UNIVESIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA Departamento Académico de Ingeniería Química ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
Laboratorio de Química “B”
ASIGNATURA: QU-142 QUÍMICA II PRÁCTICA N° 5 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES VALORADAS Y APLICADAS PROFESOR DE TEORIA: Ing. VARGAS CAMARENA, Mauro PROFESOR DE PRÁCTICA: Ing. VARGAS CAMARENA, Mauro ALUMNO:
PÉREZ HUALLPA, Roel Pepe
DIA DE PRÁCTICAS : Martes
HORA: 7-10am
FECHA DE EJECUCIÓN: 12 de Junio
MESA: C
FECHA DE ENTREGA: 19 de Junio
AYACUCHO – PERÚ PERÚ 2012
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH PREPARACIÓN DE SOLUCIONES VALORADAS Y APLICADAS
I.
OBJETIVOS: o
Determinar soluciones valoradas o estandarizadas por dilución y titulación.
o
Determinar la concentración de soluciones desconocidas y el porcentaje de pureza de diversas muestras.
II.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
Son aquellas soluciones donde la concentración es determinada aplicando cálculos y procedimientos matemáticos donde un grado suficiente de precisión y exactitud en la determinación de la concentración. En general, las soluciones valoradas de los reactivos volumétricos se emplean reiteradamente, utilizándolas en series de análisis. La calidad de os resultados obtenidos en todos estos análisis está relacionada directamente con la exactitud con que sea conocida la concentración de reactivo. En el análisis titulométrico o volumétrico, la cantidad de sustancia que se busca en el analito, se determina de forma indirecta midiendo el volumen de una disolución de concentración conocida (reactivo titulante) que se necesita para que reaccione con el constituyente que se analiza (analito). La disolución de concentración conocida (reactivo titulante) es una disolución patrón, que puede prepararse de forma directa o por estandarización mediante reacción con un patrón primario.
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH III.
MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE LABORATORIO Y REACTIVOS QUÍMICOS UTILIZADOS.
1 balanza de precisión 0.01g
4 lunas de reloj medianas
4 fiolas de 100 mL
8 matraces Erlenmeyer
4 pinzas para bureta
4 pipetas graduadas de 10 mL
2 espátulas
4 varillas de vidrio
8 vasos de precipitado de 250 mL
4 buretas de 50 m L o 25 mL
1 mortero de porcelana
REACTVOS QUIMICOS
Solución acuosa: H2SO4 concentrado (M= 98,08 g/mol)
Indicador fenolftaleína
Sustancias solidas :
Hidróxido de potasio ( KOH, M= 56,11 g/mol)
Permanganato de potasio (KmnO4, M= 158,04 g/mol)
Biftalato de potasio o ftalato acido de potasio (C 6H4-COOK-COOH, M=204,23 g/mol)
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado (FeSO 4(NH4)2SO4.6H2O, M= 392,16 g/mol) o sulfato ferroso heptahidratado ( FeSO4.7H2O, M= 278,03 g/mol)
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Preparación de 50 mL de una solución acuosa de KOH 0,5 N a partir de soluto sólido y valoración con biftalato de potasio ( C 6H4-COOK-COOH)
Primeramente calculamos la masa de hidróxido de potasio (KOH) seco que se requiere para preparar 50 m L de la solución acuosa 0,5 N.
Luego en una luna de reloj, pesamos la masa de hidróxido de potasio calculado y anotamos.
Luego a un vaso de precipitado de 250 mL limpio y seco agregamos aproximadamente 40 mL de agua destilada.
Agregamos la base pesada al vaso de precipitado y disolvemos el soluto.
Luego llenamos la solución básica a una fiola de 50 mL, debiéndose lavar con agua destilada las pequeñas porciones que se encuentran en el vaso y pasarlos a la fiola.
Luego se enrase con agua hasta el aforo de la fiola
Finalmente anotamos las características de la solución obtenida y colocamos una
etiqueta
que
identifique
concentración y fecha).
4
a
la
solución
preparada
(formula,
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH 2. Valoración de la solución de KOH (aproximadamente 0,5 N) con biftalato de potasio (sustancia estándar)
Primeramente en una luna de reloj, pesamos de 0,38 g de biftalato de potasio.
Luego colocamos en un matraz Erlenmeyer de 205 mL el biftalato de potasio y disuélvase en aproximadamente 50 mL de agua destilada.
Luego agregamos 2 a 3 gotas de indicador fenolftaleína y observamos la coloración.
Luego cargamos una bureta graduada con solución de hidróxido de potasio y enjuagamos, en seguida cargamos con la solución básica y enrasamos a cero.
Colocamos el matraz debajo de la bureta y adicionamos gota a gota la solución básica hasta que vire el indicador a color rosado débil, para ello cogemos con la mano derecha la llave de la bureta y con la izquierda el matraz, debiéndose éste último agitar continuamente.
Luego observamos el volumen de KOH gastado en la titulación
Calculamos la normalidad de la solución de KOH (a esta solución se le denomina solución valorada o estandarizada)
Finalmente guardamos la solución de KOH en un frasco limpio para su posterior utilización.
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH 3. Determinación de porcentaje de ácido acético en vinagre comercial
En primer lugar cargamos a una bureta de 50 m L solución de KOH 0,5 N recientemente preparada.
Utilizando una pipeta graduada, vertimos 5,0 mL de una muestra de vinagre comercial a un matraz Erlenmeyer de 250 mL, adicionamos aproximadamente 50 mL de agua destilada.
Luego adicionamos 2 a 3 gotas de indicador de fenolftaleína.
Enrasamos el volumen de la solución de KOH a cero.
Colocamos el matraz Erlenmeyer debajo de la bureta y adicionamos gota a gota la solución básica hasta que el indicador vire a rosado débil, anotamos el volumen gastado en la titulación.
Finalmente calculamos el porcentaje de ácido acético en el vinagre.
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH 4. Determinación del porcentaje de ácido acetilsalicílico (HC8H7O4) en tableta de aspirina
Primeramente cargamos en una bureta de 50 mL de solución de KOH 0,5 N recientemente preparada.
Luego pesamos en una luna de reloj una porción de aspirina pulverizada.
En un matraz Erlenmeyer de 250 mL, disolvemos la muestra en 50 mL de agua caliente, adicionando gota a gota el indicador fenolftaleína.
Luego colocamos el matraz Erlenmeyer debajo de la bureta y adicionando gota a gota la solución básica hasta que el indicador vire ha rozado débil, anotando el volumen de la base gastado en la titulación.
Finalmente calculamos el porcentaje del ácido acetilsalicílico (AAS) en aspirina.
5. Preparación de 50 m L una solución de permanganato de potasio (KMnO4) 0,1 N a partir de soluto solido
En primer lugar calculamos la más del soluto (KMnO 4) que se requiere para preparar 50 mL de una solución de KMnO4 0,1 N y ser utilizado como agente oxidante en medio acido.
Luego en un vaso de precipitado de 250 mL hervimos alrededor de 150 mL de agua destilada, luego enfríese
En una luna de reloj, pesamos la masa de permanganato de potasio calculado.
En un vaso de precipitado de 250 mL limpio y seco agregamos alrededor de 30 mL de agua destilada.
Agregamos la sal pesada al vaso de precipitado y disolvemos el soluto.
7
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH
Luego llevamos la solución a una fiola de 50 mL, lavando el vaso de precipitado con pequeñas porciones de agua y pasarlos a dicha fiola.
Enrasamos con agua destilada hasta el aforo.
Finalmente anotamos las características de la solución obtenida y colocamos una etiqueta que identifique a la solución
preparada 8
formula, concentración y fecha).
6. Valoración de la solución de KMnO4 0,1 con sal de Mohr (sustancia estándar)
Primeramente en una launa de reloj pesamos 0, 15 a 0,21 gramos de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado (FeSO4 (NH4)2SO4.6H2O) o sulfato ferroso heptahidratado (FeSO 4.7H2O).
Luego colocamos en un matraz de Erlenmeyer de 250 mL la sal de mohr y disolvemos aproximadamente 20 mL de agua destilada.
Agregamos aproximadamente 30 mL de solución de ácido sulfúrico diluido (1:4).
8
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH
Luego cargamos una bureta graduada con solución de permanganato de potasio y enjuagamos. Así mismo cargamos con la solución básica y enrasamos a cero.
Colocamos el matraz debajo de la bureta y adicionamos la solución de KMnO4 hasta que vire la solución a color rosado débil, para ello cojamos con la mano izquierda la llave de la bureta y con la derecha el matraz debiéndose agitar continuamente.
Luego anotamos el volumen de KMnO4 gastado en la titulación.
Si el caso amerita repetimos la titulación utilizando otra cantidad igual de sal de Mohr.
Finalmente calculamos la normalidad de la solución de KMnO4 empleando el volumen promedio gastado (a esta solución se denomina solución valorada o estandarizada). guardamos la solución de KMnO4 en un frasco limpio para su posterior utilidad.
Finalmente calculamos la normalidad (N) de la solución de KMnO4.
7. Determinación del porcentaje de peróxido de hidrogeno (H2O2) en agua oxigenada comercial
En primer lugar cargamos una bureta de 50 m L solución de KMnO4 0,1 N recientemente preparada y valorada.
Utilizando una pipeta graduada, vertimos 1,0 mL de una muestra de agua oxigenada comercial a un matraz de Erlenmeyer de 250 mL. Adicionándose 30 mL de solución acuosa de ácido sulfúrico diluido (1:4).
Enrasamos el volumen de la solución de KMnO4 a cero.
Luego colocamos el matraz Erlenmeyer debajo de la bureta y adiciónese gota a gota la solución de KMnO 4 hasta que vire a rosado débil. Anotando el volumen de KMnO4 gastado en la titulación.
Finalmente calculamos el porcentaje de peróxido de hidrogeno en el agua oxigenada comercial. 9
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH
V.
OBSERVACIONES,
DATOS,
RESULTADOS
EXPERIMENTALES
OBTENIDOS, ECUACIONES QUÍMICAS CÁLCULOS Y/O GRÁFICOS (SEGÚN LOS CASOS). 1. Preparación de 50 mL de una solución acuosa de KOH 0,5 N a partir de soluto sólido y valoración con biftalato de potasio ( C 6H4-COOK-COOH) N=
mA=
mA=
= 1.402 g
2. Valoración de la solución de KOH (aproximadamente 0,5 N) con biftalato de potasio (sustancia estándar) NKOH
NKOH
NKOH= 84.4 L/eq 10
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH
3. Determinación de porcentaje de ácido acético en vinagre comercial % CH3COOH =
% CH3COOH =
% CH3COOH = 6.5346 % 4. Determinación del porcentaje de ácido acetilsalicílico (HC8H7O4) en tableta de aspirina %AAS=
5. Preparación de 50 m L una solución de permanganato de potasio (KMnO4) 0,1 N a partir de soluto solido N=
mA=
mA=
= 0.79 g
6. Valoración de la solución de KMnO4 0,1 con sal de Mohr (sustancia estándar) NKMnO4=
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH NKMnO4=
NKMnO4= 55.26 L/eq.
7. Determinación del porcentaje de peróxido de hidrogeno (H 2O2) en agua oxigenada comercial % H2O2 =
% H2O2 =
% H2O2 = 0.1346 %
VI.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Anotar en una tabla las concentraciones calculadas y normalizadas de las soluciones preparadas.
Calcular el % de error obtenido para cada una de las soluciones normalizadas.
Comparar el error en la normalización del H2SO4 por los métodos directo e indirecto.
Realizar los cálculos necesarios para transformar las concentraciones de Normalidad a %w/w, %W/V, M, N y ppm, para cada una de las soluciones preparadas. Reportar los resultados en una tabla de concentraciones.
Describir otros métodos de valoración de soluciones.
Analizar y concluir de acuerdo a los resultados obtenidos.
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH VII.
CUESTIONARIO 1. Se dispone de las siguientes soluciones concentradas de: Calcular la concentración expresado como molaridad (M), normalidad (N) y molalidad (m). a) HCl (densidad = 1,18 g/mL y 36,23 % m de HCl) Tomemos un litro (1 L = 1000 mL) para cada solución:
msol = ρsol x Vsol
msto(HCl) =
msol = 1,18 mL x 1000 mL
x 1180 g
msto(HCl) = 427,5 g
msol(HCl) = 1180 g MHCl =
PM(HCl) = 36,5 g/mol
=
MHCl = 11,71 mol/L
La semirreaccion de disociación de HCl:
HCl (ac)
+ (ac) +
H
-
Cl (ac)
ϴ = 1 eq/mol
NHCl = MHCl x ϴ = 11, 71 mol/L x 1 eq/mol n(HCl) =
=
NHCl = 11,71 eq/L
n(HCl) = 11,7 moles
m (ste) = msol - msto = 1180 g – 427,5 g m (ste) = 752,5 g x
=
m(ste) = 0,75 Kg
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH m=
=
m= 15,6 mol/Kg b) HNO3 (densidad = 1,48 g/mL Y 89,07 % m de HNO 3) Tomemos un litro (1 L = 1000 mL) para cada solución:
msol = ρsol x Vsol
msto =
x 1480 g
msol = 1,48 mL x 1000 mL
msto(HNO3) = 1318,2 g
msol(HNO3) = 1480 g
PM(HNO3) = 63 g/mol
M=
=
MHNO3 = 20,92 mol/L
La semirreaccion de disociación de HNO 3:
HNO3 (ac)
H+ (ac) + NO3-(ac)
ϴ = 1 eq/mol
NHNO3 = MHNO3 x ϴ = 20,92 mol/L x 1 eq/mol NHNO3 = 20,92 eq/L
n(HNO3) =
=
=
n(HCl)sto = 20,92 moles
m(ste) = msol - msto = 1480 g – 1318,2 g m(ste) = 161,8 g x
=
m(ste) = 0,16 Kg
14
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH
m=
=
m= 130,75 mol/Kg c) H2SO4 (densidad = 148 g/mL y 96,00 % m de H 2SO4) Tomemos un litro (1 L = 1000 mL) para cada solución:
msol = ρsol x Vsol
msto =
msol = 1,84 mL x 1000 mL
msto(H 2SO 4 ) = 1766,4 g
msol (H 2SO 4 ) = 1840 g
PM (H 2 SO4 ) = 98 g/mol
M=
=
x 1840 g
M(H 2 SO4 ) = 18,03 mo/L
La semirreaccion de disociación de H 2SO4: 2H+ (ac) + SO4-2(ac)
H2SO4 (ac)
ϴ = 2 eq/mol
N(H2SO4) = MH2SO4 x ϴ = 18,03 mol/L x 2 eq/mol
n(H 2SO 4 ) =
m(ste) = msol - msto = 1840 g – 1766,4 g
m(ste) = 73,6 g x
m=
=
=
=
=
m= 247,3 mol/Kg
15
N (H 2SO 4 ) = 36,06 eq/L
n(H 2 SO4 )sto = 18,3 moles
m(ste) = 0,0736 Kg
=
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH d) NH4OH (densidad = 0,884 g/mL y 32,84 % m de NH 4OH) Tomemos un litro (1 L = 1000 mL) para cada solución:
msol = ρsol x Vsol
msto =
msol = 0,884 g/mL x 1000 mL
msto(NH4OH) = 290,3 g
msol (NH4OH)= 884 g M=
=
x 884 g
PM(NH4OH) = 35 g/mol
M (NH4OH) = 8,29 mo/L La semirreaccion de disociación de NH4OH: -
NH4OH (ac)
+ (ac)
OH (ac) + NH4
ϴ = 1 eq/mol
N(NH4OH) = M NH4OH x ϴ = 8,29 mol/L x 1 eq/mol n(NH4OH) =
=
=
= N(NH4OH) = 8,29 eq/L
n(NH4OH)sto = 8,29 moles
m(ste) = msol - msto = 884 g – 290,3 g m(ste) = 593,7 g x
molalidad(sto) =
=
=
m(ste) = 0,59 Kg
molalidad(sto) = 14,05 mol/Kg e) NaOH (densidad = 1,50 g/mL y 47,33 % m de NaOH) Tomemos un litro (1 L = 1000 mL) para cada solución:
msol = ρsol x Vsol
msto =
16
x 1500 g
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH
msol = 1,50 g/mL x 1000 mL
msto(NaOH) = 709,95 g
msol (NaOH)= 1500 g
PM (NaOH) = 40 g/mol
M=
=
M(NaOH) = 17,75 mo/L
La semirreaccion de disociación de NaOH: OH- (ac) + Na+(ac)
NaOH(ac)
ϴ = 1 eq/mol
N(NaOH) = M NaOH x ϴ = 17,75 mol/L x 1 eq/mol
n(NaOH) =
=
=
= N (NH4OH) =17,75 eq/L
n(NaOH)sto = 17,75 moles
m(ste) = msol - msto = 1500 g – 709,95 g m(ste) = 790,05 g x molalidad(sto) =
=
=
m(ste) = 0,79 Kg
molalidad(sto) = 22,47 mol/Kg 2. En una valoración se gastó 15,0 mL de una solución acuosa de HCl de concentración desconocida, para ello se utilizó 0,1325 g de carb onato de sódico anhidro (Na 2CO3) disuelto en suficiente cantidad de agua. ¿Cuál será la normalidad y molaridad de HCl?
VHCl(gastado) = 15 mL =0,015 L
(conc. desc)
MNa2CO3 = 0,1325 g PM(Na2CO3) = 106 g/mol
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH En la reacción química de neutralización: 2HCl (ac) + Na2CO3 (ac) Acido
2NaCl (ac) + CO2 (g) + H2O (l)
Base
En el punto de equivalencia: #Eq-g(Acido) = #Eq-g(Base) NHCl x VHCl =
NHCl =
2Na+ + CO3-2
Na2CO3 (ac)
como es sal neutra: ϴ = 2 eq/mol
(catión)
NHCl =
=
NHCl = 0,16 eq/L
Calculando la molaridad de HCl: MHCl(ac) =
=
H+(ac) + Cl-(ac)
HCl (ac)
ϴ = 1 eq/mol
MHCl(ac) = 0,16 mol/L 3. Se toman 1,4 g de una solución acuosa de ácido sulfúrico usado para baterías y se diluyen hasta 200 mL. si 10 mL de esta última solución se requieren para su neutralización 40 mL de NaOH 0,01 N. ¿Cuál es el porcentaje en masa de H 2SO4 en el ácido original?
mH2SO4 (ac) = 1, 4 g (sol. impura) VH2SO4 (ac) = 10 mL VNaOH (ac) = 40 mL<> 0,004 L
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PRÁCTICA DE LABORATORIO N°5-QU-142-UNSCH NNaOH (ac) = 0, 01 eq/L Reaccion química de neutralización: H2SO4 (ac) + 2NaOH (ac) Acido
Na2SO4 (ac) + 2H2O (l)
Base
En el punto de equilibrio: #Eq-g(Acido) = #Eq-g(Base) 2H+ + SO4-2
H2SO4 (ac)
m(H2SO4) =
= NNaOH x VNaOH
%m(H2SO4) =
x 100 =
ϴ = 2 eq/mol
= 0,0196 g (puro)
x 100
%m(H2SO4) = %m(H2SO4) = 1,4 %
VIII.
BIBLIOGRAFIA 1. Chang, Raymond. (1998). Química. México: McGraw-Hill. Sexta Edición. 2. BROWN, T. L., H.E. Y BURSTEN, B.E. (1993) .Química la ciencia central. 3. Instituto de ciencias y humanidades; Química, análisis de principios y aplicaciones; 3era ed. Tomo I, lumbreras editores; lima-Perú, 2008. ADUNI.
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