Cómo calcular el porcentaje de carbonato de calcio en las conchas marinas en un experimento

Question

Tenemos una investigación en mi clase de química en la que debemos calcular la cantidad de carbonato de calcio en las conchas marinas. Podemos disponer de tantas conchas marinas como queramos, de material de laboratorio y de ácido clorhídrico de diferente concentración de $0.5~\mathrm{mol~dm^{-3}}$ a $2~\mathrm{mol~dm^{-3}}$ . ¿Cómo se hace?

Answer 1

$\ce{CaCO3}$ es básico, por lo que neutralizará el ácido.

$$\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O +CO2}$$

En tu experimento tienes que idear una forma de averiguar cuál es el punto final de la reacción (utilizando un $\mathrm{pH}$ para saber cuándo la mezcla es neutra). Tienes que ser capaz de medir la cantidad de ácido clorhídrico utilizado en moles (debes medir el volumen y conocer la concentración. El número de moles de agua es el doble de la cantidad de moles del carbonato de calcio (de la ecuación química anterior).

Debes medir la masa de la cantidad de conchas que utilices al principio. Podrás calcular la masa del carbonato de calcio en esa muestra de conchas que utilizas (ya que ahora conoces el número de moles de carbonato de calcio). Entonces:

$$(\frac{\mathrm{Mass_{\ce{CaCO3}}}}{\mathrm{Mass_{shells}}}) \times 100\%=\mathrm{Percent}~\ce{CaCO3}$$

Deberías ser capaz de hacerlo con una sola concentración, pero es probable que tu profesor quiera hablarte de la fiabilidad y los errores experimentales.

Answer 2

$\ce{CaCO3}$ reacciona con $\ce{HCl}$ en la siguiente reacción:

$$\ce{CaCO3_{(s)} + 2HCl_{(aq)} -> CaCl2_{(aq)} + H2O_{(l)} +CO2_{(g)}}$$

En mi opinión, la forma más fácil de medir los resultados de esta reacción sería recoger el $\ce{CO2}$ . Tritura la concha marina hasta convertirla en polvo y anota su masa. Monta un aparato como éste y haz reaccionar la concha marina con un exceso de $\ce{HCl}$ en la cámara de reacción para recoger y medir el volumen de gas desprendido ( fuente ):

Como se trata de un cálculo de la ley de los gases, necesitarás la presión atmosférica y la temperatura del aire ambiente en el momento de realizar la reacción. Después de obtener el volumen final del gas en la reacción, tendrás que tener en cuenta el presión parcial debida al vapor de agua y restarlo a la presión atmosférica. Ahora se trata simplemente de una cuestión de estequiometría, calculando cuánto $\ce{CaCO3}$ sería necesario para obtener este volumen de gas a esta temperatura y presión.

A continuación, puede utilizar la ecuación que ha indicado RobChem:

$$(\frac{\mathrm{Mass_{\ce{CaCO3}}}}{\mathrm{Mass_{shells}}}) \times 100\%=\mathrm{Percent}~\ce{CaCO3}$$

para encontrar el porcentaje $\ce{CaCO3}$ por la masa en la concha marina.