Química industrial

Industriales. Termoquímica. Disoluciones. Metales: reacción. Agua: dureza. Substancias gaseosas. Sólidos

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PRACTICA 1

TERMOQUIMICA: CALORES DE REACCIÓN

  • Determinación experimental de la entalpía de disolución del hidroxido sódico

  • A 200 ml de Agua le añadimos 10 gr de NaOH.

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Como en este apartado no utilizamos el vaso el calor especifico del vaso lo despreciamos.

    Química industrial

  • Determinación experimental de la entalpía de neutralización del hodroxido sódico con ácido clorhídrico.

  • Ncesitamos obtener una disolución 1M de NaOH a partir de la disolución del aprtado anterior. Para ello procedemos a calcular la molaridad de dicha disolución:

    Química industrial

    Como en el caso de NaOh la valencia es 1. Entonces N=M.

    Química industrial

    Es decir que a los 200ml de la disolución de 1.25M le hemos de añadir 50ml de Agua para que sea una disolucion 1M. De esa disolución de NaOH 1M cojomos 100ml y se los añadimos a 100ml de HCl. 1M.

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    PRACTICA 2

    Concentración de las disoluciones

    Practica: calculo de las concentraciones de la tabla

  • Calculo de las molaridades

  • Química industrial
    Química industrial

    Aplicando esta expresión a cada sustancia:

    HCl Química industrial

    HNO3 Química industrial

    H2SO4 Química industrial

    NH3 Química industrial

  • Calculo de las normalidades

  • Como Normalidad = Molaridad x Valencia. Resulta :

    HCl Química industrial

    HNO3 Química industrial

    H2SO4 Química industrial

    NH3 Química industrial

  • Calculo de las molalidades

  • Química industrial

    que aplicando a cada sustancia:

    HCl Química industrial

    HNO3 Química industrial

    H2SO4 Química industrial

    NH3 Química industrial

    Tabla completa:

    HCl HNO3 H2SO4 NH3

    ºBe

    22

    39,7

    65,8

    27

    d(gr/ml)

    1,17 - 1,18

    1,37 - 1,38

    1,89

    0,89 - 0,9

    %

    35

    60

    66

    28

    M

    11,21

    18,04

    12,39

    14,65

    N

    11,21

    18,04

    24,78

    14,65

    m

    19,75

    23,8

    20,9

    22,87

    Para conseguir 1 litro de HCl 0.1 M:

    nº equivalentes HCl concentrado = nº equivalentes HCl diluido

    V x N = V' x N'

    V x 11.21 = 1 x 0.1

    V=0.000892 L = 8.92ml HCl concentrado

    1000-8.92 = 991.08ml de H2O

    Para conseguir 1 litro de HCl 0.1 N:

    8.92ml HCl concentrado

    Como M = N

    991.08ml de H2O

    Para conseguir 1 litro de HCl al 12%:

    Si en 100Química industrial
    hay 35 de HCl Química industrial
    de reactivo

    En X Química industrial
    hay 120 de HCl

    De H2O hay que añadir: 1000-342.85 =657.15

    Para conseguir 1 litro de H2SO4 0.1M:

    nº equivalentes H2SO4 concentrado = nº equivalentes de H2SO4 diluido. (Por el procedimiento anterior)

    29.78 x V = 0.2 x 1

    V = 0.00807 L = 8.07ml H2SO4

    1000-8.07 = 991.95ml H2O

    Para conseguir 1 litro de H2SO4 0.1N:

    V = 4.05ml H2SO4

    Como N= 2M

    1000-4.03=995.97ml H2O

    Para conseguir 1 litro de H2SO4 al 12%

    Si en 100Química industrial
    hay 60 de H2SO4 Química industrial
    de reactivo

    En X Química industrial
    hay 120 de H2SO4

    De H2O hay que añadir 1000-200=800

    Para conseguir 1 litro de NH3 0.1M:

    nº equivalentes NH3 concentrado = nº equivalentes diluidos (Por el mismo procedimiento):

    14065 x V = 0.1 x 1

    V=0.00682 L=6.82ml NH3 concentrado

    1000-6.82=993.18ml de H2O

    Para conseguir 1 litro de NH3 0.1N:

    6.82ml NH3 concentrado

    Como N=M

    993.18ml H2O

    Para conseguir 1 litro de NH3 al 12%:

    Si en 100Química industrial
    hay 28 de NH3 Química industrial
    de reactivo

    En X Química industrial
    hay 120 de NH3

    De H2O hay que añadir 1000-428.57 = 571.43

    Tabla completa:

    0,1 M

    0,1 N

    12%

    HCl

    Vol reactivo

    8,92 ml

    8,92 ml

    342,85 ml

    HCl

    Vol agua

    991,08 ml

    991,08 ml

    657,15 ml

    H2SO4

    Vol reactivo

    8,07 ml

    4,03 ml

    200 ml

    H2SO4

    Vol agua

    991,93 ml

    995,97 ml

    800 ml

    NH3

    Vol reactivo

    6,82 ml

    6,82 ml

    428,57 ml

    NH3

    Vol agua

    993,18 ml

    993,18 ml

    571,43 ml

    Electrolitos fuertes y débiles

    Practica: preparar 100ml de ácido acético 0.1N

  • Con los datos calcular la molaridad del acético en la botella

  • D=1.05 gr/ml

    %=99.5 Química industrial

  • calculo del volumen necesario del ácido concentrado

  • nº equivalentes concentrado = nº equivalentes diluido

  • x 100(ml)= 17.39 x VQuímica industrial
    V=0.57ml acético concentrado

  • 100 - 0.57 = 99.43ml H2O

  • ph = 2.75

  • Practica: preparar 100 ml de HCl 0.1N

  • HCl = 11.21M = 11.21N

  • nº equivalentes HCl concentrado = nº equivalentes HCl diluido

  • 11.21 x V = 0.1 x 100

    V =0.89ml HCl concentrado

    100 - 0.89 = 99.11ml de H2O

  • ph = 0.79

  • Practica: preparar 100ml de amoniaco 0.1N

  • NH3=14.65M=14.65N

  • nº equivalentes NH3 concentrado = nº equivalentes diluido

  • 14.65 x V = 0.1 x 100

    V = 0.68ml de NH3 concentrado

    100 - 0.68 = 99.32ml H2O

  • ph = 11.2

  • Practica: preparar 100ml de sosa 0.1N

  • NaOH = 10N

  • nº equivalentes NaOH concentrado = nº equivalentes NaOH diluido

  • Química industrial
    Química industrial
    Química industrial
    ;m = 0.4gr NaOH (diluidos en 100ml de H2O)

  • ph = 13.18

  • Practica: preparar disoluciones 0.01N en cada una de las sustancias anteriores

  • Se toman muestras de 10ml de cada una de las disoluciones obtenidas anteriormente, y se diluyen con agua hasta 100ml llegando a disoluciones 0.01N de cada especie.

  • ph(HCl)=1.88

  • ph(CH3-COOH)=3.65

    ph(NH3)=10.03

    ph(NaOH)=11.89

    Practica: calculo del ph suponiendo ionización completa

  • ácido clorhídrico

  • HCl

    Química industrial

    H+

    +

    Cl-

    Inicio

    0,1

    0

    0

    Disociación

    0

    0,1

    0,1

    Química industrial
    = 0.1 = 10-1Química industrial
    ph = -log(10-1) = 1

    HCl

    Química industrial

    H+

    +

    Cl-

    Inicio

    0,01

    0

    0

    Disociación

    0

    0,01

    0,01

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    = 0.01 = 10-2Química industrial
    ph = -log(10-2) = 2

  • Acido acético

  • HAc

    Química industrial

    H+

    +

    Ac-

    Inicio

    0,1

    0

    0

    Disociación

    0,1 - X

    X

    X

    Química industrial

    Nota: la X del denominador se puede despreciar frente al 0.1 por ser la constante de disociación del ácido del orden de 10-5

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    Cuando Química industrial
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    Química industrial

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    Cuando Química industrial

  • Amoniaco

  • NH4OH

    Química industrial

    NH4+

    +

    OH-

    Inicio

    0,1

    0

    0

    Disociación

    0,1 - X

    X

    X

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    CuandoQuímica industrial
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    CuandoQuímica industrial
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  • Sosa

  • NaOH

    Química industrial

    Na+

    +

    OH-

    Inicio

    0.1

    0

    0

    Disociación

    0

    0.1

    0.1

    Química industrial

    Cuando Química industrial

    Tabla completa:

    HCl

    HAc

    NH3

    NaOH

    Ph(0.1N)

    0.74

    2.73

    11.2

    13.18

    Ph(0.01N)

    1.88

    3.65

    10.03

    11.89

    Ph ionización

    completa

    1

    2

    13

    12

    Contestar las siguientes preguntas:

  • ¿Qué ácidos y bases están completamente ionizados y cuales no? ¿Por qué?.

  • El HCl y el NaOH tienen constantes de ionización tan elevadas que no se pueden medir en el seno del agua. Por esto se supone que están completamente disociados.

    El AcH y el NH3 mantienen un equilibrio con sus formas disociadas que sus constantes son del orden de 10-5, y esto indica que son débiles.

  • ¿Qué es la constante de disociación? ¿Cuál es su expresión y cómo se relaciona con el grado de disociación?.

  • Constante que mide el mayor o menor desplazamiento del equilibrio hacia la derecha.

    Se expresa como el producto de las concentraciones de las sustancias disociadas, entre el producto de las concentraciones de las sustancias sin disociar elevadas a sus correspondientes coeficientes estequiometricos. Tiene la siguiente relación con el grado de disociación:

    AH

    Química industrial

    A-

    +

    H+

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial
    grado disociación Química industrial

    cte. disociación

    3 -

    AcH

    Química industrial

    Ac-

    +

    H+

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    NH4OH

    Química industrial

    NH4+

    +

    OH-

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    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

  • ¿Cómo varia el grado de disociación con la concentración? ¿Por qué?

  • Conforme aumenta la concentración, el grado de disociación es más pequeño ó aumenta la disociación con la dilución ya que:

    Química industrial

    PRACTICA 3

    Reacciones de algunos metales con los ácidos y el agua

  • Pasos seguidos y explicaciones

  • La introducir muestras de metales en agua, es sodio reacciona casi explosivamente, el resto no reacciona.

    Se decanta el agua.

    Se introducen muestras en disolución HCl 0.5N, reacciona el hierro apreciándose un burbujeo. El resto son calentados. Rápidamente reacciona el aluminio consumiéndose y tomando su disolución un color blanco. Lentamente reacciona el zinc apreciándose burbujas.

    SE decanta el ácido.

    El resto se introduce en HCl concentrado. Lentamente la muestra de cobre reacciona tomando un color amarillento. Al calentar el ácido, reacciona el estaño con lentitud.

    Se decanta el ácido.

    Por ultimo se introduce la muestra de plomo (la única que no ha reaccionado) en HNO3. El plomo reacciona rápidamente tomando un color rojizo.

    Tabla completa:

    Al

    Cu

    Fe

    Zn

    Sn

    Pb

    Na

    H2O

    No

    No

    No

    No

    No

    No

    Si

    rápida

    HCl dil.

    frío

    No

    No

    Si

    lenta

    No

    No

    No

    -----

    HCl dil.

    caliente

    Si

    rápida

    No

    -----

    Si

    lenta

    No

    No

    -----

    HCl conc.

    frío

    -----

    Si

    lenta

    -----

    -----

    No

    No

    -----

    HCl conc.

    caliente

    -----

    -----

    -----

    -----

    Si

    lenta

    No

    -----

    HNO3

    -----

    -----

    -----

    -----

    -----

    Si

    rápida

    -----

    Contestar a las siguientes preguntas

  • Escribir y ajustar las reacciones de ataque de los metales.

  • Na + H2O Química industrial
    NaOH + ½ H2O

    Fe + 2HCl Química industrial
    FeCl2 + H2

    Al + 3HCl Química industrial
    AlCl3 + 3/2 H2

    Zn + 2HCl Química industrial
    ZnCl2 + H2

    Sn + 2HCl Química industrial
    SnCl2 + H2

    Cu + 2HCl Química industrial
    CuCl2 + H2

    Pb + HNO3 proceso redox:

    Química industrial

    Química industrial

    Reacción ionica: Química industrial

    Reacción global: Química industrial

  • Ordenar los metales por orden creciente de su potencial redox, colocando el hidrogeno donde corresponde.

  • Cada ácido de los procesos anteriores era mas oxidante que su anterior. Entonces según el orden en que reaccionan los metales su potencial crecerá así:

    Química industrial

  • Comparar la ordenación anterior con la de una serie electroquimica y explicar las diferencias.

  • Química industrial

  • Algunos de los metales que se encuentran por encima del hidrogeno no se disuelven en agua. ¿Por qué?

  • Como el potencial del hidrogeno depende del ph, se cumple en general que todos los metales situados debajo del hierro en la serie electroquimica no reaccionan con el agua, pues son incapaces de desplazar el catión H+ de esta. (El ph del agua pura es aproximadamente -0.413 Voltios)

  • ¿Por qué los metales que están debajo del hidrogeno se disuelven en nítrico y no en clorhídrico?

  • Por que el nítrico es mas oxidante que el clorhídrico.

    Otras reacciones redox

  • Siguiendo los pasos indicados, se llega a los siguientes resultados:

  • HCl con NaCl, color transparente (si reaccionan).

    AcH con NaCl, color rosa (no reaccionan).

    H3BO3 con NaCl, color rosa (no reaccionan).

    HCl con NaBr, color amarillo-blanco (si reaccionan).

    AcH con NaBr, color amarillo-blanco(si reaccionan).

    H3BO3 con NaBr, color rojo vinagre(no reaccionan).

    HCl con IK, color amarillo (si reaccionan).

    AcH con IK, color amarillo (si reaccionan).

    H3BO3 con IK, color amarillo(si reaccionan).

  • Tabla completa:

  • MnO4-

    NaCl

    NaBr

    IK

    ph=0

    Si

    Si

    Si

    ph=3

    No

    Si

    Si

    ph=6

    No

    No

    Si

    Contestar a las preguntas siguientes:

  • Explicar los hechos observados en base a los potenciales redox:

  • HCl con NaCl; Química industrial

    1.56>1.35Química industrial
    Hay reacción

    Química industrial

    AcH con NaCl: Química industrial

    1.27<1.35Química industrial
    No reaccionan

    Química industrial

    H3BO3 con NaCl; Química industrial

    0.99<1.35Química industrial
    Imposible que reaccionen

    Química industrial

    HCl con NaBr: Química industrial

    1.56>1.08Química industrial
    Si hay reacción.

    Química industrial

    Ac con NaBr; Química industrial

    1.27>1.08Química industrial
    Si hay reacción

    Química industrial

    H3BO3 con NaBr; Química industrial

    0.99<1.08Química industrial
    No hay reacción.

    Química industrial

    HCl con IK; Química industrial

    1.56>0.53Química industrial
    Si hay reacción

    Química industrial

    AcH con IK; Química industrial
    Química industrial

    1.27>0.53Química industrial
    Si hay reacción

    Química industrial

    H3BO3 con IK; Química industrial

    0.99>0.53Química industrial
    Si hay reacción

    Química industrial

  • Escribir las reacciones redox que tiene lugar en cada caso.

  • 1º- MnO4 + HCl:

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    Reacción global: Química industrial

    Química industrial
    2º-MnO-4+Br-;

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

    3º- MnO-4+I-;

    Química industrial

    Química industrial

    Química industrial

  • ¿Cuál es el peso equivalente del MnO4- sin estas reacciones?

  • El peso molecular dividido entre 5

    PRACTICA 4

    Determinación de la dureza del agua

  • Determinación de Química industrial

  • Se toman 50ml de agua corriente, a la que se añaden 5ml de disolución tampón.Química industrial

    Se añaden unas 20 gotas del indicador negro de ericromo T. Se remueve y toma la disolución un color oscuro. Se añade EDTA hasta conseguir un color verde-azul. Se necesitan 33ml de EDTA.

  • determinación de la disminución de Química industrial

  • Se toman 50ml de agua corriente, a los que se les añade una punta de espátula de Na2CO3. Se calienta la mezcla hasta ebullición. Se deja enfriar la mezcla unos minutos y se filtra a otro matraz.

    Se procede como en la experiencia anterior añadiendo las mismas cantidades de tampón amoniacal, negro de eriocromo T. Se necesitan ahora 23ml de EDTA para llegar al resultado anterior.

    Calculo de las concentraciones de Química industrial
    y de la disminución en % de la dureza del agua:

    Química industrial

    Química industrial

    equivalentes EDTA = equivalentes Ca+2 +equivalentes Mg+2 = equivalentes dureza

    N x V = equivalentes de dureza

  • x 23 x10-3 = 33 x 10-5=equivalente dureza 1ª experiencia (iniciales).

  • 0.01 x 23 x 10-3 =23 x 10-5=equivalentes dureza 2ª experiencia (finales).

    Determinación en % de la dureza:

    Química industrial

    PRACTICA 5

    Preparación y propiedades de substancias gaseosas

    Preparación de NH3 y propiedades.

    Practica:

  • Se calienta una disolución formada por agua, una pizca de ClNH4 y unas gotas de NaOH (2N).

  • Se exponen los vapores producidos a un papel indicador humedecido, que pasa de color amarillo a azul.

  • La reacción que tiene lugar es:

  • Química industrial

    Química industrial
    NH4OHQuímica industrial

    Practica:

  • Se expone a los vapores de la anterior disolución una varilla mojada en HCl y se aprecia, aunque en poca cantidad, vapores de color blanquecino.

  • La reacción que tiene lugar es:

  • Química industrial
    NH4ClQuímica industrial

    Practica: propiedades reductoras del NH3.

  • Se añade a hipoclorito sódico un poco de NH3. Se observan grandes emanaciones de gas.

  • La reacción que tiene lugar es:

  • Química industrial
    N2H4Química industrial

    Causante de los gases desprendidos

    Preparación y carácter ácido del cloruro de amonio.

    Practica:

  • Se calienta una disolución de NaCl en H2SO4. Reacciona formando una espuma blanca.

  • Se observa el desprendimiento de gases. Se humedece el papel indicador porque el HCl (g) desprendido reacciona con el agua del papel, dando protones (cationes hidronio) que es el que da el color rojo al papel.

  • La reacción que tiene lugar es:

  • Química industrial

    Química industrial
    ; reacción en el papel indicador.

    Practica: Insolubilidad del cloruro de plata.

  • Se añaden unas gotas de AgNO3 en una disolución de NaCl con agua. La disolución toma un color blanco que poco a poco queda dividido en un color transparente (el de la disolución) y al fondo un color más blanco (el del precipitado). El aspecto final de la disolución es blanco arriba y tendiendo a transparente abajo.

  • Las reacciones que tienen lugar son:

  • Química industrial
    AgClQuímica industrial

    Causante del precipitado

    PRACTICA 1

    Preparación de disoluciones a partir de sólidos

    Practica: preparar 50ml de BaCl2 y 100ml de Na2SO4 0.1 M

  • Cantidad necesaria de sales.

  • Química industrial
    masa BaCl2=1.04gr

    Química industrial

    Química industrial
    masa Na2SO4=1.4gr

  • Se mide en una balanza masas muy aproximadas a las anteriores (tomando una masa de 1.22gr de BaCl2 por estar este diluido) y tras varios enjuagues se diluyen los dos solutos en agua destilada hasta formar ambas disoluciones.

  • Preparación de disoluciones a partir de otros concentrados.

    Practica: preparar 50ml de BaCl2 0.01 M a partir de BaCl2 0.1 M

  • Volumen necesario de BaCl2 0.1 M

  • Como el numero de equivalentes se conserva, se cumple que::

    nº equivalentes disolución concentrada = nº equivalentes disolución diluida

    Nconcentrada x Vconcentrada = Ndiluida x Vdiluida

    0.1x 2 x Vconcentrada = 0.01 x 2 x 50

    Química industrial

  • Se vierte este volumen en un vaso y se diluye hasta 50ml con agua destilada.

  • Precipitación y filtración

    Practica: mezcla de 3ml 0.1 M de disoluciones de BaCl2 y Na2SO4

  • Reacción: BaCl2 + Na2SO4 2NaCl + BaSO4 Química industrial

  • En el momento de entrar en contacto ambas sustancias la mezcla se vuelve de un color blanco intenso. Pasado un tiempo se aprecia poso que se queda con la tonalidad más blanquecina.

  • Tras la ebullición de la mezcla y posterior enfriamiento se filtra la mezcla con un papel de filtro. Dejando secar aproximadamente 24 horas los residuos (BaSO4) y pesándolo se obtiene 0.54gr de este precipitado.