Producto de una reacción
Objetivo. Medir la masa de CO₂ producido por pérdida de masa. Calcular el rendimiento teórico con n = m / MM. Comparar el dato de la balanza con el cálculo.
para partir
Un mol de CO₂ pesa 44 g. En la reacción NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂ el dióxido de carbono se libera como gas, la balanza baja, y esa pérdida de masa es la masa del producto. Este taller mide ese Δm y lo compara con la masa teórica calculada con n = m / MM.
Ya calculas n = m / MM y pasas de gramos a gramos con una ecuación balanceada. Esas cuentas se aplican a una reacción que ocurre en el mesón. El vaso queda abierto: el gas tiene que salir. Lo que se mide es Δm, y Δm es la masa de CO₂ si el resto se queda en el vaso.
el proyecto
En qué consiste
- Qué entregas
- La tabla de datos del grupo (masas inicial y final, Δm, moles y masa teórica de CO₂) y la comparación entre lo medido y lo calculado.
- Cómo trabajas
- Grupos de 3 o 4 en el mesón. Un protocolo por grupo.
- Cuánto dura
- 1 sesión
- Cómo se evalúa
- Formativo: se revisa el protocolo y el cálculo, sin nota de rúbrica.
Se evalúa que Δm se interprete como masa de producto y que el teórico salga de n = m / MM. La prolijidad del mesón cuenta para poder repetir el ensayo.
Sesión 1 de 1
Pesar, reaccionar, volver a pesar
La ecuación es una a una:
NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂
Seguridad. Lentes. HCl diluido (cerca de 1 mol/L). El vaso se queda abierto. Nadie lo tapa con la mano ni con un vidrio de reloj: el CO₂ tiene que salir y no se junta presión.
Procedimiento, en este orden:
- Pesa el vaso vacío. Anota m₀.
- Agrega entre 8 y 10 g de NaHCO₃. Pesa otra vez: m₁. La diferencia es la masa de bicarbonato.
- Calcula los moles de NaHCO₃: n = m / 84 g·mol⁻¹. Eso es también n teórico de CO₂.
- Masa teórica de CO₂: n × 44 g·mol⁻¹.
- Agrega el HCl de a poco, por las paredes. Si el grupo va con exceso de ácido, usa unos 100 mL de HCl 1 mol/L. Si el grupo va a limitar el ácido, usa 40 mL: va a faltar HCl y Δm va a ser menor que el teórico del bicarbonato.
- Espera a que pare el burbujeo.
- Pesa el vaso: m₂. Δm = m₁ − m₂ (más el HCl agregado hay que tratarlo: se pesa el vaso + bicarbonato + el vaso con el ácido antes de juntarlos, o se pesa el conjunto después de agregar el ácido y se espera. El protocolo impreso detalla la vía del conjunto: vaso con bicarbonato más vaso con HCl, todo sobre la balanza, se mezclan, se espera, se vuelve a pesar).
La vía que se usa en el mesón: los dos recipientes (vaso con sólido y vaso con HCl) se ponen juntos sobre la balanza antes de mezclar. Se anota M_inicial. Se vierte uno sobre el otro sobre la misma balanza, se espera, se anota M_final. Δm = M_inicial − M_final = masa de CO₂ que se fue. Así no hay que restar a mano el HCl.
Con 8 a 10 g de bicarbonato, un error de 0,1 g en la balanza queda en 2 o 3 %. Usable.
Por qué Δm es el CO₂
NaCl y H₂O se quedan en el vaso. El CO₂ se va. Si no hay otros gases y el aerosol se cuida (vertido lento), la pérdida de masa es la masa del producto gaseoso. El rendimiento experimental es:
rendimiento = (masa de CO₂ medida / masa teórica) × 100
Un valor bajo puede deberse a HCl limitante, salpicadura o CO₂ disuelto que no alcanzó a irse. Se discute con el número a la vista.
Un grupo parte con 8,40 g de NaHCO₃ (MM = 84 g·mol⁻¹) y mide Δm = 4,10 g. ¿Cuál es la masa teórica de CO₂ (MM = 44 g·mol⁻¹) y qué porcentaje de esa masa midieron?
- n(NaHCO₃) = 8,40 / 84 = 0,100 mol.
- La ecuación es 1 a 1, así que n(CO₂) teórico = 0,100 mol.
- m teórica = 0,100 × 44 = 4,40 g.
- Rendimiento = 4,10 / 4,40 × 100 = 93 %.
Resultado: 4,40 g teóricos; 93 % de rendimiento.
síntesis
Para cerrar
El producto que se fue se puede pesar. El teórico sale de la ecuación y de n = m / MM. La diferencia entre los dos es el dato que se discute.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Si Δm sale más alta que el teórico, ¿qué pudo pasar en el mesón?
- ¿Dónde usaste n = m / MM hoy, y dónde la razón 1 a 1 de la ecuación?
- ¿Qué del taller sigue sin cuadrarte?
referencias
Bibliografía
- 01OpenStax (2019). Chemistry 2e, cap. 4.3: Reaction Stoichiometry (CC BY 4.0). https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/4-3-reaction-stoichiometry
- 02NIST Chemistry WebBook. Carbon dioxide. https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C124389
- 03IUPAC. Standard atomic weights: NaHCO₃ = 84,01 g·mol⁻¹; CO₂ = 44,01 g·mol⁻¹.