Lección 6 Preparación y Titulación de Soluciones-2do Sem 2020 PDF

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 Facultad de Ciencias y Tecnología Laboratorio de QuímicaTaller de Laboratorio en línea sobre:Preparación y Titulación de Disoluciones(septiembre 21 – septiembre 26, 2020)Profesor(a): Adrian SerranoNombre: Maria Castillo 4-812-634 Grupo B-2II112 Fecha 25/09/Joseline Serracín 4-816-Clarissa Wong 2-7...

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Facultad de Ciencias y Tecnología Laboratorio de Química

Taller de Laboratorio en línea sobre:

Preparación y Titulación de Disoluciones (septiembre 21 – septiembre 26, 2020) Profesor(a): Adrian Serrano Nombre: Maria Castillo

4-812-634

Grupo B-2II112

Fecha 25/09/2020

Joseline Serracín 4-816-210 Clarissa Wong

2-749-28

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 Es un método cuantitativo dentro del laboratorio químico que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo a partir de un reactivo con concentración conocida, esto se hace a partir del volumen conocido de ambos reactivos y la concentración conocida de un solo reactivo. o Función del matraz volumétrico, la pipeta y la bureta

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 voluemenes mediante succion 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  Identificar la diferencia entre el indicador fenolftaleína y rojo de metilo Existen distintas sustancias que sirven como indicador de un 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 “What is a titration and how is it performed” (6:35 min) https://www.youtube.com/watch?v=YqfvRBJiPg 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.

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

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) o 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.

Actividad #2 (25 minutos) Utilizando el simulador de titulación https://pages.uoregon.edu/tgreenbo/acid_base.html determina la concentración de una solución de NaOH (una base fuerte) desconocida mediante la titulación con una solución de HCl (un ácido fuerte) de concentración conocida. 1. Selecciona el tipo de reacción (strong acid vs strong base) 2. Seleccione el reactivo de concentración desconocida para el llenado de la bureta. (Base Fuerte, sugerimos NaOH) 3. Activa mediante un clic el punto 3 y selecciona de las opciones las fórmulas correctas de los reactivos de la reacción de titulación fundamental para la titulación. 4. Seleccione el indicador a utilizar (fenolftaleína)

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. 5. Utilizando el control deslizante (Slider) adicione el titulante de manera gradual. Al observar cambios en la coloración dentro del erlenmeyer, utilice el botón gota a gota (Dropwise) para alcanzar el punto final. 6. Realice los cálculos para determinar la concentración molar del ácido clorhídrico e introduzca su valor para verificar su respuesta presionando ok (correct)

ca∗va =cb∗ vb 0.1946∗25.00=x∗ 20.16 4.865=x∗20.16 4.865 =x 20.16 x=0.2413 Actividad #3 (30 minutos) Utilizando el simulador de titulación https://pages.uoregon.edu/tgreenbo/acid_base.html 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. Selecciona el tipo de reacción (weak acid vs strong base) 2. Seleccione el reactivo de concentración desconocida para el llenado de la bureta. 3. Activa mediante un clic el punto 3 y selecciona de las opciones las fórmulas correctas de los reactivos de la reacción de titulación fundamental para la titulación. 4. Seleccione el indicador a utilizar (rojo de metilo) Nota. A este punto ya el simulador ha definido el contenido del Erlenmeyer, una alícuota (volumen medido con alta precisión) de la solución estándar. 5. Utilizando el control deslizante (Slider) adicione el titulante de manera gradual. Al observar cambios en la coloración dentro del erlenmeyer, utilice el botón gota a gota (Dropwise) para alcanzar el punto final. 6. Realice los cálculos para determinar la concentración molar del ácido acético en la muestra de vinagre e introduzca su valor para verificar su respuesta presionando ok (correct)

NaOH +CH 3 COOH =CH 3 COONa + H 2 O numero de moles de soluto concentracion molar = volumen de la solucion moles 0.189 M = 0.025 L moles=( 0.189 M )( 0.025 L) =0.004725 mol numero de moles de soluto concentracion molar = volumen de la solucion 0.004725 mol concentracion molar = =0.235 M 0.0205 L 7. Transforme la concentración molar del ácido a porcentaje en masa

%

(

)

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

Para el cálculo de la masa de ácido acético, utilice la fórmula de molaridad, 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.

n de moles de soluto volumen de la solucion n de moles de soluto 0.235 M = 0.0205 L −3 n de moles de soluto= (0.235 M ) ( 0.0205 L )=4.825 x 10 mol 60 g −3 =0.2895 g acido acetico=4.825 x 10 moles 1mol masa densidad= volumen masa 1.05 g /mL= 25 mL molaridad=

(

)

masa= 1.05 g ( 25 mL) =26.25 g mL m % = masa del soluto (acido) x 100 masade la soluicon m m 0.2895 g % = x 100 m 0.2895 g+26.25 g m 0.2895 g x 100 % = m 26.5395 g m % =1.091% m

(

)

8. 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.

Actividad(es) post- sesión virtual de laboratorio (25 minutos) 1. Ingresar en el laboratorio virtual de chem-collective: “http://chemcollective.org/activities/autograded/124” a. “Determinar la concentración de un ácido fuerte desconocido” i. Utilizar habilidades tecnológicas para determinar la concentración de un ácido fuerte monoprótico:  Titular utilizando hidróxido de sodio y fenolftaleína como indicador.  Tranquilo todo está en el almacén de reactivos (Stockroom - Solutions).  Se sospecha que la concentración del ácido esta entre los 0.025M y los 2.5M.  solo tenemos disponible NaOH 10M, así que antes tendrás que diluir la base.  Para que el volumen en donde se alcance el punto final de la titulación este entre 10mL y 50mL  (diluir aproximadamente a 1M),  Tienes toda la cristalería (stockroom glassware) y agua destilada que requieras (solutions), recuerda mantener tu área de trabajo lo más despejada posible, mil gracias y manos a la obra.  Realizar todos los cálculos, tendrás (3) tres oportunidades para ingresar el valor correcto, recabar evidencias de tus hallazgos y reportar tus logros en tu bloque de notas.

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 “Preparaciones de disoluciones y valoraciones ácido base” (12:15 min) https://www.youtube.com/watch?v=XTRFBXmpj-8 4. 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) 5. PraxiLab virtual titration Lab: http://52.38.63.223:8080/PraxiLabsVirtual/FreeDemo/?ANACHEM_CH3COOH 6. “How to do titrations” (3:46 min) https://www.youtube.com/watch?v=-1nJv0k8zQU 3.

7. “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 9. Titration Calculations: https://www.youtube.com/watch?v=2z4mlE6MK0U&feature=youtu.be (2:33 min) 8.

PRÁCTICA DE TITULACIÓN DE SOLUCIONES 1. Calcular la molaridad de una solución de hidróxido de sodio, NaOH. Si se titularon 40 mL de esta base con un estándar de HCl 0.5 M y se consumieron 60 mL. R= 0.75 mol/L. la reacción se muestra abajo. NaOH + HCl à NaCl + H2O

2. Se tituló una muestra de ácido oxálico de 50,0 mL. En el proceso se consumieron 35 mL de un estándar de NaOH 1,00 M. hallar la molaridad del H 2C2O4. Si la densidad del ácido oxálico es 1,08 g/mL calcule el % de acido oxálico en la muestra. R/. 0,35M; 2,92% H2C2O4 + 2NaOH à Na2C2O4 + 2H2O M 1∗V 1=M 2∗V 2 1.00 m∗35 mL=X∗50,0 mL 35=x∗50,0 mL 35 =X 50 0.7 =X 2 X =0.35 M Porcentaje de acido oxálico (

0.35 moles 90 g 1 L sol 1 mL )(100) )( )( )( 1 L sol 1 mol 1000 mL 1.08

( 0.35 ) (90 ) ( 0.001 ) ( 0.9260)( 100 ) 2.92 %

3. Se analiza por titulación una muestra 20,0 mL de una solución de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2 de densidad 1,10 g/mL. Si en la titulación se consumieron 25 mL de un estándar de ácido clorhídrico HCl 0.5 M. Calcular la molaridad de la muestra de hidróxido de calcio y el porcentaje en masa de este. R= 0.3125 mol/L y 2,10 %. 2HCl + Ca(OH)2 à CaCl2 + 2H2O Molaridad de la muestra Ca(OH)2 M 1∗V 1=M 2∗V 2 0.5∗25 mL=x∗20 mL 12.5= X∗20 12.5 =x 20 0.625 =x 2 x=0.3125 Porcentaje en masa de Ca(OH)2 (

0.3125 moles Ca (OH ) 2 74 g Ca ( OH )2 1 L sol 1mL )( )( )( )(100) 1000 mL 1.10 g 1 L sol 1mol

(0.3125 )(74 )(0.001 )(0.91 )(100) 0.02104∗100 2.10 %

4 .Me di a nt et i t ul a c i óns e analizó una muestra de 25 mL Sr(OH)2 con un estándar de HCl 0.10 M. Si se consumieron durante la titulación 25 mL del estándar de ácido, determine los gramos de hidróxido de estroncio Sr(OH)2 presentes en la muestra. R/ 0.152 g 2 HCl(ac) + Sr(OH)2 à SrCl2(ac) + H2O(l) 2 HCl(ac) + Sr(OH)2  SrCl2(ac) + H2O(l) 1 mol Sr OH ( ) 2 121 g 0.3025 0.10 M HCl Sr ( OH ) 2 = g Sr (OH )2 0.025 L 1L 2 mol HCl 1mol 2 ¿ 0.151 g Sr (OH )2

)(

(

)(

)

5. Se analizó una muestra de 50 mL Ba(OH)2 con un estándar de HCl 0.10 M. si el se consumieron durante la titulación 40 mL del estándar de ácido, determine los gramos de hidróxido de bario presentes en la muestra y la molaridad del hidróxido de bario. R/ 0.343 g y 0.04 M. 2HCl + Ba(OH)2 à BaCl2 + 2H2O 0.10 M HCl 1 mol Ba ( OH )2 171 g 0.684 Ba(OH )2 = g Ba(OH )2 0.040 L 1L 2mol HCl 1mol 2 ¿ 0.342 g Ba ( OH ) 2 1 mol −3 Ba ( OH) 2 =2 x 10 moles Ba (OH )2 moles =0.342 g 171 g 2 x 10−3 moles Ba ( OH )2 [ M ]= 0.050 L

)(

(

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)

[ M ]=0.04 Molar...