Estequiometria de las reacciones químicas

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II
Universidad Central del Ecuador
Facultad de Ingeniería Química
Carrera de Ingeniería Química
Laboratorio de Química General 2
ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS (PARTE I)
Semestre: Segundo
Paralelo: 1
Integrantes:
Sampedro Willian
Salguero Alejandra 
Sarango Mónica
Taipe Diego 
Torres Nicole
Grupo: 11
Fecha de entrega: 2018 junio 15
Quito – Ecuador
2017
RESUMEN
Determinación del peso molecular de una muestra de carbonato de calcio, utilizando el método gravimétrico y a estimación de la riqueza en peso de clorato de potasio de una muestra problema utilizando el método por calentamiento. En la práctica se utilizó distintos métodos para obtener los resultados de distintas maneras y comprender la utilización de ellos que nos ayudan en los cálculos. Se armó el equipo y se procedió a realizar los dos métodos siendo muy observadores para comparar como funciona los métodos. Gracias al método gravimétrico se pudo obtener el peso molecular y con el método de calentamiento la riqueza del producto. Podemos concluir que al conocer sobre la estequiometria se puede generar relaciones entre los reactivos y productos de una solución permitiéndonos obtener valores y cantidades concretas.
PALABRAS CLAVES 
 ESTEQUIOMETRIA/REACCIONES_QUIMICAS/METODO_DE_CALENTAMIEN-TO/GRAVIMETRIA.
PRÁCTICA 5
ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS PARTE I
1. OBJETIVOS.
1.1. Determinar el peso molecular de una muestra de carbonato de calcio, utilizando el método gravimétrico. 
1.2. Estimar la riqueza en peso de clorato de potasio de una muestra problema utilizando el método por calentamiento.
2. TEORÍA 
2.1. Estequiometria.
La estequiometria es el cálculo de las cantidades de las sustancias que intervienen en una reacción química. Proviene de la palabra griega stoicheion (los componentes más simples) y metiri (medir). (Harris, 2007)
 
“La estequiometria es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en los que los elementos químicos que están implicados.” (Jeremías R., 1792)
2.2. Primera ley de la Conservación de la masa. 
La ley de la conservación de la masa fue enunciada por Antonie Lavoisier y establece que: 
 
“La masa no se crea ni se destruye solo se transforma”. (Galarza, 2018)
 
La ley de la conservación de la masa es uno de los tres postulados por los cuales se rige los cambios químicos. Esta ley fue enunciada por el químico francés Antonie Lavoisier (1743-1793).
 Por lo tanto, de dicha ley se logró concluir que es improbable crear materia de la nada y tampoco es posible el proceso inverso, es decir, destruir la materia. (Zapata, 2016)
2.3. Métodos Analíticos.
2.3.1. Gravimetría 
La Gravimetría consiste en determinar la cantidad proporciona de un elemento o compuesto presente en una muestra.
La gravimetría es un método analítico, es decir, que determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la misma con una balanza analítica. (Harris D. C., 2001)
2.3.2. Volumetría 
Es un análisis químico por medición de volúmenes. 
Consiste en determinar el volumen de una solución de concentración conocida que se requiere para una reacción cuantitativa, con un volumen dado de solución de la sustancia en análisis. (FCA, 2012)
2.4. Reactivo limitante
El reactivo limitante, da a conocer o limita, la cantidad de producto formado, y provoca una concentración especifica o limitante.
El reactivo que se consume en primer lugar es llamado reactivo limitante, ya que la cantidad de éste determina la cantidad total del producto formado. (Chang, 2002)
2.5. Reactivo en exceso.
El reactivo que no reacciona completamente, sino que “sobra”.
El reactivo en exceso será aquel que no se agote por completo durante la reacción. (Lema, 2015)
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. Materiales y Equipos. 
· Vaso de precipitación 100ml A±0.5[mL] R± (0-100) [ml] 
· Vaso de precipitación 250ml A±0.5[mL] R± (0-250) [mL] 
· Matraz aforado R± (0-100) [mL] 
· Varilla de vidrio. 
· Pinzas con sus nueces
· Matraz kitasato.
· Tubo de goma de látex. 
· Probeta de vidrio 100 ml A±0.5[ml] R± (100) [ml] 
· Cuba hidroneumática.
· Tubo de pirolisis.
3.2. Sustancias y reactivos
· Clorato de potasio KClO3(S)
· Carbonato de calcio CaCO3(S)
· Ácido clorhídrico 2M. HCl(L)
· Dióxido de Manganeso MnO2(S)
· Agua destilada H2O(L) 
3.3. Procedimiento. 
3.3.1. Determinación del peso molecular de carbonato de calcio. (CaCO3).
A. Método gravimétrico.
3.3.1.1. Pesar exactamente unos 2 g de carbonato de calcio puro en el vaso de precipitado de 250 ml.
3.3.1.2. Preparar 50ml de disolución de HCl 2M a partir de HCl concentrado.
3.3.1.3. Determinar qué volumen de ácido clorhídrico (HCl 2M) sería necesario para combinarse estequiométricamente con el carbonato de calcio.
3.3.1.4. Poner un exceso de volumen de la disolución de HCl de al menos un 20%.
3.3.1.5. Poner el volumen de disolución de HCl calculado en el vaso de 100 ml junto con la varilla de vidrio y pesarlo en la balanza.
3.3.1.6. Añadir poco a poco la disolución del ácido sobre el vaso que contiene la muestra, agitando con suavidad con la varilla de vidrio.
3.3.1.7. Una vez que se ha vertido todo el ácido sobre la muestra de carbonato y que ya ha cesado el desprendimiento de gases volvemos a pesar por separado, el vaso de 250 ml con el líquido que contiene, y el vaso vacío de 100 ml con la varilla. Todo ello conjuntamente permite determinar la masa final del sistema.
3.3.2. Determinación de la riqueza en KClO3 de una muestra problema.
A. Método por calentamiento.
3.3.2.1. Pesar 0,8g de KClO3 + 0,2g MnO2 e introducirlo en un tubo de pirolisis.
3.3.2.2. Pesar en conjunto el tubo de pirolisis con KClO3 y MnO2.
3.3.2.3. Tapar el tubo con un tapón conectado a una manguera, llenar la cuba hidroneumática y desplazar el aire en una probeta con el fluido.
3.3.2.4. Someter a calentamiento y recoger el gas en la probeta.
3.3.2.5. Pesar el tubo de pirolisis con el residuo.
4. DATOS
4.1. Datos Experimentales. 
Tabla 1. Método gravimétrico, para el peso molecular
	Datos
	Cantidad
	Peso de carbonato de calcio
	2g
	Volumen de ácido clorhídrico, exceso de 20%, mL
	24 mL
	Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g inicial
	125,04g
	Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g inicial
	72,75g
	Peso del vaso con HCl y la varilla de vidrio, g final
	100,97g
	Peso del vaso con la muestra de carbonato de calcio, g final
	95,81g
Tabla2. Método por calentamiento, determinación de la riqueza de clorato de potasio
	Datos
	Cantidad
	Peso de clorato de potasio (KClO3)
	0,5130g
	Peso del tubo + clorato de potasio
	35.0806g
	Peso del tubo + el residuo
	34,9274g
	Volumen de gas recogido en la probeta, mL
	100ml
Tabla 3. Observaciones
	Método
	Observaciones
	Gravimétrico
	Se colocó los reactivos y se procedió a pesar los materiales para obtener el peso molecular atreves de los cálculos se observó la evaporación de las sustancias 
	Temperatura
	Se procede a recoger el gas en el tubo de pirolisis obteniendo un volumen del gas como residuo.
4.2. Datos adicionales.
· CaCO3(s)+ 2HCl(l) CaCl2(s) +CO2(g)+H2O(l) Ec 4.2.1-1
 Ec 4.2.1-2
· 2KClO3(s) + MnO2(s) 2 KCl(s) + 3O2(g)
 ∆ MnO2
5. CÁLCULOS.
A. Método gravimétrico.
5.1. Cálculo del volumen estequiométrico de ácido clorhídrico que va reaccionar (de acuerdo a la reacción).
 Ec: 5.1-1
 
 
 
 
 
 	 Ec: 5.1-2Ec: 5.1-3
 
 
5.2 Cálculo de la masa de CO2 desprendida.
 Ec: 5.2-4
 				
5.2.1 Cálculo del número de moles de carbonato de calcio. (atendiendo a la estequiometria)
 Ec: 5.2.1-5
 
 
 
 
 
 
 	 Ec: 5.2.1-6
 
 
5.2.2 Cálculo del peso molecular del carbonato de calcio (Experimental)
 						 Ec: 5.2.2-7
 
 
5.3 Cálculo del peso molecular del carbonato de calcio (Teórico)
 	 Ec: 5.3-8
 
 
B. Método por calentamiento 
5.4 Cálculo de la riqueza del clorato de potasio
 	 Ec: 5.4-9
 
 
 
 
 
 Ec: 5.4-10
 
 Ec: 5.4-11
 
				 
 %
5.5 Cálculo del error porcentual.
 	 Ec: 5.4-12
 
 
6. RESULTADOS. 
Tabla 4. Resultados método gravimétrico
	, g/mol
	, g/mol
	%error
	
	2
	
Tabla 5. Resultados método por calentamiento
	Gas recogido, g/mol
	Gas obtenido estequiometria, g/mol
	%Riqueza
	78.9
	0.201
	 
7. DISCUSIÓN
El método gravimétrico, cuantitativo y por calentamiento utilizado en la práctica de estequiometria fue el correcto ya que se pudo observar mediante la mezcla de diferentes sustancias el desprendimiento de gas. Un error sistemático durante la práctica se produjo en el método gravimétrico cuando se formó la solución entre el ácido y la muestra de carbonato ya que al agregar el ácido en la muestra de carbonato quedaron pequeños residuos en el vaso de precipitación lo cual impide que la medida que utilizamos sea exacta. En el método por calentamiento el error fue al pesar los gramos de las sustancias, su reacción fue la indicada porque se formó el gas, pero no se conocía la forma correcta de recoger el gas. En el método gravimétrico se recomienda utilizar métodos más precisos de medida mientras que en el método por calentamiento se recomienda antes de recoger el gas en la probeta primero hay que dejar que salga el aire, al momento de calentar la sustancia que se forma el gas en el tubo de pirolisis tomar en cuenta la llama del mechero que sea de color azul porque si es de llama naranja es más caliente y esto podría afectar a la práctica.
8. CONCLUSIONES 
8.1. La estequiometria nos sirve para conocer y calcular la cantidad de masa que se obtiene a partir de los reactivos, a partir de los datos de una sustancia se logró conocer lo de otra y con esto la pureza del gas desprendido.
8.2. Se concluye que gracias a los cálculos estequiometricos que se realizan se logra determinar el porcentaje de error que existe en la reacción química puesto que se obtiene un dato real y otro ideal.
8.3. La gravimetría es un método donde se utiliza la masa total de la sustancia 
Incluyendo el reactor para conocer la cantidad de masa de otra sustancia reaccionante.
8.4 El desprendimiento de gases en los dos métodos realizados nos muestra la pérdida de soluto o solvente por lo que el rendimiento de la reacción no llegará un 100% debido a que siempre existirá una pérdida la cual se puede reflejar cuantitativamente se reflejarán los porcentajes de errores. 
9. CUESTIONARIO
9.1. El pasó final en la producción del metal cromo consiste en la reacción del óxido de cromo (III) con silicio a alta temperatura: 
 Cr2O3 (s) + Si (s) Cr (s) + SiO2 (s)
 Igualación: 	 2Cr2O3 (s) + 3Si (s) 4Cr (s) + 3SiO2 (s)
a) ¿Cuántos moles de Si reaccionan con 5 moles de Cr2O3? 
2 moles Cr2O3		3 moles Si
5 moles Cr2O3		X moles Si
b) ¿Cuántos moles de cromo metálico se forman? 			 
2 moles Cr2O3		4 moles Cr
5 moles Cr2O3		X moles Si
9.2. A partir de la ecuación ajustada C + O2 CO2, calcula: 
a) La masa y cantidad de oxígeno necesaria para reaccionar con 10 g de carbono. 
b) La masa y cantidad de dióxido de carbono que se obtendrá en el caso anterior. 
c) La cantidad de partículas de oxigeno que reaccionan y de dióxido de carbono que se desprenden.
10. BIBLIOGRAFIA
Chang, R. (2002). Química, Septima Edición . Mc Graw Hill.
FCA, A. (21 de Enero de 2012). in Shide Share. Obtenido de https://es.slideshare.net/Apuntes-fca/volumetria-11195159.
Galarza, N. B. (25 de Mayo de 2018). SCRIBD. Obtenido de https://es.scribd.com/doc/151547907/La-ley-de-la-conservacion-de-la-masa.
Harris, D. C. (2001). Análisis Químico Cuantitativo. Segunda Edición. Barcelona,España: Editorial Reverté S.A.
Harris, D. C. (2007). Análisis químico cuantitativo. Sexta edición. España: EDITORIAL REVERTÉ,S.A.
Lema, K. (23 de junio de 2015). Prezi. Obtenido de https://prezi.com/r25hs4dhxzcn/reactivo-limitante-y-reactivo-en-exceso/
Zapata, M. (10 de agosto de 2016). Quimica en casa. com . Obtenido de http://www.quimicaencasa.com/ley-la-conservacion-la-masa/
11. ANEXOS
11.1. Diagrama del Equipo (Ver Anexo 1)