TRABAJO PRÁCTICO N 2 DETERMINACIÓN DE DENSIDADES

TRABAJO PRÁCTICO N0 2
DETERMINACIÓN DE DENSIDADES
a) Determinación de la densidad de hidrógeno
Objetivos
Determinar la densidad de un gas
Conceptos
Gases ideales, presión de vapor, rendimiento, pureza, estequiometría, reactivo limitante.
Parte experimental
1.
Introducción:
En este experimento se medirá el volumen de un gas (hidrógeno), desprendido en una
reacción química representada por la siguiente ecuación:
Mg (s) + 2 HCl → Mg2+ (ac.) + 2 Cl- (ac.) + H2
El gas generado desplazará un volumen de agua contenida en la probeta. De esta manera se
pretende evaluar el volumen total del gas producido como resultado de la reacción.
2.
Procedimiento:
Para la realización de la práctica se armará el siguiente equipo:
Probeta
Mangera
Agarradera
Tapón
de goma
Soporte
Vaso de
precipitado
Kitasato
Tubo U
Verificar la ausencia de burbujas de aire en la probeta (consultar al docente para lograrlo).
Colocar en el kitasato 20 cm3 de HCl 2M, luego colocar cuidadosamente sobre la boca del kitasato
inclinado, cuidando que no tome contacto con el HCl, 60 mg de Mg pesados. Tapar rápidamente
empujando el Mg con el tapón (la reacción comienza instantáneamente. Ante cualquier duda
consulte al docente).
Cuando la reacción haya concluido (cuando se haya consumido todo el Mg y haya cesado el
desprendimiento de gas), equilibrar la presión interna y externa igualando los niveles de agua dentro
y fuera de la probeta, modificando para ello la altura de la misma, sin sacarla del agua. Si esto no es
posible y quedara una columna de agua en la probeta, ésta será la altura en milímetros de la
columna de agua. Medir el volumen de gas contenido en la probeta.
DURANTE LA REACCIÓN, LOS MECHEROS DEBEN ESTAR APAGADOS PARA
EVITAR ACCIDENTES, PORQUE EL HIDRÓGENO DESPRENDIDO FORMA UNA
MEZCLA DETONANTE CON EL OXÍGENO DEL AIRE
3.
a.
b.
c.
d.
Registrar los siguientes datos:
El volumen de gas obtenido.
La temperatura del agua del vaso.
La altura de la columna de agua.
El valor de la presión atmosférica.
4.
Buscar en tablas:
a. La presión de vapor de agua a la temperatura del experimento.
b. La densidad del hidrógeno en CNPT.
5.
Indicaciones para el informe:
a. Ecuación balanceada que interpreta la reacción.
b. Tabla de datos:
Masa de Mg utilizada.
Volumen de gas liberado.
Altura de la columna de agua en "milímetros de agua".
Temperaturas del agua y del gas.
Presión de vapor del agua a la temperatura del experimento.
Presión atmosférica.
c. Cálculos:
1) Calcular el número de moles de Mg consumidos durante el experimento:
n = mMg / MMg
MrMg = 24 g/mol
2) Suponiendo que la pureza del Mg es del 100% y que la reacción ocurre con un 100% de
rendimiento, calcular la masa de hidrógeno producida:
m = nhidógeno . Mhidrógeno
3) Hallar la presión del gas en el recipiente corrigiendo por la altura de la columna de agua
y por la presión de vapor del agua:
Logrado el equilibrio dentro y fuera de la probeta, se cumple:
Patm. = Phidrógeno + Pvapor de agua + Pcolumna de agua
La presión de la columna de agua en milímetros de mercurio es igual a:
P (mm Hg) = h (mm H2O) [δagua / δHg ] δHg = 13,6 g/cm3
4) Calcular la densidad experimental del hidrógeno en las condiciones de trabajo:
δHidrógeno = masa / volumen
5) Calcular la densidad del hidrógeno con la ecuación de los gases ideales, en las
condiciones de trabajo.
6) Buscar el valor de literatura de la densidad del hidrógeno en las condiciones de trabajo.
7) Comparar los tres valores.
d. Resultados:
Presión del hidrógeno.
Volumen del hidrógeno en CNPT.
Número de moles de Mg.
Número de moles de H2.
Masa de H2.
Densidad del H2 en CNPT (experimental).
Densidad ideal del H2.
Densidad del H2 en CNPT (tablas).
b) Determinación de la densidad de sólidos.
Se usará para estas determinaciones un picnómetro para sólidos. Se pesa el picnómetro
completamente lleno con un solvente en el cual el sólido (cuya densidad se quiere determinar) no
sea soluble (ej. tolueno). Se pesa alrededor de 0,5 g exactamente pesados de cloruro de sodio y se
agrega al picnómetro que contiene el solvente. Durante este agregado, se desplazará una cierta
cantidad de solvente. El picnómetro se seca bien y se vuelve a pesar. En todos los casos el
picnómetro debe termostatizarse antes de proceder a las pesadas. La densidad del sólido se calcula
según la siguiente ecuación:
δ
=
+
−
δ
Donde,
C = masa de muestra sólida
A = masa del picnómetro lleno de solvente
B = masa del picnómetro con muestra sólida y solvente
δsólido(t) y δsv(t): densidades del sólido y del solvente respectivamente a la temperatura de
termostatización t.
Discutir los resultados obtenidos y obtener el valor de la arista de la celda unidad
cristalográfica.
Cuestionario:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿Cuántos moles de HCl hay en los 20 cm3 de solución?
¿Cuántos moles de HCl reaccionan si se consumen 60 mg de Mg?
¿Por qué los cálculos se hacen con la masa de Mg utilizada?
¿Qué se entiende por reactivo limitante?
¿Cuál es el reactivo limitante en el experimento? ¿Por qué?
Mencione posibles causas de error en las determinaciones realizadas en el experimento.
Se obtiene oxígeno según:
2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2
Se emplean 0,2 g de KClO3 y se recogen, por desalojo de agua, 57 cm3 de O2 a 25ºC.
Calcular la densidad del oxígeno.
Datos: Pvapor de agua a 25ªC =23,756 mmHg.
Patmosférica = 784 mm Hg
Rta: 1,4 g/dm3.
8. Deducir la ecuación usada para determinar la densidad de los sólidos.
9. Discutir la importancia de la termostatización en la determinación de la densidad.
10. ¿Cómo se relaciona la densidad de un sólido cristalino con la arista de la celda unidad?
Comisión Nº:
Integrantes:
Fecha:
INFORME TRABAJO PRÁCTICO No 2
DETERMINACION DE DENSIDADES
a) Determinación de la densidad de hidrógeno
Objetivos:
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Reacción en estudio:
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Esquema simple del equipo utilizado:
Observaciones:
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Tabla de datos experimentales:
Masa Mg + Masa Vidrio Reloj (m1 ± Δm1) / g
Masa Vidrio Reloj (m2 ± Δm2) / g
Altura de la columna de agua (h ± Δh) / mm
Volumen de H2O desplazada (V ± ΔV) / l
Temperatura ambiente (T ± ΔT) / °C
Presión barométrica / hPa
Presión de vapor de H2O a la temperatura de trabajo* / Pa
*citar fuente bibliográfica:
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Adjuntar un apéndice con los cálculos realizados incluyendo el cálculo de las incertezas.
b) Densidad de hidrógeno en CNPT. Resultados
Número de moles de Mg
Volumen de H2 en CNPT (V0), experimental /L
Densidad de H2 en CNPT (δ0), valor experimental /g.cm-3
Densidad de H2 en CNPT, valor tabulado* / g.cm-3
Densidad de H2 en CNPT, valor ideal / g.cm-3
*citar fuente bibliográfica:
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Adjuntar un apéndice con los cálculos realizados incluyendo el cálculo de las incertezas.
c) Determinación de la densidad de sólidos.
Tabla de datos experimentales:
Masa Muestra Sólida (C± ΔC) / g
Masa Picnómetro + Solvente (A ± ΔA) / g
Masa Picnómetro + Sólido + Solvente (B ± ΔB) / g
Temperatura ambiente (T ± ΔT) / °C
δ solvente a T*/ g.cm-3
d) Densidad del sólido a T. Resultados
δ NaCl a T, valor experimental/ g.cm-3
δ NaCl a T, valor taulado*/ g.cm-3
*citar fuente bibliográfica:
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Adjuntar un apéndice con los cálculos realizados incluyendo el cálculo de las incertezas.
e) Cálculo de la constante de celda del NaCl. Esquema simple de la celda unidad del NaCl:
f) Derivación de la ecuación que relaciona la densidad del NaCl con la constante de celda:
Constante de celda del NaCl, valor experimental/ Å
Constante de celda del NaCl, valor, valor taulado*/ Å
*citar fuente bibliográfica:
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Conclusiones:
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