Practica 5 Calor de Neutralizacion

8/19/2019 Practica 5 Calor de Neutralizacion

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CALOR DE NEUTRALIZACIÓN

OBJETIVOS

• Determinar por calorimetría la variación de entalpía que se produce en laneutralización de un ácido fuerte (HCl) con una base fuerte (NaOH)

• !tilizar un calorímetro adiabático" del que previamente se calculará su capacidadcalorífica

FUNDAMENTO TEÓRICO

Casi todas las reacciones químicas vienen acompa#adas por un cambio de ener$ía" que en$eneral se manifiesta como absorción o liberación de calor %or otro lado" la ma&oría de lasreacciones químicas se llevan a cabo a presión" P" constante" por lo que el calor absorbido ocedido" qP" será la variación de entalpía" ' H" que acompa#a al proceso

' q * + 'H , -" proceso endot.rmicoqP = ' H 'H / -" proceso e0ot.rmico

H * %1

Donde ' E es el cambio de ener$ía interna del proceso" q es el calor" w el traba2o & V elvolumen

3i la reacción química se lleva a cabo en un recipiente aislado t.rmicamente del e0terior (adiabático )" una reacción e0ot.rmica provoca un aumento de temperatura del sistema"mientras que una endot.rmica conduce a una disminución de la temperatura De estamanera" se puede determinar e0perimentalmente ' H de reacción midiendo a P constante lavariación de temperatura que la reacción produce cuando se lleva a cabo en un recipienteadiabático ste procedimiento se denomina calorimetría & el aparato utilizado paradeterminar los cambios de temperatura es un calorímetro

l calorímetro que se utilizará en esta práctica es mu& sencillo4 consta de un vaso De+ar" untermómetro & un a$itador 5as paredes e0ternas de un vaso De+ar son adiabáticas (es decir"no 6a& intercambio de calor con el e0terior)" por lo que todo el calor transferido en lareacción química se absorbe dentro del calorímetro %ara que las medidas sean correctas" latemperatura inicial de todo el sistema debe ser uniforme

5a relación entre el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m & la variación de

temperatura" ' T" viene dada por la si$uiente ecuación4

q C m '7

3i el proceso tiene lu$ar a presión constante" C será el calor específico a presión constante

(en 8$ 9: ; 9: o en cal $ 9: ; 9: )

n el caso de la reacción de neutralización que se va a estudiar" el proceso es e0ot.rmico" &el calor cedido por la reacción es absorbido por la disolución resultante de la neutralización &por el calorímetro (De+ar" a$itador & termómetro)" lo que conducirá a un aumento detemperatura del sistema

5a ecuación calorim.trica final será4



q cedido * (m d C d '7 * < m cal C cal '7) - (& q cedido q % 'H reacción )

Donde md & Cd son la masa & el calor específico de la disolución" ' T es la variación detemperatura del sistema" & mcal &Ccal las masas & calores específicos de cada uno de los

componentes del calorímetro 3i traba2amos siempre con el mismo calorímetro" < mcal Ccalserá constante en nuestros e0perimentos

%or tanto" para la determinación de ' H" es preciso calcular el t.rmino < m cal Ccal sto se6ace considerando que el calor absorbido por el calorímetro es i$ual al que absorbería unamasa de a$ua" Meq" denominada equivalente en agua del calorímetro sta ma$nitud esla masa de a$ua (de calor específico Ca !a ) que para aumentar su temperatura en un $radonecesita absorber un calor i$ual al que necesita el calorímetro para elevar su temperaturatambi.n un $rado %or tanto4

< m cal C cal '7 = eq C a$ua '7

qcedido

* (md C

d '7 * =

eq C

a$ua '7) -

3i se considera que C d ≅ C a$ua (: cal $ 9: ; 9: > :? 8 $ 9: ; 9: ) C" se lle$a a4

qcedido * (m d * = eq ) C '7 - ⇒ 9 qcedido (m d * = eq ) C '7 9'H reacción

%ara calcular M eq se 6a de conse$uir" dentro del calorímetro" el equilibrio t.rmico entre dosmasas de a$ua conocidas" m C & mF" a distintas temperaturas TC & TF iniciales 5a masa dea$ua a la temperatura inferior ($eneralmente la ambiente) se introduce en el calorímetro & sede2a que se equilibre la temperatura de todos los componentes del sistema 6asta el valor TFDespu.s se introduce en el De+ar la masa caliente mC & se a$ita 6asta que se alcance lanueva temperatura de equilibrio en el sistema" Teq ntonces se tiene4

Calor cedido por mC al pasar de TC a Teq4 mC C (7 eq @ 7C)Calor absorbido por mF al pasar de TF a Teq4 mA C (7 eq @ 7A)

Calor absorbido por el calorímetro4 = eq C (7 eq @ 7A)

Como el sistema es adiabático4

mC C (7 eq @ 7C) * m A C (7 eq @ 7A) * = eq C (7 eq @ 7A) -

Meq

mC

TC B TeqB mFT B T

eq F



MATERIAL " REACTIVOS

Ma#e$%al 1idrio de relo21aso De+ar con tapa %laca calefactora7ermómetro Cronómetro

$itador Reac#%&'(1aso de precipitados de E- m5

F 1asos de precipitados de E- m5 HCl concentrado (en la vitrina) =atraces aforados de E-- m5 NaOH

%robeta de E- m5



PROCEDIMIENTO E)PERIMENTAL

a* De#e$m%+ac%,+ del eq!%&ale+#e e+ a !a del cal'$-me#$'

Colocar -- m5 de a$ua ( m F) a temperatura ambiente en el vaso De+ar" & medir la

temperatura en el interior 6asta que se estabilice sa será la temperatura TF

n un vaso de precipitados" calentar -- m5 de a$ua ( mC) 6asta apro0imadamente E- G C notar la temperatura e0acta ( TC) & a#adir con cuidado el a$ua caliente al De+ar 7apar elDe+ar" a$itar & leer la temperatura 6asta que se estabilice a Teq Con estos datos se calculaMeq

epetir el proceso veces más para 6allar el valor medio de Meq

.* Cal'$ de +e!#$al%/ac%,+

%reparar E-- m5 de disolución de HCl := & E-- m5 de disolución de NaOH :=

3e 6a de de2ar reposar las disoluciones 6asta que alcancen la misma temperatura(ambiente) que el calorímetro" &a que inicialmente se deben tener todos los componentesdel sistema (De+ar" a$itador" termómetro & reactivos) a la misma temperatura

Introducir -- m5 de la disolución de NaOH : = en el calorímetro =edir la temperaturadentro del calorímetro a intervalos re$ulares de : minuto durante E9:- minutos 6asta tener un valor constante Cuando se represente $ráficamente T frente al tiempo" esto será untramo prácticamente 6orizontal

#adir cuidadosamente -- m5 de la disolución de HCl : = & a$itar para favorecer ladistribución del calor liberado & 6omo$eneizar la temperatura del sistema notar la

temperatura tras a#adir el ácido & a intervalos de :E se$undos durante el primer minuto" &de : minuto en el tiempo posterior" 6asta que se alcance un valor que se manten$a establedurante al$unos minutos epetir el proceso completo

Ha& que ase$urar que al comienzo de cada medida el calorímetro est. limpio &completamente seco

RESULTADOS " CUESTIONES

%ara 6acer los cálculos" considerar que el calor específico de la disolución es prácticamente

el del a$ua" > :? 8 $ 9: ; 9: " & que su densidad es tambi.n la del a$ua" : $ cm 9F

: Calcular el equivalente en a$ua del calorímetro" Meq" se$Jn las indicaciones de este

$uión

%ara cada una de las medidas del calor de neutralización de NaOH con HCl"representar $ráficamente la temperatura frente al tiempo" & determinar 0T Hallar elvalor medio &

calcular el calor de neutralización en 8 mol 9:

F K%or qu. es esencial llevar a cabo las medidas del calor de neutralización con elmismo calorímetro en que se 6a determinado MeqL

> KCuál es la reacción que tiene lu$ar en la neutralizaciónL KMu. resultado apro0imado se6abría obtenido si en lu$ar de HCl : = se 6ubiera a#adido H 3O > - E =L Kpor qu.L



BIBLIO1RAF2A

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