270297328 laboratorio-5-calor-de-neutralizacion

1. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y
AMBIENTAL
ESCUELA DE PETRÓLEOS
INFORME DE LABORATORIO N° 5
NOMBRE: Quezada Espinosa David Andrés. FECHA: 2014_06_04
PROFESOR: Dr. Bolívar Enríquez. CURSO: Cuarto
1. Tema: Calor de Neutralización.
2. Objetivos:
2.1.Objetivo General
 Determinar el calor de neutralización de una reacción Ácido-Base.
2.2.Objetivos Específicos
 Determinar la ecuación del calor de neutralización y sus unidades.
 Establecer el tipo de reacción entre un ácido y una base.
 Elaborar el análisis dimensional para el calor de neutralización.
3. Marco Teórico
 ¿Qué es el Calor de Neutralización?
El calor de neutralización es definido como el calor producido cuando un
equivalente gramo de ácido es neutralizado por una base. El calor de
neutralización tiene un valor aproximadamente constante, en la
neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte, ya que en esta
reacción se obtiene como producto en todos los casos un mol de agua,
que es formada por la reacción:
𝐻+
+ 𝑂𝐻+
→ 𝐻2 𝑂
𝐻3 𝑂+
→ 2𝐻2 𝑂

2. Las reacciones que ocurren durante un proceso pueden ser
endotérmicas, si absorben calor, o exotérmicas, si desprenden calor.
Los cambios endotérmicos se expresan con signo positivo, y los
cambios exotérmicos con signo negativo, de acuerdo con la primera ley
de la termodinámica. El cambio de entalpía ocurrido en la reacción
directa es exactamente opuesto en la reacción inversa. Este efecto
térmico es el mismo sin importar si la reacción ocurre en una o varias
etapas. La magnitud del cambio depende de la constitución, el estado
físico de reactivos y productos y de la expresión estequiométrica.
Los calores de neutralización pueden determinarse por mediciones
calorimétricas directas, a partir de mediciones en serie efectuadas sobre
soluciones de concentraciones finitas que Progresivamente se van
diluyendo y extrapolando a dilución infinita.
 ¿Qué reacción se produce al mezclar estas dos soluciones (ácido-
base)?
Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción
química que ocurre entre un ácido y una base produciendo una sal y agua.
La palabra "sal" describe cualquier compuesto iónico cuyo catión
provenga de una base (Na+ del NaOH) y cuyo anión provenga de un ácido
(Cl- del HCl). Las reacciones de neutralización son generalmente
exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.
Se les suele llamar de neutralización porque al reaccionar un ácido con
una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente.
 Reacción Exotérmica.
Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que
desprenda energía, ya sea como luz o como calor,1 o lo que es lo mismo: con
una variación negativa de la entalpía; es decir: -ΔH. El prefijo exo significa
«hacia fuera». Por lo tanto se entiende que las reacciones exotérmicas
liberan energía. Considerando que A, B, C y D representen sustancias

3. genéricas, el esquema general de una reacción exotérmica se puede escribir
de la siguiente manera:
A + B → C + D + calor
Ocurre principalmente en las reacciones de oxidación. Cuando éstas son
intensas pueden generar fuego. Si dos átomos de hidrógeno reaccionan
entre sí e integran una molécula, el proceso es exotérmico.
 Ácido Sulfúrico 𝑯 𝟐 𝑺𝑶 𝟒
𝐻2 𝑆𝑂4 + 2𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑁𝑎2(𝑆𝑂4) + 2𝐻2 𝑂 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
2𝑁𝑎+
+ 2𝑂𝐻+
+ 2𝐻2+
+ 𝑆𝑂4
2+
→ 2𝑁𝑎+
+ 𝑆𝑂4
2+
2𝐻2 𝑂 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
 Ácido Clorhídrico 𝑯𝑪𝒍
𝐻𝐶𝑙 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻2 𝑂 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
𝑁𝑎+
+ 𝑂𝐻−
+ 𝐶𝑙−
+ 𝐻+
→ 𝑁𝑎+
+ 𝐶𝑙−
+ 𝐻2 𝑂 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟

4.  Ecuación del calor de neutralización y análisis dimensiona
2 2
2
3 1 3 2 3 1
1 2 3
0
(T ) (T ) (T )
,
a b sistema n
n a H O b H O
n
a b
H O
U Q W cuando W
U U U Q
Q m C T m C T Eqt T
Q calor deneutralización
m y m masas del ácido ybase
T T yT temperaturas medidas
C calor específicodel agua
Eqt Equivalentetérmic
   
     
     




 odel calorímetro
N
N
cal
H
mol
J
H
mol
 
 
 
 
2
2
N
N
N
Q J
Q Nm
m
Q kg
s


 
  
 
4. Montaje del equipo.
4.1.Diagrama del experimento
1
1
3
4
5
2
1
4.2. Materiales.
1. Vaso de precipitación
(𝐻2 𝑆𝑂4)
2. Vaso de precipitación
(𝑁𝑎𝑂𝐻)
3. Calorímetro.
4. Termómetro.
5. Embudo.

5. 5. Procedimiento.
 Medimos 30 g de NaOH para preparar la solución.
 Disponemos de los 30 g de NaOH en un matraz aforado con 250 mL.
 Elaboramos la solución de 𝐻2 𝑆𝑂4, para ello se mide 41,67 mL de ácido
sulfúrico.
 Trasvasamos los 41,67 mL de ácido sulfúrico en un matraz con 250 mL
de agua.
 Se enfrían los dos matraces mediante el contacto con agua fría.
6. Datos experimentales
ÁCIDO BASE NEUTRALIZACIÓN
t(s) T(ºC) t(s) T(ºC) t(s) T(ºC)
0 25 0 27 0 36
30 25 30 26 30 35
60 25 60 25 60 35
90 25 90 25 90 35
120 25 120 25 120 35
150 25 150 25 150 35
180 25 180 25 180 34
210 25 210 25 210 34
240 25 240 25 240 34
270 25 270 25 270 34
300 25 300 25 300 34
T media 25 T media 25.27 T media 34.64
Temperatura del H2SO4 (T1) 25ºC
Temperatura de la base NaOH (T2) 25,27ºC
Temperatura de Neutralización (T3) 34.64ºC
Equivalente térmico del calorímetro 44.33cal/ºC

6. 7. Cálculos
7.1.Calcular la masa de las soluciones ácidas
2 4
2 4
( )( )
( )( )( )
mol gr
(3 )(98,08 )(0,040L)
11,77
H SO
H SO
m
M
PM V
m M PM V
m
L mol
m gr




7.2.Calcular la masa de la solución básica.
( )( )
( )( )( )
(3 )(40 )(0,040L)
4,8
NaOH
NaOH
m
M
PM V
m M PM V
mol gr
m
L mol
m gr




7.3.Masa total y moles totales.
2 4
2 4
2 4
11,77 4,8
16,57
11,77
0,12
98,08 /
4,8
0,12
40 /
(0,12 0,12)mol
0,24
t H SO NaOH
t
t
H SO
NaOH
t H SO NaOH
t
t
m m m
m gr gr
m gr
gr
n mol
gr mol
gr
n mol
gr mol
n n n
n
n mol
 
 

 
 
 
 


7. 7.4.Calcular el calor de neutralización.
11,77 .1 (34,64 25) C 4,8 1 (34,64 25,27) 44,33 (34,64 25) C
585,78
585,78
0,24
2440,75
n
n
n
cal cal cal
Q gr gr C
gr C gr C C
Q cal
cal
H Q
mol
cal
H
mol
        
  
 
   
  
7.5.Realizar el análisis dimensional del calor de neutralización.
2 21 3 1 1 3 1 3 1
2 2 2
2 2 2
2
2 2
2
2 2
2 2 1
. .( ) . .( ) ( )
[ ][ ][ º] [ ][ ][ º] [ ][ º]
º º º
[ ] [ ]
[ ]
[ ]
[ ]
n H O H O cal
n
n
n
t
Q m C T T m C T T Eq T T
L L L
Q M T M T M T
T T T T T T
L
Q M ML T
T
Q
H
n
ML T
H ML T mol
mol


 
     
  
 
 
  
8. Tabla de resultados.
Masa del H2SO4 11.77 g
Masa del NaOH 4.8 g
Volumen H2SO4 3M 40 ml
Volumen NaOH 3M 40 ml
Temperatura del H2SO4 25ºC
Temperatura de la base NaOH 25,27ºC
Temperatura de Neutralización 34.64ºC
Equivalente térmico del calorímetro 44.33 cal/ºC
Calor de neutralización ácido-base 2440, 75 cal/mol

8. 9. Conclusiones
 El calor de neutralización de un sistema ácido-base obedece a la naturaleza
del ácido y de la base, como también de la temperatura y de la
concentración.
 La transición de la temperatura de un cuerpo indica la pérdida o ganancia de
calor de dicho cuerpo.
 La neutralización de un ácido con una base es una reacción exotérmica, libera
energía.
10.Recomendaciones.
 Que se tenga precaución al momento de masar el ácido y la base.
 Que se realice las mediciones de temperatura en el respectivo tiempo y asi
evitar grandes errores.
 Que el equipo de medición esté en las aptas condiciones para evitar
dificultades en la práctica.
11.Bibliografía
 BOLIVAR E, “Guía de laboratorio Fisicoquímica”. Universidad Central del
Ecuador, Facultad de Ingeniería en Geología, Minas, Petróleos y Ambiental,
Quito – Ecuador.
 CALOR DE NEUTRALIZACIÓN,
http://pendientedemigracion.ucm.es/info/QCAFCAII/Doppler-
Lissajous/Pagina-web/Practicas/Practicas-fqi/teoria8.html

9. 12.Anexos.
CUESTIONARIO
1. ¿Qué es un calorímetro?
Es un instrumento que se utiliza para calcular las cantidades
de calor entregadas o recibidas por los cuerpos. Sirve para establecer
el calor específico de un cuerpo.
2. ¿Qué es el calor de neutralización?
Es el calor generado cuando un ácido reacciona con una base para
producir agua, el proceso de neutralización comprende únicamente la
combinación del ion hidrógeno e hidroxilo para formar agua no ionizada.
3. ¿Qué es el calor de reacción?
Es la cantidad de energía calorífica que el sistema cede o absorbe para
que la temperatura continúe constante durante todo el proceso de la
reacción química.
4. ¿De qué se trata la entalpía de las reacciones?
Es la energía intercambiada en forma de calor con el entorno cuando se
produce una reacción a presión constante. Se mide en o en de
la reacción tal como está escrita su ecuación química, o respecto a alguno
de los compuestos que intervienen en la reacción.
5. ¿Qué reacción se produce cuando se añade una solución ácida
fuerte y una solución básica?
Se provoca una reacción ácido-base o reacción de neutralización.

10. 6. ¿Deducir la ecuación del calor de neutralización?
2 2
2
3 1 3 2 3 1
1 2 3
0
(T ) (T ) (T )
,
a b sistema n
n a H O b H O
n
a b
H O
U Q W cuando W
U U U Q
Q m C T m C T Eqt T
Q calor deneutralización
m y m masas del ácido ybase
T T yT temperaturas medidas
C calor específicodel agua
Eqt Equivalentetérmic
   
     
     




 odel calorímetro
7. Análisis dimensional del Qn
 
 
2
2
2
2
2 2
N
N
N
N
N
Q J
Q Nm
m
Q kg
s
L
Q M
T
Q ML T 


 
  
 
 
  
 
   
8. Características de las soluciones ácidas.
 Tiene un pH de 0 a 6.5
 Se disocian como H+
 Son corrosivos
 Tienen sabor agrio
 Conducen la corriente eléctrica
 Reaccionan con las bases formando sustancias diferentes.

11. 9. Características de las soluciones básicas
 pH de 7.5 a 14
 Se disocia como OH
 Son corrosivos
 Tienen sabor amargo
 Conducen la corriente eléctrica
 Dejan el papel tornasol azul
10.Ejemplos de ácidos y bases (por lo menos 5 de cada uno).
Ácidos:
Ácido Nítrico (HNO3,) Ácido Clorhídrico (HCL), Ácido Fosfórico (H3PO3),
Ácido Cítrico (C6H8O7), Ácido Sulfúrico (H2SO4), Ácido Bórico (H3BO3),
Ácido Acetil Salicílico (C8H6O4), Ácido Acético (C2H4O2), Ácido
Láctico (C3H6O3).
Bases:
Hidróxido de Sodio (NaOH), Hidróxido de Potasio (KOH), Hidróxido de
Aluminio (Al(OH)3), Amoniaco (NH3), Hidróxido de Amonio (NH4OH),
Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2), Hidróxido de Litio (LiOH), Hidruro de Sodio
(HNa), Hidróxido de Cromo (Cr(OH)3)
11.¿Qué es el calor de disolución?
Es el calor absorbido o liberado, cuando la presión es constante, al diluir
un mol de soluto en n moles de disolvente.
12.¿Qué es el calor molar de neutralización?
Es el calor que resulta de la reacción de neutralización de un mol de ácido
por un mol de una base, estando estas en solución acuosa.