Determinación De Concentraciones 1° Parte

Problema:

Determinar la concentración exacta de disoluciones de tres diferentes ácidos, el

clorhídrico, el sulfúrico y el cítrico, expresándola como molaridad, normalidad y % m/v.

Objetivo:

Por medio de la titulación, estandarizar tres alícuotas de distintas disoluciones con la finalidad de conocer sus concentraciones de manera exacta y poder expresarla de forma molar, normal y en porcentaje masa-volumen.

Hacer un análisis crítico de los resultados experimentales para cada ácido.

Hipótesis:

Si el procedimiento de estandarización fue asimilado en la práctica anterior correctamente y por lo tanto es elaborado eficazmente en ésta práctica, se espera obtener la concentración molar exacta de cada uno de los ácidos a partir de la titulación, ésta debería ser numéricamente igual a la resultante teórica del cálculo, es decir, una vez realizada la titulación se desea que el porcentaje de error entre el valor experimental y el teórico sea mínimo. Esto a su vez nos permitirá realizar los cálculos de normalidad y porcentaje masa-volumen correctamente.

Introducción:

Conceptos involucrados

Mientras que el porcentaje en masa – volumen (% p/v), es una propiedad intensiva que determina cuantos gramos de soluto están presentes en cada 100 mL de solución según la siguiente ecuación:

Donde m representa la masa expresada en gramos y V el volumen en mililitros, la concentración normal o normalidad (N), se define como el número de equivalentes de soluto por litro de solución:

N=(no. de equivalentes químicos de soluto)/(litros de la solución)

Ésta última concentración se usa con frecuencia cuando en una reacción química participan disoluciones de ácidos, bases o sales.

Un equivalente químico representa el número de gramos del compuesto capaces de liberar iones hidrógeno (H^+), hidróxido (〖OH〗^-) o cargas positivas o negativas según se trate de un ácido, una base o una sal, respectivamente.

Cuestionario previo:

1.- Completar y balancear cada una de las siguientes reacciones de neutralización:

HCl(ac)+NaOH(ac)→NaOH(ac)+H_2 O(l)

H_2 SO_4 (ac)+2NaOH(ac)→Na_2 SO_4 (ac)+〖2H〗_2 O(l)

H_3 C_6 H_5 O_7 (s)+3NaOH(ac)→〖3H〗_2 O(l)+Na_3 C_6 H_5 O_(7 ) (ac)

2. Dibujar la estructura de Lewis de cada uno de los tres ácidos.

Ácido clorhídrico

Ácido sulfúrico

Ácido cítrico

3.- ¿Cuántos moles de iones H+ libera un mol de cada uno de estos ácidos?

Del ácido clorhídrico se genera 1mol de iones H^+ porque:

1mol de HCl((1mol de H^+)/(imol de HCl))=1mol de H^+

Del ácido sulfúrico se generan 2moles de hidrógeno y del cítrico 3 moles

4. ¿Qué es una alícuota?

Es aquella parte inicial que se toma de un volumen o cantidad de masa determinado. Normalmente las alícuotas son el resultado de repartir un volumen inicial en varias partes iguales.

5. Investiga los posibles efectos dañinos a la salud o al medio ambiente de las sales de los ácidos utilizados en esta sesión.

Na2SO4 puede causar irritación al ser inhalado, ingerido y por contacto con la piel y ojos. Su principal efecto es diarreico, cuando es ingerido.

Una ingesta de grandes cantidades de NaCl puede provocar náuseas, vómitos, diarrea y calambres abdominales, también suele ser consecuencia de un exceso de pérdida de agua.

6. ¿Qué volumen de NaOH 0.1 M se requiere para neutralizar 10mL de HCl 0.1M?

C1V1=C2V2

Dónde:

C1= Concentración NaOH

V1= Volumen NaOH

C2= Concentración H2SO4

V2= Volumen H2SO4

Entonces

(0.1M)( ?)= (0.1M) (0.01L)

V1?= ((0.1M)(0.01L))/(0.1M)

V1=0.01L=10mL

7. ¿Qué volumen de NaOH 0.1 M se requiere para neutralizar todos los protones en 10mL de H2SO4 0.1M?

C1V1=C2V2

Dónde:

C1= Concentración NaOH

V1= Volumen NaOH

C2= Concentración H2SO4

V2= Volumen H2SO4

Entonces

(0.1M)(0.01L)=(0.1M)(?)

V2?= ((0.1M)(0.01L))/(0.1M)

V2=0.01L=10mL

8. ¿Qué volumen de NaOH 0.1 M se requiere para neutralizar todos los protones en 10mL de H3Cit 0.1M?

10mL H_3 cit((3mol HaOH)/(imol H_3 cit))=30 mL

9.- ¿Cómo se definen las concentraciones % m/m, % v/v y % m/v?

((masa de soluto)/(masa de disolución))*100=%m/m

((Volúmen de soluto)/(Volúmen de disolución))*100=%v/v

((masa de soluto)/(Volúmen de disolución))*100=%m/v

10. ¿Cuál es la concentración en % m/v de una solución de HCl al 37% m/m cuya d=1.18g/mL?

M=((1180g dis)/1L)((37g HCl)/(100g dis))((1mol HCl)/(36.45g HCl))=11.9780 mol/L

1.1978molHCl((36.45g HCl)/(1mol HCl))=43.65g HCl

%m/v=((43.65g HCl)/(100mL dis))(100)=43.65%

11.- ¿Una disolución que contiene 30 gramos de HCl por cada 100 gramos de disolución es 30% m/m o 30% p/p?

30% m/m

12.- ¿Cuál es la concentración en % m/v de una disolución 2M de HCl?

((2mol HCl)/(1L dis))(1L/1000mL)((36.5g HCl)/(1mol HCl))*100=7.3%m/v

Material:

1 bureta con pinzas

Soporte universal

3 matraces Erlenmeyer de 125 mL

Pipetas o buretas para alícuotas de 10mL

Sustancias a utilizar y tratamiento de residuos:

Solución de NaOH aprox. 0.1 M (valorada la sesión anterior).

50 mL de solución de HCl 0.1M preparada la sesión anterior.

50 mL de solución de H_2 〖SO〗_4 0.1M preparada la sesión anterior.

50 mL de solución de H_3 cit 0.1M preparada la sesión anterior.

Solución de fenolftaleína (indicador).

Deshechos

NaOH- Para pequeñas cantidades, agregar lentamente y con agitación, agua y hielo. Ajustar el pH a neutro con HCl diluido. La disolución acuosa resultante, puede tirarse al drenaje diluyéndola con agua. Durante la neutralización se desprende calor y vapores, por lo que debe hacerse lentamente y en un lugar ventilado adecuadamente.

HCl- Diluir con agua cuidadosamente, neutralizar con carbonato de calcio o cal. La disolución resultante puede verterse al drenaje, con abundante agua.

H2SO4- No permitir el paso al sistema de desagües. Evitar la contaminación del suelo, aguas y desagües. Recipientes bien cerrados. En local bien ventilado. Temperatura ambiente. No almacenar en recipientes metálicos.

C6H8O7- No se reportan datos de toxicidad acuática. Prevenga la contaminación de fuentes y corrientes de agua. El producto debe ser recogido y destinado a su recuperación por dilución y posterior purificación. Puede incinerarse en forma controlada en un horno adecuado para tal fin o enviarse a un relleno sanitario.

RESULTADOS Y ANALISIS:

Titulación con biftalato de potasio

*Tabla 1.Normalización del NaOH

Reacción: 〖NaOH〗_((ac))+C_6 H_4 C_2 〖HO〗_4 K→C_6 H_4 C_2 O_4 KNa+H_2 O_((l) )

No. de muestra Masa biftalato de potasio (g) Cantidad de biftalato (mol) Cantidad de NaOH que reaccionó (mol) Volumen de NaOH consumido (ml) Concentración de NaOH (M)

1 0.151g 0.00074mol 0.00074mol 9.6ml 0.077M

2 0.150g 0.00073mol 0.00073mol 9.9ml 0.074M

3 0.147g 0.00072mol 0.00072mol 9.5ml 0.076M

Promedio = 0.076M

*CÁLCULOS DE LA TABLA 1

Cantidad de biftalato (mol)

n_biftalato==(0.151g)/(204.22g/mol) 00.000739moles

n_biftalato=(0.150g)/(204.22g/mol) 0.000734moles

n_biftalato=(0.147g)/(204.22g/mol) 0.000719moles

Cantidad de NaOH que reaccionó (mol)

0.000739molesC_6 H_4 C_2 〖HO〗_4 K(1NaOH/(1C_6 H_4 C_2 〖HO〗_4 K))=0.000739molesNaOH

0.000734molesC_6 H_4 C_2 〖HO〗_4 K(1NaOH/(1C_6 H_4 C_2 〖HO〗_4 K))=0.000734molesNaOH

0.000719molesC_6 H_4 C_2 〖HO〗_4 K(1NaOH/(1C_6 H_4 C_2 〖HO〗_4

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