Reacción de precipitación entre sulfato de cobre e hidróxido de sodio - Prof. Andrade, Guías, Proyectos, Investigaciones de Estudios de Casos Integrados

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Tipo de reacción

La reacción entre sulfato de cobre (CuSO4) e hidróxido de sodio (NaOH) es una reacción de doble sustitución, específicamente una reacción de precipitación. Este tipo de reacción implica que dos compuestos reaccionan entre sí para formar dos nuevos compuestos. En el caso de la reacción mencionada, el sulfato de cobre y el hidróxido de sodio se combinan para producir hidróxido de cobre (Cu(OH)2), un compuesto insoluble que precipita, y agua (H2O). ¿Qué es una reacción de doble sustitució n? La reacción de doble sustitución, de doble desplazamiento o de metátesis, es aquella en la que ocurre un doble intercambio de iones entre dos compuestos, sin que ninguno de estos se oxide o se reduzcan. Los nuevos enlaces se forman por las grandes fuerzas de atracción electrostáticas entre los iones. Asimismo, la reacción favorece la formación de las especies más estables, como la molécula de agua, principalmente.

Balanceo de la reacción

La ecuación química correcta y balanceada para la reacción entre el sulfato de cobre y el hidróxido de sodio es la siguiente:

CuSO4+2NaOH-----→Cu(OH)2+Na2SO

En esta ecuación, un mol de sulfato de cobre reacciona con dos moles de hidróxido de sodio para producir un mol de hidróxido de cobre y un mol de sulfato de sodio. Es importante tener en cuenta que el hidróxido de cobre (Cu(OH)2) es un compuesto insoluble, lo que significa que se separará de la solución en forma de precipitado. Esto suele formar un sólido de color azul verdoso que se deposita en el fondo del recipiente.

La masa teórica de Cu(OH) ₂ sería: Masa teorica de Cu(OH) 2 =Moles de Cu(OH) 2 teorico×Masa molar de Cu(OH) Y finalmente, el porcentaje de rendimiento se calcula como: Porcentaje de rendimiento=Masa experimental Masa teorica× 100 %Porcentaje de rendimiento=Masa teoricaMasa experimental × 100 %

Cálculos de las soluciones empleadas en la reacción

1. Moles de Cu(OH) ₂ producidos:

Masa molar de Cu(OH) 2 =63.5 5 + 2 ×15.99 9 + 2 ×1.007 9 =99.5 5 g/mol Moles de Cu(OH) 2 =3.708 5 g99.5 5 g/mol=0.0372 7 moles

2. Moles de CuSO ₄ y NaOH:

Moles de CuSO 4 =0.371 0 g159.6 1 g/mol=0.0023 2 moles Moles de NaOH=39.997 9 g/mol0.022 3 g=0.00055 8 moles

3. Determinación del reactivo limitante: Comparando las cantidades de moles de CuSO₄ y NaOH, podemos ver que hay menos moles de NaOH disponible en comparación con los moles de CuSO₄. Dado que se necesitan 2 moles de NaOH por cada mol de CuSO₄ en la reacción, el NaOH es el reactivo limitante.
4. Cálculo del exceso de reactivo y rendimiento : Como el NaOH es el reactivo limitante, todo el CuSO₄ se reacciona completamente. Por lo tanto, la cantidad de CuSO₄ en exceso es cero.

5. Masa teórica de Cu(OH) ₂ :

Moles de Cu(OH) 2 teórico=0.00055 8 moles× 12 =0.00027 9 moles Masa teórica de Cu(OH) 2 =0.00027 9 moles×99.5 5 g/mol=0.0277 2 g

6. Porcentaje de rendimiento: Porcentaje de rendimiento=3.708 5 g0.0277 2 g× 100 %=133.7 6 %

Cálculos de las cantidades de reactivos utilizados

1. Moles de Cu(OH)₂ producidos: Masa molar de Cu(OH) 2 =63.5 5 + 2 ×15.99 9 + 2 ×1.007 9 =99.5 5 g/mol Moles de Cu(OH) 2 =3.708 5 g99.5 5 g/mol=0.0372 7 moles
2. Moles de CuSO₄ y NaOH: Moles de CuSO 4 =0.371 0 g159.6 1 g/mol=0.0023 2 moles Moles de NaOH=0.022 3 g39.997 9 g/mol=0.00055 8 moles

Procedimiento de preparación de soluciones

1. reparación de la solución de CuSO ₄ :
   • Pesar una cantidad conocida de CuSO₄ sólido utilizando una balanza analítica y transferirlo a un matraz aforado.
   • Agregar agua destilada al matraz y agitar hasta que el sólido se disuelva por completo.
   • Llevar la solución a la marca de volumen del matraz aforado y mezclar bien para garantizar una distribución uniforme de la concentración.
2. Preparación de la solución de NaOH:
   • Pesar una cantidad conocida de NaOH sólido utilizando una balanza analítica y transferirlo a un matraz aforado.
   • Agregar agua destilada al matraz y agitar cuidadosamente para disolver el sólido. Ten en cuenta que la disolución de NaOH es exotérmica, así que asegúrate de hacerlo en un área bien ventilada y con precaución.
   • Llevar la solución a la marca de volumen del matraz aforado y mezclar bien.
3. Mezcla de las soluciones y reacción:
   • Con las soluciones de CuSO₄ y NaOH preparadas, se agregará la cantidad requerida de cada una en las proporciones estequiométricas de la ecuación química balanceada.
   • Es importante agregar los reactivos en el orden correcto para evitar reacciones no deseadas.
   • La reacción ocurrirá espontáneamente después de la mezcla, formando Cu(OH)₂ y Na₂SO₄.
   • Se puede observar un cambio en la apariencia de la solución, como un precipitado de Cu(OH)₂ formándose.
4. Análisis del rendimiento de la reacción:
   • Después de la reacción, se puede determinar el rendimiento observando la cantidad de Cu(OH)₂ obtenida experimentalmente.
   • Se compara la cantidad experimentalmente obtenida con la cantidad teórica calculada a partir de los reactivos utilizados.