Determinación de la constante de equilibrio de una reacción de disolución- cristalización

Universidad Nacional Autónoma de México
Laboratorio de Equilibrio y Cinética
Andrés Palacio de la Teja
America Cruz
Briand Vallejo
Práctica 4
Determinación de la constante de equilibrio de una reacción de disolución- Cristalización
1 de octubre de 2011
Objetivos:
* Calcular la constante de equilibrio para la disolución- cristalización del nitrato de potasio.
* Construir unagráfica de la ecuación de van’t Hoff ln (constante de equilibrio) contra el inverso de la temperatura.
* Determinar la H de reacción del nitrato de potasio a partir de la constante de equilibrio obtenida y de la gráfica de van’t Hoff .
* Calcular DS y DG a partir del valor de DH de reacción para cada una de las temperaturas y volúmenes obtenidos.
Resultados
Se prepararon 4 gramos de nitratode potasio con 3 ml de agua destilada y se calentó hasta disolverse. Se dejo enfriar e introducir un termómetro, se anoto la temperatura a la cual aparecieron los primeros cristales. Se repitió el mismo experimento pero agregando 1 ml cada vez mas hasta llegar a 7 ml totales de agua. Después se calculó la solubilidad del nitrato de potasio con la siguiente fórmula: solubilidad=moles/(volumen totalde la mezcla/1000)
Ejemplo: solubilidad= .04/(5.5/1000)=7.272727 moles/litro
Después se calculo la constante de equilibrio con la siguiente fórmula: Kps= (solubilidad)2
Ejemplo: Kps=(7.272727)2=52.892562

Masa del KNO3 = 4.04 gramos
n KNO3 (mol) | volumen de agua agregada (ml) | volumen total de la solución (ml) | Temperatura (°C) | Temperatura (K) | solubilidad | Kps |
0.04 | 3 | 5.5| 67.5 | 340.65 | 7.27272727 | 52.892562 |
0.04 | 4 | 6.5 | 57 | 330.15 | 6.15384615 | 37.8698225 |
0.04 | 5 | 7.5 | 44.5 | 317.65 | 5.33333333 | 28.4444444 |
0.04 | 6 | 8.5 | 39.8 | 312.95 | 4.70588235 | 22.1453287 |
0.04 | 7 | 9.5 | 30.9 | 304.05 | 4.21052632 | 17.7285319 |

Después se calcularon las G a diferentes temperaturas y las S para diferentes temperaturas con las siguientesformulas:
G = -RTlnKps
Ejemplo: G= -(8.31*340.65*ln(52.892562))=-11233.3641 J/mol
S= (H-G)/T
H se obtuvo a partir de graficar el ln Kps contra el inverso de la temperatura (1/T) y la pendiente resultante multiplicada por R (8.31 J/molK):

m= 3092.3 H=3092.3*8.31= 25697.013 J/mol
Con este valor ya se puede sacar la S
Ejemplo: S=(3092.3-(-11233.3641)/340.65)= 108.4114J/mol K
A partir de la gráfica se obtuvo un valor de S a partir de la ordenada de la ecuación de la gráfica multiplicada por R(8.31 J/mol K):
S= 13.031*8.31= 108.28761 J/mol K
Se reporto todos estos resultados en la tabla:
volumen total de la solución (ml) | Temperatura (K) | 1/T (K-1) | solubilidad (s) (mol/l) | Kps | ln Kps | G (J/mol) | S (J/mol) |
5.5 | 340.65 | 0.00293556 | 7.27272727| 52.892562 | 3.96826272 | -11233.3641 | 108.411499 |
6.5 | 330.15 | 0.00302893 | 6.15384615 | 37.8698225 | 3.63415455 | -9970.47201 | 108.034181 |
7.5 | 317.65 | 0.00314812 | 5.33333333 | 28.4444444 | 3.34795287 | -8837.49577 | 108.718743 |
8.5 | 312.95 | 0.0031954 | 4.70588235 | 22.1453287 | 3.09762658 | -8055.7326 | 107.853477 |
9.5 | 304.05 | 0.00328893 | 4.21052632 | 17.7285319 |2.87517531 | -7264.57751 | 108.408454 |


Análisis de Resultados
Calcular la pendiente y el coeficiente de correlación de la gráfica de la ecuación de van’t Hoff y. Explicar qué representa la pendiente y qué unidades tiene.
* La pendiente representa -H/R= 3092.3 tiene unidades de K-1 el coeficiente de relación es R= 0.9909
Calcular la entalpía de la reacción de la disolución a partir de lapendiente de la gráfica de la ecuación de van’t Hoff
* H= 3092.3*8.31= 25697.013 J/mol
Comparar el valor delH obtenido experimentalmente con el teórico calculado a 25°C (calculado en el cuestionario previo) y determinar el porcentaje de error.
* HreacciónHproductos)-Hreactivos)=(-251.12+(-206.6))-(-492.9)= 35.18 KJ/mol= 3518 J/mol teórica porcentaje de error = (35180-...