Estequiometria De Una Reaccion Quimica 35274t

Universidad Tecnológica De Panamá

Centro Regional De Veraguas

Facultad de Ingeniería Civil

Asignatura: Laboratorio de Química ll

Estequiometria de una reacción

Elaborado Por: Orlando Ortega 8-901-1835

Profesora: Dixia de Pinzón

4IC132

Il Semestre

2016

Objetivos

1- Relacionar la concentración de las siguientes reacciones con la cantidad del precipitado formado. 2- Identificar el reactivo limitante mediante el cálculo estequimétrico de los restantes

3- Relacionar el reactivo limitante con la coloración de la solución final 4- Realizar cálculos estequimétricos de una reacción química

5- Inferir el concepto de reactivo limitante mediante el análisis grafico de los resultados experimentales.

Materiales           

Tubos de ensayo 16 x 150 mm Vaso químico de 600 mL Mechero Bunsen Buretas de 50 mL Gradilla Marcador Regla milimetrada Pinza Stoddard Pipeta serológica de 10 mL Hoja milimetrada Cintra adhesiva

Reactivos  

Solución de cloruro de bario 0.1 M Solución de cromato de potasio 0.1 M

Marco Teórico

Una ecuación química es esencialmente una relación que muestra las cantidades relativas de reactivos y productos involucrados en una reacción química. Los cálculos estequimétricos son aquellos que se realizan para conocer con precisión la cantidad que se va a obtener de un determinado producto, conocidas las cantidades de los reactivos o, por el contrario, las cantidades de reactivo que se han de utilizar para obtener una determinada cantidad de producto. La expresión “cantidad estequiométrica” indica la cantidad exacta que se necesita de una sustancia de acuerdo con una ecuación química.

Reactivo limitante Supongamos que estamos preparando el almuerzo para un grupo de escolares: un sándwich de jamón y queso. Para preparar un sándwich necesitaremos dos rebanadas de pan de molde, una loncha de jamón y otra de queso. Hay 45 rebanadas de pan, 25 lonchas de queso y 19 de jamón. Podremos preparar 19 sándwiches de jamón y queso y ni uno más porque no hay más jamón. Decimos entonces que el jamón es el ingrediente limitante del número de sándwiches preparados. En una reacción química la situación es similar: una vez se haya consumido uno de los reactivos la reacción se para. Así si queremos obtener agua a partir de 10 moles de hidrógeno y 7 moles de oxígeno, cómo la estequiometria de la reacción es 2 moles de hidrógeno reaccionan con 1 mol de oxígeno para dar dos moles de agua, una vez haya reaccionado todo el hidrógeno nos quedarán dos moles de O2 y se habrán obtenido 10 moles de agua. Al reactivo que se ha consumido en su totalidad en una reacción química se le denomina reactivo limitante, ya que limita la cantidad de producto formado. Así en el ejemplo anterior el hidrógeno era el reactivo limitante, ya que con los 7 moles de oxígeno podríamos haber obtenido 14 moles de agua ¿Cómo operar para conocer cuál es el reactivo limitante de una reacción? Calculando los moles de producto que se obtienen con cada reactivo, suponiendo que el resto de reactivos están en cantidad suficiente. Aquel reactivo que nos dé el menor número potencial de moles de producto es el reactivo limitante. Al resto de reactivos, presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante, se les denomina reactivos en exceso.

Rendimiento de una reacción La cantidad de producto que se obtiene si reacciona todo el reactivo limitante se denomina el rendimiento teórico de la reacción, La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reacción es el rendimiento real Rendimiento real < Rendimiento teórico Razones para explicar la diferencia entre el rendimiento real y el teórico: 

Muchas reacciones son reversibles, de manera que no proceden 100% de izquierda a derecha.



Aun cuando una reacción se complete en un 100%, resulta difícil recuperar todo el producto del medio de la reacción (como sacar toda la mermelada de un bote).



Los productos formados pueden seguir reaccionando entre sí o con los reactivos, para formar todavía otros productos. Estas reacciones adicionales reducen el rendimiento de la primera reacción.

Procedimientos 1- Rotule 9 tubos de ensayo de 1 al 9 2- Llene una bureta de 50 mL limpia con la solución de cloruro de bario 0.1M siguiendo las instrucciones de su profesor.

3- Agregue con la bureta a los tubos de ensayo volúmenes de solución de cloruro de bario 0.1M en la forma que se indica en la tabla N°1. 4- Coloque los tubos dentro de un vaso químico de 600 mL con agua.

5- Caliente los tubos con la solución del cloruro de bario 0.1 M por unos minutos en baño María. 6- Mientras calienta, lave la bureta y llénela con la solución de cromato de potasio 0,1 M.

7- Con la ayuda de una pinza stoddar retire los tubos del baño María y con ayuda de la bureta, agregue a los tubos con solución de cloruro de bario caliente, las cantidades correspondientes de solución de cromato de potasio indicadas en la tabla N°1. Agite 8- Coloque los tubos dentro de un vaso químico con agua fría. Procure que los tubos queden en posición vertical. 9- Observe la formación de un precipitado amarillo y espere aproximadamente 20 minutos y mida la altura del precipitado en cada tubo de ensayo con una regla milimetrada y regístrela en la tabla #1.

Resultados Tabla #1. Estequiometria de una reacción. # de tubo de ensayo mL de BaCl2 0.1 M mL de K2CrO4 Altura del precipitado en mm

#1 1 9 0.4

#2 2 8 0. 6

#3 3 7 0.6

#4 4 6 0. 7

#5 5 5 0.9

#6 6 4 0.7

#7 7 3 0.6

#8 8 2 0. 4

#9 9 1 0.4

Cálculos Ecuación balanceada: BaCl2 + K2CrO4  BaCrO4 + 2 KCl Tubo de ensayo #1

Moles de BaCl 2=1 ml BaCl 2

0.1mol BaCl 2 1000ml BaCl 2

Moles de K 2CrO 4=9 ml K 2 CrO 4

Reactivo limitante = BaCl2

= 1x10-4 moles de BaCl2

0.1 mol K 2 CrO 4 1000 ml k 2 CrO 4

= 9x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = K2CrO4

Moles de precipitado=1ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1 mol BaCrO 4 = 1x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1 mol BaCl 2

BaCrO4

Moles Rexc utilizados=1ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1 mol K 2 CrO 4 = 1x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1 mol BaCl 2

K2CrO4

Moles de Rexc no utilizados = 9x10-4 moles de K2CrO4 - 1x10-4 moles de K2CrO4 = 8x10-4 moles de K2CrO4

Tubo de ensayo #2

Moles de BaCl 2=2 ml BaCl2

0.1 mol BaCl 2 1000 ml BaCl 2

Moles de K 2CrO 4=8 ml K 2 CrO 4

Reactivo limitante = BaCl2

= 2x10-4 moles de BaCl2

0.1mol K 2 CrO 4 1000 ml k 2 CrO 4

= 8x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = K2CrO4

Moles de precipitado=2ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1 mol BaCrO 4 = 2x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1mol BaCl 2

BaCrO4

Moles Rexc utilizados=2ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1 mol K 2 CrO 4 = 2x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1mol BaCl 2

K2CrO4

Moles de Rexc no utilizados = 8x10-4 moles de K2CrO4 - 2x10-4 moles de K2CrO4 = 6x10-4 moles de K2CrO4

Tubo de ensayo #3

Moles de BaCl 2=3 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1000 ml BaCl 2

Moles de K 2CrO 4=7 ml K 2 CrO 4

Reactivo limitante = BaCl2

= 3x10-4 moles de BaCl2

0.1mol K 2 CrO 4 1000 ml k 2 CrO 4

= 7x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = K2CrO4

Moles de precipitado=3 ml BaCl 2

0.1mol BaCl 2 1mol BaCrO 4 = 3x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1 mol BaCl 2

BaCrO4

0.1mol BaCl 2 1mol K 2 CrO 4 = 3x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1 mol BaCl 2

Moles Rexc utilizados=3 ml BaCl 2 K2CrO4

Moles de Rexc no utilizados = 7x10-4 moles de K2CrO4 - 3x10-4 moles de K2CrO4 = 4x10-4 moles de K2CrO4

Tubo de ensayo #4

Moles de BaCl 2=4 ml BaCl2

0.1 mol BaCl 2 1000 ml BaCl 2

Moles de K 2CrO 4=6 ml K 2 CrO 4

Reactivo limitante = BaCl2

= 4x10-4 moles de BaCl2

0.1 mol K 2 CrO 4 1000 ml k 2 CrO 4

= 6x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = K2CrO4

Moles de precipitado=4 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1 mol BaCrO 4 = 4x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1mol BaCl 2

BaCrO4

Moles Rexc utilizados=4 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1 mol K 2 CrO 4 = 4x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1mol BaCl 2

K2CrO4

Moles de Rexc no utilizados = 6x10-4 moles de K2CrO4 - 4x10-4 moles de K2CrO4 = 2x10-4 moles de K2CrO4

Tubo de ensayo #5

Moles de BaCl 2=5 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1000 ml BaCl 2

= 5x10-4 moles de BaCl2

Moles de K 2CrO 4=5 ml K 2 CrO 4

0.1mol K 2 CrO 4 1000 ml k 2CrO 4

= 5x10-4 moles de K2CrO4

Como podemos ver no hay reactivo limitante así que realizare los cálculos con cualquiera de los dos.

Moles de precipitado=5 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1mol BaCrO 4 = 5x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1mol BaCl 2

BaCrO4

Moles Rexc utilizados=5 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1mol K 2 CrO 4 = 5x10-4 moles de 1000 ml BaCl 2 1mol BaCl 2

K2CrO4

Moles de Rexc no utilizados = Se utilizaron todos.

Tubo de ensayo #6

Moles de BaCl 2=6 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1000 ml BaCl 2

Moles de K 2CrO 4=4 ml K 2 CrO 4

Reactivo limitante = K2CrO4

= 6x10-4 moles de BaCl2

0.1 mol K 2 CrO4 1000ml k 2CrO 4

= 4x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = BaCl2

Moles de precipitado=4 ml K 2 CrO 4

0.1mol K 2 CrO 4 1 mol BaCrO 4 = 4x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCrO4

Moles Rexc utilizados=4 ml K 2 CrO 4

0.1mol K 2 CrO 4 1 mol BaCl 2 = 4x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCl2

Moles de Rexc no utilizados = 6x10-4 moles de BaCl2 - 4x10-4 moles de BaCl2 = 2x10-4 moles de BaCl2

Tubo de ensayo #7

Moles de BaCl 2=7 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl2 1000 ml BaCl2

Moles de K 2CrO 4=3 ml K 2 CrO 4

Reactivo limitante = K2CrO4

= 7x10-4 moles de BaCl2

0.1mol K 2 CrO 4 1000 ml k 2CrO 4

= 3x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = BaCl2

Moles de precipitado=3 ml K 2 CrO 4

0.1 mol K 2 CrO 4 1 mol BaCrO 4 = 3x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCrO4

Moles Rexc utilizados=3 ml K 2 CrO 4

0.1 mol K 2 CrO 4 1 mol BaCl 2 = 3x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCl2

Moles de Rexc no utilizados = 7x10-4 moles de BaCl2 - 3x10-4 moles de BaCl2 = 4x10-4 moles de BaCl2

Tubo de ensayo #8

Moles de BaCl 2=8 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl2 1000 ml BaCl2

Moles de K 2CrO 4=2 ml K 2 CrO4

Reactivo limitante = K2CrO4

= 8x10-4 moles de BaCl2

0.1 mol K 2 CrO 4 1000ml k 2CrO 4

= 2x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = BaCl2

Moles de precipitado=2ml K 2 CrO 4

0.1mol K 2 CrO 4 1 mol BaCrO 4 = 2x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCrO4

Moles Rexc utilizados=2ml K 2 CrO 4 de BaCl2

0.1mol K 2 CrO 4 1 mol BaCl2 = 2x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

Moles de Rexc no utilizados = 8x10-4 moles de BaCl2 - 2x10-4 moles de BaCl2 = 6x10-4 moles de BaCl2

Tubo de ensayo #9

Moles de BaCl 2=9 ml BaCl 2

0.1 mol BaCl 2 1000 ml BaCl 2

Moles de K 2CrO 4=1 ml K 2CrO 4

Reactivo limitante = K2CrO4

= 9x10-4 moles de BaCl2

0.1 mol K 2CrO 4 1000 ml k 2CrO 4

= 1x10-4 moles de K2CrO4

Reactivo en exceso = BaCl2

Moles de precipitado=1ml K 2 CrO 4

0.1mol K 2 CrO 4 1 mol BaCrO 4 = 1x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCrO4

Moles Rexc utilizados=1ml K 2 CrO 4

0.1mol K 2 CrO 4 1 mol BaCl 2 = 1x10-4 moles 1000 ml K 2 CrO 4 1 mol K 2CrO 4

de BaCl2

Moles de Rexc no utilizados = 9x10-4 moles de BaCl2 - 1x10-4 moles de BaCl2 = 8x10-4 moles de BaCl2

Tabla #2. Estequiometria de una reacción. 10-4 # de tubo de ensayo Moles de BaCl2 moles de K2CrO4 Moles de precipitado Moles del reactivo en exceso utilizados Moles del reactivo en exceso no utilizados

#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 4 3 2 1 8 6 4 2 0 2 4 6 8

Cuestionario. 1. ¿Qué relación existe entre la coloración de la solución de los tubos y el reactivo limitante? Identifique el reactivo limitante con base a la coloración de la solución. Es debido a que la coloración de la solución contenida en el tubos de ensayos iba aclarando de izquierda a derecha, esto se debe a que a tubos estaban rotulados del 1-9; y cada vez se le iba agregando más mL de cromato de potasio(Reactivo limitante en los tubos del 6-9), a la solución de cloruro de bario previamente calentada; si lo observamos de derecha a izquierda seria lo contrario, cada vez la solución se tornaría más pura a lo que se refiere a coloración en este caso nuestro grupo dedujo era porque el cloruro de bario es el limitante en los tubos rotulados del 1-4. Por otro lado en el tubo 5 hubo un punto de equivalencia a cuanto al color de la solución por así decirlo, ya que, el color era intermedio ni muy claro ni muy puro.

2. ¿Que relación existe entre el reactivo limitante y la altura del precipitado? La relación es que cuando el reactivo limitante era el cloruro de bario tubos del 1-4, la altura del precipitado (de color blanco: BaCrO4iba aumentando. Y cuando era el cromato de potasio el reactivo limitante el precipitado comenzaba a disminuir de altura, tubos del 6-9. Sin embargo en el caso del tubo 5 que contenía la misma cantidad de ambos reactantes se observó que en este caso el precipitado alcanzo la máxima altura posible trabajando con la cantidad de reactivos utilizados. 3. Grafique el número de moles de reactivo (abscisa) vs la altura de los precipitados (ordenada) en un papel milimetrado. Haga una gráfica para cada reactivo. En cada grafica busque el punto máximo establezca a que valor de la abscisa corresponde.

Moles de BaCl2 vs mm de Precipitado

Moles de K2CrO4 vs mm de Precipitado

4. Escriba la ecuación química para la reacción entre BaCl2 y K2CrO4 y determine la estequiometria de la reacción. BaCL2 + K2CrO4 → BaCrO4 + 2 KCl. 5. Identifique las posibles fuentes de errores experimentales. Falta de precisión en Ciertos procedimientos.

Problema Escriba la ecuación balanceada de la reacción entre el Mg y el O2 para formar MgO y determine a) La masa de MgO que se forma por el calentamiento de 6g de Mg y de 6g de O2 dentro de un recipiente cerrado. b) El reactivo limitante c) Los moles de MgO formados. d) El reactivo en exceso. Ecuación balanceada: 2 Mg + O2 → 2 MgO Con Mg

g de MgO=6 g Mg

1 mol Mg 2 mol MgO 40.3 g MgO 24.3 g Mg 2 mol Mg 1 mol Mg

= 9.95 g MgO

1 mol O 2 2 mol MgO 40.3 g MgO 32 g O 2 1mol O 2 1 mol Mg

= 15.11 g MgO

Con O2

g de MgO=6 g O 2

Reactivo limitante: Mg

Moles de MgO formados = 9.95 g MgO / 40.3g/mol = 0.247 moles de MgO

Reactivo en exceso: O2