Densidad De Los Gases

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS.

LICENCIATURA EN INGENIERIA INDUSTRIAL.

QUIMICA APLICADA.

SECUENCIA: 1IV20.

PRÁCTICA No.3.

“DENSIDAD DE UN GAS”.

PROFESOR:

ING. VIDAL GALINDO MARTINEZ.

Objetivos.

Producir dióxido de carbono (CO2) por reacción del bicarbonato de sodio con ácido clorhídrico.

Determinar la densidad del dióxido de carbono en las condiciones en las que se desarrolla el experimento.

Calcular la densidad del hidrogeno y el oxígeno a las condiciones en que se desarrolla el experimento.

Fundamento teórico.

Densidad de los gases.

Para poder determinar la densidad de un material, es necesario conocer el peso especifico de cada material, es decir la relación que existe entre (N/m3), esto es la masa multiplicada por la gravedad entre el volumen que ocupa; por otra parte es necesario mencionar que la densidad es la relación que existe entre la masa de un material y el volumen que ocupa y sus unidades son diferentes a las del peso específico, ya que están dadas en (kg/m3).las unidades de densidad y peso específico se pueden expresar en la unidades del sistema inglés.

Para lo anterior tenemos lo siguiente:

Entonces de acuerdo a la formula anterior, podemos hacer una relación con la fórmula de los gases ideales, lógicamente sabiendo los principios de los gases ideales se hace la siguiente relación, entonces tenemos:

Entonces tenemos:

Pero trabajando con un sistema particular, en este caso de gases, tenemos lo siguiente:

r = densidad del gas; m = masa del gas; V = volumen del sistema; PM = peso molecular del gas;

R = constante universal de los gases; P = presión del sistema y T = temperatura del sistema. Todas las variables con sus unidades correspondientes.

Además de esto sabemos que la densidad de un gas está en proporción directa a la presión e inversa a la temperatura la densidad de los gases se puede rescribir de presión inicial y presión final esto es:

Usando las formulas anteriores, podemos determinar la densidad de un gas, a continuación se presentan una serie de procedimientos, que se realizan, para determinados experimentos, estos también van ligados para la determinación de la densidad de un gas.

Material, equipo y reactivos.

Material y equipo.

1 Vidrio de reloj

1 Soporte de hierro con anillo y tela de asbesto.

1 Pinza de tres dedos

1 Matraz de dos bocas

1 Vaso de precipitados de 2L

1 Bureta para gases de 100 mL

1 Probeta

1 Termómetro

1 Balanza electrónica con precisión de 0.01 g

Reactivos.

Ácido clorhídrico 1M

Tableta efervescente

(bicarbonato de sodio)

Agua de la llave

Puntos de riesgo.

Actividad Riesgo Solución

1. Identificar el material y montar el equipo. Sostener con cuidado los materiales para evitar romperlos. Evitar distraerse y colocar los materiales sobre la mesa de manera correcta.

2. Llenar una probeta con 20 ml de ácido clorhídrico Romper la bureta y/o tocar el ácido clorhídrico. Evitar inhalar y tocar el ácido, agarrar de manera correcta la probeta

3. Colocar en un matraz de dos bocas el ácido clorhídrico. Tener contacto con el ácido. Mantenerse alerta para no derramar el ácido fuera del matraz.

4. Introducir en una de las bocas del matraz la tableta efervescente. Obtener malos datos Tapar de manera inmediata el matraz y observar con atención la reacción.

5. Registrar la temperatura del agua. Utilizar adecuadamente el termómetro para evitar romperlo. Evitar el contacto directo con los vidrios y el mercurio. Limpiar con el material pertinente y dar aviso al profesor encargado.

Procedimiento.

Llenar el vaso de precipitados casi al borde, e introducir verticalmente la bureta para gases de modo que se llene con 70-72 mL de agua, nivelando la cantidad de agua del vaso y la bureta.

Preparar el matraz de dos bocas soportado sobre un anillo y tela de asbesto, sujetado al soporte con la pinzas de tres dedos.

Conectar la bureta al matraz.

Preparar 20 mL de ácido clorhídrico (HCl) en la probeta y pesar sobre el vidrio de reloj un trozo entre 20 y 24 gramos de la tableta efervescente.

Agregar el trozo de la tableta al matraz e inmediatamente colocar el tapón.

Manteniendo la bureta verticalmente, y una vez terminada la reacción, leer el volumen ocupado por el gas y determinar el volumen debido al desplazamiento por efecto de la reacción.

Registrar la temperatura del agua.

Repetir una o dos veces más el procedimiento.

Al concluir desmontar cuidadosamente el equipo y regresar el ácido clorhídrico para ser neutralizado.

Lavar el material restante.

Secuencia de cálculos.

Masa de bicarbonato de sodio que reacciona.

Verifique la composición de la tableta y calcule el porcentaje en peso correspondiente al bicarbonato de sodio. Es necesario pesar la tableta entera.

Luego, calcule la masa de bicarbonato contenida en el trozo que utilizó para el experimento.

Prueba del NaHCO_3=59.8%

84 44

NAHC0_(3→) NACl+H20+CO_2

0.22g (0.598)= 0.1315g

Masa de dióxido de carbono producido

De acuerdo con la reacción, se sabe que 1 mol de NaHCO3 produce 1 mol de CO2, entonces NaHCO3 -------CO2

MCO_2=(0.1315 x 44)/84=0.0688 g

Presión parcial de CO2

Presión total = presión de CO2 + presión del vapor de agua

585 mmHg = Pco2 + P vaporH2O a la temperatura del experimento

PT=PCO_2+P_V H_2 O

PCO_2=585mmHg-P_V H_2 O

PCO_2=585mmHg-12.80=572.2 mmHg-→ 0.7578 atm

Fracción mol del C0_2

Con base en el dato de presión parcial, puede calcularse la fracción del CO2 que es igual a la fracción mol y a la fracción volumen.

X_n=P^CO2/Ptotal

X_CO2=572.2/(585 )=0.9781

Volumen de CO2

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