Calor de reacción

Calor de Reacción (L-2) OBJETIVO • El objetivo principal es determinar el calor de reacción a presión constante, de una reacción de neutralización. • Comparar las entalpías de una reacción de ácido fuerte con base fuerte con otra de ácido débil con base fuerte. • Comparar las entalpías (calor de reacción) descritas en la literatura con las obtenidas experimentalmente. INTRODUCCION Cuando losprocesos son realizados a presión constante y el único trabajo efectuado es del tipo presión- volumen, se obtiene a partir de la Primera Ley de la Termodinámica, la siguiente ecuación: dE = δQ – PdV Si el estado final se designa como 2 y el estado inicial, como 1 se tiene que, E2 – E1 = δQ – P (V2 – V1) δQ = (E2 + PV2) – (E1 + PV1) Como el calor está dado por la diferencia de dos cantidades, lascuales son funciones de Estado, se introduce una nueva función de estado del sistema, denominada Entalpía H, la cual se define como, H = E + PV Entonces, la ecuación del calor se puede escribir de la siguiente manera: Q = H2 – H1 = ∆H Esto significa que el calor de una reacción a presión constante es igual al cambio en la entalpía si el único trabajo efectuado es del tipo presión- volumen. Por lotanto, en un calorímetro a presión constante el calor es una medida de la diferencia de la entalpía. Luego, si la entalpía es función de la temperatura y la presión se tiene que, dH = (δH/δT)p dT + (δH/δP)T dP Si la presión es constante dH = δQp y el segundo término se hace 0 δQp = (δH/δT)p dT

Se sabe que δQp/ dT es la capacidad calorífica a presión constante, por lo tanto, CP = δQp/ dT = (δH/δT)pQ = CP ∆T De esta manera, es posible calcular el calor de una reacción midiendo el cambio de temperatura que se genera al mezclar las soluciones que contienen los reactantes. Además, es importante conocer los volúmenes, las concentraciones, las temperaturas iniciales de las soluciones, los calores específicos de cada una de las especies y la capacidad calórica del aparato. RESULTADOSEXPERIMENTALES Reacción de HCl con NaOH Masa del NaOH : HCl + NaOH : 51,666 g NaCl + H20

TABLA NEUTRALIZACIÓN HCl con NaOH Tiempo Temp. (°C) Tiempo Temp. (°C) (min) _____________ (min) ______________ NaOH HCl NaOH HCl 0,00 19,4 8,00 19.3 0,30 18.4 8,30 18.7 1,00 19.4 9,00 19.3 1,30 18.4 9,30 18.7 2,00 19,4 10,00 Mezcla 2,30 18.4 10,30 21,3 3,00 19.3 11,00 21,3 3,30 18.4 11,30 21,3 4,00 19.3 12,00 21,3 4,3018.5 12,30 21,3 5,00 19.3 13,00 21,3 5,30 18.5 13,30 21,3 6,00 19.3 14,00 21,3 6,30 18.5 14,30 21,3 7,00 19.3 15,00 21,3 7,30 18.6 15,30 21,3

Reacción de HAc con NaOH : CH3COOH + NaOH Masa del NaOH : 51,720 g

Ac- Na+ + H20

TABLA NEUTRALIZACIÓN HAc con NaOH Tiempo Temp. (°C) (min) _____________ NaOH CH3COOH 0,00 0,30 1,00 1,30 2,00 2,30 3,00 3,30 4,00 4,30 5,00 5,30 6,00 6,30 7,00 7,3019.6 19.5 19.5 19.5 19.5 19.5 19.4 19.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 Tiempo Temp. (°C) (min) ______________ NaOHCH3COOH 8,00 8,30 9,00 9,30 10,00 10,30 11,00 11,30 12,00 12,30 13,00 13,30 14,00 14,30 15,00 15,30 19.4 18.5 19.4 18.5 Mezcla 19.6 21.5 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0

CALCULOS

Neutralización HCl con NaOH
Cp HCl = 0.983 cal/g ºC Cp NaOH = 0.949 cal/g ºC Cprecipiente = 13 cal/ºC ∂ HCl en 0.137 M = 1.0007 Kg/L ∂ HCl en 0.275 M = 1.0031 Kg/L

HCl
Para llegar a la concentración de 0,24 M, se calculó la cantidad necesaria de HCl 37% ∂=1.19 g/mL: C= % · ∂ · 10 PM

C= 12.06 M Luego: mL necesarios = 0.24 M · 250 mL 12.06 M mL necesarios = 4.98 mL = 5,0 mL Para calcular la densidad ∂ de la concentración de la nueva disolución en el matraz de aforo, setiene que interpolar los datos entregados con las concentraciones más cercanas. ∂
HCl

= 1.0007 Kg/L en 0.137 M = Y2 – Y1 X2 – X1
=

y

1.0031 Kg/L en 0.275 M

m

1.0031 Kg/L – 1.0007 Kg/L 0.275 mol/L – 0.137 mol/L

m = 0.01739 Kg/mol Se reemplaza en la ecuación de la recta y se calcula “a”: Y1 = m X1 + a 1.0031 Kg/L = 0.01739 Kg/mol · 0.275 mol/L + a a = 0.9983 Kg/L Ahora, con M =...