Practica #5 Equivalentes y normalidad
Preguntas a responder al final de la sesión: 1. ¿Cuál es la relación de volúmenes entre el ácido y la base cuando se neutraliza una disolución de base con una disolución de ácido de la misma normalidad ? 2. ¿Cuál es la relación de volúmenes entre el ácido y la base cuando se neutraliza una disolución de base con una disolución de ácido de la misma molaridad ? Tarea
previa O4 1M, ¿Cuál es la concentración molar de los átomos de hidrógeno? 1. En una disolución de H 2 2SO S 1M 2. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1M de H 2 2SO S O4? 2N 3. En una disolución de H 3Cit 1M, ¿Cuál es la concentración molar de los átomos de hidrógeno ácidos? 1M 4. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1M de H 3Cit? 3N 5. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1M de NaOH? 1N 6. Considerando un litro de una disolución de KMnO4 1M que va a reaccionar para dar Mn 2+, ¿Cuántos moles de electrones va a aceptar el Mn? 2MnO4 - -------- 2Mn 2+ Aceptará 3 mol de electrones 7. ¿Cuál es la normalidad de esta disolución 1M de KMnO4 1N
8. Considerando un litro de una disolución de Fe2+ 1M que va a reaccionar para dar Fe3+ ¿Cuántos moles de electrones va a ceder un mol el Fe2+? 10Fe2+ 5Fe3+ Fe 2+ cederá 1 mol 9. ¿Cuál es la normalidad de esta disolución de Fe2+? N=
=0.5M
4 ), 1M que va a reaccionar para 10. Considerando un litro de una disolución de oxalato de sodio, Na2 (C (C 2 2O dar CO2 , ¿Cuántos moles de electrones va a ceder un mol de ion oxalato? 5C 2 2O 42- 10CO2 3+ 4+ 21mol 2 mol El C 2 2O 4 cederá 1 mol
11. ¿Cuál es la normalidad de esta disolución de Na2 (C (C 2 2O 4 )? N=
= 0.5N
12. Investiga los posibles efectos dañinos a la salud o al medio ambiente, de las sales ferrosas y del oxalato de sodio. Sal ferrosa: puede producir irritación y quemaduras en la tráquea, causar náuseas, vómito y dolor de estómago, irritación y dolor de estómago; irritación y quemaduras en la piel, quemaduras en los ojos con daños irreversibles. Evite que grandes cantidades tengan contacto con conductos de agua y vegetación. Oxalato
de sodio: puede ser mortal si se ingiere en grandes cantidades. Irritación y ardor en los ojos, puede causar conjuntivitis. Irritación y enrojecimiento de la piel. Irritación en vías respiratorias por inhalación. Después de estar en contacto con este producto lavar con agua y jabón todo su equipo de seguridad.
Parte 1. Reacciones ácido-base Introducción: Los ácidos son sustancias que se disocian en disoluciones acuosas para formas iones hidrógeno, por lo que incrementan la concentración de iones H +( ac). Debido a que el átomo de hidrogeno consiste en u protón y un electrón, el H + es simplemente un protón. Por lo tanto los ácidos son conocidos frecuentemente como donadores de protones. Las moléculas de diferentes ácidos pueden ionizarse para formar distintos número de iones H+. Tanto el HCl como el HNO 3 son ácidos monopróticos, los cuales producen un H + por molécula de ácido. El ácido sulfúrico, H 2SO4, es un ácido diprótico, uno que produce dos H+ por molécula de ácido. Las bases son sustancias que aceptan (reaccionan con) iones H +. Las bases producen iones (OH-) cuando se disuelven en agua. Los compuestos de hidróxidos iónicos, como el NaOH, KOH Y Ca(OH) 2, se encuentran entre las bases más comunes. Cuando se disuelven en agua, se disocian en sus iones componentes e introducen iones OH - en la disolución. Los compuestos que contienen iones OH - también pueden ser bases. Por ejemplo el amoniaco (NH3) es un base común. Cuando se añade al agua, éste acepta un ión H + de la molécula de agua y entonces produce un ión OH -. Material
y reactivos -Bureta con soporte y pinzas -Matraces Erlenmeyer de 125mL -Disolución de NaOH 0.1M -Disolución de H2SO4 0.1M -Disolución de H2SO4 0.05M -Disolución de ácido cítrico 0.1M -Disolución de ácido cítrico 0.033M -Disolución de fenolftaleína (indicador) Procedimiento Realizar las siguientes valoraciones, utilizando fenolftaleína como indicador del final de la reacción. · Valorar por triplicado 5mL de H 2SO4 0.1M con NaOH 0.1M · Valorar por triplicado 5mL de H 2SO4 0.05M con NaOH 0.1M · Anotar en la primera columna de la tabla la normalidad correspondiente para el ácido · Registrar los resultados en la Tabla 1.
Tabla
1 H2SO4 0.1M = 0.05N 5 mL H2SO4 0.05M = 0.02N 5 mL
NaOH 0.1M V1
V2
V3
Vprom
Relación V(ácido): V(base)
9.6
9.7
9.6
9.6
1:2
NaOH 0.1M V1
V2
V3
Vprom
Relación V(ácido): V(base)
5.3
5.4
5.6
5.4
1:1
· Valorar por triplicado 5mL de H 3Cit 0.1M con NaOH 0.1M. · Valorar por triplicado 5mL de H 3Cit 0.033M con NaOH 0.1M. · Anotar en la primera columna de la tabla la normalidad correspondiente para el ácido. · Registrar los resultados en la Tabla 2. Tabla
2 H3Cit 0.1M = 0.033N 5 mL H3Cit 0.033M = 0.011N 5 mL
NaOH 0.1M V1
V2
V3
Vprom
Relación V(ácido): V(base)
15.1
14.6
14.3
14.6
1:3
NaOH 0.1M V1
V2
V3
Vprom
Relación V(ácido): V(base)
5.3
5.5
5.1
5.3
1:1
Cuestionario 1. Completar y balancear las reacciones de neutralización llevadas a cabo: H2SO4 + 2NaOH Na2 SO4 + 2H 2O
H3Cit + 3NaOH
Na3Cit + 3H2O
2. ¿Cuál es la relación de volúmenes entre el ácido (sulfúrico o cítrico) y la base cuando se neutraliza una disolución de base con una disolución de ácido de la misma normalidad ? La relación es de 1:1 3. ¿Cuál es la relación de volúmenes entre el ácido (sulfúrico o cítrico) y la base cuando se neutraliza una disolución de base con una disolución de ácido de la misma molaridad ? La relación es de 1:2 en el caso del ácido sulfúrico (H 2SO4); y de 1:3 hablando del ácido cítrico (H3Cit).
Parte 2. Reacciones de ó xido-reducción Introducción:
Cuando un átomo ión o molécula adquiere una carga más positiva (es decir, cuando ha perdido electrones), decimos que se oxida. A la pérdida de electrones que experimenta una sustancia, se le llama oxidación. El término oxidación se utiliza porque las primeras reacciones de este tipo en ser estudiadas a fondo, fueron reacciones con oxígeno. Muchos metales reaccionan directamente con el O 2 del aire para formar óxidos metálicos. En estas reacciones el metal transfiere electrones al oxígeno, para formar un compuesto iónico con el ión metálico y el ión óxido. Cuando un átomo, ión o molécula adquiere una carga más negativa (ha ganado electrones), decimos que se ha reducido. A la ganancia de electrones que experimenta una sustancia, le llamamos reducción. Cuando un reactivo pierde electrones (cuando se oxida), otro reactivo debe ganarlos. La oxidación de una sustancia siempre va acompañada por la reducción de otra, cuando los electrones se transfieren entre ellas. Material
y reactivos
-Bureta con soporte y pinzas -Disolución de KMnO 4 0.1M -Disolución de H 2SO4 4 M -Disolución de oxalato de sodio 0.1M
-Matraces Erlenmeyer de 125mL -Disolución de KMnO 4 0.02M -Disolución de FeSO 4 0.1M -Disolución de oxalato de sodio 0.05M
Procedimiento Realizar las siguientes valoraciones de Fe 2+ con KMnO4 · Valorar por triplicado 5mL de FeSO 4 0.1M con KMnO 4 0.1M añadiendo 5mL de H 2SO4 4M. · Valorar por triplicado 5mL de FeSO 4 0.1M con KMnO 4 0.02M añadiendo 5mL de H 2SO4 4M. · Anotar en la primera columna de la tabla la normalidad correspondiente para la disolución de hierro (II). · Registrar los resultados en la Tabla 3. Tabla
3
FeSO4 0.1M=0.2N
V1
V2
V3
Vprom
Relación 2+ V(Fe ): V(MnO4 )
5 mL
1
1
1
1
1:1/5
Vprom
Relación 2+ V(Fe ): V(MnO4 )
FeSO4 0.1M= 0.2N
KMnO4 0.1M = 0.1N
KMnO4 0.02M = 0.02N V1
V2
V3
5 mL 5 4.5 4.2 4.5 1:1 Realizar las siguientes valoraciones de oxalato de sodio con KMnO4 · Valorar por triplicado 5mL de Na 2(C2O4) 0.1M. con KMnO 4 0.1M añadiendo 5mL de H2SO4 4M. · Valorar por triplicado 5mL de Na 2(C2O4) 0.05M. con KMnO 4 0.02M añadiendo 5 mL de H2SO4 4M. · Anotar en la primera columna de la tabla la normalidad correspondiente para la disolución de Na 2(C2O4) · Registrar los resultados en la Tabla 4.
Tabla
4 KMnO4 0.1M = 0.1N
Na2(C2O4) 0.1M= 0.2N
V1
V2
V3
Vprom
5 mL
0.1
0.1
0.1
0.1
KMnO4 0.02M = 0.02 N
Na2(C2O4) 0.05M=0.1N
V1
V2
V3
Vprom
5 mL
0.2
0.1
0.1
0.1
Relación V(Na2(C2O4)): V(MnO4 )
1:
Relación V(Na2(C2O4)): V(MnO4 )
1:
Cuestionario: 1. Completar y balancear las reacciones rédox llevadas a cabo en medio ácido (con H2SO4): Fe2+ + MnO4 - p Fe3+ +Mn2+
5 (Fe2+ p Fe3+ + 1 e )5 e- + 8H ++ MnO4 - p Mn2+ +4H 2O 5Fe2+ p 5Fe3+ + 5e5 e- + 8H ++ MnO4 - p Mn2+ +4H 2O
5Fe2+
+
8H ++
Ecuación balanceada: MnO4 - - p Mn2+ + 5Fe3+ + 4H 2O
2C 2O 4 + MnO4 p
Mn2+ + CO2 + H 2O
2(5 e- + 8H + + MnO4 - p Mn2+ +4H 2O ) 25(C 2O CO2 + 2 e ) 4 p 10 e- + 16 H + + 2 MnO4 - p Mn2+ +8H 2O 2- p 10 5C 2O CO + 10 e 4 2
2-
5C 2O 4 + 16
H +
Ecuación balanceada: + 2 MnO4 - p Mn2+ + 10CO2 + 8H 2O
2. ¿Cuál es la relación de volúmenes entre el oxidante y el reductor (Fe 2+ ó C2O42-) cuando se hacen reaccionar disoluciones de la misma normalidad ? Sólo hubo un caso entre el oxalato de sodio y el permanganato de potasio y la relación fue de 1: 3. ¿Cuál es la relación de volúmenes entre el oxidante y el reductor (Fe 2+ ó C2O42-) cuando se hacen reaccionar disoluciones de la misma molaridad ? Entre el sulfato de hierro y el permanganato de potasio y la relación fue de 1: Entre el oxalato de sodio y permanganato de potasio la relación fue de 1:
