Objetivo. Observar cómo influye la Temperatura en una reacción química y distinguir una reacción endotérmica de una exotérmica. Hipótesis. Según los datos teóricos la reacción N2O4→NO2 es endotérmica, entonces
si el
experimento sale bien cuando tengamos una reacción endotérmica(N2O4→NO2) al calentar se favorecerá la formación de NO2 y al enfriar como tenemos la reacción inversa, es exotérmica y se formará N2O4.
CUADRO CONCEPTUAL. Influencia de la Temperatura en el equilibrio Químico
El aumento o disminución de la Temperatura cambia el valor de K
Un aumento en la Temperatura
Una disminución Temperatura
favorecerá la reacción endotérmica
favorecerá la reacción exotérmica
cuando cuando
El cambio de entalpía es positivo
el cambio de entalpia es
es endotérmica
es negativo es exotérmica
cuando es endotérmica la constante
cuando la reacción es exo-
de equilibrio aumenta si se aumenta
térmica al aumentar la
la Temperatura
Temperatura, la constante
El equilibrio se desplaza a hacia
de equilibrio disminuye
los productos el equilibrio se desplaza hacia los productos
Tarea Previa. 1. Completar y balancear la siguiente ecuación química: Cu°
+
4HNO3→
Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2H2O
2. El dióxido de nitrógeno es un gas café-rojizo que se encuentra en bajas concentraciones en la atmósfera de ciudades con alto índice de
contaminación.
Investigar a partir de qué gases y en qué condiciones se forma en la atmósfera. La formación del NO2 en la atmósfera resulta de la oxidación del NO generado en los motores de combustión interna por la combinación directa de N con O2. Se lleva a cabo en dos etapas: 1)Formación del óxido nitrio N2 + O2 →2NO 2)Formación del dióxido de nitrógeno 2NO + O2→2NO2 La mayor fuente de emisiones de óxidos de nitrógeno es el uso de combustibles por fuentes fijas o móviles, aunque también se producen en la fabricación de HNO3, el uso de explosivos, uso del gas L.P y el proceso de soldadura. Los óxidos de nitrógeno se forman de manera natural, por actividad bacterial, volcánica y por descargas eléctricas. El NO2 es un gas café-rojizo que se encuentra en bajas concentraciones. 3. El NO2 puede dimerizarse, según la siguiente reacción reversible, para producir el N2O4, que es un gas incoloro. 2 NO2 N2O4 Dibujar las estructuras de Lewis de estas dos especies:
4. ¿Al formarse un enlace químico se absorbe o se desprende energía? ¿Por qué? Se desprende, por que las energías enlace son siempre positivas; ya que, la formación de un enlace libera siempre calor.
Diagrama de Flujo. INICIO Paso 1: Bajo la campana se deberá instalar el siguiente equipo: Dos tubos de ensaye con su tapón respectivo, a los tapones se unirán a un tubo de vidrio de manera que haya comunicación entre los dos tubos, a uno de los tubos se pondrán virutas de cobre. Al que tiene las virutas de cobre se pondrá una jeringa en su tapón.
Paso 2: . En un tubo de ensaye colocar unas virutas de cobre, como se puede apreciar en la
figura. Agregar poco a poco unos mililitros de ácido nítrico (1:1); con esto se
generará el gas NO2.
Paso 3: Marcar tres tubos de ensaye (1, 2 y 3) y en cada unos de éstos colocar una muestra del gas. Tapar los tubos herméticamente con tapones de hule.
Paso 4: Después de tomar las muestras agregar agua a través de la jeringa, para así detener la producción del NO2.
Paso 5: El tubo 3 servirá como testigo
Paso 6: El tubo número 1 se calienta en un baño María, al sumergirlo presionar el tapón del
tubo con el pulgar. Mantenerlo así hasta que ocurra un cambio en el color,
describirlo, comparándolo con el tubo 3: Se obscureció Paso 7: Mientras tanto colocar el tubo número 2 en un baño de hielo y describir el cambio de color, comparándolo con el tubo testigo: Se aclaró Paso 8: Después de la comparación deje los tubos reposar unos minutos hasta que todos tengan la misma temperatura, compararlos y anotar las observaciones.
Los tubos 1 y 2 vuelven a retomar el color del tubo 3 Paso 9: Posteriormente poner el tubo 1 en un baño de hielo y el tubo 2 en un baño María. Sacarlos al ocurrir el cambio de color y compararlos con el testigo. Anotar las observaciones. EL TUBO 2 SE OBSCURECIÓ Y EL TUBO 1 SE ACLARÓ, CON RESPECTO AL TESTIGO.
FIN Cuestionario 1. Tomando en cuenta que la formación de dimerización del NO2 para formar N2O4
implica únicamente la formación de un enlace, indicar si la siguiente reacción es endotérmica o exotérmica, incluyendo al calor (Q) como un producto o un reactivo:
2 NO2 →
N2O4 + Q EXOTÉRMICA
2. Escribir la reacción de disociación del N2O4. ¿Esta reacción es endotérmica o exotérmica? ¿Por qué puede saberse esto con seguridad? Q + N2O4 → 2 NO2 ENDOTÉRMICA POR QUE SE DESTRUYE EL ENLACE Y ABSORBE LA MISMA CANTIDAD DE ENERGÍA QUE SE FORMÓ EN EL ENLACE . 3. Completar los siguientes enunciados: Si la reacción A + B C es endotérmica, un aumento en la temperatura provocará que el equilibrio se desplace hacia _PRODUCTOS
Si el equilibrio A + B C se desplaza hacia la izquierda cuando se aumenta la temperatura, la reacción es _EXOTÉRMICA
Influencia de la temperatura en el equilibrio químico Experimento 2 Hipótesis. Si el experimento sale bien cuan tengamos una reacción endotérmica, se va a requerir calor para que se lleve a cabo la reacción y cuando tengamos una reacción exotérmica se desprenderá calor. [Co(H2O)6]^2+(ac) + Cl(exceso) → [CoCl4]^2-(ac) + 6H2O Esta reacción en endotérmica en el sentido directo; por lo tanto cuando se le agregue calor, formará más [CoCl4]^2-(ac) y cuando se enfríe se formará más [Co(H2O)6]^2+ (ac).
Diagrama de Flujo.
INICIO
Paso 1: Marcar tres tubos de ensaye (1, 2 y 3) y colocar en cada uno, aproximadamente 0.2 g de sílica gel con indicador de humedad.
Paso 2: El tubo 3 servirá como testigo
Paso 3: Añadir a los tubos número 1 y 2, dos gotitas de agua destilada y registrar el cambio de color de la sílica gel.
Paso 4 : Añadir 0.5 mL de HCl concentrado al tubo número 2 y observar. Registrar el cambio de color de la sílica gel.
Paso 5: Calentar el tubo número 1 en el mechero hasta que ocurra un cambio notorio en el color de la sílica gel. Anotar el color.
Paso 6: Después de calentar, dejar reposar el tubo número 1 durante 10 minutos hasta que alcance la temperatura del ambiente. Anotar las observaciones.
FIN
Cuestionario. Los colores que, en sus dos posibles formas, la sílica gel con indicador de humedad adquiere, son debidos a los compuestos de cobalto [CoCl4]^2- o [Co(H2O)6]^2+ ya que la sílica gel por sí sola es incolora. 1. Indicar el color de la sílica gel con indicador de humedad cuando el indicador de humedad se encuentra como cloruro de cobalto hexahidratado [Co(H2O)6]^2+ rosa 2. Indicar el color de la sílica gel con indicador de humedad cuando el indicador de humedad se encuentra como tetracloruro de cobalto [CoCl4]^2-
azul
3. Escribir la ecuación de disociación del HCl en agua, ¿Se encuentra presente algún ion que produzca color a la disolución? HCl + H2O→ H3O^+
+ Cl^-
es incolora
4. Escribir la ecuación de disociación del [Co(H2O)6]Cl2 en agua, ¿Qué especie es la que provoca color en la disolución? [Co(H2O)6]Cl2 + H2O ↔ [Co(H2O)6^2+ Calor [Co(H2O)6]^2+ ROSA
+
2Cl^-
5. Cuando se hace reaccionar a temperatura ambiente la sílica gel con el indicador en forma de [Co(H2O)6]^2+ con una disolución concentrada de HCl, se establece un equilibrio entre los iones complejos Co(H2O)6^2+ y CoCl4^2¿Qué color tiene esta disolución? incolora De acuerdo con el equilibrio establecido en la introducción, [Co(H2O)6]^2+(ac) + Cl^- (exceso) ↔ [CoCl4]^2- (ac) + 6H2O y considerando los resultados obtenidos en los pasos 3 y 4, responder: 6. ¿A qué temperatura predomina la especie [Co(H2O)6]2+? Fría 7. ¿A qué temperatura predomina la especie [CoCl4]2-? Caliente 8. Al suministrar calor, el equilibrio se desplaza hacia la __derecha(derecha, izquierda) y podemos decir que la reacción en ese sentido es _endotérmica (exotérmica o endotérmica). 9. ¿Las siguientes dos reacciones (hipotéticas) serían endotérmicas o exotérmicas? Co(H2O)6^2+ → Co^2+ CoCl4^2- → Co^2+
+ 6H2O __ENDOTÉRMICA
+ 4 Cl
ENDOTÉRMICA
10. En la reacción de formación del ion [Co(H2O)6]^2+ a partir de la especie CoCl4^2Indicar si la reacción requiere calentarse o enfriarse para ser más cuantitativa (que haya una mayor cantidad de producto presente). Requiere enfriarse . 11.- ¿Esta reacción es exotérmica o endotérmica? Exotérmica
Análisis de Resultados. Experimento 1 De acuerdo a los datos de la hipótesis la reacción N2O4→2NO2 si es endotérmica; ya que, al aumentar la Temperatura aumenta el NO2, cuando la reacción es endotérmica absorbe calor y trata de bajar la Temperatura ; en consecuencia, la reacción de tetraóxido a dióxido es endotérmica. El NO2 se mostró marrón. Mientras que la reacción inversa ; o sea, 2NO2→ N2O4 al disminuir la Temperatura aumenta el N2O4, una reacción exotérmica favorece el aumento de Temperatura; por lo tanto, la reacción en el sentido NO2 a N2O4 es exotérmica. Experimento 2. La Hipótesis nos dice que [Co(H2O)6]^2+(ac) + Cl(exceso) → [CoCl4]^2-(ac) + 6H2O es endotérmica, y si fue asi; ya que, al calentar en baño maría se pone azul y al enfriar en hielo se pone rosa. Cuando se calentó la reacción se formó más [CoCl4]^2- por que y cuando se enfrío se obtuvo [Co(H2O)6)], lo que quiere decir que la primera reacción es endotérmica y la segunda reacción es exotérmica. Conclusiones. Nos dimos cuenta que nuestros resultados fueron muy apegados a los datos teóricos. Aprendí que un reacción endotérmica requiere calor y si se lo suministramos, favorecerá la aparición de productos( como la de N2O4→NO2 o como [Co(H2O)6]^2+ (ac) + Cl(exceso) → [CoCl4]^2-(ac) + 6H2O ) y que si se le quita calor favorecerá la aparición de los reactivos. Nosotros quitamos y pusimos calor poniéndolos en baño maría y en hielo. Aprendí que cuando se forman productos se dice que el equilibrio se desplaza a la derecha(reacción endotérmica) y cuando se forman reactivos el equilibrio se desplaza a la izquierda(reacción exotérmica). BIBLIOGRAFÍA Chang/química Brown/Química Mortiner/Química
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
MATERIA: QUÍMICA GENERAL II
TEMA: REPORTE DE PRÁCTICA 8” INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO”
ALUMNO: ROJAS VALLEJO ARMANDO
GRUPO: 6
