Volumen Molar Del Oxigeno.docx 671v10

I.

OBJETIVOS

VOLUMEN MOLAR DEL OXIGENO

 Determinar el volumen molar del oxíígeno en condiciones de laboratorio y en condiciones normales(CN)  Estudiar la estequiometria de los gases, en la descomposicioí n del clorato de potasio, KClO3 II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA El volumen molar es el ocupado por un mol de un gas ideal. Este volumen molar generalmente se da en condiciones normales, es decir 273 K y 1 atm de presioí n. En este experimento se determinaraí el volumen molar del oxíígeno en las condiciones de laboratorio y se calcularaí luego su valor para las condiciones normales. El meí todo a utilizar para determinar el volumen molar del oxíígeno consiste en generar cierta cantidad de oxíígeno, por descomposicioí n teí rmica del KClO3, pues cuando se calienta este producto, la peí rdida de masa de la fase soí lida se debe exclusivamente al oxíígeno desprendido. Seguí n la reaccioí n: El volumen de O2 se determina utilizando el meí todo de desplazamiento de agua. Si se determina el volumen correspondiente a esta masa perdida podraí deducirse de eí l el volumen que corresponde a 32 gramos de oxíígeno, esto es el volumen de un mol. Como el volumen de una muestra gaseosa varíía cuando varíían la temperatura y la presioí n, se deben medir estos valores y utilizarla para efectuar su reduccioí n a las condiciones normales, utilizando las leyes de los gases, la cantidad de oxíígeno producido y el volumen que ocupa. Volumen molar de un gas en condiciones normales Es el volumen ocupado por un mol de cualquier gas en condiciones normales. Experimentalmente, se ha podido comprobar que el volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en condiciones normales (Presioí n = 1 atmoí sfera, Temperatura = 273,15 K = 0 °C) es de 22,4 litros. Ley de los gases generalizada Como consecuencia de la hipoí tesis de Avogadro puede considerarse una generalizacioí n de la ley de los gases. Catalizador Un catalizador es una sustancia que modifica la velocidad de una reaccioí n quíímica sin experimentar un cambio quíímico. La mayoríía de los catalizadores aceleran la reaccioí n, pero pocos la retardan, los catalizadores pueden ser soí lidos lííquidos y gaseosos. Tipos de catalizadores: Catalizadores positivos: son aquellos que incrementan la velocidad de la reaccioí n. Son quizaí s los que mayor intereí s presentan debido a su gran uso. Catalizadores negativos: tambieí n llamados inhibidores, son aquellos que hacen disminuir la velocidad de reaccioí n. Poseen un intereí s especial para la industria de los alimentos, donde suelen venir utilizados como aditivos, con la finalidad de impedir el deterioro precoz o que las reacciones alteren el producto alimentario. Fundamento: 1

Cuando una muestra de clorato de potasio, KClO3, se descompone formando cloruro potaí sico soí lido y oxigeno gaseoso, el clorato de potasio se descompone a 400 °c, pero al agregar un catalizador (MnO2) SE DESCOMPONE A 270°c aproximadamente. La reaccioí n es: Calor 2KCl3 …………………… 2 KCl + 302 MnO2 Como los gases son difííciles de pesar en forma directa, el peso de oxigeno desprendido a partir de una muestra de clorato de potasio pesada se obtiene de forma indirecta. Calentando una muestra pesada de KClO3 se producen el desprendimiento del oxíígeno y luego se pesa el cloruro de potasio que queda, en consecuencia: Peso de O2 =peso de KClO3 - peso de KCl Para la determinacioí n del volumen molar del oxíígeno deben conocerse el volumen y la masa de oxigeno desprendido. El volumen debe medirse a la temperatura y presioí n del laboratorio, y por la ley combina de los gases se puede calcular el volumen en condiciones normales. El gas oxigeno se recibe por desplazamiento de agua, por consiguiente el volumen medio es una mezcla de oxíígeno y vapor de agua. Por lo que, la presioí n parcial del oxíígeno, seguí n la ley de Dalton es: Po2=Ptotal –Pvapor de agua Donde: Po2 = presioí n parcial del O2 seco Ptotal = presioí n atmosfeí rica local (en el laboratorio) Pvapor de agua = presioí n de vapor de agua a la temperatura ambiente III.           

MATERIALES Y REACCTIVO Vaso precipitado Termoí metro Mechero de bunsen Gradilla Tubos de ensayo Rejilla Probeta Manguerilla Balanza Óxido de manganeso (MnO2) Clorato de potasio (KClO3)

2

IV.

PROSEDIMIENTO EXPERIMEMTAL 1. Pesar un tubo de prueba vacíío, limpio y seco. 2. Agregar aproximadamente 0,1 g de MnO2 al tubo de prueba y pesar. 3. Luego agregar aproximadamente 0,5 g de cristales de KClO 3 y agíítese suavemente para mezclar y pesar nuevamente. 4. Dispoí ngase el aparato como se indica en la figura. Aseguí rese que todas las conexiones esteí n cerradas para que todo el gas producido en el tubo de prueba pase por la manguerilla, al recipiente colector (probeta invertida) 5. Calentar el tubo de prueba con llama suave del mechero de bunsen. Cuando la mezcla soí lida se haya fundido, intensifique el calor durante unos minutos hasta que no se desprenda maí s gas. Apagar el mechero y dejar que el tubo se enfrííe. 6. Medir el volumen del gas obtenido en la probeta. 7. Medir la temperatura del agua y la presioí n baromeí trica. 8. Pesar el tubo de prueba con el residuo que contiene una mezcla de KCl y MnO2

Datos y resultados experimentales

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Masa del tubo de prueba ………………………………………………………….18.8 g Masa del tubo + MnO2 (catalizador)………………………………………….18.9 g Masa del tubo + MnO2 + KClO3………………………..………………………..19.4 g Masa del tubo + MnO2 + KCl (despueí s del calentamiento)………… 19.19 g Masa del KCl obtenido……………………………………………………………... 0.29g Masa del oxíígeno desprendido………………………………………………… 0.21g Volumen del oxíígeno desprendido…………………………………………….92ml Temperatura ambiente……………………………………………………………..20°c Presioí n atmosfeí rica en el laboratorio………………………………………..548mmHg Presioí n de vapor de agua a temperatura ambiente (de tablas)……14.4mmHg

Cálculos: 1. Determinar la presión parcial del oxígeno. Po2 = PT – P vapor de agua Po2 = 548mmHg – 17.55mmHg Po2 = 530.45mmHg= 0.70atm 2. Calcular el volumen molar del oxígeno a condiciones de laboratorio (practico). mo2 = mKClo3 - mKCl mo2 = 0.5g – 0.29g mo2 = 0.21g  Hallando moles de oxigeno

m PM 0.21 g no2 = 32 g/ mol no2 =

no2 = 0.0066mol  Hallamos el volumen molar del oxigeno

vo 2 no 2 0.092l Vo2 = 0.0066 mol Vo2 =

Vo2 = 13.94L/mol 3. Calcular el volumen molar del oxígeno a condiciones normales (teórico).

P1V 1 T1

=

P2V 2 T2

548 mmHgV 1 760 mmHgx 22.4 l /molg = 293 k 273 K V1 = 33.34 l/mol . g ………. Valor teórico 4. Determinar el porcentaje de error.

Vteorico−Vpractico x 100 Vteorico 33.34 L /molg−13.94 L/mol . g x 100 E% = 33.34 L/molg E% =

E% = 58%

5. Determinar la masa y moles de clorato de potasio a partir del volumen de oxigeno desprendido. 2KCl3 …………………… 2 KCl + 302 PM = 122.5 PV = nRT 548x0.092L = no2 64.4x 293 no2 = 0.0028molg(o2)

n KCl3 = 0.0028molg x

2 molgKCl 3 3 molg 0 2

n KCl3 = 0.000187 molgKCl3 = 1.87x10-4 molgKCl3 mKCl3= 0.0028molg(o2)

2 molgKCl 3 3 molg 0 2

x

122 . 5 gKCl 3 1 molgKCl 3

mKCl3= 0.23g V.

CONCLUSIÓN  Se determinoí el volumen molar del oxíígeno en condiciones de laboratorio y en condiciones normales  Se pudo estudiar la estequiometria de los gases, en la descomposicioí n del clorato de potasio, KClO3

VI.

RECOMENDACIONES  Para obtener una respuesta maí s veríídica se recomienda utilizar equipos de medida maí s exactos como la balanza analíítica.  En la solucioí n de caí lculos siempre se debe tomar en cuenta las unidades de medicioí n.  Para hacer pruebas de laboratorio manipular de forma correcta los instrumentos.  Antes de iniciar los ensayos o experimentacioí n revisar si los materiales estaí n limpios y los equipos funcionan correctamente.  Es de caraí cter obligatorio contar con los rios de proteccioí n del cuerpo para evitar accidentes que maí s adelante se puedan lamentar.

VII.

CUESTIONARIO: 1. Se recoge oxígeno gaseoso sobre agua a una temperatura de 25 °C. Si la muestra recolectada tiene una presión de 740 torr, ¿cuál es la presión parcial del oxígeno en el recipiente? Si la muestra de gas tiene un volumen de 95,0 mL ¿cuántos moles de O2 hay en la muestra?

V = 95.0 ml = 0.095 l T = 25°C = 298K P = 740torr

a. Hallando la presión parcial del oxigeno

Po2 = PT – P vapor de agua Po2 = 740torr –24torr Po2 = 716torr = 0.942atm b. Se usa la ecuación del gas ideal para hallar el n° de moles del o 2

nO2 =

nO2 =

nO2 =

PO 2 X V RT

(

0.0942 atm X 0.095 l atm 0.0821 l. . k (298 k ) mol

0.08949 mol 24.47

)

nO2 = 3.66x10-3mol.o2

2. El magnesio reacciona con ácido clorhídrico, produciendo hidrógeno gaseoso y cloruro de magnesio. El gas que se forma tiene un volumen de 3,557 L a 25°C y una presión de 747 mmHg. Suponga que el gas está saturado con vapor de agua a una presión parcial de 23.8mmHg. ¿cuál es la presión parcial (en mmHg) del H 2? ¿Cuántos gramos de magnesio se utilizaron en la reacción?

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

3. Una mezcla de 1,75 g de KClO 3 y MnO2 se calienta a 300°C hasta la completa descomposición. Después de enfriar la mezcla pesa 1,2 g.

2KClO3(S) -------->2KCl(S) + 3O2(g) 1. Peso del catalizador es 0.10g por la praí ctica 2. Peso de KClO3 inicial es 1.75 3. Peso de KClO3 final es 1.2

a. ¿Cuántos moles y gramos de O2 se producen en la descomposición?

1.

O3∗1molKClO 3 ∗3 molO2 122 gKClO 3 1.75 gKCl =0.02mol O2 2 molKClO 3

2.

0.02 molO

2∗32 gO2 =0.6 g O2 1 mplO 2

b. ¿Cuántos moles y gramos de KClO3 están presentes en la muestra original? 1. Peso del catalizador es 0.10g por la practica 2. Peso de KClO3 inicial es 1.75 3. Peso de KClO3 final es 1.2

1.75 gKClO

3∗1 molKClO 3 =0.01 molKCl O3 122 gKClO 3

c. Calcular el porcentaje de KClO3 en la muestra original.

1.75 gKCl O3 … … … … … … .. x 122 gKCl O3 … … … … … ..100 x=1.43 VIII.            

BIBLIOGRAFÍA: SALCEDO Y OTROS “Curso praí ctico de quíímica” ROSENBER, J. Laurente “quíímica general” LUMBRERAS “QUIMICA- anaí lisis de principios y aplicaciones(tomo I)” NUFFIELD FOUNDATION “Quíímica coleccioí n de experimentos” MAHAN AND MYERS “Quíímica curso universitario” IRAZABAL, ALEJANDRO “Quíímica Laboratorio”. RAYMON CHAG w, (2003) quíímica general seí ptima edicioí n, Meí xico, editorial mexicana. JARA BENITES c, CUEVA GARCIA r, (2001) problemas de química y como resolverlos (coleccioí n racso) primera edicioí n, lima racso editores. MORTIMER. Quíímica. Grupo Editorial Iberoamericana. Meí xico. 1996. BROWN, C Et. Al. Quíímica. La Ciencia Central. Meí xico.1993. BRICENÑ O, O. Et. Al. Quíímica. Editorial Educativa. Bogotaí . 1993. WHITEEN, Et. Al. Quíímica General. 5°Edicioí n. McGraw. Hill. 1998.