Universidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química
Área de Química
Laboratorio de Química 4
Instructora: Ing. Cinthya Ortiz
Sección: “A”

Reporte #1
CALOR DE REACCIÓN
SECCION PUNTUACIÓN NOTA
1. Resumen 10
2. Objetivos 5
3. Marco Teórico 5
4. Marco Metodológico 5
5. Resultados 15
6. Interpretación de resultados 30
7. Conclusiones 15
8. Bibliografía 5
9. Apéndices 10
9.1 Muestra de cálculo (incluye el análisis de 5
error)
9.2 Datos Calculados 4
9.3 Datos originales 1
NOTA DE PROMOCIÓN 100

David Gerardo Belteton Urbina

Carné: 201709363
Guatemala, 9 de Agosto del 2017
 1. Resumen

Se determinó el calor de la reacción de neutralización entre el ácido clorhídrico

(HCL) y el hidróxido de potasio (KOH), los cuales son un ácido y una base fuerte
respectivamente, esto se realizó mediante un calorímetro a presión constante, se
verificó la reacción de neutralización utilizando naranja de metilo con el fin de medir
el pH mediante el tono de coloración que adquirió dicha neutralización.

Se armó un calorímetro a presión constante con un vaso de espuma de poliestireno

con su respectiva tapadera a la cual se le introdujo un agitador (pajilla) y un
termómetro y se aisló con algodón en un beaker. Se calibró el calorímetro utilizando
agua y obteniendo así la capacidad calorífica del calorímetro (Ccal). Luego se utilizó
el calorímetro para obtener el calor de la reacción de neutralización entre los
reactivos antes mencionados, mezclándolos y midiendo la temperatura de equilibrio
que alcanzan al reaccionar entre sí, haciendo luego los respectivos cálculos para
obtener nuestro dato deseado, en este caso el calor de la reacción de neutralización.

Se determinó el calor de reacción en un valor de -1.6026 KJ utilizando la capacidad

calorífica del calorímetro. Y se midió la capacidad calorífica del calorímetro en un
valor de 0.0670 KJ/g*oC obteniendo así un valor el cual generalmente se vuelve
despreciable gracias a su magnitud demasiado pequeña.
Se trabajó a una presión de 0.83 atm y 23oC.

1
 2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

Calcular el calor de reacción de neutralización entre el ácido clorhídrico y
el hidróxido de potasio.

2.2. Objetivos específicos

1. Fabricar un calorímetro a presión constante.
2. Calcular la capacidad calorífica del calorímetro mediante una prueba
con agua.
3. Determinar si se obtuvo una reacción endotérmica o exotérmica al
realizar la reacción de neutralización.
4. Determinar la cantidad de energía que estuvo involucrada en el
sistema a la hora de la reacción.

2
 3. MARCO TEÓRICO

Conceptos y generalidades
Calor
El calor es la forma de energía que se transfiere entra diferentes cuerpos o partes
de ese mismo cuerpo que se encuentran a temperaturas distintas. Sin embargo, a
veces se interpreta de forma más general como la transferencia de energía, que
siempre ocurre desde el cuerpo con una temperatura mayor, hacia el que tenga la
menor, hasta que ocurra el equilibrio térmico. La energía térmica puede ser
transferida de diferentes modos y estos son la radiación, la conducción y la
convección.
Termoquímica
Es el estudio de los cambios de calor en las reacciones químicas.
Procesos endotérmico y exotérmico
 Proceso endotérmico
Es el proceso mediante el cual el sistema absorbe energía de los alrededores.
 Proceso exotérmico
Es el proceso mediante el cual el sistema libera calor (energía) hacia los
alrededores.

3
Primera ley de la termodinámica
Esta se basa en la ley de la conservación de la energía, establece que la energía
se puede convertir de una forma a otra, pero no se puede crear ni destruir.
Calor estándar de reacción (ΔHoRxn)
Es el cambio de entalpia de una reacción cuando los reactivos y los productos están
a la temperatura y a la presión de referencia, generalmente 250C y 1atm.
Calorimetría
Es la medición de los cambios de calor, este dependerá de la comprensión de los
conceptos de “calor especifico” y “capacidad calorífica”.
 Calor especifico (S) El calor especifico de una sustancia es la cantidad de
calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de un
gramo de la sustancia. Sus unidades son J/g*oC
 Capacidad calorífica (C) Es la cantidad de calor que se requiere para
elaborar un grado Celsius la temperatura de determinada cantidad de la
sustancia. Sus unidades son J/oC.
La relación entre la capacidad calorífica y calor especifico de una sustancia
es: C=ms.
Donde m es la masa de la sustancia en gramos.
 Calorimetría a volumen constante
Para efectuar este proceso se hace uso de una bomba calorimétrica a volumen
constante. Su mecanismo se basa en trasladar el calor de combustión al agua
que rodea el recipiente donde está se lleva a cabo. Después con ayuda del calor
específico del agua se puede calcular la cantidad de energía liberada en la
reacción.
No obstante, un calorímetro se debe de calibrar antes de su uso y ara esto se
hace combustionar una sustancia, cuyo calor de combustión se conoce
específicamente.
Un aparato de este tipo es comúnmente utilizado para medir el contenido
energético de los alimentos y los combustibles.

4
  Calorimetría a presión constante
Es un dispositivo más sencillo, que se puede armar a partir de vasos de espuma
de poliestireno. Ya que la presión es constante, el cambio de calor es igual al
cambio en la entalpía.
Ley de Hess
A temperatura y presión dadas, la cantidad de energía necesaria para descomponer
un compuesto en sus elementos es igual a la desprendida en la formación de aquel
compuesto a partir de sus elementos.
Este principio se conoce como ley de Hess o ley de suma constante de calor y
establece que el calor neto absorbido o desprendido en un proceso químico es el
mismo si la reacción tiene lugar en una o en varias etapas. Según la ley de Hess,
las ecuaciones químicas pueden considerarse como igualdades matemáticas y
tratarse según las reglas del algebra.
Neutralización ácido-base
La neutralización es un proceso en el que se hace reaccionar una base con un
ácido, con el fin de producir agua y una sal neutra, de esta manera neutralizando
todos los iones de ácido, así como de base.
En el laboratorio se puede aplicar la neutralización cuando se tiene un ácido o una
base con una molaridad desconocida y por medio de una titulación o valoración se
determina la concentración desconocida.
Entalpía de reacción
La entalpía de reacción es el cambio en la entalpía que ocurre cuando los reactivos
reaccionan entre si y se vuelven productos. Durante este proceso, si es exotérmico,
se libera energía del sistema hacia los alrededores y si es endotérmico, se absorbe
energía de los alrededores hacia el sistema.
Ya que la mayoría de reacciones ocurren a una presión constante, podemos
suponer que todo el calor obtenido o necesitado por la reacción representa el
cambio de entalpía.
Calorimetría de una neutralización
Durante la neutralización de un ácido con una base se ve un cambio de temperatura,
y, por consiguiente, se deduce que hay un cambio en la entalpía. Este cambio de

5
energía se debe al reordenamiento de los iones durante la reacción y si está provisto
de una manera correcta, la reacción deberá de ser exotérmica, significando esto,
que los ácidos y bases neutralizadas tienen un nivel de energía más bajo, en otras
palabras, son más estables.

Otro factor importante es la formación de agua a partir de iones de hidronio e

hidroxilo, que también tienen cierto movimiento energético.

6
 4. MARCO METODOLÓGICO

4.1. Reactivos, Cristalería y equipo

Reactivos
Ácido clorhídrico (HCL) Agua (H2O)
Hidróxido de potasio (KOH)
Equipo
1 beaker de 400mL 1 Varilla de agitación
2 probetas de 100mL 2 beaker de 100 mL
2 balones agorados de 100mL 1 termómetro
Balanza 1 vidrio de reloj
Pipetas serológicas

4.2. Algoritmo de procedimiento

1. Se colocó un vaso de espuma de poliestireno dentro de un beaker de

400mL.
2. Se aisló utilizando algodón en el espacio que queda entre el vaso y el
beaker.
3. Se le colocó una tapadera al vaso con dos orificios, los cuales se
utilizaron para un termómetro y un agitador (pajilla).
4. Se colocaron 20mL de agua en el calorímetro a temperatura ambiente.
5. Se calentaron 60 mL de agua a temperatura de ebullición.
6. Se mezcló el agua en el calorímetro y se midió la temperatura de
equilibrio.
7. Se obtuvieron datos para determinar la capacidad calorífica del
calorímetro.
8. Se preparó 100 mL de una solución de HCL 1 M. Utilizando la
campana de extracción.
9. Se preparó 100mL de una solución de KOH 1M.
10. Se tomaron 30 mL de cada disolución.

7
 11. Se midieron sus temperaturas, comprobando que poseían la misma
temperatura.
12. Se mezclaron rápidamente en el calorímetro.
13. Se tapó el calorímetro y se mezcló suavemente.
14. Se midió la temperatura máxima.
15. Se repitió dos veces más.

4.3. Diagrama de flujo

INICIO

Colocar vaso dentro de beaker de 400mL

Aislar con algodón

Colocar tapadera con agitador y termómetro

Colocar 20mL de agua

Calentar 60mL de agua a temperatura de ebullición

Mezclar agua, permitir temperatura de equilibrio

¿Alcanza el no
equilibrio térmico?

Si

8
Determinar capacidad calorífica del calorímetro

Prepara 100mL de HCl 1M

Preparar 100mL de KOH 1M

Tomar 30mL de cada solución

Permitir alcancen mismas temperaturas

Verter en calorímetro

Tapar y agitar suavemente

Medir temperatura máxima de reacción

FIN

9
 5. RESULTADOS

Tabla 4: Capacidad calorífica- Calor de neutralización

CCal (J/oC) CCal(KJ/oC) Q neutr. (J) Q neutr. (KJ)

67.0240 0.0670 -1602.6107 -1.6026

±5.7203 ±0.0057 ±255.9311 ±0.2559
C.V. 0.0853 0.0853 -0.1597 -0.1597
Fuente: Datos calculados

Tabla 5: Error – Exactitud

Capacidad calorífica Calor de neutralización
del calorímetro
%Error 25.82 3.49
%Exactitud 74.18 96.5
Fuente: Datos calculados

HCl(AC)+KOH(ac)

H Reactivos
Entalpia (H)

ΔHrxn= -1.6026 KJ

KCl(ac)+H2O(L)

H Productos

Reacción exotérmica

Fuente: Elaboración propia

10
 6. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En la tabla 4 se logró observar de primero que la capacidad calorífica del

calorímetro es una cantidad relativamente baja, la cual ayuda a mantener la
mayor cantidad de energía dentro del sistema sin que los alrededores la
absorban, esto permitió el que se realizaran mejores cálculos con un dato
más exacto.
Luego se logró observar un calor de neutralización negativo, esto se debe a
que la mezcla que se realizó posee una reacción exotérmica en la cual al
momento de hacer contacto el HCl con el KOH estos liberan un calor
equivalente a -1.6026 KJ.
En la tabla 5 se logró observar un porcentaje de error relativamente alto en
el caso de la capacidad calorífica del calorímetro, esto se debe a que nuestro
dato teórico utilizado en el cálculo del error se utilizó en condiciones normales
de 1atm y 23oC.Esto dio de resultado a su vez una exactitud de 74.18%
Se logró observar también que el porcentaje de error del calor de
neutralización en el cual se observó un dato de 3.49% el cual demostró que
nuestro dato experimental (a pesar de que nuestra capacidad calorífica del
calorímetro tiene un gran margen de error) fue bastante aproximado al valor
teórico.
Al final se observó una reacción exotérmica de neutralización como se logra
ver en el diagrama entalpico.

11
 7. CONCLUSIONES

1. Se obtuvo un calor de neutralización de -1.6026 KJ con una

desviación estándar de ±0.2559

2. Se obtuvo una capacidad calorífica del calorímetro de 0.067KJ con

una desviación estándar de ±0.0057

3. Se obtuvo una reacción exotérmica de neutralización.

12
 8. BIBLIOGRAFÍAS

1. PETRUCCI Ralph H. (2011). Química General. Editorial. Pearson

Educación. Madrid España. Página 244.

2. CHANG, Raymond; “Química”; GOLDSBY, Kenneth A. ; Undécima

edición; editorial: Mc Graw Hill Education; 2013

3. MORENO, Iván Escalona. 2006;”Aplicaciones industriales de la relación

entre las capacidades caloríficas de un gas y sus procesos poli
trópicos”.; Gestiopolis [En línea]2006 [Citado el 7 de agosto de 2017]
https//:www.gestiopolis.com/aplicaciones-relacion-capacidades-
calorificas-gas-proesos-politropicos/.

4. DIAZ, Rafael; 2015 lifeder.com ¿Qué es el calor de reacción?[En línea ]

Marzo de 2015; [Citado el:8 de Agosto de 2017]
https//www.lifeder.com/calor-de-reaccion

13
 9. APÉNDICE
9.1. Muestra de calculo
1. Entalpía de reacción
ΔHº rxn + ΔHºsol + ΔHºcal=0
Cuando: ( ΔHº rxn=0)
Entonces: ΔHºsol = -ΔHºcal
Donde:
ΔHºrxn= Calor de la reacción
ΔHºsol= Calor de la solución
ΔHºcal = Calor del calorímetro
Ejemplo
-[19.64g*(4.184 J/g*oC)(64oC-22oC)+58.92g(4.184J/g*oC)(64oC-90oC)] /
(64oC-22oC) = 71.41J/oC
2. Desviación estándar

S=√{[(60.55-67.024)2+(71.4074-67.024)2+(69.1113-67.024)2]/ (3-1)}
S=5.72
3. Porcentaje de error

|𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙|

% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = × 100%
|𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜|

%Error= [(71.726-67.024)/71.726]*100 =6.556%

4. Exactitud
Exactitud=100-% error
Exactitud = 100-6.556%= 93.444

14
5. Coeficiente de variación (C.V)

9.2. Datos calculados

Tabla 1: Datos de los reactivos
Reactivo C(s) Densidad Masa1 (g) Masa 2 (g)
(J/g*oC) (g/mL)
Agua(H2O) 4.184 0.982 20 60
Ácido 1.002 100 30
clorhídrico
(HCL)
Hidróxido de ≈4.184 1.029 100 30
potasio
(KOH)
Fuente: Datos originales - propiedades físicas y químicas de c/reactivo
Tabla 2: Temperaturas de H2O – C(cal) del calorímetro
Repetición To(oC) Teb(oC) Teq(oC) Capacidad Capacidad
# calorífica calorífica
(J/oC) (KJ/oC)
1 23 93 67 60.55 0.061
2 22 90 64 71.41 0.071
3 24 89 64 69.11 0.069

Promedio 23.333 90.666 65.00 67.024 0.067

Desv. Est. 0.577 2.082 1.73 5.72 0.0057
C.V. 0.025 0.0229 0.0266 0.085 0.085
Fuente: Datos originales- cálculos (Excel)

15
Tabla 3: Temperaturas de neutralización- Calor de neutralización
Repetición To (oC) Tf(oC) q neutr. (J) q neutr. (KJ)
1 25 30 -1346.679 -1.347
2 25 32 -1858.542 -1.858
3 25 31 -1602.6107 -1.603

Promedio 25 31 -1602.6107 -1.6026

Desv. Est. 0 1 255.931 0.2559
C.V. 0 0.0323 -0.1597 -0.1597
Fuente: Datos originales – Cálculos (Excel)
9.3. Datos originales

16