Este resumen describe una práctica de laboratorio sobre la capacidad calorífica y el calor de neutralización. Los estudiantes determinaron experimentalmente la capacidad calorífica de un calorímetro y la entalpía molar de la reacción de neutralización entre un ácido fuerte y una base fuerte. Realizaron dos experimentos para medir las temperaturas iniciales, finales y de equilibrio. Luego calcularon la capacidad calorífica del calorímetro, el número de moles de agua formada en la reacción, la entalpía de
Practica 2; capacidad calorífica y calor de neutralización
1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA
Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS
Laboratorio de Química
Practica No. 2
Capacidad Calorífica y Calor de Neutralización
2. OBJETIVO
1- El alumno determinara experimentalmente la capacidad calorífica de un
calorímetro
2- El alumno determinara experimentalmente la entalpia molar de reacción
para un par acido fuerte-base fuerte( calor de neutralización a presión
constante )
DATOS EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO No. 1
T₁ = 22 ᵒC
T₂ = 68 ᵒC
TIEMPO
( S )
0 10 20 30 40 50 60
TEMPERATURA
( ᵒC )
43 42 42 41 41 41 41
Teq = 41 ᵒC
EXPERIMENTO No. 2
Tacido = 22 ᵒC
Tbase = 22 ᵒC
Teq = 29 ᵒC
T₁ como el promedio entre Tacido y Tbase T₁ =22ᵒC
Mvaso y solución = 129.7 g
Mvaso = 51.6 g
3. CALCULOS Y RESULTADOS
1-Capacidad calorífica del calorímetro
Primero obtenemos la densidad del agua para obtener la masa del agua, como
quedo la temperatura 1 entre 20ᵒC Y 30ᵒC los valores de la tabla son 20ᵒC =
0.99823 y 30ᵒC = 0.99568
Ϸ=
(0.99823−0.99568 )(22−20)
30−20
=0.99772 g/mL
Ϸ=
𝑚
𝑉
m= 0.99772 g/mL*40 mL = 39.9988 g
𝑀𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐶𝑝 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = C o K dando la formula y despejando a C o K
entonces queda
−𝑄 𝐻20 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑄 𝐻2𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎 + 𝑄𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
−𝑀 𝐻2𝑂 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐶𝑝 𝐻2𝑂 ∆𝑇𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = −𝑀 𝐻2𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎 𝐶𝑝 𝐻2𝑂 ∆𝑇𝑓𝑟𝑖𝑎 +
𝑀𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐶𝑝 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 ∆𝑇𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
𝐶 𝑜 𝐾 =
−𝑀 𝐻2𝑂 𝐶𝑝 𝐻2𝑂 ∆𝑇𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 − 𝑀 𝐻2𝑂 𝐶𝑝 𝐻2𝑂 ∆𝑇𝑓𝑟𝑖𝑎
∆𝑇𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
C O K =
−(399088 𝑔)(4.186
𝐽
𝑚𝑜𝑙∗𝐾
)(41−69 ℃)−(399088 𝑔)(4.186
𝐽
𝑚𝑜𝑙∗𝐾
)(41−22 ℃)
(41−22 ℃)
= 79.13
𝐽
℃
79.13
𝐽
℃
=
0.239 𝑐𝑎𝑙
1
𝐽
℃
= 18.91 cal
2-Numero de moles de agua que se formaron en la reacción de neutralización
Solución de HCl (acido clorhídrico): V = 40 mL M= 1 M Tacido = 22
Solución NaOH (Base): V = 40 mL M= 1 M Tacido = 22
De la formula de molaridad (M) se despeja el numero de moles (n) para el
acido y para la base dela siguiente manera: M = n = [M][V (L)]
n = (1 M)(0.04L) = 0.04 mol
acido (HCl)n = (1 M)(0.04L) = 0.04 mol
𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑐) + 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑐) + 𝐻2 𝑂(1)
(0.04 mol) (0.04 mol) (solución)
4. Por lo tanto el numero de moles de agua que se forma en la reacción de
neutralización es n = 0.04 mol agua
3-Numero total de moles de agua que se producen en la reacción.
nota: este dato servirá para consultar el valor de Cp de la solución en la grafica
correspondiente.
mvaso y solución = 129.7 g
Vaso = 51.6 g
solución= mvaso y solución– mvaso = 129.7 g – 51.6 g = 78.1 g
nNaCl = 0.04 mol
mNaCl = (PM)(n) = (58.5 g/mol)(0.04mol) = 2.34 g
Se hace el cálculo de nH2O
𝑛 𝐻2𝑂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
𝑀 𝐻2𝑂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑃𝑀 𝐻2𝑂
𝑛 𝐻2𝑂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =
78.1 𝑔
18
𝑔
𝑚𝑜𝑙
= 4.33 mol
Para sacar el valor de Cp en la tabla aplicamos la formula
𝑛 𝐻2𝑂
𝑛𝐻𝐶𝑙
=
4.33 𝑚𝑜𝑙
0.04 𝑚𝑜𝑙
= 108.25
El valor de Cp en la tabla es de 4
𝐽
𝑔℃
4-CALOR DE NEUTRALIZACIÓN.
𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑚 𝑁𝑎𝐶𝐿 + 𝑚 𝐻2𝑂 = 2.34 𝑔 + 78.1 𝑔 = 80.44 𝑔
- QR = QSolución + Qcalorímetro
- QR = (mSolución)(CpSolución)(Teq – T1) + (K)(Teq – T1)
- QR = (80.44 g)(.956 cal) (29℃ – 22℃) + (18.91 cal)(29℃ - 22℃)
-QR = 670.74 cal
5-Entalpia molar de neutralización.
∆𝐻𝑛 =
−𝑄𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑛𝐻2𝑂 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎
∆𝐻𝑛 =
−670.74 𝑐𝑎𝑙
0.04 mol
= −16768.5
𝑐𝑎𝑙
𝑚𝑜𝑙
5. CUESTIONARIO
1.- ¿Qué interpretaciónfísicatieneel valorCdel calorímetro?
Capacidadde este objetoparaguardar calor
2.-Calcule Cpara 2 calorimetroscuyasmasassonde 100 g pero unoha sidoconstruidoen
aluminioyotroenvidrioPyrex.Consultesusvaloresde Cpenlatabla No.
.-“C” VidrioPyrex=mCp
“C” vidrioPyrex=100 g *0.83
𝐽
𝑔∗𝐶
“C” vidrioPyrex=83
𝐽
𝐶
“C” aluminio=mCp
“C” aluminio=100 g* 0.92
𝐽
𝑔∗𝐶
“C” aluminio=92
𝐽
𝐶
3.- complete laecuaciónde lareacciónde neutralización
HCl (ac) + NaOH(ac) NaCl (ac) + H₂O (l)
4.- tome losdatos de la tablaNo.3 y calcule el valorteóricoparaΔHr
.- ΔHr=ƩΔHf productos – ƩΔHf reactivos
[1(-407.29)+1(-285.98)]-[1(-167.52)+1(-469.79)]
ΔHr= -55.96 KJ
5.-¿Qué diferenciaexiste entérminosde porcentaje,entre el valorobtenido
experimentalmentede calorde neutralizaciónconrespectoal valorteórico?
(55.96 − 79.13)
55.96
∗ 100 = 41.40%
6.- ¿Qué esun procesoendotérmico?
Es un procesoenel que ΔHr espositivodebidoaque se ganacalor
7.- Cite ejemplosde aplicaciónindustrial enlos que se manifiesteel procesotransferenciade
calor
Pasteurizaciónde alimentosybebidasoproductosfarmacéuticos
Fusiónde unmetal plásticosovidrios
Evaporaciónde un liquido
Producciónde vaporen unacalderaa partirde unliquido
Destilación