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Preparación de dióxido de carbono

Educación secundaria básicaQuímicaEstequiometría del carbonato de calcio y el ácido clorhídrico con un reactivo limitante, avance de reacción de primer orden prescrito y recogida opcional con una jeringa de gas ideal

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Acerca de este experimento

Coloca piedra caliza en un recipiente de reacción, conecta una jeringa de gas y añade ácido diluido. Compara el carbonato restante, el ácido restante y el dióxido de carbono recogido a medida que cambia el reactivo limitante. En una prueba con un recipiente abierto, el mismo gas sale del límite de pesaje en lugar de entrar en la jeringa.

Objetivos de aprendizaje

  • Usa la proporción de reacción de dos partes de ácido por una de carbonato.
  • Identifica el reactivo limitante antes de comenzar una prueba.
  • Relaciona los moles de producto con el volumen de gas y la masa escapada.

Cómo usarlo

  1. 1Conecta la jeringa y realiza la prueba predeterminada con piedra caliza y ácido.
  2. 2Disminuya la concentración del ácido, repita el experimento y compruebe si queda piedra caliza.
  3. 3Aumente la concentración del ácido manteniendo constante la masa de piedra caliza y observe el límite final del producto.
  4. 4Use un recipiente abierto, repita el experimento y compare la masa de gas que escapa con la del ensayo con la jeringa de gases.

El modelo

Cantidad límite estequiométrica
Volumen de gas y masa que escapa

Supuestos

  • La reacción modelizada es CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O. Se considera que la piedra caliza es carbonato de calcio puro, con una masa molar de 100,0869 g/mol.
  • El avance de la reacción se aproxima a la cantidad límite según 1 menos exp(-0,045t), donde el tiempo se mide en segundos. Se excluyen los efectos del tamaño de partícula, la actividad del ácido, la pasivación y la temperatura sobre la velocidad.
  • La jeringa de gases contiene CO₂ ideal seco a 298,15 K y a la presión seleccionada, con una cantidad inicial de aire despreciable y sin fugas. Se excluye la disolución del CO₂, por lo que no se modela su recogida sobre agua.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué duplicar el volumen de ácido puede no duplicar el volumen final de gas?
  2. Q2¿Qué masa sale del aparato cuando el recipiente está abierto?

Preguntas frecuentes

¿Por qué la jeringa no empieza con aire en su interior?

Es un colector de gas ideal de volumen nulo. En este modelo se excluyen deliberadamente el volumen muerto y la dilución con aire.

¿Es la presencia de piedra caliza sin reaccionar una prueba de que la reacción ha fallado?

No necesariamente. Es el resultado esperado cuando el ácido es el reactivo limitante.