Previo 5 Equivalentes y Normalidad PDF

Preview

Summary

Download Previo 5 Equivalentes y Normalidad PDF

Description

Laboratorio de Química General II (1211)

Práctica 5. Equivalentes y normalidad

Previo

OBJETIVO •

•

Determinar la relación de volúmenes entre el ácido y la base cuando se neutraliza una disolución de base con una disolución de ácido de la misma normalidad. Determinar la relación de volúmenes entre el oxidante y el reductor cuando se hacen reaccionar una disolución de oxidante con una disolución de reductor de la misma molaridad.

INTRODUCCIÓN La normalidad, N, de un reactivo redox vale la molaridad multiplicada por n, donde n es el número de electrones dados o aceptados por esa especie en una reacción química. N=nxM La normalidad de una disolución es una indicación de los mol de “unidades reactivas” por litro de disolución. Un mol de unidades reactivas se llama equivalente. Por tanto, las unidades de normalidad son equivalentes por litro (eq / L). En reactivos redox, un equivalente es la cantidad de sustancia que puede dar o aceptar un mol de electrones. Sólo es posible hablar de equivalentes refiriéndose a una semireacción determinada. La masa de sustancia que contiene un equivalente se llama masa equivalente o peso equivalente. Conociendo el peso molar del soluto, podemos calcular el peso equivalente. De la magnitud del equivalente y del peso disuelto, podemos calcular cuantos equivalentes hay disueltos, y dividiendo esta cifra por el volumen de la solución (en litros), obtendremos la normalidad.

Como ejemplo, se calcula la normalidad de una solución de HOK preparada mediante la disolución de 62 g de HOK en agua suficiente para producir 800 cm3 de solución. Puesto que la valencia del K+ (o del OH-) es 1, el peso equivalente de HOK es el mismo que el peso molar. De la fórmula HOK se halla que el peso molecular es de 56 g por mol. Puesto que un equivalente pesa 56 g, 62 g contendrán: 62/ 56 = 1, 11 equivalentes Si el volumen de la disolución es de 800 cm3, que son 0.8 litros, entonces: Normalidad = 1,11 / 0.8 = 1, 39 N El número de equivalentes es el peso equivalente gramo y se definiría como la cantidad de sustancia expresada en gramos que corresponde al equivalente químico de la sustancia, y se puede calcular dividiendo el peso molecular de la sustancia en cuestión por el número de hidrógenos que desprendería el soluto al ser disuelto. Equivalente = gramos de soluto / peso molecular del soluto por su valencia En cuanto a los oxidantes y reductores, un equivalente gramo de agente reductor produce un mol de electrones. Un equivalente gramo de agente oxidante consume un mol de electrones. En las reacciones de oxidación-reducción debe reaccionar un equivalente gramo de reductor con otro equivalente gramo de oxidante. Como los oxidantes y reductores pueden formar frecuentemente diversos productos con distintos números de electrones intercambiados, es necesario concretar de qué reacción se trata cuando se dice la normalidad de un oxidante o redcutor. En una reacción ácido-base, un equivalente es la cantidad de ácido que suministra un mol de iones H+. En consecuencia, el número de equivalentes H+ en una muestra dada es el número de moles de ácido multiplicado por el número de hidrógenos ionizables. En coherencia con esta definición, resulta más práctico expresar la concentración de la disolución por el contenido de sus equivalentes en sustitución de la molaridad. Un equivalente de base es la cantidad de esta sustancia capaz de neutralizar un mol de H+.

DIAGRAMAS DE FLUJO PRIMERA PARTE 1. Valoraciones de H2SO4 con NaOH

Valorar por triplicado 5 mL de H2SO4 0.1 mol/L con NaOH 0.1 mol/L R1

Valorar por triplicado 5 mL de H2SO4 0.05 mol/L con NaOH 0.1 mol/L R1

Anotar en la Tabla 1 la normalidad correspondiente para el analito y titulante.

Registrar los resultados en la Tabla 1

2. Valoraciones de H3Cit con NaOH

Valorar por triplicado 5 mL de H3Cit 0.1 mol/L con NaOH 0.1 mol/L R2

Valorar por triplicado 5 mL de H3Cit 0.033 mol/L con NaOH 0.1 mol/L R2

Anotar en la Tabla 2 la normalidad correspondiente para el analito y titulante.

Registrar los resultados en la Tabla 2

SEGUNDA PARTE 1. Valoraciones de FeSO4 con KMnO4

Valorar por triplicado 5 mL de FeSO4 0.1 mol/L con KMnO4 0.1 mol/L añadiendo 5 mL de H2SO4 4 mol/L R3

Valorar por triplicado 5 mL de FeSO4 0.1 mol/L con KMnO4 0.02 mol/L añadiendo 5 mL de H2SO4 4 mol/L R3

Anotar en la Tabla 3 la normalidad correspondiente para el analito y titulante.

Registrar los resultados en la Tabla 3

1. Valoraciones de Na2C2O4 con KMnO4

Valorar por triplicado 5 mL de Na2C2O4 0.1 mol/L con KMnO4 0.1 mol/L añadiendo 5 mL de H2SO4 4 mol/L R4

Valorar por triplicado 5 mL de Na2C2O4 0.05 mol/L con KMnO4 0.02 mol/L añadiendo 5 mL de H2SO4 4 mol/L R4

Anotar en la Tabla 4 la normalidad correspondiente para el analito y titulante.

Registrar los resultados en la Tabla 4

CUESTIONARIO PREVIO 1. En una disolución de H2SO4 1 mol/L, ¿Cuál es la concentración molar de los iones de hidrógeno? (2 mol H+ / 1 mol H2SO4) (1 mol H2SO4 / 1 L) = 2 Mol/L (de H+) 2. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1 mol/L de H2SO4? (2 eq / 1 mol H2SO4) ( 1 mol H2SO4 / 1 L) = 2 eq/L =2N 3. En una disolución de H3Cit 1 mol/L, ¿Cuál es la concentración molar de los iones de hidrógeno ácidos? (3 mol H+ / 1 mol H3Cit) (1 mol H3Cit / 1 L) = 3 Mol/L (de H+) 4. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1 mol/L de H3Cit? (3 eq) (1M) =3N 5. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1 mol/L de NaOH? (1 eq) (1 M) =1N 6. Considerando un litro de una disolución de KMnO4 1 mol/L que va a reaccionar para dar Mn2+, ¿Qué cantidad de electrones (mol) va a aceptar el ion permanganato? Ecuación química (semirreacción): MnO4- ! Mn2+ + 5 e + 8 H + MnO4- → Mn2+ + 4 H2O 5 mol de electrones

7. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1 mol/L de KMnO4 ? 5 electrones = 5 equivalentes (5 eq) (1 M) =5N 8. Considerando un litro de una disolución de Fe2+ 1 mol/L que va a reaccionar para dar Fe3+, ¿Qué cantidad de electrones (mol) va a ceder el Fe2+? Ecuación química (semirreacción): Fe2+ → Fe3+ + 1 e1 mol de elctrones 9. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1 mol/L de Fe2+? (1 eq) (1 M) =1N 10. Considerando un litro de una disolución de oxalato de sodio 1 mol/L (Na2C2O4) que va a reaccionar para dar CO2 , ¿Qué cantidad de electrones (mol) va a ceder cada ion oxalato? Ecuación química (semirreacción): 2C2O4 → 2 CO2 + 2 e2 mol de electrones 11. ¿Cuál es la normalidad de una disolución 1 mol/L de Na2C2O4? (2 eq) (1 M) =2N

INFORMACIÓN DE SEGURIDAD DE REACTIVOS •

Na2C2O4 – Oxalato de sodio

Salud Inflamabilidad Reactividad E

1 0 0

Color: blanco. Estado: sólido, cristales. Olor: inodoro Densidad: 2,27 g/cm3 Propiedades físicas Punto de ebullición: Punto de fusión: 250-270ºC Solubilidad: 13.4 g/L a 20ºC en agua. pH: 7-8 (5%) Propiedades químicas

Estabilidad: 250ºC.

Estable. Se descompone a partir de

Materiales incompatibles: alcalinos o ácidos fuertes, provocan reacciones exotérmicas. Productos de descomposición peligrosos: liberación de CO, CO2 y óxidos de potasio.

•

FeSO4 – Sulfato de Hierro (II)

Salud Inflamabilidad Reactividad E

1 0 0

Color: azul verde. Estado: sólido, cristales. Olor: inodoro. Densidad: 1,90. (agua = 1 )

Propiedades físicas

Punto de ebullición: >300ºC Punto de fusión: 57ºC Solubilidad: 48,6 g/100 g de agua a 50ºC pH: 3-4 Propiedades químicas

Estabilidad: estable bajo condiciones normales de uso y almacenamiento. Higroscópico. Materiales incompatibles: aire, bases fuertes carbonatadas, sales de oro, acetato de plomo, potasio, yoduro de potasio, sales de plata, borato de sodio, tartratos de sodio, taninos e infusiones astringentes vegetales. Productos de descomposición peligrosos: vapores irritantes y tóxicos, óxidos de azufre.

•

KMnO4 – Permanganato de potasio

Salud Inflamabilidad Reactividad E

1 0 0 -

Color: violeta. Estado: sólido. Olor: inodoro. Densidad (20/4): 2,70 g/cm3 Propiedades físicas Punto de ebullición: >240ºC Punto de fusión: 50ºC Solubilidad: 65 g/L en agua a 20ºC pH: 7.0 – 8.5 (1.6%) Propiedades químicas

Estabilidad: estable. Materiales incompatibles: Compuestos orgánicos. Acidos. Azufre. Acido sulfúrico concentrado. Compuestos amoniacales. Alcoholes./ Acido sulfúrico concentrado. Fósforo. Sustancias inflamables. Peróxido de hidrógeno (agua oxigenada). Hidroxilamina. HF. Información complementaria: Agente oxidante fuerte. En polvo, existe riesgo de explosión.

•

H2SO4 – Ácido sulfúrico

Salud Inflamabilidad Reactividad E

3 0 2

Color: incolor. Estado: líquido. Olor: irritante característico. Propiedades físicas

Densidad:

Punto de ebullición: 330ºC. Punto de fusión: Solubilidad: muy soluble en agua y alcohol etílico (descompone este último). pH: 0.3 (solución acuosa 1N) Propiedades químicas

Estabilidad: descompone a 340ºC en trióxido de azufre y agua. El producto reacciona violentamente con el agua, salpicando y liberando calor. Materiales incompatibles: reacciona vigorosamente en contacto con el agua. Es incompatible además con carburos, cloratos, fulminatos, metales en polvo, sodio, fósforo, acetona, ácido nítrico, nitratos, picratos, acetatos, materias orgánicas, acrilonitrilo, soluciones alcalinas, percloratos, permanganatos, acetiluros, epiclorhidrina, anilina, etilendiamina, alcoholes con peróxido de hidrógeno, ácido clorosulfónico, ácido fluorhídrico, nitrometano, 4nitrotolueno, óxido de fósforo, potasio, etilenglicol, isopreno, estireno. Productos de descomposición peligrosos: vapores tóxicos de óxido de azufre cuando se calienta hasta la descomposición. Reacciona con el agua o vapor produciendo vapores tóxicos y corrosivos. Reaccinoa con carbonatos para generar gas dióxido de carbono y con cianuros y sulfuros para formar el venenoso cianuro de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno respectivamente.

•

NaOH – Hidróxido de sodio o sosa

Salud Inflamabilidad Reactividad E

3 0 1

Color: blanco.

Estado: sólido en forma de escamas. Olor: inodoro. Densidad: Propiedades físicas

Punto de ebullición: 1390ºC. Punto de fusión: 318ºC. Solubilidad: soluble en agua, alcohol y glicerol. pH: 14 (solución 5%)

Propiedades químicas

Estabilidad: Estable bajo condiciones normales de almacenamiento y manipulación. No se polimeriza. Es sensible a la humedad o exposición excesiva al aire. Materiales incompatibles: el contacto con ácidos y compuestos halogenados orgánicos, especialmente tricloroetileno, puede causar reacciones violentas. El contacto con nitrometano u otros compuestos nitro similares produce sales sensibles al impacto. El contacto con metales tales como aluminio, magnesio, estaño o zinc puede liberar gas hidrógeno (inflamable). Reacciona rápidamente con varios azúcares para producir monóxido de carbono. Reacciona con materiales inflamables. Productos de descomposición peligrosos: Cuando este material se calienta hasta la descomposición puede liberar óxido de sodio.

•

H3Cit – Ácido cítrico

Salud Inflamabilidad Reactividad E

2 1 0

Color:

Estado: Olor: Densidad relativa: 1,665 a 20 ºC (anhídrido). Propiedades físicas

Punto de ebullición: Punto de fusión: Solubilidad: soluble en etanol, acetato de amilo, dietil éter, soluble en agua (59,1 g/100g a 20ºC). pH: (2,2) (Solución 1%); 1,7 (Solución 10%); 1,2 (Solución 30%)

Propiedades químicas

Estabilidad: Estable en condiciones ordinarias de uso y almacenamiento. Productos Peligrosos de Descomposición: Cuando se calienta hasta la descomposición puede formar dióxido y monóxido de carbono. Materiales incompatibles: Oxidante Fuerte. Productos de descomposición peligrosos: no.

•

Fenolftaleína

Salud Inflamabilidad Reactividad E

1 1 0

Color: blanco o amarilo pálido. Estado: sólido (cristales) Olor: inodoro. Propiedades físicas

Densidad: 1.30 (relativa). Punto de ebullición:

Punto de fusión: 258-263ºC Solubilidad: ligeramente soluble. pH: Propiedades químicas

Estabilidad: estable. Materiales incompatibles: ácidos fuertes, compuestos y ácidos de halógeno, agentes oxidantes, peróxidos metales alcalinos. Productos de descomposición peligrosos: bióxido y monóxido de carbono.

BIBLIOGRAFÍA GTM. Hoja de seguridad del Ácido sulfúrico (H2SO4). Agosto 2014. http://www.gtm.net/images/industrial/a/ACIDO%20SULFURICO.pdf. Consultado el 5 de mar. de 19. GTM. Hoja de seguridad del Permanganato de Potasio (KMnO4). Agosto de 2014. http://www.gtm.net/images/industrial/p/PERMANGANATO%20DE%20POTASIO.p df. Consultado el 5 de mar. de 19. Universidad Autónoma de Baja California. Hoja de seguridad de Sosa o Hidróxido de sodio (NaOH). 21 de marzo de 2005. http://iio.ens.uabc.mx/hojasseguridad/hidroxido_de_sodio.pdf. Consultado el 5 de mar. de 19. Andesia químicos. Ácido cítrico (H3Cit). Agosto 2009. http://iio.ens.uabc.mx/hojasseguridad/ACIDO%20CITRICO.pdf. Consultado el 5 de mar. de 19. Karal. Hoja de seguridad de Fenolftaleína. 15 de junio de 2002. http://www.karal.com.mx/admin/seguridad/uploads/FENOLFTALEINA%20_HsVen 001%20Hoja%20de%20datos%20de%20seguridad.pdf. Consultado el 5 de mar. de 19. APM. Hoja de seguridad de Oxalato de sodio (Na2C2O4). 5 de abril de 2017. http://herschi.com.mx/hojas-seguridad/hs-oxalato-de-sodio-cristal-a-c-s-139.pdf. Consultado el 5 de mar. de 19. GTM. Hoja de seguridad del Sulfato de Hierro (II) (FeSO4). Agosto 2014. http://www.gtm.net/images/industrial/s/SULFATO%20DE%20HIERRO%20(II)%20 ANHIDRO.pdf. Consultado el 5 de mar. de 19. Harris, Daniel C. (2007). Análisis químico cuantitativo. Reverte. 744 páginas. Reboiras, M. D. (2006). Química: la ciencia básica. Editorial Parainfo. 1233 páginas. Sienko, Michell J. (1996). Problemas de química. Reverte. 392 páginas....