Laboratorio De Estequiometría

1. OBJETIVOS

2.1 Familiarizarnos con los problemas de la estequiometria (relaciones de peso y volumen, composiciones, etc.)

2.2 Determinar la composición porcentual del Oxigeno

2.3 Ilustrar la reacción de descomposición térmica

2. MARCO TEORICO

En la producción industrial de algunos compuestos es frecuente obtener mezclas, lo cual hace necesario una posterior determinación de la pureza de la misma. Por ejemplo, en la preparación comercial del clorato de potasio a partir de cloro gaseoso e hidróxido de potasio, se obtiene clorato de potasio y cloruro de potasio según la siguiente reacción:

3Cl2(g) + 6KOH(aq) --> KClO3(aq) + KCl(aq) + H2O(l)

De acuerdo con la solubilidad de cada compuesto, el cloruro de potasio se podría separar del clorato de potasio por disolución en agua fría, ya que el cloruro es más soluble; sin embargo, si la solución es muy concentrada, probablemente precipitarán ambos compuestos. Esta situación hace que los métodos físicos den poco rendimiento en la separación de la mezcla. Existe la posibilidad de determinar la composición de la mezcla utilizando un cambio químico, el cual consiste en hacer reaccionar la mezcla de tal manera que uno de los reactivos reaccione en tanto que el otro compuesto permanezca inalterado. Debe tenerse en cuenta que en este caso se determinará la composición de la mezcla, pero permanece el problema de separar o aislar los dos componentes.

El KClO3 se descompone químicamente en KCl y O2 utilizando MnO2 como catalizador:

2 KClO3 (s) ---> 2 KCl(s) + 3 O2(g)

2 x 122.5 g 2 x 74.5 g 3 x 32.00 g

Si se conoce la masa de oxígeno desprendido en la reacción, puede aplicarse una relación peso a peso para determinar la masa de clorato descompuesto y la composición de la mezcla KClO3-KCl:

(14.1)

Ley de Dalton

Cuando un gas se recoge sobre agua se obtiene una mezcla del gas y de vapor de agua y por eso se dice que el gas está húmedo. El compuesto gaseoso ejerce una presión parcial Pgas. Análogamente, el vapor de agua ejerce una presión parcial Pagua y ésta presión depende solamente de la temperatura. Los datos de presiones de vapor del agua se encuentran tabulados (véase el Anexo 5).

De acuerdo con la ley de Dalton, la presión total del gas húmedo es la suma de las presiones parciales del gas y del vapor de agua. En un tubo recolector de gases o eudiómetro (figura 14.1) se puede hacer el siguiente balance de presiones:

Figura 14.1 Recolección de un gas sobre agua

Patm = Pgas húmedo + Pcolumna

Patm = Pgas seco + Pagua + Pcolumna

Pgas = Patm - Pagua - Pcolumna

Pgas = Patm - Pagua - hcolumna (mm) /13.6 (14.2)

donde: Patm = presión atmosférica

Pagua = presión del vapor de agua a la temperatura de reacción (en tablas)

Pcolumna = presión ejercida por la columna de agua

hcolumna = altura de la columna de agua en mm

Una vez obtenida la presión del gas, se puede calcular la cantidad química aplicando laecuación de estado:

PV = nRT

ngas = (PgasV ) / (RT) (14.3)

donde: V = volumen del gas recogido

R = constante universal de los gases = 0.082 L x atm /(mol x K)

T = temperatura (K)

La cantidad química de gas permite realizar los cálculos estequiométricos que sean necesarios de acuerdo con el propósito del experimento.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

Balanza

Tubos de ensayo

Mechero de bunsen

Espátula

Pinzas

Soporte

Fosforo

Cuchara

REACTIVOS

• KCLO3

• MnO2

4. PROCEDIMIENTO

4.1 Se pesa un tubo de ensayo limpio y seco. Se le agregan 2 gr de clorato de potasio puro y seco se vuelve a pesar: se le agrega al tubo una pequeñísima cantidad de MnO2 aproximadamente 0.3 gr, se vuelvea pesar todo el conjunto.

4.2 Se calienta, ligeramente al principio (agitando), y fuertemente después, durante varios minutos, manteniendo el tubo inclinado como se muestra en la figura y teniendo la precaución que no “apunte” a nadie.

4.3 Se retira de la llama, se deja enfriar sobre una malla, y se pesa en la misma balanza

Organización de los datos obtenidos

Peso del tubo de ensayo vacio 14.8 gr

Peso del tubo de ensayo+KCLO3 16.8 gr

Peso del tubo de ensayo +KCLO3+MnO2 17.1 gr

Peso del tubo de ensayo + residuo 17.1 gr

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