Practica No 6 Reactivo Limitante Objetivo Determinar la especie que actúa como reactivo limitante en la siguiente reacción química: Material y Reactivos Disolución de cloruro de calcio 1M. Disolución de carbonato de potasio 1M. Indicador universal. Procedimiento experimental 1. Etiquetar tubos de ensaye de igual tamaño con números del 0 al 11. 2. Agregar cuidadosamente a cada tubo los volúmenes de reactivo A indicados en la tabla 1, usando una pipeta graduada de 5 ml. 3. Agregar cuidadosamente a cada tubo los volúmenes de reactivo B, indicados en la tabla 1, usando una pipeta graduada. 4. Agregar a cada tubo los volúmenes de agua destilada indicados en la tabla 1 y mezclar vigorosamente el contenido de cada tubo. Asegurarse de tapar los tubos para evitar pérdidas de la disolución. 5. Dejar reposar durante un par de minutos los tubos y agregar dos gotas de indicador universal. Anotar las observaciones en la tabla 1, de la altura del precipitado obtenido, el color de la disolución y el ph correspondiente. 6. En qué tubo de ensaye se observa un cambio de color significativo del indicador? 7. A partir de qué tubo se observa que la altura del precipitado obtenido es constante? 8. Coincide el cambio de color con la altura del precipitado obtenido?
9. Por qué después de este tubo (cambio de color), el color y el ph de la disolución que se observa, se mantiene constante para mayores volúmenes de reactivo B agregado? Sucederá lo mismo con la masa del precipitado obtenido? Para responder esta pregunta es necesario recuperar el sólido que se forma y para ello se debe filtrar a vacío, siguiendo el procedimiento que se indica a continuación: Procedimiento para la filtración del sólido obtenido 10. Numerar y pesar once piezas de papel filtro en la balanza analítica y registrar el peso de cada papel seco en la tabla 2. Adicionalmente, se puede registrar el peso sobre el papel con lápiz pero no con pluma. 11. Para la filtración a vacío se requiere un matraz Kitasato, un embudo Buchner, un empaque de hule en forma de dona y una manguera de látex gruesa. Es necesario emplear papel filtro en forma de círculos, cuyo tamaño se ajuste exactamente al interior del embudo Buchner. El sistema de filtración se monta según el esquema que se presenta a continuación: 12. Filtrar el contenido de cada tubo de ensaye, a partir del tubo 1, sobre el papel filtro correspondiente. Evitar pérdidas de precipitado, recuperando el precipitado que se queda adherido al tubo para lo cual es necesario adicionar varias veces agua destilada y verter sobre el papel filtro. 13. Recuperar con cuidado el papel con el sólido y secar en la estufa a 70 C durante 30 minutos. Evitar las pérdidas de sólido. 14. Comprobar que los sólidos y el papel estén bien secos antes de pesar. Si ya están secos, pesar cada uno de los papeles filtro con el sólido y anotar el resultado en la tabla 2. 15. Por diferencia calcular la masa de sólido obtenido en cada tubo de ensaye y registrar la información obtenida en la tabla 2.
16. Sucedió lo mismo con la masa del precipitado obtenido? A partir de qué tubo la masa del precipitado se mantiene aproximadamente constante? 17. Coincide con tus observaciones sobre el cambio de color? Cuestionario 18. Localizar en una gráfica en papel milimétrico (abarcando toda la hoja), los datos de masa de precipitado obtenido en gramos (ordenadas, eje y ), en función del volumen en mililitros, de reactivo B agregado (abscisas, eje x ). Con base en las respuestas a las preguntas 6 y17 dividir en dos los puntos obtenidos, empleando como punto de referencia el número de tubo en el que se observan los cambios significativos, identificar las dos rectas que describen la tendencia en cada caso y trazarlas sobre el papel. Se llamará línea 1 al segmento que describe el comportamiento de la gráfica en los primeros valores de volumen de reactivo B agregado y línea 2 a los restantes. Tomando en cuenta esta consideración, responder las siguientes preguntas: 19. Qué relación se observa entre el volumen de reactivo B agregado y la masa de precipitado (sólido), obtenida en la línea 1? Describir en que forma varía. 20. Qué valor de masa de sólido se obtiene para la ordenada al origen (volumen cero de reactivo B agregado)? 21. Se justificaría que este valor sea diferente de cero? Explicar por qué. 22. En qué valor de volumen de reactivo B agregado se observa un cambio de pendiente? Localizar el punto de intersección de la línea 1 con la línea 2 y dar sus coordenadas. 23. Qué relación hay entre el punto de intersección encontrado en la gráfica y el cambio de color del indicador? 24. Qué relación se observa entre el volumen de reactivo B agregado y la masa de precipitado obtenida en la línea 2? Describir en qué forma varía. 25. Qué valor de masa de sólido (precipitado), se obtiene en promedio para este segmento de la gráfica? 26. Por qué los cambios de masa en la línea 2 no son tan significativos que los observados en la línea 1? 27. Cuál de los reactivos (A o B), es el que impide que se forme más sólido en los tubos que comprenden la línea 2? Por qué? 28. Con los datos experimentales de masa de sólido obtenido, calcular el número de mol de los reactivos empleados en cada tubo y el número de mol de sólido obtenido en cada caso. Colocar los valores en la tabla 3.
29. Trazar la gráfica: mol de precipitado obtenido (ordenadas, eje y), en función de la cantidad en mol de reactivo B agregado (abscisas, eje x). Recordar que el volumen de reactivo A se mantuvo constante en los tubos del 1 al 12. Utilizar la misma escala en ambos ejes y abarcar toda la hoja de papel milimétrico. 30. Cómo se explica que esta gráfica conserve la misma forma que la anterior? 31. Estimar el valor de la pendiente en los puntos que comprenden el equivalente a la línea 1 de la gráfica anterior (los puntos iniciales) Qué valor se obtiene? 32. Ajustar este valor al número entero más cercano y responder: Por qué se obtiene este valor de pendiente y qué relación guarda con la ecuación balanceada de la reacción que se lleva a cabo? 33. Estimar el valor de la pendiente en los puntos que comprenden el equivalente a la línea 2 de la gráfica anterior (los puntos finales) Qué valor se obtiene? 34. Ajustar este valor al número entero más cercano (incluido el cero) y responder: Por qué se obtiene este valor de pendiente y qué información proporciona sobre la reacción que se lleva a cabo? 35. Cuál es el número de mol promedio de precipitado que se obtiene en la parte correspondiente a la línea 2? 36. Qué reactivo (A o B), determina la magnitud de este valor? 37. Hay alguna relación entre este valor y el punto de intersección de las rectas que se observa en las gráficas trazadas? Explica brevemente. 38. Qué conclusión se obtiene al observar los valores correspondientes al número de moles de los reactivos A, B y precipitado, en el punto de intersección de las rectas? 39. Qué especie limita la formación de CaCO 3, en los primeros tubos que se prepararon? 40. Qué especie limita la formación de CaCO 3, en los últimos tubos que se prepararon? 41. Cómo se define el concepto de reactivo limitante? 42. Considerando las propiedades ácido base de los reactivos empleados y la ecuación de la reacción balanceada, explicar el porqué de los valores de ph, antes y después del punto de intersección encontrado en la pregunta 23. Antes: Después:
Cuestionario adicional Si la reacción que se lleva a cabo es la siguiente: 43. Cuál sería el valor de pendiente m para la línea 1 en la gráfica: Cantidad en mol de CaF 2 = f(cantidad en mol de reactivo B), para esta reacción? Considerar que se emplean las mismas cantidades que se describen en la tabla 1. 44. En qué tubo se espera un cambio de pendiente para la gráfica anterior? 45. Cuál sería la cantidad en mol de CaF 2 que se espera obtener a partir de éste tubo en el experimento? Considerar que se emplean las mismas cantidades que se describen en la tabla 1. Tratamiento de Residuos Mezclar todas las disoluciones filtradas de los tubos 1 a 12, neutralizar (ph entre 6 y 7) y desechar en la tarja. El sólido obtenido, se junta, se disuelve con la mínima cantidad de HCl concentrado, se neutraliza y desecha en la tarja.