Estudi estequiomètric de una reacció química

ESTUDI ESTEQUIOMÈTRIC D'UNA REACCIÓ QUÍMICA
Objectius:
• Estudiar les relacions entre les quantitats dels reactius i dels productes
• Aplicar la llei de Lavoisier en la reacció produïda en addicionar una dissolució de nitrat de plom (II) a una
altra de iodur de potassi.
• Obtenir iodur de plom (II) i nitrat de potassi.
• Separar la mescla mitjançant un mètode mecànic com és la filtració.
Material i productes utilitzats:
• Dos vasos de precipitats de 100 ml; flascó rentador amb aigua destil·lada; balança; proveta de 100 ml;
agitador; embut; filtres; nitrat de plom (II); iodur de potassi.
Procediment:
• Es pesen 3 g de nitrat de plom (II) en un vas de precipitats de 100ml, també pesat prèviament.
• Es mesuren 20 ml d'aigua destil·lada amb la proveta i s'afegeixen al vas de precipitats. Es remena amb
l'agitador fins que el sòlid es dissol.
• Llavors es pesen 2 g de iodur de potassi en un vas de precipitats de 100ml, que prèviament hem pesat. Es
mesuren altre cop 20 ml d'aigua destil·lada i s'afegeixen de nou al vas de precipitats. Es torna a remenar fins
a la complerta dissolució.
• Es mesclen les dues dissolucions i s'observa que es forma un sòlid de color groc. La substància obtinguda
en estat sòlid se separa de la resta per filtració, i es recull en un filtre, que prèviament s'ha pesat.
• Es guarda el sòlid obtingut i es deixa assecar.
• Dividim el filtrat en dues parts iguals: afegirem una dissolució de nitrat de plom (II) a la primera i una de
iodur de potassi a la segona.
• Observem què passa. si en la primera apareix un sòlid groc voldrà dir que ha quedat sense reaccionar una
part del iodur de potassi. Si això succeeix a la segona, voldrà dir que ha quedat sense reaccionar una part
del nitrat de plom (II).
Anàlisi de resultats:
• Recollida de dades
Experiència
Pb(NO3)2(g)
KI(g)
Massa filtre
1
3
2
2,9
Massa del sòlid
PbI2(g)
2,9
Reactiu que
sobra
Pb(NO3)2
• Equació química de la reacció
Pb(NO3)2 + 2 (KI) PbI2 + 2 (KNO3)
• Taula
Reactiu 1
Reactiu 2
1
Producte 1
Producte 2
Fórmula
Pb(No3)2
KI
PbI2
KNO3
Grams inicials
3
2
0
0
Mols inicials
9,1·10−3
0,012
0
0
Mols que reaccionen
6·10−3
0,012
0
0
Mols finals
3,1·10−3
0
6·10−3
2
0,012
Grams finals
1
0
2,8
1,21
• Operacions
Pb(No3)2 = 207,2 + 14 x 2 + 16 x 6 = 331,2g/mol
3g x = 9·10−3 mols
KI = 39,1 + 126,9 = 166g/mol
2g x = 0,012 mols
PbI2 = 207,2 + 126,9 x 2 = 461g/mol
6·10−3mols x = 2,8grams
KNO3 = 39,1 + 14 + 16 x 2 = 101,1g/mol
0,01mols x = 1,011grams
Qüestions:
• En quina proporció (en mols) reaccionen?
Segons l'equació química, és a dir, per a cada 2 mols de iodur de potassi hi reaccionarà 1 mol de nitrat de
plom (II) 2:1
Per tant, si teníem 0,01 mols de KI, necessitarem 6·10−3mols de Pb(NO3)2 per a que reaccionin
completament. Llavors, si tenim
2g x 1mol/166g de KI, de Pb(NO3)2 tindrem 1/166 mols.
• Quina relació (en mols) hi ha entre la quantitat de reactius que han reaccionat i la quantitat de
productes que s'han format?
2mols KI + 1mol Pb(NO3)2 2 mols KNO3 + 1mol PbI2
on el KI i el KNO3 guardarien la mateixa proporció 2:2 i el Pb(NO3)2 guardaria una relació 1:1 amb el PbI2
• Com se sap si una part d'algun dels reactius ha quedat sense reaccionar?
Això ho vam poder saber gràcies a l'última etapa de l'experiència, on mesclàvem un dels productes (el nitrat
3
de potassi) i li aplicàvem una dissolució de KI i una altre de Pb(NO3)2 en dos vasos diferents i així observar
si hi havia hagut algun reactiu que s'hagués quedat sense reaccionar. Si el que havíem mesclat amb el nitrat de
plom (II) sortia de color groc, voldria dir que s'havia quedat sense reaccionar part del iodur de potassi i si
passava a l'inversa voldria dir que era el nitrat de plom (II) el que no havia reaccionat completament. Això ens
serviria per a determinar quin seria el reactiu limitant. En aquest cas el reactiu limitant és el iodur de potassi.
• Quina relació hi ha entre la massa inicial i la massa final?
Massa inicial = 5g guarden una proporció aproximada de 1
Massa final = 4 g
Massa en excés que no reacciona = 1g
• Apareix o desapareix massa durant la reacció?
En tota reacció química, la massa total dels reactius que reaccionen és igual a la massa total dels productes de
la reacció. La massa ni es crea ni desapareix, simplement es transforma. Aquest és el principi bàsic de la llei
de conservació de la massa.
Conclusions:
• Que la massa total dels reactius que reaccionen en un compost és igual a la massa total dels productes
de la reacció. És a dir, que si nosaltres partim de 3 grams en una experiència, el producte final
(sempre que no hagi un escap) també pesarà 3 grams.
• Hem après també a separar mescles mitjançant la filtració
• Hem aplicat i après a interpretar en la pràctica, la llei de la conservació de la massa de Lavoisier i la
llei de les proporcions definides de Proust
• Calculant el resultat obtingut a la pràctica (2,8g)amb el real (2,9), obtenim un error absolut del 0,1 i
un error relatiu del 0,36%, un error molt baix tenint en compte l'experiència realitzada.
•
4