Práctica # 10
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EQUILIBRIO QUÍMICO: El principio de Le Châtelier Muchas Muchas de las reacciones reacciones químicas químicas son reversibles. reversibles. Por tanto, tanto, no es normal que los reaccionante reaccionantes s formen productos productos y que los productos actúen actúen simultáneame simultáneamente nte como reaccionante reaccionantes. s. En un sistema sistema cerrado, cerrado, se pueda llegar a un estado de equilibrio químico oponiendo reacciones. reacciones. Semeante estado ocurre ocurre cuando cuando las velocidades de las reacciones opuestas son iguales. El estado estado de equil equilibr ibrio io se reconoce reconoce cuando las propieda propiedades des macrosc! macrosc!pic picas, as, como el calor calor,, la presi! presi!n n o la solubilidad llegan a ser constantes y cuando no hay energía disponible para la producci!n del trabao. En esta investigaci!n estudiará estudiará cualitativamente tres tres sistemas en equilibrio. "plicará a continuaci!n continuaci!n determinado cambios a cada sistema y observará el cambio de calor.
)(*eti$os #.
Determinar cómo se afecta el equilibrio de un sistema por cambios de pH, temperatura y concentración.
Marco Te+rico $ncluir al menos los siguientes puntos #. %&u' %&u' es es el equili equilibri brio o quími químico( co(.. ). %*uáles %*uáles factores factores afectan afectan el equilibri equilibrio o químic químico(, o(, +. %&u' %&u' es la la const constant ante e de equi equili libri brio( o( . %&u' %&u' es el prin princip cipio io de de -e *hatel *hatelier ier( ( . %&u' %&u' es el efect efecto o del del ion ion común( común( /. 0eacciones 0eacciones químicas químicas involucrada involucradas s 1si 1si es que aplic aplica2. a2. 3. 4escripci 4escripci!n !n detallada detallada de cada uno de los reactivos reactivos a utili5ar, utili5ar, haciendo haciendo 'nfasis 'nfasis en las medidas de seguridad seguridad para su maneo.
Materia"es eacti$os E!uipo o materia"
eacti$os
6 tubos de ensayo 1#+ 7 #88 mm2 pipetas # m# matra5 Erlenmeyer )8 m# tubo de seguridad # tap!n bihoradado para el tubo de seguridad tubos de desprendi desprendimient miento o con tap!n tap!n 1)8 1)8 7 )88 mm2 mm2 # vaso de precipitado )8 m+ tubos de ensayo 1)8 7 )88 mm2 sin tap!n # gradilla # espátula acanalada
) m- 9)*r: 8.# M ) m- 9)*r ):3 8.# M + m- ;*l # M + m-
sar el reactivo concentrado2
Insumos ;ielo Marcador $ndeleble 1negro2
Procedimiento %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% # Q100&. 'a(oratorio de Química
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Sistema A- Sistema de e!ui"i(rio de" i+n cromato, Cr) &/ac
i+n dicromato, Cr )2/ ac
3ota- Todas "as o(ser$aciones de esta parte de(erán ser re4istradas en "a ta("a 1. 1. *olocar ? m- de 9 )*r: en un tubo de ensaye y ? m- de 9)*r ):3 en otro tubo. :bserve y anote el color de . 6. &. 5. 7.
cada soluci!n. "grega gota a gota a cada uno de los tubos anteriores
3o o"$ide anotar sus o(ser$aciones en "a ta("a 1.
Sistema -
3ota- Todas "as o(ser$aciones de esta parte de(erán ser re4istradas en "a ta("a . 1. Aierta ) m- de soluci!n de tiocianato de potasio, KSCN , 8.88)
M ,
en cada uno de tres tubos de ensayo de )8.7#8 mm. . " dos de los tubos de ensayo anteriores, a@ada lentamente tres o cuatro gotas de Fe( NO3 ) 3 (aq ) 0.2 M . 6. "l tercer tubo de ensayo que contiene KSCN , a@ada algunos cristales de nitrato de potasio 19<:+ 1s22. :bserve cualquier cambio y anote. &. " uno de los tubos de ensayo del paso , a@ada unos cristales de Na 2 HPO4 ( s ). "gite el tubo y observe lo que sucede. 4espu's que haya observado un cambio, a@ada unos pocos cristales peque@os de KSCN ( s ) al tubo de ensayo. 5. 0epita el paso & con otro tubo de ensayoB pero, despu's que haya observado un cambio, a@ada unos pocos cristales peque@os Fe( NO3 ) 3 ( s ) en ve5 de KSCN ( s ) . 7. "note sus observaciones en la tabla ).
Sistema CEn esta parte de la $nvestigaci!n tendrá la oportunidad de estudiar el sistema de equilibrio de la fase gaseosa. Producirá gas !7ido de n itr!geno 1$A2 NO2 ( g ), de acuerdo con la reacci!nC
Cu ( s) + 4 HNO3 ( aq )
→
Cu ( NO3 ) 2 ( aq )
+
2 H 2 O(l )
+
2
NO2 ( g ) El gas NO 2 que se forma es de color caf' roi5o y las dos mol'culas de NO 2 se unen entre sí para formar mol'culas de N 2 O 4 que son incoloras. "sí, en un sistema cerrado, puede estudiar la reacci!n
2 NO2 ( g )
↔
N 2 O4 ( g )
como un eemplo de equilibrio químico.
#. Dao una campana de ventilaci!n, monte el dispositivo para producir gas que se muestra en la figura. El fondo del matra5 se cubre con virutas de cobre y agua necesaria par que el e7tremo del tubo de seguridad quede inmerso en
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ) Q100&. 'a(oratorio de Química
Práctica # 10 ella. Produ5ca gas NO 2 a@adiendo lentamente HNO 3 observaciones.
ITESM, campus Qro. Academia de Química Depto. de Ciencias ásicas 16 M por el tubo de seguridad. "note sus
PRECAUCIÓN: Tanto el HNO3 16 M por el t!o de "e#ridad co$o #a" NO2 "on $% corro"i&o"' . 0ecoa cuatro muestras de gas NO 2 en tubos de ensayo de )87#8 mm. ape herm'ticamente cada tubo con un tap!n de hule. >na ve5 que haya recogido el gas NO 2 del cuarto tubo, detenga la producci!n del gas, a@adiendo gran cantidad de agua al matra5 productor por el tubo de seguridad. 4espu's de dear en reposo por unos minutos los cuatro tubos que contienen gas, separe los tres tubos que pare5can más iguales en color. E7traiga el gas NO2 del cuarto tubo, destapándolo y deando que el gas sea absorbido por el sistema de ventilaci!n de la campana. Etiquete los tubos como #, ) y +. El tubo # servirá como referencia. ome el tubo ) y mant'ngalo de tal manera que la presi!n del pulgar evite que salte el tap!n. Sumera todo lo que pueda del tubo en un vaso de agua caliente. Mantenga el tubo en el agua caliente durante un minuto. 0etírelo y compárelo con el tubo de referencia 1tubo #2. *ompare nuevamente los tubos una ve5 que el tubo ) se haya enfriado a temperatura ambiente. "note sus observaciones en la tabla de resultados.
6. ome el tubo + y p!ngalo en un ba@o de hielo durante un minuto. 0etire el tubo y compárelo con el tubo de referencia 1tubo #2. *ompare nuevamente los tubos una ve5 que el tubo + haya alcan5ado la temperatura ambiente. "note sus observaciones en la tabla de resultados.
&. 0epita el procedimiento, pero esta ve5, coloque el tubo + en el agua caliente y el tubo ) en el ba@o de hielo. "note sus observaciones.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% + Q100&. 'a(oratorio de Química
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esu"tados Sistema A- cromato
↔ dicromato
Dasándose en sus observaciones, complete la siguiente tabla.
PAS) 1 S)'8CI)3ES CrO4
H 2 O(1)
NaOH (aq)
H 2 O( I )
NH 3 ( aq )
PAS) 6
PAS) &
HCI (aq )
PAS) 5
OH − (aq )
H + (aq )
Base (aq )
Acido( aq )
2
−
−2
Cr 2 O7
S)'8CI)3ES
CrO4
PAS)
H 2 SO4 ( aq)
2
−
Cr 2 O7
−2
Sistema - Dasándose en sus observaciones, complete la tabla siguienteC PAS) 1 S)'8CI)3ES
PAS)
KSCN (aq )
PAS) &
Fe( NO3 ) 3 ( aq ) Na 2 HPO4 ( s )
KSCN ( s )
PAS) 5 Fe( NO3 ) 3 ( s )
1 . o 3 ) 8 T
PAS) 6 KNO 3 ( s )
6
FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF AoDo profesor
Dasándose en sus observaciones, escriba los iones respectivos.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Q100&. 'a(oratorio de Química
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ITESM, campus Qro. Academia de Química Depto. de Ciencias ásicas I)3ES DE' P)D8CT)
I)3ES EACCI)3A3TES +
K 1 ( aq)
−
−
1 1 SCN 1− ( aq ) Fe 3+ ( aq ) ( NO3 ) ( aq ) K 1− ( aq) ( NO3 ) ( aq FeSCN ) 1− ( aq )
1 . o 3 ) 8 T
1−
K
( aq)
( NO3 )1− ( aq )
SCN 1− ( aq )
6
Sistema Cubo # 10eferencia2
*olor "gua caliente
emperatura ambiente
Da@o de hielo
emperatura ambiente
)
ubo # 10eferencia2
*olor Da@o de hielo
emperatura ambiente
"gua caliente
emperatura ambiente
+
FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF AoDo profesor
Aná"isis de esu"tados %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Q100&. 'a(oratorio de Química
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4iscute al menos los siguientes puntosC #. ).
Escribe las reacciones involucradas en cada uno de los sistemas estudiados E7plica cuál es el efecto del cambio de p; en el sistema " y por qu' se dan los cambios de coloraci!n 3. E7plica el efecto de agregar =e<: + y 9<:+ en el sistema D y cuál es su efecto en los cambios de coloraci!n
4. %&u' observ! despu's de agregar unos pocos cristales de Na 2 HPO4 a la soluci!n de color roo en el Sistema , y e7plica por qu'(
. %&u' iones se reducen en la soluci!n a@adiendo Na 2 HPO4 ? 1 6. *uando se a@adieron iones adicionales SCN , %qu' observ!( −
&. *uando se a@adieron cristales adicionales Fe( NO3 ) 3 , %qu' observ!( 5. E7plica los cambios de coloraci!n observados en el sistema * en base al gas presente en cada condici!n. %*orresponde esto con el color reportado en la literatura para cada gas( 7. "l mismo tiempo que el sistema de equilibrio de los tubos de ensayo era afectado por los cambio de temperatura impuestos de los pasos y 6 del Sistema C, era afectado tambi'n por los cambios de presi!n. 4escriba estos cambios de presi!n y c!mo afectaron el sistema de equilibrio.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% / Q100&. 'a(oratorio de Química
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Cuestionario #.
Dalancee la media reacci!n por el m'todo del i!n electr!n en medio ácido CrO4
Cr 2 O7
2−
( aq).
2−
(aq)
→
.
2−
(aq)
→
Cr 2 O7
2−
(aq) .
).
Dalancee la reacci!n por el m'todo del i!n electr!n en medio básico. CrO4
+.
%&u' conclusi!n puede sacar en relaci!n con el equilibrio del i!n cromato y de los iones de dicromato y su dependencia sobre el medio ácido y el medio básico
.
. Escriba la reacci!n i!nica neta para la reacci!n molecular que se muestra. Se@ala cuál o cuáles son los iones espectadores Fe( NO3 ) 3 ( aq ) + KSCN ( aq ) ↔ KNO3 ( aq ) + ( FeSCN )( NO3 ) 2 ( aq)
.
" ).8 G*,
∆ H f para
NO2 ( g ) es 3.3+ HcalImol y
∆ H para la formaci!n de
∆ H f para
N 2 O4 ( g ) es
+
#.+3 HcalImol. *alcule
N 2 O4 ( g ) a partir de NO2 ( g ) a ).8 G*.
/.
Suponiendo un comportamiento ideal de gas, calcule la densidad del gas NO 2 a ).8 G* y 3/8 torr.
3.
.Enuncie el principio de -e *hJtelier. %*!mo se relaciona con esta investigaci!n(
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 3 Q100&. 'a(oratorio de Química
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9tica en e" "a(oratorio 1omado deC Mutio, 0. "na M., -!pe5, S. *arolina, Aenegas, D. -u5 M., Segal, 0anana. "prendiendo &uímica Kota por Kota. #G Edici!n. M'7ico, Editorial *engage -earning, )8#8.
$.
*ompleten el siguiente cuadro 1*omo equipo2. 0esiduo generado
$$.
%*!mo se desech! el residuo(
%-es parece adecuado el maneo que se le dio( =undamenten su respuesta
0efle7i!n Personal
*omo sabes, en esta práctica el tema estudiado fue LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL. %&u' conceptos reafirmaste o aprendiste a lo largo de esta práctica que te vayan a ser útiles en tu desempe@o profesional o en tu vida cotidiana( E7plica detalladamente.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 6 Q100&. 'a(oratorio de Química
