Constante De Equilibrio Quimico

EXPERIMENTACION EN QUIMICA FISICA 2º Curso – 1er Cuatrimestre Ingeniería Técnica Industrial - Especialidad en Química Industrial Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial

PRACTICA 3. DETERMINACION DE UNA CONSTANTE DE EQUILIBRIO POR ANALISIS QUIMICO
►OBJETIVO: Determinar la constante de equilibrio de a reacción de esterificación del ácido acético con etanol para producir acetatode etilo y agua

CH3COOH + C2H5OH

CH3COOC2H5 + H2O

a partir del análisis químico de la mezcla de reactivos y productos en equilibrio. ►FUNDAMENTO TEÓRICO: La constante de equilibrio para la reacción aA + bB
viene dada por la expresión

cC + dD

Ko =

c d aC ⋅ aD a b a A ⋅ aB

Si consideramos una reacción que tenga lugar en disolución diluida, la expresión de la constante deequilibrio en función de actividades se puede simplificar y expresar en función de concentraciones como
KC = [ C ]c ⋅ [ D ]d [ A ]a ⋅ [ B ]b

De acuerdo con la estequiometría de la reacción de esterificación, a = b = c = d = 1, por lo que
KC = n éster ⋅ n agua [ éster ] ⋅ [ agua ] = [ ácido ] ⋅ [ alcohol ] n ácido ⋅ n alcohol

donde los términos n representan el número de moles de éster, agua,ácido y alcohol de cualquier mezcla en equilibrio en un volumen total V. ►PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Para determinar el valor de la constante de equilibrio por análisis químico se preparan una serie de mezclas de reacción que contienen distintas cantidades de los reactivos y productos, algunas con exceso de reactivos, otras con exceso de productos. De este modo, la reacción se desplazará hacia uno uotro lado para alcanzar el equilibrio. En la mezcla de reacción se añadirá también una
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Experimentación en Química Física – Práctica 3

cantidad conocida de ácido clorhídrico, que actúa como catalizador y reduce el tiempo necesario para que se establezca el equilibrio. En la tabla siguiente se sugiere un conjunto de mezclas para este estudio. Frasco 1 2 3 4 5 6 7 mL HCl 3M 5 5 5 5 5 5 5 mLácido acético 0 0 0 1 2 3 4 mL etanol 0 0 0 4 3 2 1 mL éster 5 3 2 0 0 0 0 mL agua 0 2 3 0 0 0 0

Para preparar estas mezclas se debe seguir el siguiente procedimiento:

• Pipetear las cantidades indicadas e introducirlas en frascos provistos de tapón. Tapar los frascos
inmediatamente, asegurándose de que cierran bien.

• Determinar el número de moles de cada sustancia que se introduceinicialmente en cada frasco.
Para ello debe tenerse en cuenta que: — Los números de moles de ácido acético, etanol y éster se calculan empleando las densidades de las sustancias facilitadas en el laboratorio. — El número de moles de agua se calcula suponiendo que la densidad del agua es 1 gr mL-1. — El número de moles de ácido clorhídrico se calcula a partir de la concentración de la disolución. — Elnúmero de moles de agua añadidos con la disolución de ácido clorhídrico se calcula a partir de la concentración del ácido, suponiendo que la densidad de la disolución es 1 gr mL-1.

• Dejar los frascos a temperatura ambiente, agitando de vez en cuando, durante una semana. • Valorar las mezclas en equilibrio utilizando una disolución de NaOH 0.5 M. Dado que el NaOH
no es un patrón primario, ladisolución se debe valorar con un patrón primario ácido para conocer exactamente su concentración. Para valorar las mezclas en equilibrio y la disolución de NaOH se deben preparar: — 250.0 mL de disolución de NaOH aproximadamente 0.5 M. — 100.0 mL de disolución 0.1 M de C6H4COOHCOOK.

►TRATAMIENTO DE DATOS: A partir de la cantidad de base utilizada en la valoración de cada una de las muestras sepuede calcular el número de moles de ácido acético presentes en el equilibrio. Para este cálculo se debe tener presente la cantidad de base que se consume en la neutralización de los protones que proceden de la disolución de HCl. Para obtener el número de moles de etanol, acetato de etilo y agua presentes en el equilibrio, se debe considerar el número de moles iniciales de cada uno de ellos y...