así y él accedió. Después se hizo otra disolución, sólo que esta vez fue de hidróxido de sodio a .5M.
Los cálculos para la primera disolución nos dieron un resultado de:
En cuanto a la segunda disolución los cálculos se hicieron en base a la disolución del sulfato de cobre y nos dio un resultado de:
La siguiente parte del experimento fue montar los materiales para la filtración, pesar el papel filtro: 1.7554 grs. Luego se vertió el hidróxido de sodio en el sulfato de cobre y se empezó a formar el hidróxido de cobre. Fue una reacción instantánea notada a simple vista. Una vez que las sustancias fueron mezcladas se empezaron a pasar por el embudo para el proceso de filtración. Debido a que el hidróxido de cobre es un precipitado abundante se tuvo que enjuagar varias veces con agua destilada hasta que toda la mezcla pasara por el filtro.
Debido a que el proceso de filtración por gravedad es relativamente lento, se tuvo que esperar un poco antes de tener el proceso completo. Una vez terminado dejamos a secar el papel filtro con el precipitado por un día. Se regresó al laboratorio, esta vez para pesar el papel filtro y se obtuvo: 2.7927 grs.
Filtro (A)
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Precipitado + Filtro (B)
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Precipitado obtenido (B) – (A)
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Masa (Gramos)
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1.7554
grs.
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2.5927
grs.
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.8373grs.
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CuSO4 (aq) + 2Na(OH) (aq) = Cu(OH)2 (s) + Na2SO4(aq)
.9755 = 100%
.8373 = 85.83%
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?
2. Escriba y balancee cada ecuación; indique el estado de oxidación de cada elemento; diga a
qué clase de reacción química pertenece:
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?
Conclusión: Lo más demandante de la práctica fue sin duda la parte del globo ya que la formula por corrección por flotación fue algo que no supimos desendreñar bien. Sin embargo pudimos sacar la masa corregida del gas y creemos que los resultados son satisfactorios. También es bueno saber que ya somos expertos realizando soluciones y sus cálculos que era en lo que perdíamos tiempo en las prácticas pasadas.
Otro pequeño detalle es que las prácticas llegan a tener partes donde es necesario dejar secar filtros con precipitados por lo cual hay que esperar un día y volver al siguiente para terminar lo que falto. Algo que afecta el ritmo de trabajo que llevamos.
Referencias:
