Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ciencias
PRÁCTICA 5 “DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE RENDIMIENTO DE UNA RECCIÒN QUÌMICA”
Diego Andrés de León Robledo 201513745
Guatemala, abril de 2016
RESUMEN
En la práctica número 5 se determinó el porcentaje de rendimiento de una reacción química. Esto se hizo encontrando la cantidad de moles presentes de cada reactivo, para después encontrar la cantidad de moles del dióxido de carbono, el cual es el valor teórico. Después para encontrar el valor experimental se utilizó la ecuación de gases ideales, con el volumen en metros cúbicos y la presión en pascales, de esta manera se obtuvo el valor experimental de los gramos de dióxido de carbono. Una vez que se tiene el valor teórico y experimental se encontró el rendimiento de la reacción química, el cual es el valor experimental. Para determinar el porcentaje de rendimiento, se dividió el valor experimental entre el valor teórico y se multiplicó por cien.
3
1.
Tabla I.
RESULTADOS
Reacción Química balanceada
HCL(ac) + NaHCO3 H2O(l) + CO2(g) + NaCl(l) Fuente: Práctica no. 5.
Tabla II.
Gramos teóricos de gas formado
0.20 g CO2 Fuente: Ecuación 3.
Tabla III.
Gramos experimentales de gas formado
0.08 g CO2 Fuente: Ecuación 6 y 7.
Tabla IV.
Rendimiento de la reacción
0.08 g CO2 40% Fuente: Ecuación 8.
1
Tabla V.
Reactivo limitante
Moles HCL Moles NaHCO3 0.0045 0.0045 No hay reactivo limitante ya que ambos tienen la misma cantidad de moles. Fuente: Ecuación 1 y 2.
3
2.
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Como se observa en la tabla IV el porcentaje de rendimiento quedo únicamente de 40%, quiere decir que el valor experimental quedo alejado del valor teórico. Lo que pudo influir en este caso, es que no se tapó rápidamente en kitazato a la hora de mezclar el bicarbonato de sodio con el ácido clorhídrico. Al no taparse rápidamente el kitazato, el dióxido de carbono de la mezcla se escapó al ambiente en vez de irse a la probeta. En el caso del reactivo limitante, se puede observar en las tablas I y II que la cantidad de moles de los dos reactivos, en este caso ácido clorhídrico y bicarbonato de sodio, es igual, esto quiere decir que no hay un reactivo limitante al tener la misma cantidad los dos. Entonces la cantidad de gramos de dióxido de carbono se puede sacar con cualquiera de los dos reactivos, si hubiera habido un reactivo limitante, la cantidad de gramos de dióxido de carbono se tendría que haber sacado con el reactivo limitante. En el caso del volumen de aire, ya que se hicieron 3 repeticiones, en los tres casos quedaron valores distintos, y alejados el uno del otro, esto afectó considerablemente la cantidad de gramos de dióxido de carbono experimental, ya que la desviación estándar de esos tres volúmenes era grande, y como la media de los volúmenes fue la que sustituyó en la ecuación de gases ideales, la cantidad de moles de dióxido de carbono se vio afectada, y por consiguiente la cantidad de gramos del dióxido de carbono. El error humano también influye en los resultados obtenidos, ya que a la hora de tomar los mililitros de los reactivos no se pudo haber tomado la medida correcta, ya que el menisco de la sustancia dentro de la probeta es el que debe de estar en el número de la probeta, y no los lados.
5
CONCLUSIONES 1. El agua ayudó a que la reacción entre el bicarbonato de sodio y el ácido clorhídrico no fuese tan violenta. 2. El volumen de aire que entró a la probeta es el mismo volumen de agua desplazada. 3. Si el kitazato no se tapa a tiempo, el gas que expulsa la reacción entre el bicarbonato de sodio y el ácido clorhídrico, se escapa al ambiente, en vez de a la probeta sumergida. 4. Se debe llenar de agua por completo la probeta, es decir sin ninguna burbuja, ya que una burbuja afectaría el volumen de aire.
7
3.
1 1
APÉNDICE
Procedimiento Antes de empezar se limpiaron todos los instrumentos que se iban a
usar. 2 Se llenó una cubeta con agua y se introdujo una probeta en ella de forma invertida, con cuidado de que no quedaran burbujas dentro de la probeta. 3 Se introdujo un termómetro en el agua. 4 Se tomó un pedazo de manguera y se colocó un extremo en el kitazato y el otro extremo se introdujo en la probeta que estaba sumergida, siempre con cuidado de que no entraran burbujas. 5 Se tomaron 0.375 gramos de bicarbonato de sodio en un vidrio de reloj, y se colocaron esos gramos en el kitazato. 6 Se tomaron 15 ml de agua con la ayuda de una probeta y se vertieron en al kitazato junto con el bicarbonato de sodio. 7 Se tomaron 15 gramos de ácido clorhídrico y se vertieron en el kitazato junto con el bicarbonato de sodio y el agua, se tapó rápidamente el kitazato. 8 Se midió el volumen de gas que se forma, que es la cantidad de ml que se desplazó el agua en la probeta que está sumergida. 9 Se repitió dos veces más el procedimiento.
2
Muestra de Cálculo
9
1
Cantidad de moles presentes de HCL HCL∗1 L HCL ∗0.3 mol HCL 1000 ml HCL 15 ml =mol HCL 1 L HCL
Ecuación 1.
Donde; HCL= Ácido Clorhídrico
Determinación de la cantidad de moles de ácido clorhídrico presentes en la mezcla. HCL∗1 L HCL ∗0.3 mol HCL 1000 ml HCL 15 ml =0.0045 mol HCL 1 L HCL
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla V.
11
2
Cantidad de moles presentes de NaHCO 3.
0.375 g NaH
CO 3∗1 mol NaH CO 3 =mol NaH CO 3 84.006 g NaHCO 3
Ecuación 2.
Donde; NaHCO3= Bicarbonato de Sodio Determinación de la cantidad de moles de bicarbonato de sodio presentes en la mezcla. 0.375 g NaH
CO 3∗1 mol NaH CO 3 =0.0045 mol NaH CO3 84.006 g NaHCO 3
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla V.
3
Gramos teóricos de gas formado HCL∗1mol Co 2 ∗44.011 g CO 2 1 mol HCL 0.0045 mol =g CO 2 1 mol CO 2
Ecuación 3.
Donde;
13
HCL= Ácido Clorhídrico CO2= Dióxido de Carbono Determinación de la cantidad de gramos teóricos de gas formado HCL∗1mol Co 2 ∗44.011 g CO 2 1 mol HCL 0.0045 mol =0.20 g CO 2 1 mol CO 2
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla III. 4
Presión total PTOTAL=Patm −P H 2O Dónde:
Ecuación 4
PTOTAL=Presión Total( Pa) Patm= Presión atmosférica (Pa) PH2O= Presión parcial del agua (pa)
Determinación de la Presión total PTOTAL=101325−0.010146=101324.9899 Pa
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la Ecuación 6. 15
17
5
Conversión del volumen de ml a m3 3
(
3
3
)
ml∗1 cm 1m 43.6 ∗ =m3 3 1 ml 100 cm Ecuación 5.
Donde; cm3=Centímetros Cúbicos m3= Metros Cúbicos ml= Mililitros
Determinación del volumen en metros cúbicos 43.6
3
ml∗1 cm3 1 m3 ∗ =0.0000436 m3 3 1 ml 100 cm
(
)
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la Ecuación 6. 6
Moles experimentales de gas formados PV =nRT
n=
PV RT
Ecuación 6.
19
Donde; n=Cantidad de moles P= Presión total (Pa) V= Volumen de aire (m3) R= Constante
(
J ) Mol∗K
T= Temperatura (K)
Determinación de la cantidad de moles experimentales de gas formado n=
(101324.9899)(0.0000436) =0.0018 moles CO 2 (8.314)(297.15)
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla II.
21
7
Conversión de moles de gas a gramos experimentales 0.0018 moles
CO2∗44.011 g CO2 =g CO2 1 mol CO2
Donde;
Ecuación 7.
CO2 =Dióxidode Carbono
Determinación de los gramos de aire experimentales 0.0018 moles
CO2∗44.011 g CO2 =0.08 g CO2 1 mol CO2
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla II. 8
Porcentaje de Rendimiento %Rendimiento=
g CO2 experimentales ∗100 g CO 2 teóricos
Donde;
Ecuación
8.
CO2 =Dióxidode Carbono
(g)
Determinación del porcentaje de rendimiento. %Rendimiento=
g CO2 experimentales ∗100=40 g CO 2 teóricos
23
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla IV.
3 1
Análisis de error Valor promedio (O media)
´x =
∑ xi N
Ecuación 9.
Donde; ´x =Media aritmética x i=Uno de losdatos dados N=La cantidad de datos que se tienen
Determinación
de
la
media
experimentalmente. ´x =
44+ 40+ 47 =43.6 ml 3
25
del
volumen
de
aire
obtenido
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla IX.
2
Desviación Estándar
s=
√
∑ ( ´x −x i )2 N −1
Ecuación 10.
Donde: s=Desviación estándar de lamedia ´x =Media aritmética
x i=Uno de losdatos dados N=La cantidad de datos que se tienen
Determinación de la desviación estándar de la media del volumen de aire obtenido experimentalmente. s=
√
2
2
2
( 43.6−44 ) + ( 43.6−40 ) + ( 43.6−47 ) =3.5128 2
27
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla IX.
29
3
Error Relativo
| De −Dt|
Er =
Dt
Ecuación 11.
Donde Ea =Error relativo De =Dato experimental Dt =Dato teórico
Error relativo del porcentaje masa masa de la solución desconocida
|0.08−0.20|
Er =
0.20
=0.6
Nota: con los datos de la ecuación anterior se obtuvieron los datos de la tabla XII.
31
4
Datos Calculados
Tabla VI.
Cantidad de Bicarbonato de Sodio
NaHCO3
0.375 g Fuente: Práctica no. 5.
Tabla VII.
Cantidad de Ácido clorhídrico
HCl
15 ml Fuente: Práctica no. 5.
Tabla VIII.
Cantidad de Agua
H2O
15 ml Fuente: Práctica no. 5.
Tabla IX.
Volumen de aire (CO2)
CORRIDAS 1era corrida 2da corrida 3era corrida Media (x) Desviación estándar
VOLUMEN 44 ml 40 ml 47 ml 43.6 ml 3.5128 ml
Fuente: Ecuación 9 y 10.
33
Tabla X.
Temperatura
Grados Celsius Kelvin
Temperatura 24ºC 297.15K Fuente: Práctica no. 5.
Tabla XI.
Presiones Parciales
PCO2 (Aire) PH2O (Agua)
830.215 Pa 0.010146 pa Fuente: Práctica no. 5.
Tabla XII.
Error relativo 0.6 g
Fuente: Ecuación 11.
BIBLIOGRAFÍA
35
1. E. Ospina, Nilver. (2011). Introducción a Química General. Bogotá Botánica
Garden.
Recuperado
de:
http://es.slideshare.net/nilver_ospina/introduccion-a-quimicageneral?next_slideshow=1 2. Devora, Jay L; (2008), Probabilidad y Estadística para Ingeniería y Ciencias 7ma Edición. México. CENCAGE Learning. 3. Universidad
del
valle
de
México
Coyoatán
(2011-2012).
Preparación de soluciones y soluciones porcentuales. México. Recuperado de: http://apuntescientificos.org/disolucionesuvm.html
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