PRACTICA No.10

ESTEQUIOMETRIA EN LAS REACCIONES QUIMICAS REACTIVO LIMITANTE Y RENDIMIENTO PORCENTUAL

INTRODUCCION: Los cambios químicos implican interacciones partícula con partícula(s) y no gramo a gramo, como se demostrará en la Primera Parte de esta práctica. Dentro de los cálculos estequiométricos, además, de dichas relaciones entre partículas o moléculas deben también realizarse los cálculos de “reactivo limitante” y el de “porcentaje de rendimiento” Si en una fiesta donde asisten 30 muchachos y 12 muchachas, en un momento dado todos quisieran bailar la misma pieza, únicamente se podrían formar 12 parejas, quedando así 18 muchachos sin bailar, podemos decir entonces que el número de muchachas ha sido una limitante en la formación de parejas, y los 18 muchachos estarían por así decirlo, en exceso. Este hecho puede resultar análogo en algunas reacciones químicas, en donde, la cantidad de uno de los reactivos es estequiométricamente menor en relación a los demás, permaneciendo estos en exceso al terminar la reacción. A este reactivo que limita la reacción se le conoce como Reactivo Limitante. Este concepto se puede demostrar experimentalmente en los diversos tipos de reacciones. En la segunda parte de esta práctica, se aplicará para reacciones con formación de un precipitado. El porcentaje de rendimiento estará dado por la relación del rendimiento real entre el rendimiento teórico multiplicado por 100: Rendimiento real___ Rendimiento teórico

X

100 = Porcentaje de Rendimiento

OBJETIVOS: Al finalizar la práctica el estudiante deberá ser capaz de: 

OBSERVAR la diferencia que existe entre la relación mol-mol y la relación gramo-gramo, de los reactivos en una ecuación química balanceada.



REALIZAR los cálculos estequiométricos para determinar teóricamente el reactivo limitante.



CONOCER claramente el concepto de reactivo limitante y porcentaje de rendimiento y poder explicarlo con sus propias palabras.



EFECTUAR en forma correcta las operaciones de precipitación, decantación, filtración, lavado, secado y determinación de peso del precipitado.



COMPARAR los resultados experimentales con los datos teóricos y determinar el porcentaje de rendimiento de la reacción dada.



ANALIZAR las posibles fuentes de error.

HOJA DE TRABAJO: 1.

Cuál es el significado de los términos: 1.1. reactivo limitante 1.2. porcentaje de rendimiento 1.3. rendimiento teórico 1.4. rendimiento real 1.5. precipitación

2.

Indicar la toxicidad y la reactividad de las sustancias colocando el efecto que produce en el cuadro correspondiente:

SUSTANCIA K2CrO4 Pb(NO3)2 KI CuSO4 Pb(C2H3O2)2 Zn

LA PIEL

TOXICIDAD CONTACTO CON LOS OJOS INGESTION

SOLUBILIDAD EN AGUA

INFLAMABILIDAD

MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPO En la mesa del instructor:   

1 gradilla grande 1 tubo de ensayo grande conteniendo 20 mL de acetona 1 pinza para el zinc

Cristalería:  10 tubos de ensayo  Vidrio de reloj grande  2 beaker de 250 mL  Varilla de vidrio  Embudo de vidrio  Pipeta de 10 mL  Probeta de 10 mL  Probeta de 50 mL Equipo:  Papel para pesar  Papel filtro  Gradilla para tubos de ensayo  Espátula  Baño María  Anillo de metal  Triángulo de porcelana  Pinza universal  Soporte universal  Balanza  Llenador de pipeta  Pinza para crisol  Pinza para tubo de ensayo  Mechero Reactivos:    

Alcohol etílico Tira de zinc (de 7.5 cm de largo) 20 mL de acetona en el tubo de ensayo correspondiente Disoluciones al 5% p/v de: o Cromato de potasio o Nitrato de plomo o Yoduro de potasio o Sulfato de cobre o Acetato de plomo

PROCEDIMIENTO: PRIMERA PARTE: 1.

Medir 10 ml de disolución de acetato de plomo y colocarlos en un tubo de ensayo.

2.

Pesar con exactitud una tira de cinc (de 5 a 10 mm de ancho y 7.5 cm de longitud) y luego, introducirla en la disolución de acetato de plomo.

3.

Observar los cambios que ocurren en la superficie del metal y dejar reposar por una hora. Proceder con la Segunda Parte y continuar nuevamente al haber transcurrido el tiempo indicado.

4.

Sacar con cuidado la tira de cinc, que estará cubierta con los depósitos de plomo. Sumergirla en un tubo de ensayo que contiene aproximadamente 20 ml de agua destilada durante 3 minutos, de manera que el agua penetre en el depósito esponjoso del plomo.

5.

A continuación retirar la tira del agua y sumergirla en un tubo de ensayo que contiene aproximadamente 20 ml de acetona, durante un minuto. Este tubo deberá ser usado por todos los grupos de laboratorio, a manera de evitar desperdicio del reactivo.

6.

Tarar un papel filtro con exactitud. Con una espátula limpia raspar los depósitos de plomo, de modo que caigan encima del papel. Usar la superficie restante del papel para quitar de la tira todos los depósitos que se puedan.

7.

Secar el papel filtro colocándolo sobre un vidrio de reloj, el cual deberá colocarse sobre un beaker que contiene agua hirviendo, como se señala en el “Manual de Laboratorio de Química General” en la Práctica No.3.

8.

Al estar seco el papel pesar con exactitud el papel con los depósitos y por aparte, la tira de cinc.

9.

Obtener los siguientes datos, asumiendo que la reacción que tuvo lugar es: Zn° + Pb(C2H3O2)2



Zn(C2H3O2)2 +

Pb°

Peso de la tira de cinc antes:

_________________________________________

Peso de la tira de cinc después:

_________________________________________

Peso del cinc perdido:

_________________________________________

Peso del papel

_________________________________________

Peso del papel + plomo: Peso del plomo obtenido:

_________________________________________ _________________________________________

Moles de cinc perdido =

___gramos de Zn___ Peso atómico del Zn

Moles de plomo formado =

A)

=

__gramos de Pb___ Peso atómico del Pb

_______________ moles

=

_______________ moles

Relación de peso de plomo a cinc: Relación = gramos de Pb gramos de Zn = gramos de Pb por gramo de Zn = ____________________________

B)

Relación molar de plomo a cinc: Relación = moles de Pb moles de Zn = moles de Pb por mol de Zn =

____________________________

SEGUNDA PARTE: REACCIONES DE PRECIPITACION 1.

A continuación se sugieren las siguientes reacciones: REACTIVOS A B 1.1.

K2CrO4 + Pb(NO3)2  2KNO3 + PbCrO4(s)

1.2.

2KI + Pb(NO3)2

1.3.

CuSO4 + Pb(NO3)2 

 2KNO3 + PbI2(s) Cu(NO3)2 + PbSO4(s)

TERCERA PARTE: TECNICAS A SEGUIR: Procedimiento cualitativo: 1. Realizar en forma cualitativa las reacciones propuestas con pequeñas cantidades de reactivos: 1.1.

Tomar 6 tubos de ensayo del mismo volumen.

1.2.

Colocar 1 ml de los reactivos (A) de cada reacción.

1.3.

Colocar 1 ml de los reactivos (B) de cada reacción. Hacer observaciones y anotar las características de cada reactivo.

1.4.

Agregar el reactivo (B) a los tubos que contienen los reactivos (A) de cada reacción. Procedimiento cuantitativo: 2. A partir de las reacciones ya propuestas, realizar los cálculos estequiométricos para obtener 1 g de precipitado. Todas las soluciones de estas sales, tienen concentración de 5% p/v. 3. Para trabajar cuantitativamente, su Instructor le indicará cuál de las reacciones de la segunda parte va a llevar a cabo. En base a los volúmenes calculados, colóquelos en 2 beakers separadamente. Medir con pipeta estos volúmenes. 4. Mezclar el contenido de los dos beakers en uno solo. 5. Agitar la mezcla del beaker durante 3 minutos para permitir que la reacción se lleve a cabo en su totalidad. 6. Tarar el papel filtro. Filtrar el precipitado formado en cada beaker, siguiendo la técnica señalada en el “Manual de Laboratorio de Química General”, Práctica No.3. 7. Lavar el precipitado con agua destilada y efectuar el último lavado con alcohol etílico para facilitar el secado de los precipitados. 8. Colocar el papel filtro con el precipitado en vidrio de reloj y ponerlos en baño de maría durante 30 minutos, siguiendo la técnica de la misma práctica No.3. 9. Determinar los pesos de los precipitados CUARTA PARTE REGISTRO Y ORGANIZACIÓN DE DATOS 1. Anotar en su cuaderno de laboratorio, los pesos de los precipitados formados y complete el siguiente cuadro: REACCION REACCION 1.1 1.2 1.3 Reactivo A: - Volumen (ml) - Moles (n) Reactivo B: - Volumen (ml) - Moles (n) Precipitado formado: Teórico - Peso (g) Experimental Teórico - Moles (n) Experimental

% RENDIMIENTO

CUESTIONARIO: 1.

¿Cuál de sus datos se aproxima más a los coeficientes en esta ecuación, su relación peso a peso (A) o su relación mol a mol (B), de la página 56?

2.

Explique brevemente por qué el peso del plomo depositado fue mayor que el del cinc liberado de la tira: ________________________________________________________________________

3.

¿Cuánto son más pesados los átomos de plomo que los de cinc? ________________________________________________________________________

4.

Considere las posibles causas de error que a continuación se enumeran y diga cómo cada error pudo haber afectado la relación molar. Si usted considera que alguno de ellos no ha alterado la relación, indíquelo: 4.1.

Parte del plomo quedó sobre la tira del cinc ___________________________________________________________________

4.2.

Los depósitos de plomo colocados sobre el papel filtro no estaban completamente secos cuando los pesó. ___________________________________________________________________

4.3.

La tira de cinc estaba húmeda cuando la pesó al iniciar el experimento. ___________________________________________________________________

4.4.

La tira de cinc estaba húmeda cuando la pesó al final del experimento. ___________________________________________________________________

4.5.

La tira de cinc no estuvo suficiente tiempo en contacto con la solución. ___________________________________________________________________

4.6.

Durante el secado de los depósitos de plomo, una parte del plomo se oxidó. ___________________________________________________________________

5.

¿Cuáles de los reactivos propuestos, en cada reacción fueron los limitantes? ________________________________________________________________________

6.

¿Cuál será el rendimiento en porcentaje de una muestra sólida, si teóricamente se esperaban 74.3 kg y de una manera experimental, por medio de una reacción de precipitación se obtuvieron 70.2 kg de muestra? ________________________________________________________________________