Química General e Inorgánica

TRABAJO PRÁCTICO N° 4

ESTEQUIOMETRÍA Y GASES

Objetivos Generales

-Aplicar y verificar las leyes de las combinaciones químicas.

-Aplicar las leyes surgidas del modelo del gas ideal

Objetivos particulares

-Analizar la descomposición del clorato de potasio y completar su fórmula

mínima.

-Medir el volumen del gas desprendido en la reacción y analizar la validez de la

ecuación de estado de un gas ideal en las condiciones del experimento.

- Observar el fenómeno de difusión de gases

Bibliografía - CRC "Handbook of Chemistry and Physics"

- Brescia,F; Arents,J; Meislich, H; Turk, A: "Fundamentos de

Química" 3ª Ed. (1980)

- Gray, HB; Haight, GP: "Principios Básicos de Química” (1969)

1. Determinación del contenido de oxígeno en el clorato de

potasio y la densidad del oxígeno gaseoso

Introducción

El clorato de potasio se descompone, a una temperatura ligeramente superior a su

punto de fusión, en cloruro de potasio (KCl) y oxígeno (O2). Este es un método para la

preparación de oxígeno en el laboratorio. A fin de acelerar la reacción se usa

habitualmente dióxido de manganeso como catalizador. La reacción producida es:

O ( )

2

KClO ( ) KCl( ) 2 g

x

s s x   *(1)

La diferencia de peso antes y después de la descomposición corresponde a la masa

de oxígeno que se desprendió, lo cual permite calcular la cantidad de oxígeno presente

en el compuesto original, y por lo tanto, calcular la fórmula mínima del mismo.

El volumen del gas se determina haciendo que éste desplace agua de un kitasato a

un vaso de precipitados, para luego medir el volumen del agua desplazada (ver

Figura 1). Esta técnica es similar a la medición del volumen de un sólido por medio del

volumen de agua que desplaza.

Los dos valores obtenidos (masa y volumen de oxígeno) permiten su densidad en

las condiciones ambientales del laboratorio la cual puede compararse con la que se

espera para un gas ideal en iguales condiciones.

Notas:

- El clorato de potasio funde a 368,4 ºC y se descompone a 400 ºC. El cloruro de potasio tiene una temperatura de

fusión de 776 ºC y se vaporiza a 1500 ºC. El método de calentamiento utilizado está basado en éstas propiedades de

los dos sólidos.

- Como el clorato de potasio tiende a absorber algo de agua, la sal se mantendrá durante la noche anterior en estufa a

105 ºC y será enfriada en un desecador antes de comenzar la clase.

Clorato de potasio

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Química General e Inorgánica I – Trabajo Práctico Nº 4 –

Parte Experimental

a) Medición de la masa y el volumen de oxígeno liberado en la descomposición del clorato de potasio.

En un tubo de ensayos Pyrex limpio y seco coloque aproximadamente 0,25 g de dióxido de manganeso, tápelo y péselo con una aproximación de 0,001 g. Agregue alrededor de 0,4 g de clorato de potasio y vuelva a pesar tapado. Arme el aparato ilustrado en la Figura 1.

FIGURA 1

Llene el kitasato con agua común y monte el aparato, excepto el tapón del tubo A que cierra el tubo de ensayos. Añada suficiente agua al vaso para cubrir la punta del tubo C, terminado en un extremo de vidrio, hasta una altura aproximada de 1 cm. Inyecte aire con una perita de goma por el tubo A para llenar el tubo B de agua. Después eleve y baje el vaso varias veces para desplazar hacia atrás y hacia adelante el agua del interior del tubo B, con el fin de eliminar las posibles burbujas de aire. Eleve el vaso hasta que el nivel del agua en el kitasato quede a unos cuantos milímetros por debajo del extremo del tubo A (brazo lateral del kitasato). El agua no debe tocar este tubo. Ahora cierre el tubo B con la pinza de Mohr y baje el vaso hasta apoyarlo en la mesa. La punta estrecha del tubo C evitará que el agua situada antes de la pinza vuelva al vaso. Recuerde que debe asegurarse que no queden burbujas de aire en el tubo B.

Conecte con firmeza el tapón del tubo A al tubo de ensayos que contiene el clorato (éste debe estar a temperatura ambiente; no ejerza demasiada presión para evitar roturas). Abra la pinza de Mohr para comprobar que no haya fugas en las conexiones. Si el aparato es hermético, no debe haber flujo continuo de agua del kitasato al vaso, aunque exista una gran diferencia de niveles de agua entre ambos recipientes.

Iguale la presión del tubo de ensayos y el kitasato con la presión atmosférica externa elevando el vaso hasta que los niveles del agua en el vaso y en el kitasato sean iguales. El valor de la presión atmosférica puede obtenerse consultando al Servicio Meteorológico Nacional. Cierre la pinza del tubo B. Vacíe el vaso por completo, pero no lo seque (¿por qué?). Vuelva a colocar en el vaso el tubo C con la punta estrangulada y retire la pinza del tubo de goma.

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Química General e Inorgánica I – Trabajo Práctico Nº 4 –

Tomando el mechero con la mano, caliente el clorato suavemente al principio y

más fuertemente una vez fundido (ver guía N°0), asegurándose antes de que el

sistema no esté cerrado. Regule el calentamiento de manera tal de mantener un flujo

moderado de oxígeno. Evite un calentamiento excesivo; éste se evidenciará por la

formación de una nube blanca en el tubo de ensayos. Continúe con el calentamiento

hasta que no se desprenda más gas (esto ocurrirá cuando, al calentar, el nivel en el vaso

se mantenga constante). Bajo ninguna circunstancia deje que el nivel del agua en el

kitasato caiga por debajo del extremo del tubo B (¿por qué?).

Retire la llama y permita que el tubo de ensayos se enfríe a temperatura ambiente (unos

10 - 15 min). Asegúrese que durante el período de enfriamiento el extremo del tubo C

permanezca por debajo del nivel del agua en el vaso, pues parte del agua regresará al

kitasato, haciendo disminuir este nivel. Equilibre nuevamente las presiones interna y

externa igualando los niveles en el vaso y el kitasato. Cierre el tubo B con la pinza.

Retire el tubo de ensayos con su contenido, tápelo y péselo. La pérdida de peso es igual

a la masa de oxígeno desprendido.

b) Calculo de la fórmula mínima del clorato de potasio.

Con la masa del oxígeno desprendido es posible calcular la fórmula mínima del

clorato de potasio. En efecto, a partir de la ecuación (1) se puede establecer la siguiente

relación entre los moles de oxígeno y cloruro de potasio:

/ / 2

2

...