Prácticas de Laboratorio Q1

Determinación de la Entalpía de Neutralización

5.1. Indique el material a utilizar y el procedimiento a seguir para determinar la entalpía de neutralización de 100 mL de HCl 2,0 M con 100 mL de NaOH 2,0 M.

5.2. Calcule el valor de la entalpía de neutralización expresado en kJ/mol si el incremento de temperatura que se produce es de 12ºC. Datos: Calor específico(mezcla)≈ Calor específico(agua)= 4,18 J/g·ºC; densidades de las disoluciones del ácido y de la base=1,0 g·mL^-1. Considere despreciable la capacidad calorífica del calorímetro.

5.1. Material: calorímetro con termómetro y agitador, probeta, vaso de precipitados.

Procedimiento: En un calorímetro introducimos 100 mL de la disolución de hidróxido de sodio medidos con una probeta; anotamos la temperatura inicial que marca el termómetro, T₁. Se añade el volumen de ácido clorhídrico, medido con una probeta, se cierra y removemos con el agitador. Lemos en el termómetro la temperatura máxima que alcanza, T₂. En este caso el ΔT= T₂-T₁=12ºC.

5.2. El calor desprendido en la reacción:

Q_{neutralización}(Q_reacción + Q_calorímetro )= -(m_disolución ·C_e ·ΔT + 0)

La masa de disolución, teniendo en cuenta la adición de volúmenes y las densidades del ácido y de la base, es 200 g. Por lo tanto, el calor sería igual a:

Q_{neutralización} = -200g · 4,18 J/gºC · 12ºC= -10032 J = -10,032 kJ

Por lo tanto, la entalpía de reacción es:

Reacción de Cloruro de Calcio y Carbonato de Sodio

5.1. Escriba la reacción que tiene lugar y cómo calcularía el porcentaje de rendimiento de la reacción.

5.2. Indique el material y describa el procedimiento a seguir en el laboratorio para la obtención y separación del precipitado.

5.1. La reacción que tiene lugar es: CaCl₂ (aq) + Na₂CO₃ (aq) → CaCO₃ (s) + 2NaCl (aq). Primero calcularíamos, teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción y la cantidad de reactivo limitante, la cantidad teórica de precipitado de CaCO₃. A esta cantidad teórica la llamamos “A” y una vez realizada la práctica y obtenido el precipitado, y después de secarlo, lo pesaríamos obteniendo una cantidad “B”. El tanto por ciento de rendimiento se calcularía de la siguiente manera:

Rendimiento (%) = (B/A) x 100

5.2. Material y reactivos: Disoluciones de cloruro de calcio y de carbonato de sodio, embudo Büchner, trompa de vacío, matraz Kitasato, base, soporte, vasos de precipitados, balanza, vidrio de reloj, papel de filtro, probeta, estufa, desecador.

Procedimiento: Se mide con la probeta un volumen determinado de la disolución de CaCl₂ y se vierte en un vaso de precipitados. Se añade la disolución de Na₂CO₃ sobre ella y aparecerá un precipitado de CaCO₃. Se pueden enfriar las paredes del vaso de precipitados con el chorro de agua del grifo para ayudar a la precipitación. Se prepara el embudo Büchner y el matraz Kitasato acoplados a la trompa de vacío. Se pesa un papel de filtro, se anota su peso y se coloca en el embudo Büchner. Una vez fría la disolución, se filtra a vacío para separar el precipitado de CaCO₃, que quedará sobre el papel de filtro. Se lava varias veces el precipitado con agua, se recoge el precipitado formado, con el papel de filtro, y se coloca en un vidrio de reloj, previamente pesado. Se deja secar al ar, o mejor, en una estufa, a 100 ºC, y, una vez seco, se pasa al desecador hasta que alcance la temperatura ambiente, se pesa (con el papel) y se calcula la masa obtenida de precipitado. Será válido cualquier otro procedimiento expuesto correctamente.

Preparación de una Disolución de Ácido Nítrico

5.1. ¿Qué volumen tuvieron que tomar de una disolución de ácido nítrico del 65% de riqueza y 1,39 g·mL^-1 de densidad para preparar 100 mL de una disolución de ácido nítrico 10,0 M?

5.2. Indique el material y detalle el procedimiento para preparar 250 mL de una disolución de ácido nítrico 2,0 M, a partir de la disolución de ácido nítrico 10,0 M.

5.1. El número de moles de ácido nítrico de la disolución que contiene el frasco son: 0,1 L · 10 mol/L = 1 mol HNO₃. Ahora se calcula el volumen de ácido nítrico de la disolución de partida que se empleó para preparar dicha disolución.

5.2. Cálculo, procedimiento y material: Vamos a preparar una disolución diluida (2 M) a partir de otra más concentrada (10 M), lo primero es calcular el volumen de la disolución concentrada que vamos a utilizar:

En un matraz aforado de 250 mL se añade un poco de agua. Medir con una pipeta (o probeta) los 50,0 mL de la disolución de HNO₃ y verterlos en el matraz. Seguidamente se añade agua hasta cerca del enrase. Homogeneizar y enrasar con la ayuda de un cuentagotas. Con la ayuda de un embudo, trasvasar la disolución preparada a un frasco adecuado que se etiqueta.

Construcción de una Pila Electroquímica

5.1. A 25ºC y empleando un electrodo de plata y otro de zinc, disoluciones de Zn²⁺(1,0 M) y Ag⁺ (1,0 M) y una disolución de KNO₃ 2,0 M como puente salino, se construye en el laboratorio la siguiente pila: Zn(s)|Zn²⁺ (ac)||Ag⁺ (ac)|Ag(s); Datos: Eº(Zn²⁺/ Zn)= -0,76 V y Eº(Ag⁺ /Ag)= +0,80 V. Escribir las semirreacciones que acontecen en cada electrodo y la ecuación de la reacción iónica global, calculando también la fuerza electromotriz de la pila.

5.2. Haga un dibujo-esquema detallado de la pila, indique el ánodo y el cátodo y el sentido en el que circulan los electrones, así como los iones del puente salino.

5.1. Las reacciones que tienen lugar son:

Reducción: 2 x (Ag⁺ (ac) + 1 e^– → Agº (s)); Eº= +0,80 V Cátodo

Oxidación: Zn(s) → Zn²⁺ (ac)+ 2e^– ; Eº= +0,76 V Ánodo

Reacción global: Zn(s) + 2Ag⁺ (ac) → Zn²⁺ (ac) + 2Agº (s) Eº= +1,56V

5.2. El esquema de la pila (no es posible generar la imagen en este formato, pero se describe a continuación):

Un vaso de precipitados contiene una disolución de Zn²⁺ 1,0 M y un electrodo de Zn(s) (ánodo). Otro vaso de precipitados contiene una disolución de Ag⁺ 1,0 M y un electrodo de Ag(s) (cátodo). Ambos vasos están conectados por un puente salino con una disolución de KNO₃ 2,0 M. Los electrones circulan desde el ánodo (Zn) hacia el cátodo (Ag) a través de un circuito externo. Los iones NO₃^– del puente salino se mueven hacia el ánodo y los iones K⁺ hacia el cátodo para mantener la neutralidad eléctrica.

Valoración de Ácido Sulfúrico con Hidróxido de Sodio

5.1. ¿Cuántos mL de una disolución de NaOH 0,610 M se necesitan para neutralizar 20,0 mL de una disolución de H₂SO₄ 0,245 M? Indique la reacción que tiene lugar y justifique el pH en el punto de equivalencia.

5.2. Nombre el material necesario y describa el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoración.

5.1. La reacción que tiene lugar es: 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

Al formarse una sal que procede de la reacción de una base y un ácido fuertes, no experimenta hidrólisis y, por lo tanto, el pH en el punto de equivalencia es de 7.

5.2. Procedimiento y material: Medir con una pipeta los 20,0 mL de la disolución de H₂SO₄ y verterlos en un matraz Erlenmeyer. Añadir unas gotas de indicador (fenolftaleína). En una bureta, que estará sujeta en el soporte por unas pinzas, y con la ayuda de un embudo, ponemos la disolución de NaOH. Añadimos lentamente la disolución de NaOH sobre el ácido, agitando el Erlenmeyer hasta que el indicador cambie de color. Anotamos el volumen gastado que resultaría ser de 16,1 mL.

Preparación de una Disolución de Cloruro de Potasio

5.1. Se dispone en el laboratorio de una disolución 0,1 M de KCl a partir de la cual se desea preparar una disolución 2,0·10^-3 M de este sal. Calcule el volumen necesario de la primera disolución que se necesita para preparar 250 mL de la segunda.

5.2. Indique el material que se debe utilizar, así como el procedimiento seguido en el laboratorio para preparar la segunda disolución.

5.1. Cálculo:

5.2. Material: pipeta, embudo, matraz aforado de 250 mL, frasco lavador, frasco de vidrio, dispensador.

Procedimiento: con una pipeta y un dispensador se miden 5 ml de disolución concentrada y se vierten en el matraz aforado. Se añade agua hasta cerca del aforo, se homogeneiza y a continuación se enrasa con un cuentagotas o una pipeta. A continuación, se trasvasa, con ayuda del embudo, a un frasco adecuado y etiquetado para su conservación.

Valoración de Ácido Clorhídrico con Hidróxido de Sodio

5.1. En la valoración de 20,0 mL de una disolución de ácido clorhídrico se gastan 18,1 mL de una disolución de hidróxido de sodio 0,125 M. Calcule la molaridad de la disolución del ácido indicando la reacción que tiene lugar.

5.2. Indique el material y reactivos necesarios, así como el procedimiento para llevar a cabo la valoración.

5.1. Reacción: HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Cálculo:

5.2. Procedimiento, material y reactivos: medir con una pipeta los 20 mL de la disolución de HCl y verterlos en un matraz Erlenmeyer. Añadir unas gotas de indicador (fenolftaleína). En una bureta y con la ayuda de un embudo, ponemos la disolución de NaOH 0,125 M. Añadimos lentamente la disolución de NaOH sobre el ácido, agitando el Erlenmeyer, hasta que el indicador cambie de color. Anotamos el volumen gastado, que resultaría ser de 18,1 mL.

Nomenclatura de Compuestos Orgánicos

A continuación, se presenta una tabla resumen con la nomenclatura de los principales grupos funcionales en química orgánica:

Orden de prioridad para la elección de la cadena principal:

1. Grupo funcional principal
2. Enlaces dobles y triples
3. Cadena más larga