Laboratorio Resuelto de disoluciones practicas desarrolladas en clase PDF

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ciencias y Tecnología Laboratorio de QuímicaTaller de Laboratorio en línea sobre:Preparación y Titulación de Disoluciones(mayo 3 – mayo 8, 2021)Profesor(a): Grupo_________________________ Fecha _________________________________ Nombre ___________________...

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ciencias y Tecnología Laboratorio de Química

Taller de Laboratorio en línea sobre:

Preparación y Titulación de Disoluciones (mayo 3 – mayo 8, 2021) Profesor(a): Grupo_________________________ Fecha _________________________________ Nombre ____________________________ Cédula ________________________________ OBJETIVOS DE APRENDIZAJE: Al finalizar la clase, YO podré: 1. ___ Explicar la técnica de titulación ácido-base y describir mediante el uso de ecuaciones químicas los cambios químicos que se producen. 2. ___ Identificar la cristalería utilizada en el análisis volumétrico para la titulación ácido – base (bureta, pipeta volumétrica, erlenmeyer, matraz volumétrico, etc.) 3. ___ Realizar una simulación para aplicar la técnica de titulación, valorando una solución de concentración desconocida utilizando una solución estándar (de concentración definida), a través del simulador de laboratorio virtual. 4. ___ Explicar la diferencia entre el punto final y el punto de equivalencia en una titulación ácido – base. 5. ___ Calcular la concentración de una solución (ácido o base) a partir de la información obtenida en un experimento de valoración. 6. ___ Determinar la concentración (% m/m) de ácido acético contenido en una muestra de vinagre mediante la titulación ácido – base en el simulador. AGENDA DE TRABAJO Actividad Pre – sesión Virtual de Laboratorio - Apoyado en los (2) dos videos indicados a continuación o cualquier otra fuente a su disposición, establecer: o Que es la titulación R//: La titulación es un procedimiento cuantitativo analítico de la química. Con la titulación puede determinar la concentración desconocida en un líquido añadiéndole reactivos de un contenido conocido. La titulación es un procedimiento relativamente sencillo que no requiere un despliegue de aparatos técnicos para determinar la concentración de sustancias conocidas disueltas.

o Función del matraz volumétrico, la pipeta y la bureta: R//: La función de las tres es medir con exactitud el volumen de un líquido. El matraz volumétrico mide 100 mL o según indique; la pipeta mide volúmenes mediante succión y se libera el líquido cuando se saca el dedo que obstruye la parte superior; la bureta por lo general mide 50 mL y permite regular el volumen que se vierte mediante una válvula. o Que es un indicador ácido – base y como funciona  Comente acerca de la utilización del indicador fenolftaleína y su rango de viraje. R//: Hay muchas sustancias que funcionan o sirven como indicador de ácido. Al introducir dicha sustancia al ácido o base, cambia de color al ser agitado con otro reactivo, dando así diferentes coloraciones si es un ácido o es una base. Por ejemplo, si se usa fenolftaleína para saber el pH de una sustancia, se tornará un color fucsia para una base o incoloro para un ácido; si se usa el rojo de metilo para saber el pH de una sustancia, se tornará un color amarillo si es una base o de color rojo si es un ácido. -

La Bureta y su preparación, (4:32 min) https://www.youtube.com/watch?v=o9EQXUrdHws Titulación, 6:37 min https://www.youtube.com/watch?v=hBjHevh_Lxc

o Esta información será discutida en la sesión de laboratorio y formará parte del informe

Actividad(es) Durante sesión virtual de laboratorio en el horario asignado I. Discusión de los objetivos de aprendizaje y las actividades de pre-sesión virtual (20 minutos) II.

 Resolver el Taller 1. Actividad en grupo Para las actividades a realizar se necesita tener:  Calculadora científica  Fórmulas para determinar la concentración de una muestra desconocida  Cuaderno u hojas para realizar las anotaciones

-

o

 Actividad #1 (20 minutos) “Introducción a la titulación ácido-base mediante el ejemplo de titulación de 20 ml de HCl de concentración desconocida con NaOH 0.1M. Cubre información sobre indicadores, punto final, punto de equivalencia y cálculo de la concentración desconocida” (9:24 min) https://es.khanacademy.org/science/chemistry/acid-base-equilibrium/titrations/v/titration-introduction  Haz una lista de los materiales y reactivos necesarios para la titulación  Al lado de cada material y reactivo describe en una línea su función durante el proceso de titulación  En conjunto con el docente reflexiona sobre los conceptos de pH, indicador, punto final, punto de equivalencia y cálculo de la concentración desconocida.

I.

Lista de materiales y reactivos necesarios para la titulación:

Materiales y reactivos: I.

Vaso precipitado

Función Fue utilizado para preparar, medir, calentar y transportar líquidos.

II.

Bureta

Contiene una solución volumétrica de la cual se conoce la concentración de la sustancia.

III.

Indicador de ácido base (fenolftaleína)

Es un indicador de pH que en disoluciones acida permanece incoloro, pero en disoluciones básicas tiene color rosada con un punto de viraje entre pH= 8 (incoloro) y pH=10 (rosado).

IV.

Solución estándar (NaOH)

Es un reactivo, además es una solución de concentración exactamente conocida utilizada en una titulación (reactivo valorante).

V.

Ácido (HCL)

Es un reactivo, además es un acido con una base fuerte que se utiliza para preparar la disolución.

VI.

Pipeta

Permite medir la alícuota de un líquido con mucha precisión.

VII.

Matraz Erlenmeyer

Su función es contener líquidos. Además, estos se pueden calentar a temperaturas muy alta.

II.

En conjunto con el docente reflexiona sobre los conceptos de pH, indicador, punto final, punto de equivalencia y cálculo de la concentración desconocida. 

pH: Mediante este concepto, podemos inferir que es relativamente útil en este y muchos más temas, ya que nos permite medir la acidez o alcalinidad de una disolución.



Indicador: Este concepto tiene la cualidad de indicarnos si una sustancia es un acido o una base débil.



Punto final: El punto final representa el final de una reacción química específica, tal como la precipitación, y puede ser indicado por un cambio de color, una lectura de tensión o pH o un punto de inflexión en una representación gráfica de los datos.



Punto de equivalencia: Este punto es sumamente importante, ya que nos indica que la cantidad de titulante agregada fue suficiente para neutralizar completamente la solución del analítico.



Calculo de concentración: Este calculo nos permite encontrar la cantidad de un soluto desconocido de una solución.

 Actividad #2 (30 minutos) trabajo en grupo. Utilizando el siguiente simulador de titulación: https://labovirtual.blogspot.com/search/label/valoraci%C3%B3n%20%C3%A1cido-base Determina la concentración del ácido clorhídrico (un ácido fuerte), mediante la titulación con una solución de NaOH (una base fuerte) de concentración conocida. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9. 10.

Para ello dispone de una solución estándar de NaOH 0.2 M Para escoger el ácido, desliza el cursor sobre la pipeta que contiene el ácido que se va a usar. Selecciona una alícuota de 20 mL de HCl, haciendo clic sobre la pipeta de este ácido. Selecciona un indicador ácido-base a utilizar (fenolftaleína) pulsando sobre el bulbo de goma naranja del gotero. Mida el volumen inicial. Coloca el mouse sobre la llave de la bureta para dejar salir la disolución valorante. Deja salir líquido hasta que la disolución del matraz cambie de color (viraje del indicador). Agita el matraz deslizando el cursor sobre este, para comprobar que el cambio de color es permanente, en caso contrario sigue valorando hasta que el cambio de color sea permanente. Ahora lea y anote el volumen final. Ahora con la información obtenida calcula la concentración molar del HCl. Hacer clic en la flecha pequeña al lado derecho de la bureta para reiniciar.

Fuente: Liceo AGB https://www.liceoagb.es/quimigen/acibas11.html Nota: A este punto ya el simulador ha definido el contenido del Erlenmeyer, una alícuota (volumen medido con alta precisión) de la solución estándar.

Datos:

Conversiones:

v i=20 ml HCl v f =20+16.1 ml =36.1 ml

36.1

HCl + NaOH → H 2 O+ NaCl

20.0

[ NaOH ]=0.2 M = moles = moles l

0.036 l

0.2 M =

X 0.0361l

X = ( 0.2 M ) (0.0361 l )

X =0.00722moles NaOH También:

0.00722 moles HCl

HCl=

moles moles = 0.0200 l l

HCl=

0.00722 moles 0.0200 l

HCl=0.361 M R// L

t

ió

l

d HCl

d 0 361 M

ml∗1 l =0.036 l 1000 ml

ml∗1l =0.0200l 1000 ml

Actividad #3 (40 minutos) trabajo en grupo. Utilizando el simulador de titulación https://labovirtual.blogspot.com/search/label/valoraci%C3%B3n%20%C3%A1cido-base Determina la concentración de ácido acético (un ácido débil) contenido en una muestra de vinagre mediante la titulación con una solución de NaOH (una base fuerte) de concentración conocida. 1. Para ello dispone de una solución estándar de NaOH 0.2 M 2. Para escoger el ácido, desliza el cursor sobre la pipeta que contiene el ácido que se va a usar. 3. Selecciona una alícuota de 20 mL de ácido acético (solución de vinagre), haciendo clic sobre la pipeta de este ácido. 4. Selecciona un indicador ácido-base a utilizar (fenolftaleína) pulsando sobre el bulbo de goma naranja del gotero. 5. Coloca el mouse sobre la llave de la bureta para dejar salir la disolución valorante. 6. Deja salir líquido hasta que la disolución del matraz cambie de color (viraje del indicador). 7. Agita el matraz deslizando el cursor sobre este, para comprobar que el cambio de color es permanente, en caso contrario sigue valorando hasta que el cambio de color sea permanente. Lea el volumen final y anótelo.

8. Ahora con la información obtenida calcula la concentración molar del ácido acético CH 3COOH en la muestra de vinagre.

Conversiones:

Datos:

v i=20 ml C H 3−COOH v f =20+17 ml=37 ml

C H 3−COOH + NaOH → H 2 O+ C H 3−COONa

[ NaOH ]=0.2 M = moles = moles

0.037 l

l

0.2 M =

X 0.037l

X = ( 0.2 M ) (0.037 l ) X =0.0074 moles NaOH También:

0.0074 moles C H 3−COOH C H 3−COOH =

moles moles = 0.0200l l

C H 3−COOH =

0,0074 moles 0.0200 l

37

ml∗1l =0.037 l 1000 ml

20.0

ml∗1l =0.0200l 1000 ml

9. Para el cálculo de la masa de ácido acético, utilice la fórmula de molaridad, la masa molar del ácido, y para calcular la masa de la solución considere que el experimento se desarrolló a 20°C, donde la densidad del ácido acético es 1.05 g/mL. 10. Calcule el porcentaje de ácido acético en la muestra de vinagre usando la fórmula de abajo;

%

(

)

m masa del ácido acético x 100 % = masa de la solución m

Masa del ácido acético:

C H 3−COOH =C 2 H 4 O 2 C=2∗12,01 =24.02 H =4∗1=4

molaridad=

n de moles de soluto ∗100 volumen de solución

H −COOH ( 0.37 mol C1HL −COOH )( 60.02 g C1 mol )( 10001 Lml )=0.0222 3

3

0=2∗16 =32 mm de C 2 H 4 O2=60.02 g/mol

%

m masadel soluto ∗100 = m masa de solucion

%

m 0.0222074 g /ml ∗100 = 1.05 g /ml m %

m =2.12 % m

11. Investiga la concentración del ácido acético en el vinagre comercial y compara con el resultado obtenido (podrías por ejemplo mirar en tu cocina si hay una botella de vinagre y leer la etiqueta). Explica cualquier similitud o diferencia observada. R//: La concentración de ácido acético va desde el 3% al 5%. Mediante nuestro laboratorio logramos identificar que la diferencia entre el resultado obtenido es que el comercial parte del 3% de concentración, mientras el resultado obtenido tiene una concentración de 2.12 %.

MATERIAL EXTRA: 1. Simulador de valoración ácido base: http://labovirtual.blogspot.com/2016/03/valoracion-acido-base_5.html 2. “Volumetría ácido - base” (14:34 min) https://www.youtube.com/watch?v=LNZvwggp1Fw 3.

4. 5. 6. 7.

8.

“Preparaciones de disoluciones y valoraciones ácido base” (12:15 min) https://www.youtube.com/watch?v=XTRFBXmpj-8 Tutorial del virtual lab – post sesión: Determinación de la molaridad de un ácido: https://ejercicios-fyq.com/TDeterminacion-de-la-molaridad-de-un-acido-Lab (10:25 min) “How to do titrations” (3:46 min) https://www.youtube.com/watch?v=-1nJv0k8zQU “How to do titration calculations” (5:12 min) https://www.youtube.com/watch?v=ovx-Sro4NXM&t Setting up & performing a titration: (Subtitulado en español) (6:52 min) https://www.youtube.com/watch?v=sFpFCPTDv2w&feature=youtu.be Titration Calculations: https://www.youtube.com/watch?v=2z4mlE6MK0U&feature=youtu.be (2:33 min)

Titulación, 6:37 min https://www.youtube.com/watch?v=hBjHevh_Lxc

Otros Práctica de titulación ácido base, 5:20 min https://www.youtube.com/watch?v=lzCF6BL-jt4 Análisis volumétrico, titulación, 10:19 min https://www.youtube.com/watch?v=l15Ib7FFqdI...