P5-6 - Valoración de un ácido fuerte y débil con una base fuerte PDF

Preview

Summary

- - - INGENIERÍA BIOQUÍMICA - - -- - - QUÍMICA ANALÍTICA - - -Catedráticos de laboratorio:Profr. IBQ Fernando González RamírezProfr. I A Javier Gutiérrez GonzálezProfra. Diana C. Miranda LópezProfra. M. en C. María Antonieta Guerra Vargas.INFORME DE LABORATORIOPrácticas 5 y 6: VALORACIÓN DE UN ÁCIDO...

Description

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

- - - INGENIERÍA BIOQUÍMICA - - - - - QUÍMICA ANALÍTICA - - Catedráticos de laboratorio: Profr. IBQ Fernando González Ramírez Profr. I A Javier Gutiérrez González Profra. Diana C. Miranda López Profra. M. en C. María Antonieta Guerra Vargas.

INFORME DE LABORATORIO

Prácticas 5 y 6: VALORACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE Y DÉBIL CON UNA BASE FUERTE Fecha de entrega: 30 de septiembre de 2021 Grupo: 4IV1

Alumno: - SÁNCHEZ ZAMORANO JULIO CÉSAR

Informe Prácticas 5 y 6

Sánchez Zamorano Julio César

Química Analítica

4IV1 – 01/10/2021

Objetivos: Determinar el contenido de un ácido fuerte en una disolución problema, mediante la titulación con una base fuerte como NaOH de concentración conocida.  Determinar el contenido de un ácido débil en una disolución problema, mediante la titulación con una base fuerte como NaOH de concentración conocida, seleccionando correctamente el indicador. 

Mapa conceptual:

Diagrama de flujo:

Informe Prácticas 5 y 6

Sánchez Zamorano Julio César

Química Analítica

4IV1 – 01/10/2021

Cálculos: No. De lista 26

Ácido fuerte con base fuerte: mL de NaOH gastados en cada valoración: 1ra = 7.4 2da = 7.6 3ra =7.5 Promedio: 7.5 ml, ya que los tres valores obtenidos tienen una cercanía no mayor a 0,1 ml por ende los tres son tomados en cuenta para realizar el promedio. Ácido débil con base fuerte: mL de NaOH gastados en cada valoración: 1 = 7.4 ra

2 = 7.6 da

3 =7.5 ra

Promedio: 7.5 ml, ya que los tres valores obtenidos tienen una cercanía no mayor a 0,1 ml por ende los tres son tomados en cuenta para realizar el promedio.

Ácido fuerte con base fuerte: HCl 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 𝑚𝐿 Factor de dilución = 𝑎𝑙í𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 = = 10 10 𝑚𝐿

Normalidad obtenida de la práctica anterior: 0.0993378N Meq = (mL * N) * Factor de dilución 𝑚𝑒𝑞 Meq = 7.5 𝑚𝐿 ∗ 0.0993378 𝑚𝐿 ∗ 10 = 7.450335 𝑚𝑒𝑞 Pesos atómicos de cada elemento: H = 1 g/mol Cl = 35.5 g/mol Pm HCl = 36.5 g/mol Peq = Pm H+ / H+ = 36.5 / 1 (ya que es monoprótico) = 36.5 g/eq Pmeq = Peq / 1000 = 36.5 / 1000 = 0.0365 g/meq g HCl = meq * pmeq = 7.450335 meq * 0.0365 g/meq = 0.271937g HCl HNO Los meq obtenidos se mantienen iguales al ser monopróticos ambos ácidos, por ende solo procedemos a calcular el Pmeq. Pesos atómicos de cada elemento: H = 1 g/mol N = 14 g/mol O = 16 g/mol Pm HNO = 63. g/mol Peq = Pm H+ / H+ = 63 / 1 (ya que es monoprótico) = 63 g/eq Pmeq = peq / 1000 = 63 / 1000 = 0.063 g/meq g HNO3 = meq * pmeq = 7.450335 meq * 0.063 g/meq = 0.4693 g HNO 3

3

3

Informe de cálculos obtenidos para ácido fuerte  meq HCl = 7.450335  g HCl = 0.271937  g HNO = 0.4693 3

Ácido débil con base fuerte: CH COOH Factor de dilución = Volumen total / Alícuota = 100 ml / 10 ml = 10 Normalidad obtenida de la práctica anterior: 0.0993378N Meq = (Ml * N) * Factor de dilución Meq = (7.5ml * 0.0993378N) * 10 = 7.450335meq Pesos atómicos de cada elemento: H = 1 g/mol O = 16 g/mol C = 12 g/mol 3

Informe Prácticas 5 y 6

Sánchez Zamorano Julio César

Química Analítica

4IV1 – 01/10/2021

Pm CH COOH = 60 g/mol Peq = Pm H+ / H+ = 60 / 1 (ya que es monoprótico) = 60 g/eq Pmeq = peq / 1000 = 60 / 1000 = 0.06 g/meq g ácido acético = meq * pmeq = 7.450335 meq * 0.06 g/meq = 0.447g CH COOH 3

3

HOOC-CH CH -COOH (ácido succínico) Los meq obtenidos se mantienen iguales, pero cambian el Peq, y por tanto, los gramos de ácido succínico. Pesos atómicos de cada elemento: H = 1 g/mol O = 16 g/mol C = 12 g/mol Pm ácido succínico = 118 g/mol Peq = Pm H+ / H+ = 118 / 2 (ya que es diprótico) = 59 g/eq Pmeq = peq / 1000 = 59 / 1000 = 0.059 g/meq g ácido succínico = meq * pmeq = 7.450335 meq * 0.059 g/meq = 0.43957 g ácido succínico 2

2

Informe de cálculos obtenidos para ácido débil  meq ácido acético = 7.450335  g ácido acético = 0.447  g ácido succínico = 0.43957

Conclusiones   

 

Un ácido fuerte se disocia totalmente en disolución acuosa (actúa como electrolito fuerte), mientras que un ácido débil lo hace parcialmente (electrolito débil). La sal formada para el caso de la titulación de un ácido fuerte, se trata de una sal neutra (pH 7) mientras que la sal formada por un ácido débil es básica (pH aprox. De 9). Para cada tipo de reacción se necesita un tipo diferente de indicador, por ejemplo, para la reacción con ácido débil requerimos de fenolftaleína ya que en condiciones básicas esta adquiere un tono rosado. En el gráfico que representa la titulación de un ácido débil, existe una zona de amortiguamiento, capaz de amortiguar los cambios bruscos de pH. En el punto de equivalencia en una titulación, sólo se encuentran presentes los productos de la neutralización, es decir, la sal formada y agua.

Informe Prácticas 5 y 6

Sánchez Zamorano Julio César

Química analítica

4IV1-01/10/2021

Cuestionario: ●

Calcular la cantidad de cada reactivo necesario para preparar 250 ml de Na2CO3 0.105 N, a partir de Na2CO3, grado de reactivo, 98% (p/p). Incluir peso molecular desglosado, fórmulas y unidades.

𝑃𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑎𝑡ó𝑚𝑖𝑐𝑜𝑠: 𝑁𝑎 = 23

𝑔 𝑚𝑜𝑙

; 𝐶 = 12

(

𝑔

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

; 𝑂 = 16 𝑚𝑜𝑙

)

(

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 = 2 23 𝑚𝑜𝑙 + 12

𝑔

)

+ 3 16 𝑚𝑜𝑙 = 106

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 = 𝑁 =

𝑔 𝑃𝑒𝑞×𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

1. 325 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜 × ●

106 𝑚𝑜𝑙

𝑔 𝑒𝑞

= 53

𝑒𝑞

2 𝑚𝑜𝑙

(

→ 𝑔 = 𝑁 × 𝑃𝑒𝑞 × 𝑉 = 0. 1 100 𝑔 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 98 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜

𝑒𝑞 𝐿

)(53 )(0. 250 𝐿) = 1. 325 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎 𝐶𝑂 𝑔 𝑒𝑞

2

3

𝑝𝑢𝑟𝑜

=1. 35204 𝑔 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝐶𝑂3 𝑎𝑙 98%

Calcular la cantidad de cada reactivo necesario para preparar 250ml de biftalato de potasio 0.0225 N, a partir de biftalato de potasio, grado de reactivo, (99 puro). Incluir peso molecular desglosado, fórmulas y unidades.

𝐵𝑖𝑓𝑡𝑎𝑙𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑎𝑠𝑖𝑜: 𝐶 𝐻 𝐾𝑂 8

𝑃𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑎𝑡ó𝑚𝑖𝑐𝑜𝑠: 𝐶 = 12

5 𝑔 𝑚𝑜𝑙

4

; 𝐻= 1

(

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝐶8𝐻5𝐾𝑂4 = 8 12

𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

; 𝐾 = 39 𝑚𝑜𝑙 ; 𝑂 = 16

) + 5(1 ) + 𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔 𝑚𝑜𝑙

(

𝑔

39 𝑚𝑜𝑙 + 4 16

𝑔 𝑚𝑜𝑙

) = 204

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝐶8𝐻5𝐾𝑂4 = 𝑁 =

𝑔 𝑃𝑒𝑞×𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝑒𝑞

1 𝑚𝑜𝑙

𝑔

= 204 𝑒𝑞

(

→ 𝑔 = 𝑁 × 𝑃𝑒𝑞 × 𝑉 = 0. 0225

1. 1475 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜 × ●

204 𝑚𝑜𝑙

100 𝑔 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 99 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜

𝑒𝑞 𝐿

)( 204 ) (0. 250 𝐿) = 1. 1475 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎 𝐶𝑂 𝑔 𝑒𝑞

2

3

𝑝𝑢𝑟𝑜

=1. 15909 𝑔 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝐶8𝐻5𝐾𝑂4 𝑎𝑙 99%

Calcular los meq y g de HClO4 que hay en una disolución, si el gasto del titulante KOH 0.1017N fue de 7.2ml. Incluir peso molecular desglosado, fórmulas empleadas, sustitución y resultado con unidades.

𝑃𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑎𝑡ó𝑚𝑖𝑐𝑜𝑠: 𝐻 = 1

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

; 𝐶𝑙 = 35. 5 𝑚𝑜𝑙 ; 𝑂 = 16 𝑔

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝐶8𝐻5𝐾𝑂4 = 𝐻 = 1 𝑚𝑜𝑙 + 35. 5

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔 𝑚𝑜𝑙

(

𝑔

)

+ 4 16 𝑚𝑜𝑙 = 100. 5

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑒𝑞 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝐶𝑙𝑂4 =

100.5 𝑚𝑜𝑙 𝑒𝑞

1 𝑚𝑜𝑙

𝑔

= 100. 5 𝑒𝑞 ×

1 𝑒𝑞 1000 𝑚𝑒𝑞

𝑔

= 0. 1005 𝑚𝑒𝑞

Dado que el problema no especifica un volumen total, ni una alícuota, se consideran los que se utilizaron para la parte experimental de la práctica, es decir, un volumen total de 100 mL, y una alícuota de 10 mL.

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 (𝐹. 𝐷.) = 𝑚𝑒𝑞

𝐻𝐶𝑙𝑂4

𝑔

𝐻𝐶𝑙𝑂4

●

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑚𝐿) 𝐴𝑙í𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 (𝑚𝐿)

=

100 𝑚𝐿 10 𝑚𝐿

= (𝑚𝐿 × 𝑁)𝐾𝑂𝐻 × 𝐹. 𝐷 = 7. 2 𝑚𝐿 × 0. 1017

= 10 𝑚𝑒𝑞 𝑚𝐿

× 10 =7. 3224 𝑚𝑒𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4

𝑔 = 𝑚𝑒𝑞 × 𝑃𝑚𝑒𝑞 = 7. 3224 𝑚𝑒𝑞 × 0. 1005 𝑚𝑒𝑞 = 0. 7359 𝑔𝐻𝐶𝑙𝑂

4

De una disolución problema de HCl, se mide una alícuota de 10ml y se valora con disolución 0.1005N de NaOH. Si el gasto del titulante es de 5.10 ml, ¿Cuántos gramos de HCl habrá en 250ml de la disolución problema? Incluir peso molecular desglosado, fórmulas empleadas, sustitución y resultado con unidades.

Informe Prácticas 5 y 6

Sánchez Zamorano Julio César

𝑃𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑎𝑡ó𝑚𝑖𝑐𝑜𝑠: 𝐻 = 1

𝑔 𝑚𝑜𝑙

; 𝐶𝑙 = 35. 5

Química analítica

4IV1-01/10/2021

𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑔

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝐶𝑙 = 𝐻 = 1 𝑚𝑜𝑙 + 35. 5

𝑔

= 36. 5 𝑚𝑜𝑙

𝑔

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑚𝑒𝑞 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝐶𝑙 =

36.5 𝑚𝑜𝑙 1

𝑒𝑞 𝑚𝑜𝑙

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 (𝐹. 𝐷.) =

𝑔

= 36. 5 𝑒𝑞 ×

1 𝑒𝑞 1000 𝑚𝑒𝑞

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑚𝐿) 𝐴𝑙í𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 (𝑚𝐿)

=

= 0. 0365

250 𝑚𝐿 10 𝑚𝐿

𝑚𝑒𝑞𝐻𝐶𝑙 = (𝑚𝐿 × 𝑁)𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝐹. 𝐷. = 5. 1 𝑚𝐿 × 0. 1005 𝑔𝐻𝐶𝑙 = 𝑚𝑒𝑞 × 𝑃𝑚𝑒𝑞 = 12. 81375 𝑚𝑒𝑞 × 0. 0365

𝑔 𝑚𝑒𝑞

= 25 𝑚𝑒𝑞 𝑚𝐿

𝑔 𝑚𝑒𝑞

× 25 =12. 81375 𝑚𝑒𝑞 𝐻𝐶𝑙

= 0. 46770 𝑔𝐻𝐶𝑙

●

Explique ampliamente las características fundamentales que definen a los electrolitos débiles. Indicar 3 ejemplos, incluyendo nombre y fórmula. Los electrolitos débiles se disocian parcialmente en disolución acuosa. Por lo mismo, conducen muy poco la electricidad, por lo general se trata de compuestos covalentes. Su reacción de ionización es reversible y poseen una Ka si son ácidos, o una Kb si son bases. Ácido acético

−5

𝐾 = 1. 8 × 10 𝑎

●

Ácido carbónico

𝑝𝐾 = 4. 75 𝑎

−7

𝐾 = 4. 3 × 10 𝑎

𝑝𝐾 = 6. 37 𝑎

Amoniaco

−5

𝐾 = 1. 8 × 10 𝑏

𝑝𝐾 = 4. 75 𝑏

Mencione: Nombre, fórmula e intervalo de vire de 2 indicadores diferentes a los empleados que se pueden utilizar en esta determinación. Púrpura de bromocresol

Timolftaleína

Intervalo de viraje: 5.2-6.8: de amarillo a púrpura

Intervalo de viraje: 9.3-10.5: De incoloro a azul

Referencias: ●

F. BURRIEL, F.LUCENA, S. ARRIBAS, J. HERNANDEZ, Química Analítica Cualitativa. Editorial Thomson, 2001. ● D. A. SKOOG, D. N. WEST, J. HOOLER, Fundamentos de Química Analítica, 8ª. ed., Tomos 1 y 2. Editorial Reverté S.A., España, 2008. ● SKOOG, DOUGLAS A.HOLLER, F. JAMESNIEMAN, TIMOTHY A - Principios de análisis instrumental - McGraw-Hill. - Madrid - 2001

Informe Prácticas 5 y 6 Sánchez Zamorano Julio César Química analítica 4IV1-01/10/2021 ● Wikipedia. Valoración ácido-base. Indicadores ácido-base. Recuperado el 30 de septiembre de 2021 de https://es.wikipedia.org/wiki/Valoraci%C3%B3n_%C3%A1cido-base#C%C3%A1lculos ● Gabriel Bolívar. (9 de julio de 2020). Electrolitos débiles: concepto, características, ejemplos. Lifeder. Recuperado el 30 de septiembre de 2021 de https://www.lifeder.com/electrolitos-debiles/...