Práctica 3 - QG II

 

Práctica 3.  Aplicación de las titulaciones ácido-base Examen práctico

TAREA PREVIA

1. ¿Qué es el ácido muriático? El ácido clorhídrico una disolución acuosa dedado cloruro hidrogeno. El nombre ácido de muriático, con el queestambien se conoce, le fue porde Lavoisier, basado en el hecho que “muriato”  indicaba  indicaba la presencia de cloro en los compuestos inorgánicos. Es un líquido de color amarillo (en presencia de trazas de fierro o materia orgánica) o incoloro con un olor penetrante. La disolución acuosa grado reactivo contiene aprox. 38% de HCl; es utilizado en    

Refinación de minerales Limpiador domestico Catalizador y disolvente en síntesis orgánicas Reactivo quimico en la hidrolisis de almidón y proteinas

2. Este ácido se utiliza como auxiliar de la limpieza en el hogar, para eliminar el sarro. ¿Qué es el sarro y cuál es la reacción entre este y el ácido muriático? El sarr sarro o es un una a acum acumul ulac ació ión n de carb carbon onat ato o de ca calc lcio io endu endure reci cido do (C (CaC aCO O 3) en las superficies. El sarro es el resultado de la saturación excesiva de carbonato de calcio en el agua. Es decir, que se crea cuando el carbonato de calcio se precipita de la solución y se deposita en la superficie.

Reacción CaCO3 + 2 HCl--------HCl--------- CaCl 2 + H2O + CO2 Es una reacción de ácido-base (neutralización)

3. .La sosa también se utiliza en la limpieza del hogar. ¿Qué tipo de sustancias son las que constituyen la grasa y por qué la sosa es útil para limpiar mugre grasosa (cochambre)? La grasa se constituye mayormente por lipidos, de tal modo que las grasas presentan lipidos saponificables, es decir, que al mezclarse con algún álcali o una base con algún ácido graso se obtendrá una sal del ácido graso. Por otra parte, la sosa al reaccionar con la grasa creando una reacción exotérmica, que consiste en la reacción de NaOH con algún producto graso en medio acuoso, el cual romperá la estructura de la grasa.

4. ¿Cómo se preparan 50 mL de una disolución de ácido muriático comercial si se desea una dilución 1:25? Describe el procedimiento y realiza las operaciones correspondientes

 

Datos: FD: 1:25 V2=50 mL

 

 FD =

V 1=

V 2 V 1

  V 2  FD

V 1=50 mL

( )=  1

25

2 mLde HCl

Procedimiento a. Se ccalcul alcula a el volum volumen en de la d disolu isolución ción conce concentrada ntrada b. Para pre preparar parar lla a disol disolución ución di diluida luida de H HCl, Cl, se ttoma oma un m matraz atraz aforad aforado o de 50 mL y se añade agua destilada has un aprox. de 25 mL. c. Poste Posteriorm riormente ente en u una na camp campana ana de ex extracc tracción ión de ga gases, ses, añ añadimo adimoss los 2 mL de de HCl concentrado, con ayuda de una pipeta volumétrica de 2 mL. d. Se a añad ñade e agu agua a des destil tilada ada h hast asta a afo aforar rar.. e. Se le co coloca loca el ttapón apón y se a agita gita vvoltean olteando do vari varias as vece vecess hast hasta a conse conseguir guir una disolución homogénea.

5. ¿Cuál es la concentración molar (mol L -1 ) de una disolución preparada con 10 g de sosa comercial con una pureza del 92% m/m y aforando con agua a 250 mL? Datos    

10g.de NaOH 92% m/m MM:39.997 V2=250 mL

10 g.dedisol.

(

 )(

92 g . de NaOH  aOH  100 dedisol.

  1 mo moll de NaOH  NaOH 

 )(

39.997 g.deNaOH 

  1 .250 L

)

=0.92

mol   de NaOH  NaOH   L

MATERIAL (POR EQUIPO)   

2 buretas con pinzas y soporte 3 matraces Erlenmeyer de 125 mL 1 matraz aforado de 50 mL

REACTIVOS (cantidades aproximadas sugeridas) Primera aplicación (Problema 1 y 2)  

1 g sosa comercial. 30 mL ácido sulfúrico H2SO4 valorado 1.0 eq L -1 (preparado por el laboratorista).

   

  

1.5 mL ácido muriático comercial. 25 mL disolución de NaOH 0.1 eq L -1 valorada (preparado por el laboratorista). 2-3 gotas por titulación de disolución de fenolftaleína (indicador)

Segunda aplicación   

30 mL ácido tartárico (C4H6O6) 0.01 mol L -1 (preparado por el laboratorista). 10 mL disolución de NaOH 0.1 eq L -1 valorada (preparado por el laboratorista). 2-3 gotas por titulación de disolución de fenolftaleína (indicador)

PROBLEMA 1. Determinación del grado de pureza de una muestra de sosa para uso doméstico PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. a. Pesa un una a escam escama a de sosa ccomerc omercial ial (de e entre ntre 0. 0.1 1 g y 0.3 g). g). Toma Toma nota de dell valor exacto de la masa. b. Disu Disuelve elve es esta ta esca escama ma en ap aproxim roximadamen adamente te 20 mL de a agua gua y valora valora est esta a -1 disolución con H2SO4 estandarizado 1.0 eq L  , utilizando fenolftaleína como indicador. R1 c. Reali Realiza za el proce procedimie dimiento nto cuand cuando o menos por ttripli riplicado. cado. Es Escribe cribe tu tuss resul resultados tados en la

Tablala1.iinform d. Con nformación ación d de e cada de determin terminación ación,, calcu calcula la la pur pureza eza (% m/m) m/m) de lla a muestra sólida. e. Calc Calcula ula la desv desviació iación n estánd estándar ar (s) y la des desviaci viación ón estánd estándar ar relat relativa iva porcentua porcentual.l.

Resultados

Tabla 1. Titulación de sosa comercial con H 2SO4 Ecuación química: H2SO4(aq) +

2 NaOH(aq)------- Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)

Masa de la muestra problema (g)

Volumen de H2SO4 1 eq L -1 consumid

Cantidad de H+ consumid os (mol)

Cantidad de OH− en la muestra (mol)

Cantidad de NaOH en la muestra (mol)

Masa de NaOH PURA en la muestra (g)

% de pureza en la muestra (% m/m)

0.1586 0.2476 0.1456

o 3(mL) .6 5.6 3.4

0.0018 0.0028 0.0017

0.0036 0.0056 0.0034

3.6481 x 10-3 5.6952 x 10-3 3.3490 x 10-3

0.146 0.229 0.134 Promedio Desviación estándar(s) Coeficiente de variación (CV)

92.055 92.488 92.033 92.192 0.2566 0.2783

Ejemplo de operación para determinar la desviación estándar, el coeficiente de variación y el porcentaje de pureza. (Incluir unidades)

 

Calculo de concentración mol/L mol   1 N   mol  = =0.5   de H 2 S O4  L  L 2 eq . Calculo de H + consumidos

( 3.6 mL )

(

−3

1.8∗10

 ) (

0.5 mol de H 2 S O4 1000 mL

moll de H 2 S O 4 mo

−3

=1.8∗10

mol de H 2 S O 4

 )

NaOH  OH    2 molde Na 1 mol de H 2 S O 4

−3

=3.6∗10

moll de Na mo NaOH  OH 

Cantidad de NaOH (mol) 0.1586

g.dedisol.

(

 92 g de NaOH  100 g dediso dedisoll .

)(

moll de NaOH  NaOH    1 mo

 )=

39.997 g.deNaOH 

−3 3.6481 x 10

Masa de NaOH pura (g) 0.1586

g.dedisol

(

)=

92 g.deNaOH  100 g.dedisol.

0.1459

g.deNaOH 

% pureza 0.1459 g .de NaOH  0.1586 g . de diso disoll

  x 100= 92 %

Desviación estándar(s)

√

2

2

( 92.055−92.192 ) +( 92.488 −92.192 ) + ( 92.033− 92.192)

2

=0.25 0.2565 65 79

2

Coeficiente de variación (CV) 0.256579 92.192

 x 100 = 0.278309

PROBLEMA 2. Determinación de la concentración de HCl en una muestra de ácido muriático para uso doméstico PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 

Prepara 50 mL de una disolución diluida en proporción 1:100, de una disolución de ácido muriático comercial (dilución 1:100). Valora la disolución anterior con una disolución estandarizada de hidróxido de -1



sodio 0.1 eqla Lmolaridad  . R2 de la disolución de muriático preparada. Determina

 

Con este dato, determina el % m/V del HCl en la muestra comercial. Realiza el procedimiento cuando menos por triplicado. Escribe tus resultados en la Tabla 2.

 



Resultados

Tabla 2. Titulación de ácido muriático comercial con NaOH Ecuación química: HCl(aq) + NaOH(aq)------- NaCl(aq) +

Volumen de la muestra problema usado en la dilución 1:100

Volumen de NaOH 0.1 eq L -1 consumido (mL)

Candad de OH− consumido s (mol)

Candad de H+ en la muestra (mol)

Molaridad de HCl en los 50 mL de la muestra (mol L -1 )

50 50 50

60.2 61.1 61.8

0.00602 0.00611 0.00618

0.00602 0.00611 0.00618

0.1204 0.1222 0.1236

H2O(l)

Molaridad de HCl en la muestra comercial (mol L -1 )

% m/V de HCl en la muestra comercial

12.07 43.95% 12.07 44.60% 12.07 44.11% Promedio 44.55% Desviación 0.005855 estándar(s) Coeficiente 1.314168 de variación (CV) Ejemplo de operación para determinar la desviación estándar, el coeficiente de variación y la concentración en %m/V del HCl en el producto comercial. (Incluir unidades) Mol de OH-  60.2 mL ¿

Mol de H+ 60.2 mL ¿

Molaridad de HCl en los 50 ml 50 mL

(

(

  1 L 1000 mL

)=   )=

0.05 L

0.00602 mo moll de HCl HCl 0.05 L

0.1204 mol

/ L

Molaridad de HCl en la la muestra muestra

(

  1 mo moll de HCl HCl 36.458 gdeHCl

)(

  37 g.deHCl 100 g . de diso disol. l.

)(

  )(

  )=

1.19 g . de dis disol.

1000 mL

1 mL

1 L

12.07

mol   de HCl HCl  L

 

% m/V de HCl en la muestra comercial 

(

  )(

 )

0.1204 mo moll HCl HCl

  36.5 g HCl HCl

1000 mL

moll de HCl HCl 1 mo

× 100= 43.95% 43.95%

Promedio 43.95

+ 44.60 + 45.11 44.55% = 44.55%

3

Desviación estándar 

√

2

2

( 43.95− 44.55 ) + ( 44.60 −44.55 ) +( 45.11− 44.55 )

2

2

= 0.00585519

Coeficiente de variación 0.00585519 44.55

 x 100 =1.31416815

 ANÁLISIS CRÍTICO DE LOS RESULTADOS (Problemas 1 y 2) El % de error da un indicativo de la exactitud, mientras que la presición puede medirse con el valor de CV. Consulta las siguientes tablas para calificar tus resultados para cada titulación. Intervalo de % error   De 0 a 1 % De 1 a 5 % De 5 a 10 % De 10 a 20 % Mayor a 20 %

Califcación

Excelente Muy bueno Aceptable Mejorable Inaceptable

CV De 0 a 1 % De 1 a 5 % De 5 a 10 % De 10 a 20 % Mayor a 20 %

Califcación Trabajo muy preciso Trabajo reproducible y preciso Trabajo poco preciso y mejorable Proced. exp. con descuidos graves Trabajo erráco y poco reproducible

Exactitud. Comparación de la pureza de la sosa con la reportada por el fabricante. Compara tus resultados con los valores reportados por los fabricantes. Calcula el % de error y califica el producto según la tabla. No de muestra

% Error

Calificación

1

0.059782609

excelente

2

0.530434783

excelente

3

0.035869565

excelente

 

Prec Precis isió ión. n. Di Disp sper ersi sión ón de tu tuss dete determ rmin inac acio ione nes. s. A pa part rtir ir de dell CV ca calc lcul ulad ado o para para la concentración de las alícuotas analizadas, califica la precisión de tu determinación de acuerdo con la tabla. Coeficiente de variación (CV)

0.2783

Trabajo muy preciso

Exactitud. Comparación de la concentración de HCl en el ácido muriático, con la reportada por el fabri fabricante. cante. Compar Compara a tus resultados resultados con los valore valoress report reportados ados por los fabricantes. fabricantes. Calcula el % de error y califica el producto según la tabla.

Prec Precis isió ión. n. Di Disp sper ersi sión ón de tu tuss dete determ rmin inac acio ione nes. s. A pa part rtir ir de dell CV ca calc lcul ulad ado o para para la concentración de las alícuotas analizadas, califica la precisión de tu determinación de acuerdo con la tabla.

Si tuvi tu vier era a qu que edeberían re repe peti tirs rse e algu alguna na de las las de dete term rmin inac acio ione nes, s, ¿qué ¿qué mo modi dififica caci cion ones es experimentales hacerse?

SEGUNDA APLICACIÓN: Determinar el número de hidrógenos ácidos en un ácido orgánico TAREA PREVIA 1.

Calcular la cantidad necesaria para preparar 50 mL de una disolución 0.1 mol L -1 de ácido tartárico cuya fórmula condensada es C 4H6O6. Datos:   

50 mL mol/L MM: 150.087 g/mol

disoll . 50 mLde diso

(

 )(

0.1 moldeC 4 H 6 O 6 1000 mLde diso disoll .

150.087

g.deC 4 H 6 O6

1 mo moll deC 4 H 6 O6

)=

0.750 gdeC 4 H 6 O 6

Se tienen 20 mL de una disolución 0.025 mol L -1 de una sustancia ácida, ¿cuántos protones ácidos tiene esta sustancia por molécula, si se requieren 15 mL de NaOH 0.1 mol L -1 para neutralizar por completo esta disolución? mmol NaOH =0.1

(

 mol   deNaOH   L

 )

mmolde olde NaOH  NaOH  1000 mm 1 mo moll de NaOH  NaOH 

=100

 mmol   de NaOH  NaOH   L

 

(15 mLde diso disoll . )

(

1000 mLdedisol.

mmoll ácido mmo ácido=0.025 disoll . ) ( 20 mLde diso

 mol   deácido  L

(

deácido 1 mol deácido

1000 mLdedis mLdedisol ol .

hidrogenosácidos= ¿ de hidrogenosácidos

mmol ol de NaOH  NaOH  1.5 mm

 )

mmoll de ácido ácido 1000 mmo

mmoll de ácido ácido  25 mmo

(

 )=

mmol ol de NaOH  NaOH  100 mm

=25

 mmol   de ác ácid ido o  L

=0.5 mm mmol ol de ác ácid ido o

)

mmol ol de NaOH  NaOH  1.5 mm 0.5 mmo mmoll de ácido ácido

  =3 hidrogenosácidos

¿Cuál es la normalidad de la disolución anterior?  N = ( ¿ eq . )  N = ( 3 )

(

(  ) mol  L

  )=

0.25 moldeácido 1 L

0.0075 N 

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Conociendo las concentraciones molares tanto del ácido tartárico como del hidróxido de sodio, es posible, mediante las siguientes tulaciones, determinar cuántos átomos de hidrógeno ácidos hay por molécula de C4H6O6. e nen NOTA: No todos los átomos de hidrógeno presentes en la molécula de ácido tartárico enen comportamiento ácido (es decir, no todos reaccionan con una base).

1. Titula tres alícuotas de 10 mL de ácido tartárico (HxT) 0.01 mol L -1 con la disolución de 2.

NaOH 0.1 mol L -1 proporcionada por el laboratorista. R3 Escribe tus resultados en la Tabla 3.

RESULTADOS

Tabla 3. Titulación de ácido tartárico con NaOH Ecuación química: C4H6O6 + 2NaOH → Na2C4H4O6 + 2H2O Volumen de alícuota (mL)

Volumen de NaOH consumido (mL)

Candad de NaOH (mol)

Equivalentes de H+ tulados

10 10 10

2.1 1.9 1.8

2.1 x 10-4 1.9 x 10-4 1.8 x 10-4

4.2 x 10-4 3.8 x 10-4 3.6 x 10-4

Candad de C4H6O6 en la alícuota (mol)

Equivalentes de H+ por mol de C4H6O6

0.000105 2 0.000095 2 0.00009 2 Promedio 2 Ejemplo de operación para determinar el número de hidrógenos ácidos en el ácido tartárico, así como las concentraciones molar, normal y en %m/V. (Incluir unidades) Cantidad de NaOH 

 

0.1 mo moll de NaOH  NaOH 

 L de NaOH  1 Lde

  ∗0.0021 L de NaOH =0.00021 mo moll de NaOH  NaOH 

El ácido tartárico con concentración 0.01 Molar y se sabe que NaOH tiene 2 equivalente químico en reacción redox 

Equivalentes de H+ titulados 0.00021 mol NaOH x 2 equivalente = 0.00042 mol equivalente NaOH 

Cantidad de C 6 H 6 O 6 en la alícuota

(

  )=

moll de NaOH  NaOH  0.00021 mo 2

0.000105 moldeC 6 H 6 O 6

Equivalentes de H+ por mol de C 6 H 6 O 6  0.00021 mo moll de NaOH  NaOH  0.000105 moldeC 6 H 6 O 6

=2 eq H +¿ / mol¿

 

Concentración Concentraci ón molar 0.000105 moldeC 6 H 6 O 6

 

0.01 L

0.000095 moldeC 6 H 6 O 6

 

0.01 L

0.00009 moldeC 6 H 6 O 6 0.01 L

 

=0.0105

 mol   de C 6 H 6 O6  L

=0.0095

 mol   de C 6 H 6 O6  L

=0.009

 mol   de C 6 H 6 O 6  L

Normalidad

( ( (

0.0105

 mol   de C 6 H 6 O 6  L

0.0095

 mol   de C 6 H 6 O 6  L

0.009

 mol   de C 6 H 6 O6  L

)

) )(

equivalentee ( 2 equivalentes )=0.021  mol equivalent  L

2 equivalentes

)=0.019

 mol equivalent equivalentee  L

equivalente ( 2 equivalentes )=0.018  mol equivalente  L

%m/V  0.0105 moldeC 6 H 6 O 6

(

1000 mL

  )(

150 gdeC 6 H 6 O 6 1 moldeC 6 H 6 O 6

× 100 =0.15 0.1575 75 %

)

 

( (

  )(   )(

0.0095 moldeC 6 H 6 O 6

150 gdeC 6 H 6 O 6

1000 mL

1 moldeC 6 H 6 O 6

0.009 moldeC 6 H 6 O 6

150 gdeC 6 H 6 O 6

1000 mL

moll deC 6 H 6 O 6 1 mo

)

)

× 100 =0.14 0.1425 25 %

× 100 = 0.1 0.135 35 %

¿Cuántos hidrógenos ácidos hay en la molécula de ácido tartárico? Datos:  

 Acido tartárico: 0.01 M NaOH= 0.1 M

¿

moll de H  x T  0.0001 mo

 )

(

2 mo moll de Na NaOH  OH 

molde lde H  x T  1 mo

hidrogenosácidos= ¿ de hidrogenosácidos

=0.0002 mo moll de Na NaOH  OH 

moll de NaOH  NaOH  0.0002 mo

hidrogeno ogeno ácido ácido   =2 mol de hidr

0.0001 mo moll de

H  x x T 

¿Cuál es el volumen de NaOH 0.1 eq L -1 necesario para neutralizar 20 mL de ácido tartárico 0.1 eq L -1? 20 mLd mLdee diso disol. l.

(

H  x T 

 )(

  )(

 )=

0.05 molde H  x T 

2 mo moll de NaOH  NaOH 

1000 mL de NaOH  NaOH 

1000 mLdeH  x T 

molde lde H  x T  1 mo

moll de NaOH  NaOH  0.1 mo

20 mLde NaOH NaOH .

PREGUNTAS FINALES ¿Qué procedimiento experimental se realizó para conocer la concentración exacta de un producto comercial? Una titulación ácido-base ¿En qué se basa el procedimiento experimental empleado para la determinación del número de hidrógenos ácidos un ácido orgánico? En que debe reaccionar estequiometricamente con los OH- de la base que actúa como titulante, se obtienen los moles tanto del analito como del titulante y se busca la relación que satisfaga la correlación entre ambos. TRATAMIENTO DE RESIDUOS

R1: Sulfato de sodio y fenolftaleína en agua. Desechar en drenaje. R2: Cloruro de sodio y fenolftaleína en agua. Desechar en drenaje. R3: Tartrato de sodio y fenolftaleína en agua. Desechar en drenaje.

 

Las disoluciones sobrantes de ácido muriático diluido se neutralizan y se vierten al drenaje.

Asegúrate que el pH de todas las disoluciones sea neutro antes de verterlas al drenaje. ELABORADA POR: Dra. Laura Gasque Silva REVISADA POR: M. en C. Martha Magdalena Flores Leonar Dr. Héctor García Ortega Dr. Víctor Manuel Ugalde Saldívar