relaciones estequiometria

Relaciones estequiométricas (I)
14.1 Objetivos
• Aplicar las relaciones peso a peso para la deteterminación de la composición de una mezcla de clorato de potasio y cloruro de potasio.
• Aplicar la ley de Dalton a la resolución de problemas en la que intervienen gases.
• A partir de relaciones peso a volumen, analizar la estequiometría que tiene lugar en una reacción en la que se producengases.
14.2 Teoría
En la producción industrial de algunos compuestos es frecuente obtener mezclas, lo cual hace necesario una posterior determinación de la pureza de la misma. Por ejemplo, en la preparación comercial del clorato de potasio a partir de cloro gaseoso e hidróxido de potasio, se obtiene clorato de potasio y cloruro de potasio según la siguiente reacción:
3Cl2(g) + 6KOH(aq) -->KClO3(aq) + KCl(aq) + H2O(l)
De acuerdo con la solubilidad de cada compuesto, el cloruro de potasio se podría separar del clorato de potasio por disolución en agua fría, ya que el cloruro es más soluble; sin embargo, si la solución es muy concentrada, probablemente precipitarán ambos compuestos. Esta situación hace que los métodos físicos den poco rendimiento en la separación de la mezcla. Existe laposibilidad de determinar la composición de la mezcla utilizando un cambio químico, el cual consiste en hacer reaccionar la mezcla de tal manera que uno de los reactivos reaccione en tanto que el otro compuesto permanezca inalterado. Debe tenerse en cuenta que en este caso se determinará la composición de la mezcla, pero permanece el problema de separar o aislar los dos componentes.
El KClO3 sedescompone químicamente en KCl y O2 utilizando MnO2 como catalizador:
2 KClO3 (s) ---> 2 KCl(s) + 3 O2(g)       2 x 122.5 g         2 x 74.5 g              3 x 32.00 g
Si se conoce la masa de oxígeno desprendido en la reacción, puede aplicarse una relación peso a peso para determinar la masa de clorato descompuesto y la composición de la mezcla KClO3-KCl:
             (14.1)
Ley de DaltonCuando un gas se recoge sobre agua se obtiene una mezcla del gas y de vapor de agua y por eso se dice que el gas está húmedo. El compuesto gaseoso ejerce una presión parcial Pgas. Análogamente, el vapor de agua ejerce una presión parcial Pagua y ésta presión depende solamente de la temperatura. Los datos de presiones de vapor del agua se encuentran tabulados (véase el Anexo 5).
De acuerdo con laley de Dalton, la presión total del gas húmedo es la suma de las presiones parciales del gas y del vapor de agua. En un tubo recolector de gases o eudiómetro (figura 14.1) se puede hacer el siguiente balance de presiones:
Figura 14.1 Recolección de un gas sobre agua
Patm = Pgas húmedo + PcolumnaPatm = Pgas seco + Pagua + PcolumnaPgas = Patm - Pagua - PcolumnaPgas = Patm - Pagua - hcolumna(mm) /13.6                                                                                            (14.2)
donde: Patm = presión atmosférica              Pagua = presión del vapor de agua a la temperatura de reacción (en tablas)             Pcolumna = presión ejercida por la columna de agua             hcolumna = altura de la columna de agua en mm
Una vez obtenida la presión del gas, se puedecalcular la cantidad química aplicando laecuación de estado:
                 PV = nRT
                ngas =   (PgasV ) / (RT)                                                                    (14.3)
donde: V = volumen del gas recogido             R = constante universal de los gases = 0.082 L x atm /(mol x K)             T = temperatura (K)
La cantidad química de gas permite realizar los cálculosestequiométricos que sean necesarios de acuerdo con el propósito del experimento.
14.3 Materiales y equipo
• Mezcla KClO3-KCl, MnO2, Mg, HCl 4.0 M• Tubo de ensayo • Pinza para tubo de ensayo• Eudiómetro• Regla graduada (traerla)• Beaker• Soporte universal• Mechero• Balanza• Hilo y corcho
14.4 Procedimiento
14.4.1 Separación de una mezcla de KClO3-KCl
Adaptar la base de la probeta a un tubo...