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Práctica 6 - Medida de Entalpías

 

1. Introducción

 

    La entalpía de cualquier proceso se mide fácilmente sin más que tomar las temperaturas inicial y final y teniendo en cuenta que el calor cedido y el absorbido son iguales, en valor absoluto. Para el cálculo, se utiliza la expresión Q = m.ce.Δt.

    En la realización de esta práctica habrá que tener especial cuidado con la toma de temperaturas (las diferencias son pequeñas) y con limpiar y secar el termómetro al introducirlo en una disolución distinta. Es mejor utilizar el mismo termómetro, a menos que dispongamos de termómetros bien calibrados.

 

2. Objetivos

    Hacer operativos y afianzar los conceptos de entalpía, temperatura, calor específico, etc., de tal modo que se sea capaz de:

ü Emplear adecuadamente instrumentos de medida de masa, de volumen y de temperatura.

ü Utilizar otros instrumentos do laboratorio.

ü Resolver problemas sencillos sobre entalpías de disolución y reacción.

ü Elaborar un informe sobre la experiencia realizada.

 

3. Material y productos

· Balanza                        · Agua destilada

· Vidrio de reloj              · NaOH, NaOH 0,5M

· Espátula                       · HCl 0,5M y 0,25M

· Termómetro que aprecie décimas de grado

· Vaso de precipitados de 250 cm3

· Montaje para calentamiento 

· Probetas de 100 y 200 cm3

· Varilla de vidrio

· Calorímetro 

 

4. Realización

 

a) MEDIDA DEL EQUIVALENTE EN AGUA DEL CALORÍMETRO

 

    Mide la temperatura inicial del calorímetro: t1 =......

    En un vaso de precipitados, calienta 200 cm3 de agua, hasta 90 ºC (t2 )y échala rápidamente en el calorímetro. Ciérralo y agita. Anota la temperatura máxima que alcanza: t3 = ...

    Realiza los cálculos:

Qperdido por el agua =  magua . ce . ( t2 - t3 )

Qganado por el calorímetro =  mequivalente de agua . ce . ( t3 - t1 )

(mequivalente de agua = equivalente en agua del calorímetro)

    Igualando ambos calores y teniendo en cuenta que el ce es el mismo, se deduce que:

m equivalente de agua = ...

    El proceso se repite 3 veces (enfriando previamente el calorímetro con agua) y se calcula el valor medio.

 

b) MEDIDA DE LA ENTALPÍA (DE DISOLUCIÓN) asociada al proceso:

    Echa en el calorímetro, 200 cm3 de agua destilada y anota su temperatura, t4 = ..

    Pesa 2 g de NaOH, usando un vidrio de reloj y viértelos en el calorímetro, anotando la máxima temperatura alcanzada, t5 = ...

    El NaOH hay que pesarlo y echarlo en el calorímetro con rapidez (utiliza una varilla de vidrio), porque absorbe agua y, además, se pegará al vidrio.

    El calor cedido en el proceso hará que aumente la temperatura del agua, del calorímetro y del propio NaOH. La aproximación que se hace es considerar el calor específico de este último como si fuese agua (ce = 4,18 J/g.ºC). Otra opción es despreciar el calor absorbido por el NaOH.

Qdesprendido en el proceso = Qabsorbido por todos los componentes =

= ( magua + mequivalente del calorímetro + mNaOH ) . ce . ( t5 - t4 )

    Teniendo en cuenta que ese es el calor cedido al disolverse 0,05 mol de NaOH, calcula ΔH1.

ΔH1 = ......

    Vacía y escurre el calorímetro.

 

c) MEDIDA DE LA ENTALPÍA (DE NEUTRALIZACIÓN) asociada al proceso:

      

    Mide 100 cm3 de NaOH 0,5 M y vacíalo en el calorímetro.

    Mide 100 cm3 de HCl 0,5 M y anota su temperatura, t6 = ..

    Comprueba la temperatura del NaOH y espera o enfría el calorímetro hasta que tenga aproximadamente la misma temperatura.

    Vierte el HCl en el calorímetro, tápalo, agita y mide la máxima temperatura alcanzada, t7 =...

Qdesprendido en el proceso = (200 g + mequivalente del calorímetro). ce . ( t7 - t6 )

y, por tanto, Δ H2 = .....

    Vacía el calorímetro, lávalo y escúrrelo.

 

d) MEDIDA DE LA ENTALPÍA (DE REACCIÓN) asociada al proceso:

    Mide 200 cm3 de HCl 0,25 M, échalos en el calorímetro y anota su temperatura, t8 = ..

    Pesa 2 g de NaOH usando un vidrio de reloj y viértelos en el calorímetro, anotando la máxima temperatura alcanzada, t9 = ...

Qdesprendido en el proceso = (200 g + mequivalente del calorímetro + mNaOH) . ce . ( t9-t8 )

y, por tanto, Δ H3 = .....

 

5. Cuestiones

 

    1. ¿Todas las sustancias desprenden calor al disolverse?.

    2. ¿Qué papel desempeñan los iones Na+aq y Cl-aq en el proceso c)?.

    3. Calcula Δ H3 utilizando los resultados de los apartados b) y c). ¿Qué ley has utilizado?.

    4. Compara el valor obtenido en c) con el bibliográfico. Calcula el porcentaje de error. Haz un estudio de las posibles causas de error.

    5. Describe el procedimiento que seguirías para determinar, de forma aproximada, el calor de disolución del NaOH en agua, indicando el material que utilizarías. Si al disolver 1,2g de NaOH sólido en 250 mL, el incremento de temperatura de la disolución es 1,24 ºC, calcula el calor molar de disolución del NaOH.

Datos: Ce (agua) = 4,18 J/g.ºC.

    6. Explica detalladamente como calcularías en el laboratorio el calor de disolución de NaOH (s) en agua. Haz el cálculo del calor de disolución (a P e T del laboratorio) suponiendo una masa de NaOH de 5 g que se disuelven en 900 mL en un calorímetro que equivale en agua a 13 g. El aumento de la temperatura del agua fue de 1ºC. Datos: El calor específico del agua es de 4,18 J/g.ºC e la densidad del agua es de 1g/ml.

    7.Suponiendo que disponemos de 100mL de HCl 0,1M y de hidróxido sódico (sólido en lentejas), ¿como prepararías la disolución de hidróxido de sodio 0,1M? Describe el procedimiento que emplearías para medir en el laboratorio el calor de neutralización de las dos disoluciones: 0,1M de ácido clorhídrico y 0,1M de hidróxido de sodio. Si en la reacción se liberan 550J, ¿qué valor tendrá el calor molar de neutralización entre las dos especies?.

    8. ¿Cómo determinarías en el laboratorio el calor de neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte?. Explícalo con un ejemplo.

    9. Describe el procedimiento para calcular en el laboratorio el calor de disolución de NaOH(s) en agua. Enumera el material y el modo de hacer los cálculos.

Respuestas

6. Observaciones

    Las disoluciones de NaOH borran los números de los termómetros, cuando estos están pintados por fuera y algunos calorímetros no tienen orificio suficiente para un termómetro de funda.