Laboratorio de termoquimica

PRÁCTICA DE LABORATORIO

Termoquímica y la Ley de Hess

        En este experimento determinará el cambio de entalpía que ocurre cuando las soluciones de hidróxido de sodio y de ácido clorhídrico se mezclan.  Después, se medirá el cambio de entalpía de la reacción entre el hidróxido de sodio y el cloruro de amonio.  Por último determinará el cambio de entalpía de la reacción entre amoniaco y el ácido clorhídrico.  Una combinación algebraica de las primeras dos ecuaciones le llevará a la tercera reacción, esto de acuerdo con la Ley de Hess.

        Las ecuaciones químicas para las reacciones son:

        (1)    NaOH(ac)   +   HCl(ac)   →   NaCl(ac)   +   H2O(l)

        (2)    NH4Cl(ac)   +   NaOH(ac)   →   NH3(ac)   +   NaCl(ac)   +   H2O(l)

        (3)    NH3(ac)   +   HCl(ac)   →   NH4Cl(ac)

        No hay ningún instrumento que pueda medir el calor directamente como mide la balanza la masa o el termómetro la temperatura.  Sin embargo, es posible determinar el cambio de calor cuando ocurre una reacción química.  El cambio de calor se calcula a partir de la masa, el cambio de temperatura y el calor específico de la sustancia que gana o pierde calor.

        La ecuación que se usa para calcular el calor ganado o perdido es :

                q = (gramos de la sustancia) x (calor específico) x ∆Τ

        donde q = la energía de calor ganada o perdida y ∆T es el cambio de temperatura.  Ya que ∆T = la temperatura final menos la temperatura inicial, un aumento en la temperatura resultará en un valor positivo para ambos, ∆T y q, y una pérdida de calor dará un valor negativo.

        La neutralización ácido-base es un proceso exotérmico.  El calor que despida la reacción se calculará con la masa de la solución, el calor específico de la solución y el cambio de temperatura.  Esta cantidad de calor se puede convertir al cambio de entalpía de la reacción en unidades de kJ/mol usando las concentraciones de los reactivos.

        De acuerdo a Hess, si una reacción se lleva a cabo en una serie de pasos. la suma de las entalpías de cada paso deben ser iguales al cambio de entalpía de la reacción total.  Esta idea se probará con el experimento.

Sustancias Químicas

Ácido clorhídrico, HCl, 2.0 M                Hidróxido de sodio, NaOH, 2.0 M

Amoniaco, NH3, 2.0 M                        Cloruro de amonio, NH4Cl, 2.0 M

Bicarbonato de sodio, NaHCO3 (s)                Vinagre, HC2H3O2 (ac)

Equipo

Probeta de 25 mL                                Vaso de precipitado de 50 mL

Parrilla eléctrica                                Termómetro

Calorímetro hecho con 2 vasos de        Campana extractora

poliestireno y dos tapas                

Alerta de seguridad: Estará trabajando con ácidos y bases fuertes en soluciones concentradas.  El amoniaco y el ácido clorhídrico tienen olores fuertes.  Si caen sobre usted, lávese con abundante agua.  Si se cae el ácido en la mesa neutralícelo con bicarbonato de sodio.  Si se caen el hidróxido de sodio o el amoniaco neutralícelos con vinagre, que es ácido acético diluido.

Use los lentes de seguridad y la bata de laboratorio.

Procedimiento

1.  Encuentre la capacidad calorífica del Calorímetro.

        Construya un calorímetro con dos vasos de poliestireno uno dentro del otro, y una cubierta con un agujero en donde quepa el termómetro.  Mida 10 mL de agua destilada a temperatura ambiente y póngala en el calorímetro.  Mezcle suavemente con el termómetro.  Mida la temperatura tan precisamente como le sea posible.

        Caliente alrededor de 20 mL de agua destilada a una temperatura de alrededor de 70°C.  Mida 10 mL de esta agua y póngala en un vaso de poliestireno diferente y anote su temperatura tan precisamente como le sea posible.  Inmediatamente vacíe el agua caliente en el agua a temperatura ambiente, cubra, inserte el termómetro, mezcle y anote la temperatura cada 20 segundos por un espacio de 3 minutos.

2.  Encuentre la energía de las reacciones.

        Determine el cambio de temperatura que ocurre cuando los 10 mL de la solución de HCl 2.0 M reaccionan con los 10 mL de la solución de NaOH 2.0 M.  Primero, mida la temperatura de cada una de las soluciones.  Asegúrese de enjuagar y secar el termómetro antes de transferirlo a la segunda solución.  Deben de estar a no más de +0.2°C de diferencia.  Si hay más diferencia debe de usar un promedio como su temperatura inicial.

        Mida 10 mL de la solución de HCl 2.0 M y póngala en el calorímetro.  Mezcle suavemente con el termómetro.  Mida 10 mL de la solución de NaOH 2.0 M, añádala al ácido, tape rápidamente e inserte el termómetro.  Anote la temperatura hasta el primer decimal después de 20 segundos y cada 20 segundos por un espacio de 3 minutos.

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