Laboratorio de termoquimica

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Alerta de seguridad: Cuando las soluciones de NaOH y NH4Cl se mezclan, se libera gas de amoniaco. Trabaje en la campana extractora.

Repita el procedimiento combinando las soluciones de NH4Cl 2.0 M y de NaOH 2.0 M y para la tercera reacción combinando las soluciones de NH3 2.0 M y de HCl 2.0 M. Asegúrese de que los contenedores y los termómetros se han enjuagado y secado entre reacción y reacción.

CÁLCULOS

1. Calculen la Capacidad Calorífica del Calorímetro.

a. Cuando volúmenes iguales de agua caliente y fría se combinan, si no hay pérdida de calor, la nueva temperatura debe ser el promedio de las dos temperaturas iniciales. En la práctica, la nueva temperatura será un poco más pequeña que el promedio por la pérdida de calor de su calorímetro.

Adicionalmente, cuando dos soluciones se mezclan, el termómetro no puede registrar inmediatamente la temperatura de las soluciones combinadas. Las soluciones requieren de algo de tiempo para mezclarse completamente, y el termómetro necesita tiempo para llegar al equilibrio de temperatura con la solución. La temperatura teórica que tendría la mezcla si el proceso ocurriera de forma instantánea puede encontrarse en la gráfica.

Grafique los datos con la temperatura en el eje de la y contra el tiempo en el eje de la x. Los primeros puntos pueden ser erráticos porque no se ha mezclado completamente y no se ha alcanzado el equilibrio en la temperatura. Los siguientes puntos deben generar una línea recta cuando la temperatura empiece a bajar lentamente cuando el calorímetro pierda el calor hacia el medio ambiente. Extrapole la línea recta hacia atrás para encontrar la temperatura en el tiempo cero, que sería la temperatura teórica instantánea de la mezcla, Tmez.

b. Calcule la temperatura promedio del agua caliente y fría, Tprom.

c. La diferencia entre la temperatura promedio y la temperatura instantánea, se debe al hecho de que algo del calor lo pierde el agua y lo absorbe el calorímetro. Calcule el q del agua, el calor perdido por el agua:

qagua = (gramos de agua) x (calor específico del agua) x (Tmez – Tprom)

El calor específico del agua es 4.18 J/g °C

La energía absorbida por el calorímetro q calorímetro, será igual a la que pierde el agua pero con signo contrario.

d. Calcule el calor específico del calorímetro, C calorímetro que es el calor que el calorímetro absorbe cada vez que la temperatura de la solución cambia 1°C.

C calorímetro = q agua / (T mez – T inicial)

T inicial es la temperatura inicial del agua fría.

2. Calcule ∆H de la reacción.

e. Grafique la temperatura contra el tiempo para cada una de las tres reacciones. Extrapole para sacar la Tmez.

f. Calcule la cantidad de calor que salió de cada reacción, asumiendo que todo el calor se absorbe por las soluciones y el calorímetro:

q rx = − [calor absorbido por la solución + calor absorbido por el calorímetro][pic 1]

q rx = − [gramos de la solución x calor específico de la solución x ∆T solución) + (C calorímetro x ∆T solución)]

donde ∆T solución = (T mez – T inicial) para cada mezcla. Asuma que la densidad de las reacciones es 1.006 g/mL, y que el calor específico de las soluciones es igual a la del agua.

g. Calcule el valor del cambio de entalpía, ∆H, en kJ/mol para cada una de las reacciones.

3. Verifique la ley de Hess.

h. Muestre cómo debe arreglar las primeras dos ecuaciones para encontrar la tercera.

i. Calcule el valor de ∆H para la tercera reacción de los valores de ∆H de las primeras dos reacciones, usando la ley de Hess.

j. Encuentre la diferencia porcentual entre los valores calculados y medidos.

Discusión

Incluya los datos obtenidos, sus cálculos y las respuestas a las siguientes preguntas en su reporte de laboratorio:

1. ¿Qué significa la calorimetría?

2. ¿Por qué el análisis de la temperatura por medio de una gráfica mejora la exactitud de sus resultados?

3. La ecuación que se usa para encontrar el calor que emana de cada reacción es q rx = − [gramos de la solución x calor específico de la solución x ∆T solución) + (C calorímetro x ∆T solución)]. ¿Cuál es el significado del signo negativo que está delante del corchete?

4. ¿Respaldan sus valores la Ley de Hess?

5. ¿Cómo podría modificar el método para lograr una exactitud mayor?

6. Encuentre una tabla que enliste los calores de formación estándar para las especies incluidas