INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas.
RAMO MOSCASTRO MI GUELANGEL SECUENCI A 1I V27 EQU QUI PO 5
Pr ác t i c a3:De t e r mi nac i óndel a De ns i daddeunGas
27/May o/2015
Práctica 3“La técnica al servicio de la patria” Determinación de la Densidad de un Gas Objetivos: CO2
•
Prodcir di!"ido de car#ono $
% por reacci!n entre #icar#onato de
•
sodio y &cido clor'ídrico. (eterminar la (ensidad del di!"ido de car#ono en las condiciones en las )e se desarrolla el e"perimento
Introducción densidad es na magnitd escalar referida a la cantidad de masa en n determinado volmen de na sstancia. La densidad media es la ra*!n entre la masa de n cerpo y el volmen )e ocpa y tiene como nidades en el SI La
kg
como
ρ=
3
m
.
m ( 1) v
En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura, y en los cambios de estado. En particular se ha establecido empíricamente: •
Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.
Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). in embargo, e!isten notables e!cepciones a esta regla. "or e#emplo, la densidad del agua dulce crece entre el punto de $usión (a % &C) y los ' &C algo similar ocurre con el silicio a ba#as temperaturas.
•
"or otro lado, la densidad de los gases es $uertemente a$ectada por la presión y la temperatura. a ley de los gases ideales describe matem*ticamente la relación entre estas tres magnitudes:
ρ=
m PM = ( 2) v RT
+onde:
•
es la masa molar del gas en
•
" es la presión del gas en "a
g mol
•
- constante universal de los gases molK ( -/.01' Pam 3 /¿¿
•
2 es la temperatura del gas en 3
"or otro lado cuando se trata de una me4cla de gases ideales, cumple la siguiente ley: ey de +alton de las presiones aditivas: Establece que a presión total e#ercida por una me4cla de gases es igual a la suma de las presiones que cada gas e#ercería si e!istiera solo a la temperatura y volumen de la me4cla: Pi=
ni RT v
( 3)
"or otro lado
m n= M
siguiente: ρi=
m i M i P i V
=
RT
( 4)
y tomando en cuenta la de$inición de la densidad, podemos obtener lo
+onde cada subíndice 5i6 , es un gas di$erente de la me4cla.
Materia:
7idrio de relo# oporte universal con anillo y tela de asbesto "in4as de tres dedos
Reactivos •
•
cido clorhídrico 2ableta e$ervescente (que contenga bicarbonato de sodio)
Esp*tula chica 8ascula eléctrica 8ureta para gases de 1%%ml atra4 de dos bocas con 9 tapones de hule y tubería de l*te! 7aso de precipitados de 9 "robeta corta 2ermómetro
Desarrollo Experimental
lene el vaso de precipitados con agua de la llave, hasta poco antes del borde ;ntrodu4ca la bureta para gases de tal manera que se llene con <%=<9 m de agua. >note este dato Coloque el matra4 de dos bocas sobre el soporte universal, su#eto con las pin4as Conecte la bureta al matra4 con tapon y tubería de late!. ?ota: no coloque el segundo tapon al matra4.
ida 9% l de disolución de @C; %.A molar de la probeta y adiciónelos al matra4. "ese sobre el vidrio de relo# un tro4o pequeBo de la tableta, entre %.9% y %.9' g y anote su masa. >gregue el tro4o de tableta al matra4 y t*pelo inmediatamente con el tapón de hule. antenga la bureta para gases en posición vertical, de tal manera que el nivel del agua en su interior coincida con el nivel del agua en el vaso e!terior, manteniendo así la presión constante. na ve4 terminada la reacción, lea el volumen ocupado por el gas en la bureta y determine el volumen debido Dnicamente al despla4amiento por e$ecto de la reacción. >note ese dato. ea y anote la temperatura del agua -epita el e!perimento una ve4 mas +esmonte el equipo cuidadosamente Colecte los residuos de *cido del matra4 en un vaso de 9A% m, por grupo.
REACCION:
NaH CO 3+ HCI →C O2+ H 2 O + NaCI
Cálculos y Cuestionario
"or calcular: PCO PM
•
ρCO = 2
+onde:
2
CO2
R T exp T exp =22 ℃
+ensidad del dió!ido de carbono
CO2
¿
)
•
PCO = PT − P H O 2
2
+onde : PT =585 mmHg
"resión del
CO2
¿
)
P H O =19.827 mmHg 2
P CO X CO = Fraccion molardel ( CO2 ) PT 2
•
•
•
2
V CO
2
X CO V T
2
V T =V CO +V H O 2
2
7olumen del ( CO2 ) 7olumen total
Cuestionario 1.
E!prese los resultados e!perimentales de densidad del dió!ido de carbono en el .; ρCO =3.703 2
g Kg =3.7 3 L m
ρCO =1.3518 2
+E?;+>+ +;-EC2>
g Kg =1.35 3 L m
+E?;+>+ ;?+;-EC2>
9. 2rans$orme estos datos a C?"2
PCO PM ρCO = R T exp 2
2
CO2
( 1 atm)( 44
(0.0829
g ) mol
atmL )( 273.15 K ) molK
=2.1650
Kg g L 9.1 m 3
0. FGué aplicaciones industriales tiene el conocer el dato de densidad de un gas o de un vaporH Conocer la densidad de un gas es muy importante en la industria, ya que muchas maquinas industriales dependen de ella, por e#emplo: •
•
•
"ara calcular el di*metro, grosor de tuberías que van a transportar un liquido o gas "ara calcular el tamaBo del contenedor, donde se va a procesar dicha materia prima "ara separar materias primas que por equivocación o accidente, o como parte de un proceso industrial, se han me4clado.
Conclusiones:
Esta pr*ctica $ue importante ya que con ella se aprecia la primera reacción química en el laboratorio, así como el mane#o adecuado de las sustancias o reactivos. i bien la densidad de un gas no es $*cil de comprender desde un punto de vista teórico, y e!perimentalmente ayuda mucho aprender a calcularla. 8ibliogra$ia •
"E2-CC;, ->"@ @., IGuímica generalI, adrid "rentice @all cop. 9%%0
•
http:JJes.KiLipedia.orgJKiLiJCondicionesMnormalesMdeMpresiNC0N80nMyMtemperatura
•
erKayJ Física para ciencias e Ingenieria JEditorial cOraK=@ill (1PP9)
