Práctica 9

Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey

Campus Puebla

Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Departamento de Biotecnología

Laboratorio de Química Experimental-Q.1014.01

Dr. Isaac Monroy

Mtro. Víctor H. Blanco

Práctica 9: Conservación de la materia, reactivo limitante, rendimiento teórico y rendimiento real.

Equipo 7:

Laura Barba Castillo A01322562

Alejandro Larios Campos A00399515

Rodrigo E. Hernández Jiménez A01324406

Brenda Berenice Jerónimo Atanacio   A01324138

Fecha de entrega: jueves 21 de febrero de 2013

Objetivo:

·         Escribir una ecuación química ajustada para descubrir una reacción química.

·         Usar el concepto de reactivo limitante en cálculos con ecuaciones químicas.

·   Comparar la cantidad de sustancia realmente formada (rendimiento real) con la cantidad predicha (rendimiento teórico) y determinar el porcentaje de rendimiento.

Introducción

La ley de la conservación de la materia enunciada por Antoine Lavoisier enuncia que la masa de una material permanece constante a pesar de cambiar de estado o de compuesto. En otras palabras, la masa del universo es constate, y en una reacción química, los átomos de los reactivos son iguales que en los productos, únicamente ordenados de manera distinta. (Otamendi, 2001)

 En una reacción química existen:

•          Reactivo limitante. Aquel reactivo que se consume por completo en la reacción, una vez que este se termine entonces la reacción se detendrá.

•          Reactivo en exceso. Es el reactivo que se encuentra en mayor proporción de la necesaria, es conveniente que exista un reactivo en exceso ya que así se favorecerá la reacción.

•          Rendimiento teórico. El rendimiento teórico de una reacción es el rendimiento que se calcula suponiendo que la reacción es completa.

•          Rendimiento real. Es la cantidad de producto puro que realmente se obtiene en una reacción en particular.

•          Rendimiento porcentual. Se utiliza para indicar la cantidad que se obtiene de un producto deseado en una reacción. Es la relación del rendimiento real entre el rendimiento teórico multiplicado por 100.

•          Porcentaje de pureza. El porcentaje de pureza es el porcentaje de masa de una sustancia específica de una muestra impura. Normalmente las sustancias en el laboratorio tienen un grado de pureza. (Whittten. 2008)

Al pesar sustancias es fácilmente cometer errores de medición, debido a diversas causas, ambientales, humanos y de instrumentos. Muchas veces la recuperación total de  los productos es imposible o existen sustancias difíciles de obtener es por ello que el rendimiento porcentual se ve disminuido. Es sumamente trabajar en instrumentos confiables, calibrados que nos den medidas exactas pero de igual manera el laboratorista debe tener especial atención para recuperar la mayor cantidad de productos. (Wilches, 2007)

Desarrollo

Experimento 1. Globo

1.      Se midieron 10ml de agua destilada y 6.2ml de ácido clorhídrico, los cuales se colocaron en un matraz Erlenmeyer.

2.      Se cortó en trozos media tableta de Alka-Seltzer y se colocó en un vidrio de reloj, se pesó y se introdujo en el globo.

Figura 1. Pesado del Alka-Seltzer.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

3.      Se embonó el globo en la boca del matraz cuidando que no cayera el Alka-Seltzer dentro. Se pesó el sistema.

Figura 2. Pesado del sistema inicial.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

4.      Se dejó caer el Alka-Seltzer dentro del matraz y se agitó. Se pesó el sistema y se midió el diámetro del globo inflado.

Figura 3. Pesado del sistema con el gas.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Figura 4. Medición del diámetro del globo.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

5.      Se picó el globo con una aguja para dejar escapar el gas. Se pesó de nuevo el sistema y se midió la temperatura del líquido en el matraz.

Figura 5. Pesado del sistema sin gas.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Experimento 2.

1.      Fueron pesados 0.1021 g de Zn metálico en la balanza analítica, después se agregaron al matraz Kitazato. Éste fue tapado, bien ajustado, con un tapón de caucho sin horadar.

2.      Se preparó una solución de 50 ml de HCl 1 M. Mediante los siguientes cálculos:

3.      Se armó el siguiente equipo para realizar el experimento. Llenando la probeta al máximo de su capacidad. La manguera, la cual es el medio de salida del gas, no debía contener mucho aire pues afectaría el volumen.

Figura 6. Equipo armado para llevar a cabo el experimento.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

4.      Con una jeringa se midieron 5 ml de la solución de HCl 1 M, sucesivamente la aguja de la jeringa se introdujo al matraz a través del tapón para agregar los 5 ml de HCl y se llevara a cabo la reacción.

5.      Se observó lo ocurrido y se tomó en cuenta el volumen que se logró recolectar en la probeta para hacer los cálculos necesarios y obtener los resultados.

6.      Se desensamblo el equipo para el experimento.

7.      Los desechos fueron colocados en el lugar indicado.

8.      Los instrumentos de laboratorio ocupados fueron lavados adecuadamente.

Experimento 3.

Tabla 1.

1) Cobre metálico + ácido nítrico →	Nitrato de cúprico
2) Nitrato de cúprico+ Hidróxido de sodio →	Hidróxido Cúprico
3) Hidróxido de cúprico + calor→	Oxido cúprico y vapor de agua
4) Oxido cúprico + ácido sulfúrico →	Sulfato cúprico
5) Sulfato cúprico + Zinc metálico →	Cobre metálico

1.      El alambre de cobre fue colocado en un vaso de precipitado de 250 ml y fue llevado a la campana puesto que al agregar HNO₃ se produjo una reacción tal que produjo gases tóxicos color café. La reacción provoco que el alambre de cobre se deshiciera. Presentó un color verde/azul. Después se agregó agua destilada al vaso con la reacción lo cual hizo que se formara un color azul turquesa. Mientras tanto, en una parrilla eléctrica se pusieron a calentar 200 mil de agua destilada en un vaso de precipitado de 250 ml.

Cu + 4NO₃ à Cu(NO₃)₃ + 2NO₂ + 2H₂O

Figura 7. Reacción para obtener nitrato cúprico.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Figura 8. Producto de la primera reacción después de agregar agua destilada.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

2.      Posteriormente se añadieron 15 ml de una solución de  NaOH 3M a la sustancia que resulto de la reacción anterior para la obtención de Cu(OH)₂ la cual presento un cambio de color comparable a la reacción anterior además se presentaron pequeños fragmentos inversos en la solución. 

Cu(NO₃)₂ + 2NaOH à 2NaNO₃ + Cu(OH)₂

Figura 9. Solucion de Hidroxido de Sodio 3 Molar

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Figura 10. Producto de la reaccion para obtener Hidroxido cúprico.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

3.      El producto de la reacción anterior fue puesto en la parrilla eléctrica para ser calentado, se tomó en cuenta que debe ser agitado con la varilla de vidrio. La sustancia comenzó a ebullir. Antes de ebullir la sustancia comenzó a presentar un color café oscuro presentando grumos que se separaban de la parte acuosa, lo cual permitió que después éstos se pudieran separar mediante un decantado. A la parte sólida que quedó en el vaso de precipitado se le agregaron 100 ml de agua destilada que se había puesto a calentar desde el inicio lo provocando que el sólido se quedara abajo y facilitara el decantado. Todo esto con el fin de obtener CuO   ¿Qué se está eliminando con el lavado y la decantación? Se están eliminando las impurezas el CuO.

Cu(OH)₂ + calor à CuO + H₂O

Figura 11. Lavado y decantación para la obtención de Oxido Cúprico

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

4.      Al sólido lavado anteriormente se le añadió H2SO4 y al ser agitado presento una disolución en la cual no se distinguían los componentes. En la solución se presentan iones de oxígeno, cobre, sulfato e hidrogeno. El producto de interés que se obtuvo en esta reacción fue Sulfato de Cobre. Presentó un color azul claro, además la reacción provoco calor.

CuO + H₂SO₄ à CuSO₄ + H₂O

Figura 12. Obtención de ácido sulfúrico

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

5.      En este paso del experimento se añadieron pequeñas porciones de Zinc lo que provoco que se propiciara un gas y una parte se pusiera incolora.

CuSO₄ + Zn à ZnSO₃ + Cu

6.      Para llevar a cabo el tratamiento del precipitado se agregó acetona para eliminar las impurezas de la solución. El color rojizo que se presentó anteriormente no cambio.

Figura 13. Cobre metálico

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Experimento 4. Hidróxido de cobre

1.      Se midieron 20ml de sulfato de cobre y 40ml de hidróxido sódico, ambas 0.5M.

Figura 14. Soluciones medidas, a la derecha el hidróxido de sodio y a la izquierda sulfato de cobre.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

2.      Se montó un equipo de filtrado.

3.      Se pesó un papel filtro y se colocó en el embudo.

4.      Se vertió el sulfato de cobre en el hidróxido sódico.

  

Figura 15. Sulfato de cobre con el hidróxido sódico.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

5.      Se vertió el contenido en el embudo y se lavó hasta que todo el precipitado quedara en el filtro.

6.      Una vez que se filtró la  mayor cantidad, se tomó el papel filtro y se colocó en un vidrio de reloj.

Figura 16. Papel filtro con el hidróxido de cobre ya filtrado.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

7.      Se dejó secar a temperatura ambiente.

8.      Una vez seco se pesó.

Resultados

Experimento 1. Globo

La reacción química observada fue una reacción de doble sustitución representada mediante la siguiente ecuación:

NaHCO₃ + HCl à CO₂ +NaCl+H₂O

Antes de iniciar la reacción, se midió una masa de 39.0449g para el sistema. Una vez finalizó la reacción, se midió una masa de 38.9367. Finalmente, al liberar el gas del sistema, se calculó por diferencia de masas una masa de 0.2271g de CO₂. Se realizó una corrección al error por flotación mediante la siguiente ecuación:

W₁=W₂+W₂(ρ aire/ ρ gas- g aire/ ρ pesa)

W₁=0.2271+0.2272(0.60581)=0.36484 g CO2.

Donde:

Densidad del aire= 1.2x10^-3 g/cm³

Densidad de CO₂= 1.98x10^-3 g/ cm³

Densidad de pesa= 8 g/ cm³

Tabla 2. Conservación de  la materia en la reacción.

Masa Inicial (g)	39.0449	Porcentaje de error %
Masa experimental (g)	38.9367	0.27
Masa Corregida (g)	39.07434	0.07

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Al sumar este valor con el volumen del sistema al finalizar la reacción se calculó la  masa de 39.07434g.  Mediante el diámetro del globo en el sistema posterior a la reacción, se determino el volumen de gas en el mismo mediante la siguiente ecuación:

Volumen=4/3 pi r³=130.92430 cm³

Mediante este valor se obtuvo la masa teórica utilizando la densidad reportada en al literatura, la cual dio como resultado 0.2592g de CO₂.  A partir del cálculo de volumen se cálculo una tercera masa considerando al gas producido como un gas ideal en condiciones normales, mediante la siguiente ecuación:

PV=nRT

n=PV/RT

n=(1)(0.13092430)/(0.082)(301)=5.30x10^-3 x 44.01 g/mol= 0.2334g

Los resultados finales de masa para el CO₂ producido se resumen en la siguiente tabla:

Tabla 3. Determinación de masa de CO₂ producido.

Valor Teórico (g)	Método de determinación	Masa (g)	Porcentaje de error (%)
0.2592	Diferencia de masas	0.2271	12.38
	Diferencia de masas corregida	0.3648	40.7
	Ecuación de los gases ideales.	0.2334	9.95

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Mediante los valores de masa en la tabla y el volumen calculado se determinaron las siguientes densidades experimentales y pesos moleculares:

Tabla 4. Densidades y pesos moleculares experimentales de CO₂

Método de determinación		Densidad (g/cm3)	Porcentaje de error %	Peso Molecular (g/mol)	Porcentaje de error %
Diferencia de masas		2.78x10-3	40.4	68.8377	72.05
Diferencia de masas corregida		1.73 x10-3	12.6	42.849	7.09
Ecuación de los gases ideales.		1.78 x10-3	10.1	-	-

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Experimento 2.

La reacción que se originó en el experimento tuvo variaciones con respecto a la producción de H₂, mediante los siguientes cálculos se mostrara que el rendimiento que se obtuvo fue distinto al que en teoría debió obtenerse.

Zn + 2HCl à ZnCl₂ + H₂

Datos a tomar en cuenta para realizar los cálculos del volumen

T=298.15

1atm=760 mmHg

R=0.0821 L atm/K mol

Rendimiento real=63ml

Formula de gases ideales. Se tomó en cuenta que el H₂ se comporta como un gas ideal en condiciones normales de presión y temperatura.

Tabla 5.

Volumen del gas:	V=63 ml	Gas producido:	H2
Ecuación química	Zn + 2HCl à ZnCl2 + H2
Reactivo limitante:	Zn	Reactivo en exceso:	HCl
Masa teórica de H2	6.3434 x10-3	Masa real H2	5.1883x10-3
Rendimiento %	81.8%	Porcentaje de error:	18.2%

Figura 17. Volumen de gas H₂ obtenido a partir de la reacción.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Experimento 3. Cobre

Tabla 6.

Reactivos	Productos	Tipos de reacción
Cu + 4HNO3	Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O	Sustitución simple Exotérmica
Cu(NO3)2 + 2NaOH	2Na(NO3) + Cu(OH)2	Sustitución doble Exotérmica
Cu(OH)2 + Calor (O2)	CuO + H2O	Descomposición Endotérmica
CuO + H2SO4	CuSO4 +H2O	Sustitución simple
CuSO4 + Al	AlSO4 + Cu	Sustitución simple Exotérmica

Tabla 7.

Reacción  Redox	Nombre del compuesto
2H+(NO3)--+ Cu2+ à  Cu2+(NO3)-2 + H+2	Nitrato cúprico
2Na+(OH)- + Cu2+(NO3)-2  à  Cu2+(OH)-2 + 2Na+(NO3)-	Hidróxido Cúprico
Cu2+(OH)-2 + 2Na+(NO3)- à  Cu2+O2- + H+2O2- + 2Na+(NO3)-	Oxido cúprico
Cu2+O2- + H+2(SO4)2-à   Cu2+(SO4)2- + H+2O2-	Sulfato cúprico
Cu2+(SO4)2- + Al2+ à  Al2+(SO4)2- + Cu2+	Cobre metálico

Porcentaje de recuperación de Cobre:

%Recuperación =  (38.09 / 0.25) * (100) = 15236%

La recuperación del cobre fue de 15.236%

Porcentaje de error:

Características

Reacción	Características
2HNO3 + Cu à Cu(NO3)2 + H2	Líquido, Color verde/azul, Se desprendió un gas café
2NaOH + Cu(NO3)2 à  Cu(OH)2 + 2Na(NO3)	Líquido, Azul turquesa
Cu(OH)2 + 2Na(NO3)à CuO + H2O + 2Na(NO3)	Sólido, Grumos negros.
CuO + H2SO4 à CuSO4 + H2O	Líquido Azul claro, se desprendió calor
CuSO4 + Al à AlSO4 + Cu	Sólido, Masa café, desprendimiento de gas, desprendimiento de gas (Hidrogeno)

El porcentaje de recuperación fue de 15228% del cobre, es imposible recuperar ésta cantidad de cobre debido a que en un inicio solo se contó con 0.25g de Cu. La razón por la que sucedió esto fue debido a la presencia de impurezas de CuSO₄  y la presencia de moléculas de agua, lo que hizo que obtuviéramos dicha recuperación.

Las fuentes de error por las que salió muy alto el error fueron debido a la presencia de impurezas,  además de cálculos erróneos al pesar. Es importante señalar que el cálculo teórico de recuperación del cobre es de 0.23g cuando debería  ser de 0.25g mismo con el que se inició la reacción, esto sucedió porque al realizar los cálculos solo se tomaron en cuenta 2 decimales y al realizar los cálculos totales hay un déficit de -0.02g de cobre.

Figura 18. Cobre obtenido.

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Experimento 4. Hidróxido de cobre

Tabla .

	Filtro A	Precipitado + filtro B	Precipitado obtenido B - A
Masa (gr)	1.0988 g	1.7648 g	0.666 g

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

La reacción química observada fue una reacción de doble sustitución representada mediante la siguiente ecuación:

CuSO₄ + 2NaOHà Cu(OH)₂+Na₂SO₄

A partir de la ecuación anterior, se produce una masa teórica de 0.79545g de hidróxido de cobre, tomando en cuenta un rendimiento del 100%.

20ml_CuSO4 x 0.5 mol/1000ml x 1 mol_Cu(OH)2/1molCuSO4 x 79,545g/1 mol_Cu(OH)2 =0.79545g

La masa de hidróxido de cobre obtenida experimentalmente fue de 0.666g, dando como resultado un rendimiento del 83.73%. Finalmente se observó un precipitado azul claro el cual disminuyó su volumen al secarse.

 

Figura 19. (De arriba a abajo) Hidróxido de cobre filtrado. Hidróxido de cobre secado

Fuente. Laboratorio de Química Experimental, ITESM, Campus Puebla.

Discusión

Experimento 1.

Al pesar un objeto que desplaza un volumen determinado de aire, la masa aparente del objeto es menor que la masa real en una cantidad que es igual a la masa del aire desplazado. La fuerza aparente que disminuye la masa medida es conocida como error por flotación o efecto boya. Una vez la reacción química finalizó y se produjo dióxido de carbono gaseoso como producto de la reacción. El error es exponencialmente decreciente a medida incrementa la densidad, y presenta valores elevados para sustancias menores a 1 g/cm3; por lo que se atribuyó este error a la disminución en la masa del sistema por la formación de CO₂. (Harris, 2007)

La corrección realizada a la masa experimental de CO₂ producido disminuyo el porcentaje de error de 0.27% a 0.07% con respecto al valor inicial,  lo que demostró una aproximación más cercana a la conservación de la masa considerando un al sistema un sistema cerrado.

Sin embargo, una vez liberado el CO₂ del sistema, el valor de masa corregido mostró el mayor porcentaje de error (40.7%) con respecto al valor teórico, mientras que el valor de masa medido por diferencia fue más exacto, con un porcentaje de error de 12.38%. El valor de masa con menor porcentaje de error (9.95%) corresponde al calculado a partir del volumen final en el globo.

El globo está constituido por un material elástico, cuya tensión superficial debe ser superada por la presión interna del mismo para causar una deformación. Una vez superada la tensión, el volumen del globo aumenta y su presión interna disminuye hasta un equilibro con la presión externa. Aproximando las condiciones del laboratorio a condiciones normales (1 atm, 25ºC) se calculo un valor de masa con un porcentaje de error de 9.95%, similar a la masa calculada sin corrección por flotación. (Soler, s.f.)

Podemos afirmar, que esta medición no es completamente exacta, debido a que el cálculo de volumen se realizó en un ambiente de presión variable. Además, no se tomo en cuenta la presión parcial ejercida por el aire dentro del sistema, ni el volumen al interior del matraz, que no formaba parte del globo. Este aumento en el volumen, podría resultar en un valor de masa más cercano al valor corregido. Finalmente, tomando en cuenta los valores de masa finales,  el volumen del globo, y la similitud entre densidades de aire y CO₂  podemos afirmar de forma tentativa, que únicamente escapo del sistema una masa de gas equivalente a la masa contenida únicamente dentro del volumen definido por el globo.

Experimento 2.

La producción de H₂ a partir de la reacción de Zn + HCl, presentó una variación con respecto al valor teórico. El volumen real que obtuvimos fue de 63 ml, sin embargo, puede que este volumen obtenido no se aproximó al valor teórico a causa de factores como la temperatura, presión, velocidad de reacción, exactitud en la medición de reactivos, entre otros. (Chang, 2010).

Por otra parte, el valor teórico calculado no es un valor tan exacto puesto que para realizar los cálculos del volumen en papel se toma en cuenta que el Hidrogeno se comporta como un gas ideal, es decir, las partículas tienen un comportamiento constante y no interactúan entre sí en condiciones de temperatura y presión normales. La ecuación para gases ideales puede tener deficiencias si hay cambio de temperatura o presión. (Chang, 2010).

Experimento 3.

Al realizar paso por paso el experimento se presentó el detalle de no observar bien lo que sucedía durante cada reacción. Además a falta de tiempo no se terminó todo el procedimiento del experimento por lo que se suspendió y en la siguiente sesión se finalizó el experimento al pesar el Cobre que se obtuvo.

Las razones por las que existe de exceso de Cobre recuperado es por:

•          Presencia de impurezas.

•          El cobre no dejó secarse por completo.

Experimento 4.

La masa de hidróxido de cobre obtenida experimentalmente fue de 0.666g, dando como resultado un rendimiento del 83.73%. Este valor se debe a perdidas mecánicas del analito, al momento de pesar el reactivo para soluciones, en los trasvases cuantitativos y finalmente en la filtración.  Para disminuir la pérdida de partículas es necesario un papel filtro cuantitativo, con poros de menor diámetro, y sistemas más eficientes, como filtración con embudo de Buchner.  (Harris, 2007)

Se observó  disminución en el volumen del precipitado debido a la que el hidróxido de cobre es un reactivo altamente higroscópico, y al secarse, su volumen disminuyo de forma considerable.

Cuestionario

1.      El sulfato de cobre (II) penta-hidratado pierde el agua de hidratación al calentarse por encima de 100ºC. ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre (II) se obtienen al calentar 10.5 g de la sal hidratada?

10.5g de CuSO_4* 5H₂O x (159.62 g/mol de CuSO₄ / 249.54 g/mol CuSO_4* 5H₂O) =

6.716 g de CuSO₄

2.      Escriba y balancee cada ecuación; indique el estado de oxidación de cada elemento; diga a qué clase de reacción química pertenece:

Reactivos	Productos	Tipo de reacción
hidróxido ferroso + peróxido de hidrógeno	Hidróxido de hierro (III)	Síntesis
plomo + ácido sulfúrico	Sulfuro de plomo + hidrógeno	Sustitución
amoníaco + óxido cuproso	Cobre + nitrógeno + agua	Descomposición
óxido de nitrógeno (V)	Oxígeno  + nitrógeno	Descomposición
hidróxido de magnesio + cloruro de amonio	Amoniaco + cloruro de magnesio  + agua	Descomposición

a)      2Fe(OH)₂ + H₂O₂ à 2Fe(OH)₃                                                         Fe²⁺, O^2-, H¹⁺ à Fe³⁺

b)      Pb + H₂SO₄ à PbSO₄ + H₂                                       Pb⁰, S⁶⁺, H¹⁺, O^2- à Pb²⁺, H⁰

c)      2NH₃ + 3Cu₂O à 6Cu + 3N₂ + H₂O                        N^3-, H¹⁺, Cu¹⁺, O^2- à Cu⁰, N⁰

d)      2N₂O₅ à 5O₂ + 2N₂                                                                                                     N⁵⁺, O^2- à O⁰, N⁰

e)      Mg(OH)₂ + 2NH₄Cl à 2NH₃ + MgCl₂ + 2H₂O                       Mg²⁺, O^2-, H¹⁺,  à N^3-, Cl^1-

       3.      Para preparar fosfato de bario, se combinan 3.50 g fosfato de sodio con 6.40g de nitrato de bario.

a)   Calcule la cantidad de fosfato de bario que se puede obtener.

2Na₃PO₄ + 3Ba(NO₃)₂ à Ba₃(PO₄)₂ + 6NaNO₃

Na₃PO₄ = 163.9404 g/mol                       0.02135mol

Ba(NO₃)₂ = 261.3368 g/mol                    0.02449mol

3Ba(NO₃)₂ / 2Na₃PO₄ = 1.5                0.02449 Ba(NO₃)₂ / 0.02449 Na₃PO₄ = 1.114

1.5 > 1.114 à R.L. es el Ba(NO₃)₂

6.4g Ba(NO₃)₂ x (1mol / 261.3368g Ba(NO₃)₂) x (1mol Ba₃(PO₄)₂ / 3mol Ba(NO₃)₂) x (601.9236g / 1mol Ba₃(PO₄)₂) = 4.9136g Ba₃(PO₄)₂

                                                                                                          

b)   Calcule el porcentaje de rendimiento si se obtuvieron 4.70 g del producto.

% rendimiento = (4.7g / 4.9136g) * 100 = 95.65%

4.      Una muestra de 12.6 g de cobre al 95% se hace reaccionar con exceso de ácido nítrico. ¿Cuántos gramos de nitrato de cobre (II) se pueden obtener si la eficiencia del procedimiento es de 98%?

3Cu + 8HNO₃ à 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO

Cu = 63.546 g/mol

Cu(NO₃)₂ = 187.5558 g/mol

12.6 g Cu_impuro x (95 / 100) = 11.97g Cu_puro

11.97g Cu_puro x (1mol Cu / 63.546 g) x (3mol Cu(NO₃)₂ / 3mol Cu) x (187.5558g / 1mol Cu(NO₃)₂) = 35.3294 g Cu(NO₃)₂

98 = (x / 35.32941) *100

x= 34.6228g Cu(NO₃)₂

5.      Se trataron 7.00 g de una muestra X para analizar su contenido de cobre; con ese procedimiento, la obtención de cobre tiene un rendimiento del 98.5 %. La masa del producto obtenido fue de 6.35 g, pero se demostró que tenía 1.00%de impurezas. ¿Cuál es el porcentaje de cobre de la muestra X?

Hace falta indicar el procedimiento a seguir y la reacción.

Conclusión

La materia se conserva en una reacción química aunque los productos sean distintos a los reactivos, esto fue comprobado cuando el Alka-Seltzer (bicarbonato de sodio) en reacción con el ácido clorhídrico pasó de estado sólido a gas (dióxido de carbono) más cloruro de sodio y agua.

En una reacción siempre hay un reactivo que se termina primero, se le llama reactivo limitante y es el que define la cantidad de producto que se formará. En el experimento dos se pudo observar este fenómeno. Las reacciones no presentan un rendimiento del 100% debido a errores e impurezas que se pueden presentar, por lo que es importante calcular el porcentaje de rendimiento que se obtiene para saber que tan bien se está trabajando y buscar los aspectos para mejorar.

Bibliografía

Chang, R. (2010) Química, 10ª edición, Mc Graw Hill, China.

Harris, D. (2007) Análisis químico cuantitativo. Editorial Reverte. Barcelona, España.

Otamendi, S. (2001) Química 1. Editorial Progreso. México, DF

Soler, V. (s.f) Presión interior y presión exterior de un globo: tensión superficial. Recuperado el 20 de febrero de 2013 de  http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Cinetico-corpuscular/Globos/Globos.htm

Whitten, K, et al. (2008) Química. Octava edición. CEGANGE Learning. Traducido. México DF

Wilches, M. (2007) Bioingeniería VI, Fundamentos de Instrumentación para la Química  Clínica y las radiaciones ionizantes. Editorial Universidad de Antioquia.  Colombia.