Introducción

En el presente trabajo se dará a conocer la obtención de un elemento gaseoso (Hidrógeno), haciendo reaccionar un metal activo (Magnesio) con un ácido diluido (HCl).

Debido a que el hidrógeno (PA=2gr/mol) es más liviano que el agua (PA=18gr/mol) éste se va a la parte superior de la probeta haciendo presión sobre el agua y desplazándola hacia el exterior, por esto, es que el título del informe es “Obtención y Recolección de un gas por Desplazamiento de agua”.

El procedimiento experimental efectuado en el laboratorio, el registro de datos, las observaciones, las conclusiones generales, los cálculos, las relaciones cuantitativas, etc. Serán dadas a conocer detalladamente en el transcurso de un informe, dejando en claro cualquier “duda dudosa” que usted pueda tener.

Obtención y recolección de un gas por desplazamiento de agua

Desarrollo experimental

Experimento N°1

Materiales:

• 2 Soporte Universal

• 1 Matraz

• 1 Manguera

• 1 Tapón de goma

• 1 Termómetro

• 1 Probeta

• Agua (H2O)

• 1 Cubeta

• Ácido Clorhídrico (HCl)

• Magnesio ( Mg)

Montaje:

Procedimiento

• Monte los materiales como lo indica el dibujo.

• Ponga 100 ml de HCl en el matraz.

• Llene hasta el tope la probeta con agua.

• Ponga su mano en la boca de la probeta.

• Voltee la probeta procurando no dejar aire dentro de ella.

• Ponga la probeta (boca abajo) en el recipiente con agua.

• Coloque un extremo de la manguera bajo la probeta y el otro extremo dentro del matraz.

• Deje el termómetro dentro de la cubeta con agua para medir la temperatura.

• Proceda dejando el magnesio dentro del matraz con el ácido, y tape con el tapón que se encuentra en la punta de la manguera.

• Observe

• Registre los datos

Observaciones

• El ácido clorhídrico y el agua son incoloros.

• El magnesio es de color plomo y maleable.

• Al reaccionar el magnesio con el ácido comenzaron a salir inmediatamente burbujitas hasta el punto en que el magnesio se disolvió.

• En la probeta empezó a bajar el nivel de agua, quedando un espacio.

• El ácido no cambió de color.

Registro de datos

• Masa del metal = 0.102 gr.

• Temperatura de agua en la cubeta = 15 °C

• Presión atmosférica del laboratorio = 749.988 mm de Hg.

• Volumen de H2 recogido en la probeta = 124 ml

• Presión del vapor de agua al T° anterior = 12.79 mm de Hg.

Cálculos de las sustancias participantes en la reacción

1- Ecuación química igualada de la reacción :

Mg + 2 HCl MgCl2 + H2

2-Volumen de H2 obtenidos en CNPT

• Usando la fórmula de la ley combinada de los gases se obtiene:

P1 * V1 = P2*V2

T1 T2

P1= Presión atmosférica - Presión del agua

749.988 - 12.79 = 739.198 mm de Hg.

V1= 124 ml

T1= 15 °C + 273 = 288 K

P2= 760 mm de Hg

V2= X

T2= 273 K

737.198 * 124 *273 = V2

288 * 760

114.01 ml = V2

Respuesta: En CNPT se hubiesen obtenido 114.01 ml de H2

3.- Número de moles de H2 obtenidos:

1 mol 22400 ml de H2

X 124 ml de H2

0.005 moles de H2

Respuesta: Se obtuvieron 0.005 moles de H2 .

4.- Masa de H2 Obtenido:

n = m m = n * PM

PM m = 0.005 *2

m = 0.01 gr. de H2

Respuesta: Se obtuvieron 0.01 gr. de H2

5. Número de moléculas reales de H2 obtenidas:

23

6.02 * 10 moléculas 2 gr. de H2

X moléculas 0.01 gr. de H2

21

3.01 * 10 moléculas

6.- Rendimiento teórico

24.3 gr Mg 22400 ml H2

0.102 gr Mg X

X = 94.02 ml de H2

94.02 ml = 100%

94.02 ml es lo que teóricamente deberíamos obtener el cual corresponde al 100%

7.-Rendimiento experimental

Volumen de H2 resultante del experimento = 124 ml de H2

Volumen Teórico de H2 = 94.02 ml de H2

94.02 ml H2 100%

124 ml H2 X

X= 131.8 %

Obtener 131. 8% significa que cumplimos con creces el objetivo, el cual era obtener el 100%.

8.- Describir y efectuar los cálculos para la preparación de la solución de HCl empleando “500 ml de solución de HCl 5M” , a partir del ácido concentrado de 37 % m/m y densidad = 1.19 g/cc y PM= 36.5 gr/mol.

Datos

37 % m/m = 37 gr de soluto

100 gr de solución

Peso Molecular = 36.5 gr/mol

Densidad = 1.19 gr/ml

Para poder calcular cuánto hay de volumen de solución 1, debemos calcular primero a partir de los datos, la concentración molar y así usar la siguiente fórmula :

V1 * C1 = V2 *C2

Concentración molar significa la cantidad de moles en un litro de solución, entonces:

n = m n= 37 gr de HCl El dato 37 grs de HCl lo dedujimos de

PM 36.5 gr /mol 37 % m/m lo que significa que hay

37 gr de soluto en 100 gr de solución

n= 1.01 mol

Ahora, debemos sacar el volumen en que están contenidos los 1.01 mol , para eso debemos transformar los 100 gr de solución en mililitros con la siguiente fórmula:

V = m V= 100 gr de solución de HCl = 84.03 ml de solución

D 1.19 gr/ ml

Ahora tenemos los datos que nos faltaban para sacar la molaridad, teniendo en cuenta que molaridad es la cantidad de moles contenidos en 1 litro de solución:

mol y 84.03 ml de solución

1.01 mol de HCl X

84.03 ml de solución 1000 ml de solución

X= 12.01 M

Ahora, usemos la fórmula del principio:

V1 * C1 = V2 *C2

V1 * 12.01 M = 500 ml * 5M

V1 = 208.15 ml

A partir de la solución de 208.15 ml 12.01 M se preparó la solución 500ml 5 M, agregándole a la primera solución 291.85 ml de agua.

9.- ¿Qué es Presión de vapor de un líquido, en que unidad se mide, y que relación existe entre temperatura, presión atmosférica y punto de ebullición?

Es la Presión que ejerce un vapor procedente de la evaporación de un líquido que se encuentra en equilibrio con la superficie de dicho líquido a una determinada temperatura.

La presión de vapor se mide en atmósferas , mm de Hg (1 atm = 760 mm de Hg)

La relación que existe entre temperatura, presión atmosférica y punto de ebullición es la siguiente:

Si la temperatura aumenta, al llegar la presión de vapor a igualar a la presión atmosférica, todas las moléculas adquieren la energía suficiente para pasar a vapor y el líquido hierve. El punto de ebullición de un líquido es en consecuencia aquella temperatura para la cual su presión de vapor iguala a la de la atmósfera que está en contacto con él.

Conclusión

Del experimento realizado, se desprende que :

• Comprobamos que el gas ocupa un espacio.

• AL hacer reaccionar un metal con un ácido diluido se obtuvo un gas por desplazamiento de agua, es decir, el gas hizo una cierta presión sobre el agua, llevándola al exterior.

• A medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión del vapor de agua.

• Como fueron demasiados grupos que efectuaron el experimento, se le debió agregar muchas veces Mg al ácido, haciendo que éste pierda en cierta forma, su propiedad. Lo que conlleva al ácido a no actuar con la misma efectividad.

• Debido a los márgenes de error, en el experimento no se pueden obtener los resultados ideales.

• Reacción de desplazamiento: Es aquella en donde un elemento reacciona con un compuesto para ocupar un lugar de uno de los elementos de ese compuesto, es decir, se forma un compuesto diferente, ya que éste desplaza uno de los elementos que lo constituyen por otro elemento nuevo con el que reacciona.