CONSOLIDADO TAREA 3

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente

QUÍMICA INORGÁNICA TAREA 3 TRABAJO COLABORATIVO No.1

PRESENTAN: DIANA PATRICIA FONSECA MARTINEZ CÓD: 1098220848 ELKIN GUSTAVO GUSTAVO MORANTES MORANTES ORTIZ CÓD: 1096946143 CESAR AUGUSTO ALVERNIA COD: ANGIE CAROLINA BOTELLO COD: GRUPO: 358005_94

PRESENTADO A: ANA MARIA ARDILA DIRECTOR DE CURSO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD 31 DE OCTUBRE DEL 2016

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TAREA 3 TRABAJO COLABORATIVO No.1

1) Calcule el pH en el punto de equivalencia cuando 25ml de NH3 0,100M se valoran mediante una disolución de HCL 0,100M

          En el punto de equivalencia la neutralización es completa, lo que implica que reaccionaron tantos moles de NH3 como de HCl, pues la estequiometria indica que reacciona mol a mol. Teniendo en cuenta que mol/L = mmol/mL, el número de mili moles de NH3 que reaccionó es Número de mili moles de 3 = 25  · 0,100 / = 2,5  Como el número de mili moles de HCl ha de ser también 2,5, el volumen de HCl añadido vale

 = 2,5  / 0,100 / = 25  Por estequiometria, se habrán formado tantas mili moles de NH4Cl como los que reaccionaron de NH3, es decir, 2,5 mmol. En este momento tenemos Disolución: 0   3 (en principio),

0     2,5   4, Que por ser una sal, está totalmente disociado en iones   4. Por tanto, habrá 2,5 mmol de Cl(-) y 2,5 mmol de NH4(+). Al ion Cl(-) no le ocurre nada, por ser la base conjugada de un ácido fuerte (el HCl). Pero el catión NH4(+) es el ácido conjugado de una base débil (el NH3), por lo que se disocia en parte (hidrólisis) según la reacción de equilibrio

4  2 <   > 3  3

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Para el cálculo de las concentraciones en el equilibrio deberemos tener en cuenta que el volumen de disolución vale 25 + 25 = 50 mL, y además consultaremos el valor de Ka del NH4(+), que resulta ser 5,7·10^(-10)Inicialmente Hay 2,5   4 en 50 mL de disolución, Así que 4 = 2,5  / 50  = 0,05 . Las concentraciones iniciales de

3   3  son 0 (prescindiendo de los escasos H3O+ procedentes de la ionización del H2O). Si suponemos que reaccionan x mmol/L de NH4+, se tienen que formar x mmol/L de NH3 y x mmol/L de H3O+. En el equilibrio quedarán

4 = 0,05   3 = 0   3 = 0   Entonces:

 = 5,7 · 10^10 =  ·  / 0,05   Para resolver la ecuación podemos despreciar x frente a 0,05 ya que el valor de Ka es muy pequeño. Con ello, calculamos x fácilmente:

 = 3 = 5,3 · 10 ^6   =   3 = 5,28 El pH resulta ser lig eramente ácido, como corresponde a la disolución de una sal procedente de base débil y ácido fuerte, como es el .

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2. Calcule el pH de cada una de las siguientes disoluciones a. 2,8x10-4 M (BaOH)2 b. 5,2x10 -4 M NHO3

a) En disolución se disocia totalmente originando iones OH-

2     > 2  2  Como se ve, la concentración de OH- ha de ser doble que la concentración inicial del hidróxido de bario.

 = 2 · 2,28 · 10^4 = 5,6 · 10^4   =   5,6 · 10^4 = 3,25  = 14   = , b) Entiendo que te refieres al ácido nítrico HNO3, que se disocia totalmente en agua:

3 > 3   Por lo que la concentración de H+ ha de ser la misma que inicialmente tenía el HNO3

 = 5,2 · 10^4   =   5,2 · 10^  4 = , Los pH serian

.2,810  4  2 = , .5,210  4  3 = ,

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4) El ácido sulfúrico concentrado que se utiliza en el laboratorio es H2SO4 al 98% en masa. Calcule la molalidad y la molaridad de la disolución acida. La densidad de la disolución es 1,83g/mL.

 24 = 98 %/ = 9824/100 Molalidad (m): #moles soluto/Kg sln Molaridad (M): #moles soluto/L sln Molalidad (m):

9824/100  124/9824  1000/1 = 10 24/ Molaridad (M)

9824/100  124/9824  1.83/  1000/1 = 18.324/  Ahí hice lo mismo para obtener los moles de H2SO4 quedándome mol/g, Después usamos la densidad dada para poder cancelar los gramos y quedarnos con mol/mL y de ahí simplemente convertí los mL a L. a) La molalidad es

 =    /    = 1  / 0,002  =  /  =    100   ó = 100  / 1,83 / = 54,6  = ,    =    /   ó = 1  / 0,0546  = ,  /

5. El dióxido de carbono es un componente normal de todas las aguas naturales. Penetra a las aguas superficiales por la absorción de la atmósfera, pero solo cuando su concentración en el agua es menor que la concentración en equilibrio con el dióxido de carbono en agua puede exceder el equilibrio con su concentración en la atmósfera, de acuerdo con la Ley de Henry. El dióxido de carbono también se puede producir en el agua por oxidación biológica de la materia orgánica, especialmente en las aguas contaminadas. En consecuencia se puede concluir que las aguas superficiales están constantemente absorbiendo o cediendo dióxido de carbono para

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mantener en equilibrio con la atmósfera. El CO2 reacciona con el agua y con las rocas, cuya naturaleza química se encuentra asociada al carbonato de calcio CaCO3, siguiendo la reacción:

     →  +  2− Sin embargo es de aclararse que primero se da lugar a la formación del ácido carbónico (H2CO3) antes que el ión bicarbonato (HCO3 - ), sustancia que por lo general no se incluye en la reacción 3, debido a la dificultad para establecer la diferencia entre el CO2 libre y el H2CO3 (se suman las dos concentraciones). Puesto que el dióxido de carbono libre representa cerca del 99 % de ese total, la expresión es sólo una aproximación de una expresión de equilibrio real pero es muy buena. Es importante recalcar que este fenómeno tiene una importancia a nivel ambiental, básicamente por los problemas de corrosión que se pueden presentar por la acidez elevada de las aguas con altos contenidos de CO2. En las reacciones 4 y 5 se ilustra el proceso de disociación del ácido carbónico:

  → −  +  = 4.45x10−  −  −  +  = 4.69x10−  a. Calcule el contenido de dióxido de carbono de una muestra de agua natural que tiene un pH de 7.3 y una concentración de ion bicarbonato de 30 mg/L. La temperatura del agua es 25 °C. Rta: Contenido de dióxido de carbono  = 7.3 y concentración de bicarbonato de 30 mg/L, la temperatura del agua es de 25C Masa del sto − : 30  => 0,03  Volumen H2O: 1 L

〖〗− 1  12  3 ∗ 16 = 61 / Con el pH se puede calcular la concentración de hidrogenoides en la muestra de agua

 = 10− = 10−. = 5.0110−   3  = 30  

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Utilizando el primer equilibrio:

− → −  + :4.6910− La constante está dada por la relación entre la multiplicación de las concentraciones de carbonato y protones, sobre la del bicarbonato, por tanto despejando nuestra variable desconocida (carbonato) está dada por:

−  =

 ∗ −  4.6910− ∗ 4.9210−  = = 4.6010− + −  5.0110 

Dado que la relación entre la concentración de carbonato y dióxido de carbono es uno a uno, por tanto la concentración de dióxido de carbono .− b) Se observó que un abastecimiento de agua tenía una concentración de ion bicarbonato de 50 mg/L y un contenido de CO2 de 30 mg/L. Calcule el pH aproximado del agua a una temperatura de 25 °C. Respuesta:  M =  =  n = Teniendo en cuenta que    

−  = Masa 50 mg disueltos en un volumen de 1L ̅ −  = 1  1 2  3 ∗ 1 6 = 6 1 → n = 0.05  = 8.110−   61 ⁄ 8.110−  = → 8.110−   − = masa 30 mg disueltos en un volumen de 1L 0.03 ̅ −  = 1 2  3 ∗ 1 6 = 6 0 ⁄  →  = = 510−    60 ⁄ 510−  = → 510−  

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+

 ∗ −  4.6910− ∗ 8.110−  = = = 7.5910−  − −   510 

Por tanto el pH será de:

 = + = (.−) = .   = . c) Si para la muestra de agua se mide un valor de pOH de 11.3 unidades, cuál será el valor del pH?, teniendo en cuenta la figura 1 .Que tipo de acidez podría asociarse al valor del pH? Respuesta: a. Valor de  = 11.3 El valor del pH será de: 14   = 14  11.3 = 2.7, y tendrá un valor bajo de pH lo cual estará asociado a una muestra relativamente ÁCIDA

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6) Por requerimientos de la Corporación Autónoma se realizó un muestreo isocinético (medición de contaminantes en gases de chimenea) para una empresa, donde se usa un determinado biocombustible. Siendo el informe final el que aparece en la tabla 1, sin embargo para verificar el cumplimiento o el incumplimiento con los valores de norma, los cuales han sido consultados en la Resolución 909 de 2008, se presenta el inconveniente con las unidades del reporte que se encuentran en partes por millón (ppm) y deben ser transformadas a mg/m3 (asumir que la medición se hace a condiciones estándar de T y P). a. Transformar las unidades de ppm a mg/m3

 Temperatura= 25℃ Lo pasamos a grados Kelvin 273+25=298K Presión 1 atm= 755 mmHg Ppm=1200 1 mol=62,32 Peso molecular de  = 64,066 /

 = / =  Aplicamos la siguiente ecuación para obtener el volumen molar:

.  =   = 24,6 / = 1200 = 3,195 /  Temperatura= 25℃ Lo pasamos a grados Kelvin 273+25=298K Presión 1 atm= 755 mmhg Ppm=180 1 mol=62,32

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Peso molecular  = 46 /

 = / =  Aplicamos la siguiente ecuación para obtener el volumen molar:

.  =   = 24,6 / = 180 = 336,5 / b. Establecer el cumplimiento o incumplimiento por parte de la empresa. Tabla 1. Reporte de resultados y valores establecidos por la Resolución 909 de 2008 para fuentes fijas. Contaminante concentración concentración valor norma cumple (x) No cumple (x) (ppm) (mg/m3) (mg/m3) SO2

1200

3,195

2000

NO2

180

336,5

650

 =No cumple según lo que dice la ley que es de 2000 y el resultado alcanzado es 3,195. .

 =Si cumple con la ley porque dice la ley que es de 650 y el resultado alcanzado es 336,5.

7. La solubilidad del sulfato de calcio (CaSO4) es de 0,67g/L. Calcule el valor de Kp para el sulfato de calcio. −  ↔ +   

Solución: M= CaSO4 = 136,2 g

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0,67 1   ∗ = 0,0049 1 136,2  +  −  ↔   

 = [+ ]∗[− ]  = 0,0049 ∗ 0,0049  = 0,000024  = ,  8. Calcule la concentración de iones hidrógenos, en mol/L para cada una de las siguientes disoluciones a) Una disolución cuyo pH es 5,2

 = 5,2 + = 5,2 +  = 10−,  = 6,30910− +  = 6,30910− / = , − / b) Una disolución cuyo pH es 16

 = 16 + = 16 +  = 10−  = 0,110− +  = 110− / = − / c) Una disolución de hidrogeno es 3,7 x 10 -9 M

+  = 3,710−  =  3,710−  = 8,432

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+ = 8,43 +  = 10−,  = 3,7110− +  = 410− / = − /

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