laboratorio 4

Desarrollo experimental A

A. Materiales y Reactivos:

.Mechero

.Tubo jet

.Tubo de prueba con manguera de salida

.Pinza para tubo de prueba

.Oxido cúprico

.Granallas de Zinc (Zn)

.HCl 6M

.Balanza electrónica

B. Parte experimental:

1. Colocar en el tubo de prueba 5ml de Ácido clorhídrico (HCl) 6M.

2. Pesar el tubo jet en la balanza electrónica*

(*Recomiendo que el tubo jet este seco y limpio para no tener error a la hora de pesar)

3. En el tubo jet con la ayuda de la pinza, agregar oxido cúprico que tiene un color negro, de tal manera que esté quede en la curvatura del tubo.

4. Volver a pesar el tubo jet (esta vez con el óxido cúprico introducido).

5. Introducir la manguera en el tubo jet*, y con la parte del tapón, cerrar el tubo de prueba.

*Hacerlo con cuidado, evitar que el óxido cúprico caiga en la manguera.

6. Encender el mechero, con mucho cuidado calentar la parte donde se encuentra el óxido cúprico(específicamente en la curvatura),mientras tanto destapamos el tubo de prueba el cual contiene el HCl y agregamos el zinc para luego volver a taparlo, produciéndose la siguiente reacción:

Zn(s)+2HCl(l) H2(g)+ZnCl2

Se observa que cuando se agrega el zinc, empieza a burbujear y a liberar un gas.

El H2(g) obtenido en la reacción, reaccionara con el óxido cúprico de la siguiente manera:

H2(g)+CuO(s)Cu+H2O(g)

El calentamiento del codo debe ser hasta que el color negro del CuO se transforme en rojizo.

En esta reacción observamos que el óxido cúprico (color negro) paso a ser cobre metálico (color rojizo) liberando vapor de agua.

7. Luego, pesaremos el tubo jet*.

*Recomiendo esperar que se enfrié el tubo jet, para poder sacarlo del sistema y poder pesarlo con mayor exactitud.

Cálculos:

I)Peso del tubo jet vacío:7.02

II)Peso del tubo jet+CuO:7.22

III)Peso del tubo jet+Cu:7.15

IV)Peso del CuO(S):0.2

V)Peso del Cu(S):0.13

VI)Peso teórico del Cu:

79.5 g de CuO (S)……………….63.5 g de Cu 0,2 g de CuO (s)…………..x

X=0.159 g de Cu

VII)Porcentaje de error experimental:

%=0.16−0.130.16 *100

18 % por exceso.

D. Cuestionario

1. ¿Con qué objetivo se usa HCl(ac) y Zn?

Se usa estos reactivos con la finalidad de obtener el hidrogeno gaseoso (H2(g)) para que este reaccione con el oxido cúprico y obtener cobre metalico.



2. ¿Por qué el hidrogeno es un alto reductor?

El único electrón del hidrógeno está fuertemente unido al núcleo, lo que hace que sea bastante difícil arrancárselo para formar un ion positivo. Por otro parte, su afinidad electrónica es muy baja, lo que supone una gran dificultad para pasar a ion negativo. Este es el motivo porque el hidrógeno forma generalmente compuestos siendo un gran agente reductor.

3. Escriba la reacción entre el agente reductor y el CuO


4. ¿Por qué se deja enfriar el tubo jet con la punta encendida?

Se deja enfriar con la punta del tubo jet encendida para poder eliminar el residuo de agua.

5. ¿Por qué se deja de calentar cuando el contenido del tubo toma un color rojo ladrillo?

Lo que queríamos obtener era el cobre metálico (color rojizo),al ponerse de este color nos indica que ya reacciono y se liberó del oxígeno.

6. Si la concentración del ácido es 2.0 M se usa Mg y el peso del CuO en el tubo jet 0.795g ¿cuál debe ser, como mínimo ,el volumen de acido utilizado?

Mg+2HClH2+MgCl2


Datos:

W(CuO):0.795 M(HCl): 2.0

1. Hallamos las moles de CuO


1molCuO79.5gdeCuO ¿0.795 gdeCuO= 0.01 mol de CuO

2. Hallamos las moles de H2


1mol deH 21mol deCuO ¿0.01moldeCuO=0.01 mol de H2

3.Hallamos las moles de HCl

Mg+2HClH2+MgCl22mol de HCl1molde H 2 ¿0.01molde H 2=0.02 mol d HCl

4. Hallamos el volumen

M=nv

2=0.02v

V=10 mL HCl

Desarrollo experimental B

A. Materiales y Reactivos

.Vaso 400 mL

.Pipeta de 10 mL

.Vaso 100 mL

.Embudo

.Luna de reloj

.Papel filtro

.Na3(PO4)2.12 H2O(sol)

.BaCl.H2O(ac)

B. Parte experimental

Precipitación

1. Con la ayuda de la espátula y la balanza pesar 1 g de Na3(PO4)2(S) en un vaso de 100 mL y agregarle 100 mL de H2O,lo mismo hacemos con el BaCl2.A estas dos soluciones la agitaremos con la bagueta.

2.Luego verter estas dos soluciones en un vaso de 400 mL, agitarla por 2 minutos con la bagueta y luego dejar reposar durante 10 minutos, veremos que habrá un precipitado blanco que es el fosfato de bario, formándose la siguiente ecuación:

2Na3(PO4)2(ac)+ 3BaCl2(ac) Ba3(PO4)2(s)+6NaCl(ac)

3.Con la pipeta de 10 mL sacaremos 50 mL*(es decir repetir 5 veces el procedimiento)de la solución y lo vertimos **.

*Hacer el procedimiento con mucho cuidado sin que la pipeta toque el fondo del vaso, porque podríamos absorber el precipitado.

**Los 50 mL de solución lo guardaremos para más adelante determinar el reactivo limitante y el reactivo en exceso.

4.Pesar el papel filtro, luego colocarlo en el embudo y filtrar la solución restante(del vaso de 400mL).

*Recomiendo agitar la solución cada vez que echemos está en el embudo para que así no quede sedimento en el vaso.

5.Sacar el papel filtrado y colocarlo en la luna de reloj para luego llevarlo a la estufa sacarlo de la estufa luego de media hora y luego pesarlo.

Datos:

a)Masa de la mezcla de sal:

b)Masa del Ba3(PO4)2 experimental:

c)Moles de Ba3(PO4)2:

d)Moles de BaCl2.2H2O reaccionantes:

e)Masa de BaCl2 reaccionantes:

f)Moles del Na3(PO4)2. 12H2O:

g)Masa del Na3(PO4)2:

Determinación del reactivo limitante:

En la parte anterior guardamos 50 mL de solución, en esta parte de la práctica es donde la usaremos.

1. Separamos la solución en 2 partes (25 mL en cada vaso), al primer vaso le agregaremos 6 gotas de BaCl2 0.5 M,aquí observaremos que no se forma ningún precipitado esto quiere decir que el BaCl2 está en exceso; por el contrario al agregar 6 gotas Na3(PO4)2 0.5 M al segundo vaso se formara el precipitado quedando en evidencia que el fosfato de sodio es el reactivo limitante.

Datos:

a)El reactivo limitante teorico es:

b)

Determinacion del exceso de reactante

1.Luego de la experiencia anterior verter ambos vasos en uno solo y añadir 5 mL de BaCl2 0.5 M.

2.Pesar el papel filtro y colocarlo en el embudo para luego filtrar la solución,sacar el papel filtro colocarlo en la luna de reloj y llevar a la estufa,esperar que seque y luego pesar.

Datos:

a) Masa del precipitado Na3(PO4)2 adicional:

b)Masa del reactivo limitante en la mezcla de sal:

c)Masa del exceso del reactante,que fue precipitado,por el reactivo limitante:

d)Masa del exceso del reactante(que no ha reaccionado):

e)Masa de la mezcla de sal estiado b+c+d:

f)%error experimental

g)%promedio de error

h)% de rendimiento

Cuestionario

1.Escriba la reacción química en que se fundamentó la experiencia e indique ¿cómo se obtuvo el reactante H2?

El reactante H2 se consigue mediante la siguiente reacción:


2.¿Qué indica la transformación de color negro en color rojo ladrillo del contenido del tubo jet? Escriba la semireaccion.

El cambio de color indica que el óxido cúprico al reaccionar con el H2 ,se libera del oxígeno y queda como cobre metálico.

Cu+2 + 2e−¿¿Cu0

3.¿Por qué se deja enfriar el tubo con la punta encendida?

Para poder eliminar algún residuo de agua.

4.Si el tubo contiene 0.639 g de óxido, ¿Cuántos gramos de Zinc como mínimo deben reaccionar con ácido y producir suficiente agente reductor que transforme todo el óxido del metal?


79.5 g CuO …… 2 g de H2

0.63 g CuO …… x

X=0.0158 g de H2


65.4 g Zn …… 2 g de H2

Y …… 0.0158 g de H2

Y=0.518 g de Zn

Necesitaremos 0.518 g de Zn.

5.Escriba la ecuación balanceada en que se fundamenta la reacción y las cantidades estequiométricas de cada reactante considerando que se encuentran como Na3PO4.12H2O Y BaCl2.2H2O respectivamente.

6.Mediante un diagrama de bloques,describa los pasos para determinar el reactivo limitante.

Se mezclan 10 g de Al y 15 g de S para que se produzca la siguiente reaccion:

2Al(s)+3S(s)Al2S3(g) ;¿ Cuanto reactante queda sin reaccionar? Al=27 S=32

Hallamos las moles de Aluminio

10 g Al x 1mol Al27 g Al

0.370 mol Al

Hallamos las moles de Azufre

15 g S x 1mol S32 gS

0.468 mol S

Se calcula las moles de producto que se podría formar a partir de cada reactante*

0.370 mol Al x 1mol Al2 S32mol Al

0.185 mol Al2S3

0.486 mol S x 1mol Al2 S33mol S

0.156 mol Al2S3

*Es aquí donde nos damos cuenta que el reactivo limitante es el que nos da menor cantidad de producto.7

El reactivo limitante es el Azufre.

La cantidad de Al en exceso es igual a 0.370 mol de Al presente al principio de la reacción menos la cantidad que se consume en el proceso de la reacción.

0.468 mol S x 2mol Al3mol S =0.312 mol Al

La cantidad en exceso es 0.370 mol-0.312 mol=0.058 mol Al<>1.566 g Al

7.150 g se una muestra que contiene el 60% de CaCO3 se mezcla con 500 mL de HCl 3,0 M ¿Cuánto de reactante sobra y cuántos gramos de CaCl2 se forma?

CaCO3+2HClH2CO3+CaCl2

Como tenemos 150 g de una muestra que contiene el 60% de carbonato de calcio, la masa de este será de 90 g.

Como tenemos 500 mL de acido clorhídrico 3.0 M, primero hallaremos el número de moles del

ácido, M= nv , donde n=1.5.

Hallamos las moles de los reactantes

90 g CaCO3 X 1molCaCO3100gCaCO3

0.9 mol CaCO3En el primer paso hallamos las moles del HCl que es igual a 1.5 mol

Se calcula las moles de producto que se podría formar a partir de cada reactante*

0.9 mol CaCO3 X 1molCaCl21molCaCO3

0.9 mol CaCl2

1.5 mol HCl x 1molCaCl22mol HCl

0.75 mol CaCl2

Nos damos cuenta que el reactivo limitante es el HCl.

1.5 mol HCl x 1molCaCO32mol HCl

0.75 mol CaCO3.

Hallando el reactante de sobra 0.9 mol-0.75 mol = 0.15 mol CaCO3<>15 g de CaCO3

Hallando la masa de CaCl2 formada,sabiendo que tenemos 1.5 mol de HCl<>57.75 g de HCl

CaCO3+2HClH2CO3+CaCl2

2 x (38.5 g de HCl) …… 115 g de CaCl2

57.75 g de HCl …… x

X=86.25 g de CaCl2.

Obtendremos 86.25 g de CaCl2

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