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UNIVERSIDAD DEL CAUCA
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
ÁREA QUÍMICA GENERAL UNIVERSIDAD
DEL CAUCA
Prácticas de Laboratorio de Química General Práctica: RELACIONES DE MASA EN LOS PROCESOS
QUÍMICOS
Guía No: 06 Páginas: 44 a 48
1. INTRODUCCIÓN
La estequiometria trata las relaciones cuantitativas de masa en una reacción o proceso químico, es uno de ios pilares en el desan-ollo de la Química modema como ciencia exacta. Lavoísier, al introducir el uso de la balanza en 1879, dio un paso fundamental en el desan-ollo de la Química, postulando su ley de "la conservación de la materia", cuya validez y aplicación actual tiene total vigencia (excepto en reacciones nucleares).
Comprobar y comprender totalmente esta ley es supremamente importante porque sirve de
base para el análisis cuantitativo, rendimiento de procesos, medidas fisicoquímicas, etc.
En esta práctica se observarán las relaciones de masa del cobre en una serie de reacciones en que se forman diferentes compuestos de cobre, partiendo del elemento metálico y llegando nuevamente a cobre metálico. Durante el desan-ollo de la práctica se debe tener presente la estequiometría de las diferentes reacciones; entre ellas es importante resaltar las relaciones en masa que presenta el cobre con el ácido nítrico de acuerdo a las dos reacciones descritas (ver reacciones 1 y 2), la principal diferencia de estas reacciones es la obtención de dos diferentes óxidos de nitrógeno: uno, el óxido de nitrógeno, el cual es un gas incoloro, utilizado y producido por nuestro cuerpo en un gran numero de procesos bioquímicos, y otro el dióxido de nitrógeno, que es un gas café amarillento sumamente tóxico con un olor sofocante.
Reacción 1:
Cu (s) + 4 HNOa (ac) -> Cu(N03)2(ac) + 2 HaDy) + 2 NO2 (9)
Reacción 2:
2. OBJETIVOS
3 Cu w •^ 8 HNGsiac) 3 Cu(N03)2(ac) * 4 HaO,,) + 2 NO(g) ¿mfí^Am .a
ef.c _ ^
2.1. Comprobar la ley de fa conservación de la materia. 2.2. Determinar el rendimiento de una reacción.
Elaborado por Revisado Por. Aprobada por: Fecha de
Jefe Unidad de Área Aprobación:
Isabel Bravo Realpe Jefe Unidad de Área Presidente Comité Técnico Uliana Montalvo Vétez Presidente Comité de Plan Ambiental Luis Alfonso Vargas Jiménez Coordinador Comité
Luis Alfonso Vargas Jiménez
Desactivación Residuos Rector Químicos
Danllo Reinaldo Vivas R.
I—- ' JJSÍL^.,
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3. CONSULTAS PRELIMINARES PrácBca: Relaciones de masa en los procesos químicos. 2/5
3.1 En una reacción entre Cu y H N O 3 , (Ver reacciones 1 y 2), calcule ta cantidad de HNO3
necesaria para que 0.1 g de Cu reaccione completamente. Tenga presente que el HNO3 se encuentra en solución al 69% y la densidad de la solución es de 1.40 g/mL
3.2 ¿Qué se entiende por reactivo límite? " • • A Í M J Á Í ) I3Q
3.3 ¿En qué consiste un proceso de cristalización?
3.4 ¿Qué se entiende por rendimiento de una reacción?
3.5 Consultar las frases de riesgo y seguridad para la manipulación de los reactivos de la práctica. ^ ...j,;,^, s « r s » „„. p-.^^^,.,... -si., .!^,,Í,..->-S^; k, "^Pif¡:~J 3.6 Consultar las fichas de seguridad de los reactivos a usar en la práctica
4. MATERIALES
MATERIAL CANTIDAD
Vasos de precipitados de 100 mL 3
Vidrio de reloj pequeño 2
Varilla de vidrio 1
Espátula 2
Pipeta graduada de 5 mL 1
Propipeta 1
Probeta de 10 mL 1
Frasco lavador 1
Papel filtro 1
5. REACTIVOS 0 « £ * wOfiH ^ + msC^W^ t^m^OMN 8 + üO E
SUSTANCIAS CANTIDAD
Láminas pequeñas de cobre metálico (Cu) 0.1 g
ácido nítrico concentrado (HNO3) 69%, R 35 S 23-2- 26-36/37/39-45 0.5 mL
Bicarbonato de sodio (NaHCOa) 0.4 g
Acido sulfúrico concentrado (H2SO4) 97.85% R 35 S 26-30-45 0.4 mL
Zinc metálico polvo grueso (Zn) RIO-I5 S 7/8-43 O.lg
Alcohol etílico (C2H5OH) R 11 S 7-16 5mL
Hielo (H2O)
*Remitir al manual de protocolo de riesgo/ seguridad y fichas técnicas de seguridad (apéndice).
I tí,- ! »néí«H.«BííseV ?i«icíift«ú 6. EQUIPOS
EQUIPO CANTIDAD
Balanza semianalítica 1
Plancha de calentamiento 1
Nevera 1
* Remitir al manual de protocolo de calibración de equipos. Departamento de Química
oaiqt^m 96 em^^i^fí < Práctica: Relaciones de masa en los procesos químicos. 3/5 7. PROCEDIMIENTO e u u « . J Í W SSJH Í tówJÜlí Í4V I ,á
7.1 Pesar un vaso de precipitados de 100 mL limpio y seco » «^«oioeíw» m\ lídtoaS fM
¡SI oíndtniiaqxfí ¡Bh
7.2 Pesaren un vidrio reloj 0.1 g de cobre metálico en balanza analítica.
7.3 Trasvasar el cobre al vaso de precipitados y dentro de la campana de extracción agregue poco a poco 0.5 mL de solución de ácido nítrico al 69%, d = 1.40g/mL, mezcle suavemente, hasta obtener una disolución completa del Cu y hasta que cese la salida de gas. Observar el color de la solución.
7.4 Dentro de la campana de extracción y sobre una plancha de calentamiento, caliente hasta sequedad el producto obtenido en el punto anterior. Cuando el producto obtenido esté seco, deje enfriar y pese nuevamente en balanza analítica.
7.5 Una vez pesado el producto, agregue 25 mL de agua destilada, agite con varilla de vidrio hasta disolución completa.
7.6 Pesar 0.4 g de bicarbonato de sodio en balanza analítica y agregúelo poco a poco a la ; solución obtenida en 7.5, agitando con una varilla de vidrio. Se obtiene un precipitado, que
se debe separar mediante decantación y lavarío con agua destilada sobre el mismo vaso de precipitados. Verifique que las aguas del sobrenadante no contengan Cu^^ en solución. El sobrenadante obtenido así como las aguas de lavado sepárelos y páselos a un recipiente y rotúlelo como aguas de desecho # 1.
7.7 Ai producto obtenido sólido, precipitado, en la reacción anterior 7.6. una vez decantado, adiciónele 0.4 mL de ácido sulfúrico concentrado (97.5% d = 1.84), agite suavemente con la varilla de vidrio hasta disolución completa.
7.8 Caliente suavemente la solución obtenida en 7.7. Enfríe y coloque el vaso de precipitados con el producto de reacción dentro de una nevera para lograr la cristalización del producto. Dejar en reposo en nevera para lograr el crecimiento de los aistales hasta la próxima sesión.
•••'•.•••••••'•>>--.s.ar
7.9 A tos cristales obtenidos en 7.8 agregue 5 mL de etanol para disminuir su solubilidad. Separe los cristales obtenidos por decantación. El sobrenadante obtenido sepárelo en otro vaso de precipitados y llévelo ai frasco de residuos de etanol.
7.10 Observar con una lente de aumento los cristales obtenidos y sus características.
7.11 Después de observar con la lente, disuelva esos cristales de CUSO4 en 5 mL de agua destilada, agite con varilla de vidrio hasta disolución completa.
7.12 Agregar a la solución de sulfato de cobre obtenida en 7.11, 1 gota de ácido sulfúrico concentrado (97.85% d = 1.84), y 0.1 g de Zinc en partículas muy pequeñas, para transfonnar el ion cobre (11) en cobre metálico, agite suavemente con varilla de vidrio.
7.13 Finalizada la reacción, separe el producto sólido obtenido por decantación y lleve el agua sobrenadante a un frasco de residuos rotulado para desechos de Zinc.
7.14 Caliente suavemente el producto sólido obtenido en 7.13 hasta sequedad, enfriar y pesar el vaso de precipitados con el producto seco.
í jp * \?»»3>fl «oí {.»£•»-. »o S9fi(íi^!'ja Práctica: Relaciones de masa en los procesos químicos. 4/5 8. CÁLCULOS Y RESULTADOS O i n^Msti ív^unS t
8.1 Escribir todas las ecuaciones químicas que conesponden a los pasos 7.3, 7.6, 7.7 y 7,13
del experimento realizado.
8.2 Determine el rendimiento de reacción en el paso 7.3 teniendo presente que se obtuvo nitrato de cobre (II) mediante la reacción descrita como reacción No.2
03OQ ¡5 QOOQ
8.3 Verificar si se cumple la ley de la conservación de la masa (detennine pesos de reactivos y productos y compare) en cada una de las reacciones anteriores.
8.4 Teniendo en cuenta los pesos obtenidos en ios puntos 7.2 y 7.14 determine el rendimiento de recuperación del cobre, teniendo en cuenta la eficiencia de la reacción.
8.5. Determine el reactivo límite en cada reacción.
9. PREGUNTAS
9.1 Explicar las posibles causas y fuentes de error en el cumplimiento de la ley de la conservación de la masa.
9.2 Cual es el punto de fusión, ebullición y densidad aparente del cobre en láminas <^ - •
9.3 Cual es la densidad, pH y solubilidad en agua del bicartx>nato de sodio ^ ^
9.4 ¿Cual es el límite de explosión y punto de inflamación del etanol?
10. RECUPERACIÓN, DESACTIVACIÓN Y/ Ó ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS
10.1 RECUPERACIÓN ^
. ffl.v*.s.íí! wji.w á&t « D Uiiisimí^w !» *m¿ai ai&M Bi3v's,ñ ni* asactij^ na ••«tsC
No aplica .msi«-*i>
10.2 DESACTIVACIÓN
No aplica. uiQa^wúiiíaídoeJ í
10.3 ALMACENAMIENTO TEMPORAL
Los residuos de hidróxido de sodio de la sección 7.6 se almacenarán en el recipiente de ácidos y bases.
Los residuos etanólicos de la sección 7.8 serán almacenados en el redpiente de residuos de etanol.
Los residuos de sulfato de cobre de la sección 7.11 serán almacenados en el recipiente de agroquímica. j^. ^
NOTA: Esta práctica es necesario realizarla en dos sesiones. ^fey« 9m«,ilt0 »r.f . . . ..^ _ ,.,Oíaiq¡;i»Kl ©to 03SV i3
Práctica: Relaciones de masa en los procesos químicos. 5/5
BIBLIOGRAFÍA
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