pr.5.constantedeequilibrio(r).ec

8/7/2019 Pr.5.Constantedeequilibrio(R).ec

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Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de Química

Laboratorio de Equilibrio y cinética (1308)Nombres: Ruiz Gayosso Ana Karen. Grupo: 44.

Suárez Tlamayanco Nelly Arisbeth. Equipo: 2.Trejo Lozano Gerardo. Fecha: 8 de octubre

2009.

Práctica 5. Constante de equilibrio. Disolución de KNO3.I. Objetivo general.Estudiar el equilibrio de una reacción de disolución para determinar las propiedadestermodinámicas asociadas a ésta.

II. Objetivos particulares.a) Determinar la solubilidad del KNO3 a diferentes temperaturas.b) Determinar la influencia de la temperatura sobre la solubilidad del KNO3 y sobrela constante de equilibrio.c) Obtener la constante de producto de solubilidad del KNO3.d) Obtener la constante de equilibrio de disolución del KNO.e) Obtener las propiedades termodinámicas △G, △H, y △S para la reacción dedisociación del KNO3.

III. Problema.Determinar el valor de la constante de equilibrio para la disolución del KNO3 atemperatura ambiente. Calcular el valor de △G, △H y △S a estas mismascondiciones.KNO3(s)⇌K(ac)++NO3 (ac)-

IV. Solución al problema.

A4. Metodología. (Anexa atrás).

A5. Datos, cálculos y resultados.1. Registrar los datos experimentales de temperatura y volumen en la tabla 1.Calcular el número de mol de KNO3 y anotar en la tabla 1.

Tabla 1.MKNO3=101.11g mol-1

masa KNO3=4.018g

n KNO3

(mol)

V H2O

(mL)

V solución

(mL) T (°C) T(K)0.0397 3 6 59.3 332.450.0397 1 7 51.1 324.250.0397 1 8 44.3 317.450.0397 1 9 36.6 309.750.0397 1 10 33.1 306.250.0397 1 11 30.5 303.65

n KNO3=4.018KNO31 mol KNO3101.11g KNO3=0.0397 mol KNO3



2. Algoritmo de cálculo.a) Constante de equilibrioKNO3(s)⇌K(ac)++NO3 (ac)-

Ks=K(ac)+xNO3 (ac)-

b) Relación de la constante de equilibrio de la disolución de KNO3 con la energía de

Gibbs.ΔG=-RT InK

c) Relación de la constante de equilibrio con la entalpía y entropía de reacción.InKs= -ΔHRT+ΔSR

3. Cálculos.a) Calcular la concentración de los iones (solubilidad) para cada evento.K(ac)+=NO3 (ac)-=s

∙ Para el primer evento:

s=K(ac)+=NO3 (ac)-=0.0397molK+6mLx1000mL1L=6.61667mol L-1

b) Calcular la constante equilibrio K Ks=K(ac)+xNO3 (ac)-=s2

Ks=K(ac)+xNO3 (ac)-=(6.61667 mol L-1)2=43.78028

c) Calcular △G a partir de la constante de equilibrio para cada temperatura.ΔG=-RT InK ∙ Para el primer evento:

ΔG=-8.314J mol-1K-1332.45K3.77918=-10445.62J mol-1

d) Calcular △S a partir de los valores de △G obtenidos para cada evento.△Hdis=34900J mol-1

ΔS=ΔH-ΔGT∙ Para el primer evento:ΔS=34900J mol-1+10445.62J mol-1332.45K=136.398 J K-1mol-1

Tabla 2.V solución

(mL)T (K) 1/T (K -1)

s (molL-1)

K In K △G (J mol-

1)△S (J mol-

1)*

6 332.45 0.00301 6.6166743.780

283.7791

8 -10445.62 136.398

7 324.25 0.00308 5.6714332.165

103.4708

8 -9356.85 136.490

8 317.45 0.00315 4.9625024.626

413.2038

2 -8455.77 136.575

9 309.75 0.00323 4.4111119.457

902.9682

5 -7644.03 137.350

10 306.25 0.00327 3.9700015.760

902.7575

3 -7021.13 136.885

11 303.65 0.00329 3.60909 13.02554 2.56691 -6480.29 136.276

△H=34900 J mol-1



* Cálculo realizado con △Hdis teórico, registrado arriba y △G registrado en la tabla 2experimental.A6. Gráficos.Gráfica 1.

A7. Análisis de resultados.

1. Calcular la pendiente y el coeficiente de correlación. ¿Qué representa lapendiente? ¿Qué unidades tiene? Anotar los resultados obtenidos.La recta de la gráfica tiene la forma: y=mx+b; con la regresión lineal se puedeobservar que la ecuación de la recta es:y=-4055.2x+15.986

Además, igualando dos expresiones para la energía de Gibbs:

ΔG=-RT InK y ΔG=ΔH-TΔS

ΔH-TΔS=-RT InK

InK=-ΔHRT+ΔSR ⟹ InK=-ΔHR1T+ΔSR

La última expresión es de la misma forma que la recta obtenida; con lo que sepuede notar que:m=-ΔHR=-4055.2 y b=ΔSRLas unidades de la pendiente son de la escala absoluta de temperatura (K).

2. Comprar el valor de △H obtenido experimentalmente con el teórico a 25°C.ΔHteórico=34900J mol-1

ΔHexp=-mR=--4055.2K8.314J mol-1K-1=33714.93J mol-1

E%= 34900Jmol-1- 33714.93Jmol-134900Jmol-1x 100=3.39%

3. Calcular △S a parir de los valores de △G y △H obtenidos para cada eventoΔS=ΔH-ΔGT∙ Para el evento 1:ΔS=33714.93Jmol-1+10445.62Jmol-1332.45K=132.83Jmol-1K-1

Así la tabla 2; cambia de la siguiente manera:Tabla 3.

V solución(mL)

T (K) 1/T (K -1) s (molL-1)

K In K △G (J mol-1)

△S (J mol-1)♠

6 332.45 0.00301 6.6166743.7802

83.7791

8 -10445.62 132.834

7 324.25 0.00308 5.6714332.1651

03.4708

8 -9356.85 132.835

8 317.45 0.00315 4.9625024.6264

13.2038

2 -8455.77 132.842

9 309.75 0.00323 4.4111119.4579

02.9682

5 -7644.03 133.524

10 306.25 0.00327 3.9700015.7609

02.7575

3 -7021.13 133.016

11 303.65 0.00329 3.6090913.0255

42.5669

1 -6480.29 132.374



△H=33714.93 J mol-1♠Dato calculado con △Hexp., registrado arriba y △G experimental registrado en lastablas 2 y 3, experimentales

4. A partir de los resultados obtenidos para el △G, △H y △S, discutir y contestar lassiguientes preguntas:a) ¿Es el proceso de disolver KNO3 en agua espontáneo a todas las temperaturas

estudiadas?Para contestar esta pregunta hay que saber que:△G>0 es un proceso no espontáneo. △G<0 es un proceso espontáneo. Y de acuerdocon:

△G=△H-T△STabla 4.

Tipo de proceso

△Hdis>0 ;

△Sdis>0

Proceso favorecido entálpica y entrópicamente a temperaturas

altas

△Hdis>0 ;△Sdis<0

Proceso desfavorecido y no espontáneo entálpica yentrópicamente.

△Hdis<0 ;

△Sdis>0

Proceso espontáneo y favorecido entálpica y entrópicamente a

cualquier temperatura.

△Hdis<0 ;

△Sdis<0

Proceso favorecido entálpicamente y desfavorecido

entrópicamente. Espontáneo a bajas temperaturas.

En la tabla 3, se observa que △S=cte (además △H=cte), esto es porque el rango de

temperaturas es muy pequeño.

Así, para el rango de temperaturas estudiadas: 303-333K Tabla 5.

Tipo de proceso

△G<0 Espontáneo en el rango de temperaturas

estudiadas.

△H>0 Favorecido entálpicamente

△S>0 Favorecida entrópicamente

Así que, este proceso es favorecido entálpica y entrópicamente; además de serespontáneo en este rango de temperaturas.

b) ¿Es una reacción que libera energía o que requiere energía?Para este proceso, △H>0, lo que indica que la reacción es endotérmica, es decirrequiere energía. Esto es visible experimentalmente porque se suministra energíapara lograr la solubilidad.

c) ¿Es el valor de △S consistente con el esperado para esta reacción?

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