UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL Área Académica de Ingeniería Química
INFORME N° 3 EQUILIBRIO HOMOGÉNEO EN FASE LÍQUIDA QU-426
Sección: A
Grupo: 1
ÍNDICE DENSIDAD Y PESO MOLECULAR……………………………………….…………………….1 1. OBJETIVO..………………………………………………………………………………..1 2. FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………………………………1 2.1. ATMÓSFERA……………………………………………………………………..1 2.2. ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES………………………….1 2.3. PESO MOLAR…………………………………………………………………….1 3. DATOS Y RESULTADOS………………………………………………………………..2 4. CÁLCULOS QUÍMICOS………………………………………………………………….2 4.1. PARA LA MASA MOLAR DEL AIRE…………………………………………...2 4.2. PARA LA DENSIDAD DEL AIRE ………………………………………………4 5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ………………………………………………………..7 6. OBSERVACIONES……………………………………………………………………….7 7. CONCLUSIONES…………………………………………………………………………8 8. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………8 9. APÉNDICE…………………………………………………………………………………8 9.1. DIAGRAMA DE PROCESOS……………………………………………………………8 9.2. APLICACIÓN INDUSTRIAL……………………………………………………………....9 .TECNOLOGIA DE DESTILACIÓN DEL AIRE……………………………………………...9
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EQUILIBRIO HOMOGÉNEO EN FASE LÍQUIDA 1. OBJETIVOS Realizar el estudio del estado de equilibrio y determinar la constante de equilibrio para una reacción química en fase líquida 2. FUNDAMENTO TEORICO VELOCIDAD DE REACCION Toda reacción química se verifica a una velocidad definida en condiciones determinadas de temperatura y concentración, etc. La velocidad de una reacción se puede definir como el peso de las sustancias reaccionantes, en mol gramos, transformado en segundo. Existen un número de factores que pueden alterar la velocidad de una reacción. Estos son temperatura , concentración, catálisis, aunque pueden existir otros, por ejemplo, la tensión superficial.
LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO La magnitud de la constante de equilibrio indica si una reacción en equilibrio es favorable a los productos o a los reactivos. Si K es mucho mayor que 1 (es decir, K >> 1), el equilibrio se desplazará hacia la derecha y favorecerá a los productos. Por el contrario, si la constante de equilibrio es mucho menor que 1 (es decir, K << 1), el equilibrio se desplazará a la izquierda y favorecerá a los reactivos En este contexto, cualquier número superior a 10 se considera que es mucho mayor a 1, y un número menor a 0.1 significa que es mucho menor que 1. Aunque el uso de los términos “reactivos” y “productos” pudiera resultar confuso porque una sustancia que es un reactivo en la reacción hacia la derecha también es el producto de la reacción hacia la izquierda, esta terminología es congruente con la convención de que las sustancias escritas al lado izquierdo de las flechas de equilibrio se consideran como “reactivos”, y las que están al lado derecho, como “productos”. Consideremos la reacción reversible: A+B C + D Se define la constante de equilibrio: Keq= ([C][D])/([A][B])
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3. DATOS Y RESULTADOS VOLÜMENES DE REACTIVOS EN mL Frasco N°
HCl 3N
CH3COOH
C2H5OH
CH3COOC2H5
H2O
1
5.0
4.0
1.0
0
0
2
5.0
3.0
2.0
0
0
3
5,0
2.0
3.0
0
0
4
5.0
1.0
4.0
0
0
Tabla N°1. Mezcla de reactivos para la reacción
SUSTANCIA
DENSIDAD A 25°C (g/cm3) o (g/ml)
MASA MOLAR (g/mol)
HCl
1,049
36,5
CH3COOH
1,08
60,0
C2H5OH
0,79
46,0
CH3COOC2H5
0,901
88,0
H2O
0,999
18,0
Tabla N°2. Datos Bibliográficos Propiedades y peligrosidad SUSTANCIA HCl CH3COOH
PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Liquido incoloro o levemente amarillo, es uno de los ácidos fuertes menos peligrosos de manejar. Es un ácido débil que se encuentra en el vinagre.
PELIGROSIDAD Es irritante y corrosivo, puede producir quemaduras a la piel El ácido acético concentrado es corrosivo
C2H5OH
Es un alcohol que a condiciones Afecta el sistema nervioso normales. es un líquido incoloro e central, provocando euforia, inflamable mareos, etc. CH3COOC2H5 El acetato de etilo es un Producto inflamable, es irritante líquido incoloro, característico de los de piel y vías respiratorias. ésteres, no residual. Tabla N°3. Propiedades fisicoquímicas y peligrosidad de las sustancias
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Datos de la primera Titulación: Frasco 1
Volumen de la solución (mL) 2
Volumen de NaOH 0,5N (mL) 43.3
2
2
21.8
3
2
28
4
2
13.5
Tabla N°4. Volúmenes usados en la 1 ra titulación
Datos de la segunda titulación en el equilibrio Frasco 1
Volumen de solución en equilibrio (mL) 2
Volumen de NaOH en equilibrio 0,5N (mL) 20.1
2
2
16.1
3
2
22.4
4
2
9.8
Tabla N°5. Volúmenes usados en la 2 da titulación 4. CÁLCULO QUÍMICOS
∗ = ∗ , = ̅ = ̅ ∗ ∗.8 = =0.72 Por ejemplo para el CH COOH, : = ̅ Sabemos que:
3
Así para todos se obtendrá:
Excepto el número de mol de HCl puro:
() = ( 3) ∗ ( 3) = 3 ∗ 0.005 = 0.015 Número de moles al inicio
Frasco N°
HCl (puro)
CH3COOH
C2H5OH
CH3COOC2H5
H2O
1
0.015
0.072
0.01717
0
0
2
0.015
0.054
0.0343478
0
0
3
0.015
0.036
0.0515217
0
0
4
0.015
0.018
0.0686958
0
0
Tabla N°6. Número de moles en la solución
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La normalidad de HCl en equilibrio, se obtiene igualando número de moles al inicio y al final, pues el HCl no reacciona:
() = ( ) ∗ () = ( ) ∗ (ó ) )∗() …(1) ( ) = ( (ó ) Para nosotros la normalidad de HCl en el equilibrio va a ser constante, pues el volumen de HCl con el que hemos trabajado es de 5ml, entonces:
( ) = ∗ =1.5 Y el número de moles es de: () =1.5∗10∗10 − =0.015 El agua existente en la solución proviene del ácido clorhídrico entonces habrá una cantidad de moles de agua :
(3) = + = (3) = (3) ∗ (3) () ∗ ̅() = 1.049∗ 5 0.015 ∗ 36.5 = 4.6 976 = 0.2609 = ̅() El número de moles de CH 3COOH en el equilibrio se obtendrá igualando los números de equivalentes gramos de en la titulación aplicada Se cumple: #equi-gCH 3COOH(equi)+ #equi.-gHCl(equi) = # equi-g NaOH
(. ) ∗ ( ) + (3COOHequi) =Vgastad∗N(NaOH)…(2) (1) en (2):
)∗() + (3COOHequi) =Vgasta∗N(NaOH) (. ) ∗ ( (ó )
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(3COOHequilibrio) ) ∗ () .∗() ( )( (ó ) = ( ) Para nuestro caso N(HCl en equilibrio) es 0.015N, vol(sol. a titular) es 2ml y la normalidad del NaOH es 0.5N Entonces:
(3COOHequilibrio) = .∗0.52∗1.5 2 (3COOHequilibrio) = .∗0.53 2 Se sabe que: (3 ) = (3COOHequilibrio) ∗ (ó ) Pero: el V(solución total) es 10ml =0.01L Entonces:
Se obtine:
(3 ) = ∗.− 0.01 (3 ) = [∗0.53 ]0.01 2 3 (3 ) = 400 200
Frasco 1
Volumen gastado de NaOH(mL) 20.1
Moles de CH3COOH en equilibrio 0.03521
2
16.1
0.02525
3
22.4
0.041
4
9.8
0.0095
Tabla N°7. Moles de ácido acético en el equilibrio
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Hallemos las constantes de equilibrio: Para el tubo 1, K1: HCl
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Inicio: Reacciona/Produce: Equilibrio:
0.072 X 0.03521
0.01717
-
X
0.2609
X
0.01962
0.03679
X 0.29769
Se observa: 0.072-X= 0.03521, entonces, X=0.03679, y el volumen total es: 10ml= 0.01L
(. )(. ∗ . . ) =15.8536 Entonces: K1 = ∗ = . . ( . )( . ) Para el tubo 2, K2: HCl
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Inicio: Reacciona/Produce: Equilibrio:
0.054
0.0343478
-
X
X
X
0.02525
0.0055978
0.02875
0.2609 X 0.28965
Se observa: 0.054-X= 0.02525, entonces, X=0.02875, y el volumen total es: 10ml= 0.01L
(. )(. ∗ . . ) =58.91591428 Entonces: K2 = ∗ = . . ( . )( . ) Para el tubo 3, K3: HCl
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Inicio: Reacciona/Produce: Equilibrio:
0.036 X 0.041
0.0515217 X 0.05651217
X 0.005
0.2609 X 0.2659
Se observa: 0.036-X= 0.041, entonces, X=-0.005, y el volumen total es: 10ml= 0.01L
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(. )(. ∗ . . ) =0.5738025 Entonces: K3 = ∗ = . . ( . )( . ) Para el tubo 4, K4: HCl
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Inicio:
0.018
0.0686958
X
X
Reacciona/Produce: Equilibrio:
0.0095
0.0601958
X 0.0601958
0.2609 X 0.3210958
Se observa: 0.018-X= 0.0095, entonces, X=0.0085y el volumen total es: 10ml= 0.01L
(. )(. ∗ . . ) =33.799 Entonces: K4 = ∗ = . . ( . )( . ) Kpromedio =27.285579 El valor de la constante de equilibrio a 25°C en tablas es de 4 %error=85.185% 5. DISCUCIÓN DE RESLTADOS
Hemos considerado las moles de agua debido presente en el HCl 3N, pero no en el alcohol a pesar de ser absoluto solo se puede destilar a un 95% esto también influirá en los resultados.
6. OBSERVACIONES
La titulación acabará cuando se evidencie un rojo magenta en la solución y no un rojo intenso. Una gota de más de NaOH hace que la solución tenga un color de rosado fuerte.
7. CONCLUSIONES: No se llegó al valor esperado de 4 se obtuvo una constante de 27.285579 en promedio con un error de 85.185%
8. BIBLIOGRAFIA: 9. APENDICE:
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