Equivalentes Quimicos cp 1 PDF

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clase práctica de fisicoquímica...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA RECINTO UNIVERSITARIO “SIMÓN BOLÍVAR”

DEPARTAMENTO DE QUIMICA ASIGNATIRA DE QUÍMICA ANALITICA TEMA. CALCULOS DE EQUIVALENTES QUIMICOS Y SUS IMPLICACIONES. Clase practica AUTOR: 

Br. Lauren Celeste Rojas Pérez.



2M1 – IQ



Msc. José Canales.

GRUPO:

DOCENTE:

Managua 02 de octubre de 2020

SUMARIO. 

CALCULOS DE QUIVALENTES



CALCULOS DE NORMALIDAD

COMPETENCIAS. 

CALCULA EL PESO EQUIVALENTE DE UNA SUSTANCIA DADA, DE ACUERDO DE ACUERDO AL TIPO DE COMPUESTO



CALCULA LA NORMALIDAD DE UNA SOLUCION APLICANDO EL FORMULARIO CORRESPONDIENTE

Un Equivalente Químico (EQ), también llamado Peso Equivalente o Equivalente-gramo es la cantidad

de

una

sustancia

que

reacciona

para

producir

1

mol

de

producto.

Veamos cómo se calcula el Equivalente Químico en diferentes tipos de sustancias: Equivalente Químico de un Ácido: Equivalente Químico de un Ácido: depende del número de hidrógenos del ácido que se disocian. Viene dado por la siguiente ecuación:

EQÁcido =

peso molecular del ácido · nº átomos de H+ del ácido.

Ejemplo 1: Equivalente químico del ácido sulfúrico disuelto en agua (H2SO4 → 2 H+ + SO4-2

EQÁcido Sulfúrico =

peso molecular H2SO4 98 gramos / mol = = 49 g / mol + 2 nº átomos de H del ácido

. . Ejemplo 2: Equivalente químico del HNO3 en la reacción HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O EQÁcido NITRICO =

= 63 g / mol

= peso molecular HNO3

63 gramos / mol

nº átomos de H+ del ácido. Equivalente Químico de un Hidróxido:

1 .

Equivalente Químico de un Hidróxido: depende del número de hidrógenos del ácido que se disocian. Viene dado por la siguiente ecuación: peso molecular del hidróxido · nº de grupos OH que posee

EQHidróxido =

Ejemplo 1: Equivalente químico del NaOH en la reacción NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O

peso molecular NaOH 40 gramos / mol = = 40 g / mol nº grupos OH 1

EQNaOH = .

.

Ejemplo 2: Equivalente químico del Ca(OH)2 en la reacción Ca(OH)2 + H3PO4 → CaHPO4 + 2 H 2O

peso molecular Ca(OH)2 74 gramos / mol = = 37 g / mol 2 nº grupos OH

EQCa(OH)2 = .

.

Equivalente Químico de una Sal: Equivalente Químico de una sal: depende del número de carga de los iones que se generan al disociarse la sal. Viene dado por la siguiente ecuación:

EQSal = peso molecular de la sal · nº de cargas de los iones. Ejemplo 1: Equivalente químico del NaNO3 que se disuelve según (NaNO3 → NO3-+ Na+) EQNaOH =

=

= 85 g / mol

peso molecular NaNO3 nº cargas de iones

85 gramos / mol 1

. . Ejemplo 2: Equivalente químico del Cr2(SO4)3 que se disuelve según (Cr2(SO4)3 → 3 SO42- + 2 Cr3+)

peso molecular Cr2(SO4)3 392 gramos / mol = = 65,3 g / mol nº cargas de iones 6

EQCr2(SO4)3 = .

.

Ejercicios de Equivalente Químico:

1) Calcule el peso equivalente para las sustancias dadas. a) Ba(OH)2, b) HCl, c) KCN, d) AgNO3, e) KSCN, f) KCl, g) KMnO4, h) K2Cr2O7 MnO4- + 8H++5e-

Mn2+ + 4H2O

MnO4- 2H2O +3e-

MnO2 +4OH-

(Medio acido)

(Medio básico)

Cr2O72- +14H+ + 6e-

2Cr3+ +7H2O ma

Cr2O72- +4H2O + 6e-

Cr2O3 +8OH- mb

a-) Ba(OH)2

EQHidroxido=

peso molecular den hidroxido N ° de grupos OH que posee

Ba(OH)2= 171.33 g/mol

OH= 2

EQ Ba ( OH ) 2=

171.33 g /mol =85.665 g /mol 2

b) HCl N ° de grupos H +¿ peso molecular del ácido EQácido= ¿ que posee

EQ HCl =

36.42 g/mol 1

EQ HCl =36.42 g / mol

c) KCN EQsal=

peso molecular del ácido N ° de cargas de iones

EQ KCN =

65 g/mol 1

EQ KCN =65

g mol

d) AgNO3

EQ AgNO 3=

peso molecular AgNO3 N ° de cargas de iones

EQ AgNO 3=

169.8 g /mol 1

EQ AgNO 3=169.8

g mol

e) KSCN EQsal=

peso molecular del ácido N ° de cargas de iones

EQsal=

97 g /mol 1

EQsal=97 g / mol

f) KCl EQsal=

peso molecular del ácido N ° de cargas de iones

EQsal=

74.42 g /mol 1

EQsal=74.42 g/ mol

g) KMnO4 EQsol=

peso molecular de la solucion N °de cargas de iones

EQsol=

158 g/mol 1

EQsol=158 g /mol

EQ en redox: 

En medio ácido.

MnO+2 Mn+2 + 4H2O

MnO4 + 5eMnO4 + 8H + 5e-

EQ MnO4 = (158 g/mol)/ 5 = 31.6 g/mol

 En medio básico: MnO4 + 2H2O + 3e-

MnO2+ + 4OH

EQ MnO4 = (158g/mol) / 3= 52.66 g/mol h) K2Cr2O7 EQsol=

peso molecular de la solucion N °de cargas de iones

EQsol=

158 g/mol 1

EQsol=158 g /mol EQ en redox: 

En medio ácido.

-2

Cr2O7 + 14H + 6e-

2Cr3+ + 7H2O

EQ = (293.8 g/mol)/ 6= 48.9 g/mol

Ejercicio 2: Calcular el Equivalente Químico del H3PO4 en las siguientes reacciones: 

H3PO4 + 2 NaOH → Na2HPO4 +H2O



H3PO4 + Fe(OH)3 → FePO4 + 3 H2O



3 H3PO4 + Fe(OH)3 → Fe(H2PO4)3 + 3 H2O

Ejercicio 3: Calcular el Equivalente Químico del H3PO4 en las siguientes reacciones: H3PO4 +2 NaOH → Na2HPO4 +H2O En este caso reaccionan 2 átomos de hidrógeno del H3PO4

peso molecular H3PO4 98 g / mol = = 49 g / mol + nº átomos de H del ácido 2

EQH3PO4 =

. H3PO4 + Fe(OH)3 → FePO4 +3 H2O

.

En este caso reaccionan 3 átomos de hidrógeno del H3PO4

peso molecular H3PO4 98 gramos / mol = = 32,6 g / mol + nº átomos de H del ácido 3

EQH3PO4 =

. . 3 H3PO4 + Fe(OH)3 → Fe(H2PO4)3 + 3 H2O En este caso reaccionan solo 1 átomo de hidrógeno del H3PO4

EQH3PO4 =

peso molecular H3PO4 98 gramos / mol = 98 g / mol = + 1 nº átomos de H del ácido .

.

Enunciado 4. ¿Cuál es la normalidad de una lejía de sosa de peso específico 1,18 y 16 % de concentración?. Tomamos 10 cc de una disolución de lejía de sosa de peso específico 1,034, y al neutralizarlos se añaden 32,5 cc de ácido clorhídrico (HCl) 0,1 N. Calcular el tanto por ciento de hidróxido sódico (NaOH) que contiene esta lejía. Enunciado 5. 20 cc de una disolución de carbonato sódico (Na2CO3) se tratan con un exceso de cloruro cálcico (CaCl2). Filtrado el precipitado, se calcina fuertemente y se obtiene un residuo que pesa 0,140 gramos. Calcular la normalidad del carbonato sódico.

Enunciado 6. a) Al neutralizar 10 cc de cierta disolución de hidróxido sódico (NaOH) se gastaron 20 cc de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,2 N. Calcular la normalidad de la solución de hidróxido sódico. b) Se quiere preparar un litro de disolución 0,1 Normal de permanganato potásico (KMnO4), ¿cuántos gramos de sal se necesitarán?.

ENUNCIADO 4. La sustancia activa de una lejía de sosa es el hidróxido sódico (NaOH) y a partir de los datos, tendremos : 1,18 x 1000 x 0,16 = 188,80 gramos de NaOH en un litro de disolución. La normalidad de la disolución se obtendrá a partir de la relación: N = g/l/pM/v =

N=

gV pfgl

=

188.8 X 1 40 X 1

= 4.72

tenemos una disolución 4,72 normal. Para la segunda parte del problema aplicamos la fórmula N1V1 = N2V2 , a partir de la cual deducimos la normalidad de la sosa cáustica: N2 =

N 1V 1 V2

=

0.1 x 32.5 10

= 0.325 N.

aplicando la fórmula de cálculo de la normalidad, sabremos cuantos gramos de NaOH hay en un litro de la disolución: g = [ ] V pfg = (0.325)(40)(1L) = 13g Como sabemos que el peso específico de dicha disolución es 1,034, el peso de un litro será : 1000 x 1,034 = 1034 gramos. finalmente, por una regla de tres simple, Si en 1034 gramos de disolución hay 13 gramos de NaOH, entonces en 100 gramos de disolución habrá X gramos de NaOH Haciendo cálculos resulta, X = 1,257 %. Enunciado 5. 20 cc de una disolución de carbonato sódico (CO 3Na2) se tratan con un exceso de cloruro cálcico (Cl2Ca). Filtrado el precipitado, se calcina fuertemente y se obtiene un residuo que pesa 0,140 gramos. Calcular la normalidad del carbonato sódico.

Podemos plantear las siguientes ecuaciones estequiométricas: y a partir de ellas: Si 56 gramos de óxido de calcio (CaO) proceden de 100 gramos de carbonato cálcico (CaCO3), entonces 106g de Na2CO3 + CaCl2 100g CaCO3 + calor

100g CaCO3 + 2NaCl CO2 + 56g CaO

y a partir de ellas: Si 56 gramos de óxido de calcio (CaO) proceden de 100 gramos de carbonato cálcico CaCO3, entonces 0,140 gramos de CaO procederán de X gramos de CaCO 3. Haciendo operaciones resulta: X = 0,25 gramos de CaCO3. Análogamente, Si 100 gramos de carbonato cálcico (CaCO 3) se obtienen de 106 gramos de carbonato sódico (Na2CO3), entonces 0,25 gramos de carbonato cálcico (CaCO 3) se obtendrán de Y gramos de carbonato sódico (Na2CO3). Haciendo operaciones resulta y = 0,27 gramos de carbonato sódico. Para obtener la normalidad aplicamos la fórmula que la da: N =

gV pfgl

=

0.27 x 2 106 x 0.02

= 0.25N, tenemos una disolución de carbonato sódico 0,25

Normal. Enunciado 6. a) Al neutralizar 10 cc de cierta disolución de hidróxido sódico (NaOH) se gastaron 20 cc de ácido sulfúrico (SO 4H2) 0,2 N. Calcular la normalidad de la solución de hidróxido sódico. b) Se quiere preparar un litro de disolución 0,1 Normal de permanganato potásico (KMnO4), ¿cuántos gramos de sal se necesitarán?. a) La ecuación estequiométrica que aplica en la reacción implicada es: H2SO4 + 2NaOH

Na2SO4 + H2O

Si bien en este caso, para calcular la normalidad de la sosa nos es suficiente con recordar que el producto de la normalidad por el volumen de dos soluciones estequiométricamente equivalentes es constante y escribir: N1V1= N 2V2 = 0.20 x 20 = N2 x 10, de donde resulta que la disolución de hidróxido sódico es 0,4 Normal. b) A partir de la fórmula que nos da la normalidad de una disolución, tenemos : g = [ ] V pfg = 0.10 x 1 x158 = 15.8 g 

Ejercio 7 : Calcular la normalidad y la molaridad de 50 gramos de Na2CO3 en 100 ml de

disolución: o

Normalidad (N): 1.

Peso molecular del Na2CO3 = 106

2.

Equivalente del Na2CO3 = peso molecular / nº de carga del catión de la sal =

106 / 2 = 53

o

3.

nº de Equivalentes en 50 g de Na2CO3 = 50 / 53 = 0,94

4.

N = nº de Equivalentes / litros de disolución = 0,94 / 0,1 = 9,4 N

Molaridad (M): 1.

Moles de soluto = masa soluto / peso molecular = 50 / 106 = 0,47 moles

2.

M = moles soluto / litros disolución = 0,47 / 0,1 = 4,7 M (M = N/2 en este

caso) Ejercicio 8: Calcular la normalidad de 20 gramos de hidróxido de berilio Be(OH)2 en 700 ml



de disolución: o

Peso molecular del Be(OH)2 = 43

o

En

una

disolución

el

hidróxido

de

berilio

se

disocia

de

la

forma: Be(OH)2 → Be+2 + 2 OHo

Equivalente del Be(OH)2 = peso molecular / nº de OH- = 43 / 2 = 21,5

o

nº de Equivalentes en 20 g de Be(OH)2 = 20 / 21,5 = 0,93

o

N = nº de Equivalentes / litros de disolución = 0,93 / 0,7 = 1,33 N

Ejercicios de Normalidad: Ejercicio 9: ¿Qué disolución contiene mayor cantidad de ácido sulfúrico H2SO4, una 1 N o una 0,5 M? Razona la respuesta. Ejercicio 10: Calcular la cantidad de NaOH necesaria para preparar medio litro de disolución 4,5 N. (Dato: peso molecular del NaOH = 40). Ejercicio 11: Calcular la normalidad de una disolución de HCl que contiene 100 gramos de soluto en 3 litros de disolución. (Dato: peso molecular del HCl = 36,5).

Ejercicio 12: Calcular la normalidad de 3,5 gramos de NaCl en 600 gramos de disolvente sabiendo que la densidad de la disolución es 0,997 g /ml. (Dato: peso molecular del NaCl = 58,4).

siguiente

Solución Ejercicios de Normalidad: Ejercicio 9: ¿Qué disolución contiene mayor cantidad de ácido sulfúrico H2SO4, una 1 N o una 0,5 M? Razona la respuesta. Solución: 

1

Disolución:

1.

Normalidad = 1 N = nº de equivalentes de H2SO4 / litros de disolución

2.

nº de equivalentes de H2SO4 = masa soluto / equivalente = masa soluto / (peso

molecular / nº de H+) = masa soluto / (peso molecular / 2) = 2 (masa soluto / peso molecular)





3.

1 N = (2 · masa soluto / peso molecular) / litros de dislución

4.

masa soluto = litros de disolución · peso molecular / 2

2

Disolución:

1.

Molaridad = 0,5 M = moles de H2SO4 / litros de disolución

2.

moles de H2SO4 = masa soluto / peso molecular

3.

0,5 M = 1/2 M = (masa soluto / peso molecular) / litros de disolución

4.

masa soluto = litros de disolución · peso molecular /2

Vemos que por lo tanto las dos disoluciones contienen la misma cantidad de soluto.

Ejercicio 10: Calcular la cantidad de NaOH necesaria para preparar medio litro de disolución 4,5 N. (Dato: peso molecular del NaOH = 40). Solución: 1.

Normalidad = nº equivalentes NaOH / litros de disolución

2.

Equivalente de NaOH = peso molecular / nº de OH- = 40 / 1 = 40

3.

nº de Equivalentes de NaOH = masa soluto / 40

4.

Normalidad = 4,5 N = (masa soluto / 40) / 0,5

5.

masa soluto = 4,5 · 0,5 · 40 = 90 gramos de NaOH

Ejercicio 11: Calcular la normalidad de una disolución de HCl que contiene 100 gramos de soluto

en

3

litros

de

disolución.

(Dato:

peso

molecular

del

HCl

=

36,5).

Solución: 

Normalidad = nº equivalentes HCl / litros de disolución



Equivalente de HCl = peso molecular / nº de H+ = 36,5 / 1 = 36,5



nº de Equivalentes en 100 g de HCl = 100 / 36,5 = 2,7



Normalidad = 2,7 / 3 = 0,9 N

Ejercicio 12: Calcular la normalidad de 3,5 gramos de NaCl en 600 gramos de disolvente sabiendo que la densidad de la disolución es 0,997 g /ml. (Dato: peso molecular del NaCl = 58,4). Solución: 

masa disolución = masa soluto + masa disolvente = 3,5 + 600 = 603,5 gramos



densidad = 0,997 = masa disolución / ml de disolución → volumen disolución = 603,5 / 0,997

= 605,3 ml 

Equivalente de NaCl = peso molecular / nº carga ión = 58,4 / 1 = 58,4



nº Equivalentes de NaCl en 3,5 g = 3,5 / 58,4 = 0,0599



Normalidad = nº equivalentes HCl / litros de disolución = 0,0599 / 0,6053 = 0,099 N...