informe 4 de quimica ii

8/17/2019 Informe 4 de Quimica II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Geológica Minera Metal!rgica " FIGMM

INTRODUCCIÓN

Muchas veces cuando juntamos dos sustancias (soluto y solvente) para poder obtener unasolución lo que hacemos es agitar el sistema para así homogenizar el producto final. Pero enmuchas ocasiones observaremos que despus de terminada la reacción pueden quedar partículasque no se disolvieron en dicho proceso. !a sea porque la solución est saturada o quiz"s elsolvente no es soluble en el solvente.

#l estudio de estos casos se realiza bas"ndonos en la solubilidad de las sustancias involucradasen la reacción.

$e estudia la solubilidad de ciertos compuestos entre otras cosas% con el fin de establecer su nivelde solubilidad en un sistema con un solvente o tal vez dos% si fuera así% ambos solventes debenser insolubles entre sí% pero deben de solubilizar al soluto.

&entro del grupo de sales podemos clasificar a estas en dos grupos de acuerdo a su solubilidad'$ales solubles y sales poco solubles.

as sales solubles son sustancias que se disocian totalmente en una disolución. #n cambio lassales poco solubles ser"n aquellas que se disocian parcialmente en la disolución cabe resaltar que no e*isten sales absolutamente insolubles.

#n esta pr"ctica de laboratorio se ha practicado tambin la separación selectiva de cationes y suidentificación% para así lograr relacionarnos m"s con dichas sustancias y las diferentes reaccionesque podemos lograr con ellos.

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *




OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

+plicar los criterios de solubilidad% para la separación selectiva de sales

poco solubles que precipitan bajo la acción de un reactivo com,n.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Precipitación de un elemento por la reacción con un ión apropiado para

luego ser separados e identificados por sus propiedades particulares -dentificar cationes en sustancias naturales e industriales.

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +




FUNDAMENTO TEÓRICOSOLUBILIDAD DE UNA SUSTANCIA

FACTORES QUE DETERMINANA LA SOLUBILIDAD

Un proceso transcurre espontáneamente a una temperatura y presión fija si lleva consigo una

disminución de la energía libre de Gibbs del sistema

∆ G= H −T ∆ S

El proceso de disolución de un sólido iónico supone el desmoronamiento de la ordenada red

cristalina y en consecuencia, entraña un aumento del desorden. Por lo tanto, la disolución de

un sólido va acompañada de un aumento de entropía !"#. Por ello el sumando −T ∆ S es

negativo y contribuye a $ue el proceso de disolución sea espontaneo. Por otra parte la energía

$ue se debe aportar para vencer las fuer%as $ue mantienen la co&esión de una red iónica

supera a la energía $ue se desprende como consecuencia de la interacción entre los iones del

sólido y las mol'culas del disolvente. (omo resultado la disolución de un sólido iónico es

generalmente un proceso endot'rmico. El t'rmino ) es positivo y se opone a la espontaneidad

del proceso de disolución.

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,




&el balance neto entre trminos entrópico y entalpico depender" que el proceso de disolución deun sólido sea favorable o no.

a fuerza que mantiene unidos dos iones de carga contraria en la red iónica de acuerdo con la leyde oulomb es directamente proporcional a la carga de aquellos e inversamente proporcional alcuadrado de la distancia que los separa. +sí cuanto mayor es la carga de los iones y menor es sutama/o% mayor es la cohesión del cristal iónico y consecuentemente m"s energía hay que aportar para romperlo. Por ello el valor de 0 es tanto m"s positivo cuanto mayor es la densidad de cargade los iones. #n conclusión los compuestos con iones peque/os y carga grande como el +l123 son muy insolubles

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina %




PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

RELACIÓN ENTRE LA SOLUBILIDAD Y EL K S

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina -




La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina .




EFECTO DEL IÓN COMUN

EJEMPLO: alcula la solubilidad del Pb41 en agua pura y en una solución 5.6M de 7a4. &ato'8 $93.:*65;<

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina /




CONDICIONES PARA LA PRECIPITACIÓN DE SALES

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina 0




La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina 1




PARTE EXPERIMENTAL

EQUIPOS Y MATERIALES:

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *2




Mechero =unsen =agueta>ubos de ensayo

#scobilla para tubos de ensayo Pinzas

Pizeta con agua destilada

REACTIVOS:

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina **




Nitrat !" #$ata S$%&i'( P)*+ S$%&i'( ,-*+

Cr.at !" Pta/i ,i!r0i! !" A.(i

EXPERIMENTO N1 2: CATIÓN+¿

Ag¿ 3 SE UTILI4A

AgN O30,1 M .

PROCEDIMIENTO:

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *+




6. #n tubos marcados como + y =% a/adir 3 gotas del +g723 5.6M en cada tubo% yluego a/adir 1 gotas del 0l 6M.

1. alentar en ba/o maría durante ? segundos% luego del cual coloque sobre la gradilla paraenfriar% reposar y decantar.

3. #liminar la solución liquida% inclinando cuidadosamente el tubo y la parte que queda%absorber con papel filtro (decantar).

56 avar con 3 gotas de agua% y deseche el agua del lavado.

76 #n el tubo marcado con @+A adicionar 61 gotas de agua y calentar por 3 a ? minutos en ba/o maría (agua en ebullición) tratando de disgregar el precipitado con la ayuda de la bagueta. 2bservar si hay disolución.

86 +l tubo marcado con = agregar 3 gotas de 70B20 6M y agitar.

96 7eutralizar la basicidad de la muestra anterior (tubo =) con 0723 6M.

EXPERIMENTO N1 +: Cati'( Hg2

+2

/" "/&ri)" a/;3 #r<%"

"/ %( !;."r=3 /" %ti$i>a Hg2 ( N O

3 )20,1 M .

Para este e*perimento es necesario seguir los mismos pasos o secuencia que para el ión+¿

Ag¿

hasta el paso C.

6.; a muestra obtenida en el tubo marcado con + depositar sobre una moneda limpia por tres

minutos% si es necesario agregar una gota de HN O3 enjuagar y secar con papel de filtro.

OBSERVACIÓN' $e sabe que los compuestos del mercurio son altamente tó*icos% por lo cualse debe evitar desechar al ca/o las soluciones residuales que lo contengan.

+l depositar la muestra sobre una moneda vemos que esta empieza a esclarecerse% dado que lasolución que hemos colocado sobre la moneda es una amalgama.

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *,




EXPERIMENTO N1 ?: Cati'( Pb+2

/" %ti$i>a Pb ( N O

3 )20,25 M =6

#n este e*perimento tambin se seguir" la secuencia de pasos del 6 al C de los otrose*perimentos.

6.; a muestra obtenida en el tubo + en el paso ? a/adir 6 gota de K 2

Cr2

O7 yDo cromato.

&ejar enfriar.

PARTE II: MUESTRA PROBLEMA CATIONES+¿

Ag¿ 3

Hg+2

3 Pb+2

Eealizar la marcha seg,n el siguiente diagrama'

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *%

+¿¿

Hg

+2

LI&UIDOSO3RENADAN4E

AgCl 5 (#Cl+ 56g+Cl+

AgCl 5 6g+Cl+

(#Cl+Solu#ili7adoEn caliente

Co'8le9oa'oniacal De

8lata

Di'eri7ación del 6g

(#Cr+O/

AgCl:;<




PROCEDIMIENTO:

6. olocar en un tubo +% 3 gotas de cada ión y verter 3 gotas de 0l.

1. alentar el tubo de ensayo en ba/o maría durante ? segundos% luego decantar el precipitado de Pbl1 en un tubo de ensayo =.

3. #n el tubo de ensayo =% verter pocas gotas de cromato o dicromato de potasio.

56 a mezcla restante en el tubo +% debe calentarse a ba/o maría y se debe adicionar 70B20 con el fin de dimerizar el mercurio y obtener un precipitado.

76 #n un tubo de ensayo % decantar el precipitado de mercurio.

86 #n el tubo + se obtendr" un complejo amoniacal de plata% a esta solución se debe a/adir unas cuantas gotas de "cido nítrico% con el fin de obtener un cloruro de plata.

REACCIONES:

Proceso por el que atraviesa la plata'

+¿+ HCl → AgCl

Ag¿

N H 3¿2¿Cl+2 H

2O

AgCl+2 NH 4

OH→Ag ¿

N H 3¿2

¿Cl+ HN O3

→ AgCl+2 N H 4( N O

3)

Ag¿

Proceso por el que atraviesa el plomo'

Pb+2+2 HCl → PbC l2+ H 2

PbCl2+ K

2Cr

2O

7→PbCr

2O

7+2 KCl

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *-




Proceso por el que atraviesa el mercurio'

Hg+2+2 HCl→ HgC l2+ H 2

−¿+2 H 2

O+ Hg

+¿+Cl¿

Hg2

C l2+ NH

4OH →Hg ( NH

2 ) Cl+ NH 4

¿

CUESTIONARIO

1.- En cada bloque del diagrama (propuesto para el problema), escriba las reacciones que se

producen en el experimento.

Pr&"/ #r "$ <%" atra@i"/a $a #$ata:

+¿+ HCl → AgCl

Ag¿

AgCl+ H 2

O Norxn→

N H 3¿2

¿Cl+2 H 2

O

AgCl+2 NH 4

OH→Ag ¿

N H 3¿2

¿Cl+ HN O3

→ AgCl+2 N H 4( N O

3)

Ag¿

Pr&"/ #r "$ <%" atra@i"/a "$ ."r&%ri: Hg

+2+2 HCl→ HgC l2+ H 2

Hg2Cl2+ H 2 O →2 HgO+2 HCl+1

2O2

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina *.




−¿+2 H 2

O+ Hg

+¿+Cl¿

Hg2

C l2+ NH

4OH → Hg ( NH

2) Cl+ NH 4

¿

N O3¿2+ H 2 O HgO+ HN O

3→ Hg ¿

Pr&"/ #r "$ <%" atra@i"/a "$ #$.:

Pb+2+2 HCl → PbC l2+ H 2

PbCl2+2 NH

4OH→Pb ( OH )

2+2 NH

4Cl

PbCl2+ K 2Cr2O7 →PbCr2O7+2 KCl

#FP.7G6

N O(ac)−¿

H 3

O(ac)+¿ +¿

AgNO3(ac)+ HCl(ac)⇌ AgCl(s)+¿

#FP.7G12 N O(ac)

−¿

2 H 3

O(ac)+¿ +¿

Hg( NO3)2(ac)+2 HCl(ac)⇌ Hg Cl

2(s)+¿

#FP.7G32 N O(ac)

−¿

2 H 3

O(ac)+¿ +¿

Pb( NO3)2(ac)+2 HCl(ac)⇌ Pb Cl

2(s)+¿

2.- Haga un gráfico de la solubilidad del PbCl

2 en función a la temperatura.

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina */




Solubilidad del Pb Cl2

.- !ara soluciones acuosas de PbCl

2enHCl

"aga un gráfico en función de la

concentración del H#l $En exceso de HCl

que otro compuesto de plomo se formar%a&

'.- i además de los cationes

2+¿+¿+ Pb

¿

Ag¿ en la mecla encontrase el

3+¿Cr

¿ $precipitara por

la adición suficiente ión #l -&

Si 8reci8itar) 8ue;to =ue no; dar) co'o re;ultado; el cloruro de cro'o laecuación de reacción =ue generar) ;er) la ;iguiente>

OH ¿3 →CrC l3 HCl+Cr¿





*.- +demás del HCl

, $u otros reactios puede usarse para precipitar estos iones&

Hcido clorhídrico 0

Hcido bromhídrico 0=E Hcido yodhídrico 0-

Hcido sulf,rico 01$2B

Hcido nítrico 0723

Hcido clórico 023

Hcido perclórico 02B

/.- 0a concentración del ión +¿ Ag¿ en solución saturada de A g2C r2O4 es de

2.2 x 10−4

mol /¿ calcular el ps de A g

2C r

2O

4

g(ac)+¿ +C r2 O4

−2

(ac)

A g2

C r2

O4(s)→2 A ¿

; 1

A g+¿=2.2 x10

−4=[mC r

2O

4

−2

1l ]2

m¿

mC r2 O4

−2=1.48 x10−2

mol

Kps 9

m A g+¿

1 l¿

¿¿¿

Kps=3.2∗10−6





.- i se tiene una muestra de 13.4mg

de una moneda de plata le5 4*, luego de

disolerla en ác. e precipita la plata ( KpsAgCl=2.8∗10−10

) $#uántos mg de plata quedan

sin precipitar en 33ml

de solución de HCl

en esta es 1.0∗10−2

M &

m Ag=0.835 x10.8 x10−3=9.018 x 10

−3g

l(ac)−¿

g(ac)+¿ +C ¿

AgC l(s)→ A¿

+¿ A g¿

¿−¿C l

¿

¿ Kps=¿

+¿ A g

¿

¿−¿C l

¿

¿¿

M Ag=108

v=0.3 l

+¿

A g¿

¿¿

n el experimen!o :m Ag=5 x10−6

x108=5.4 x10−4

gr

Por lo tanto la masa que sobra de Plata es'

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +2




m Ag=9.018 x10−3−5.4 x 10

−4=8.478 x 10−3

4.- +l agregar H#l a una solución se forma un precipitado. Esto es insoluble tanto en

solución de N H

3 como en agua caliente $u ion o iones podr%an estar presentes en la

solución original 5 que ion o iones podr%an estar presentes en la solución original 5 que ion o

iones podr%an estar ausentes&

$i se producen precipitados al estar presentes estas sustancias lo m"s probable es q estn presentes los metales ya que con ellos reaccionarían y precipitarían.

6.- En 7uncion a alores de ps (8uscar en tablas), ordene de ma5or a menor la solubilidad

del +g#l 2 , Hg#l 2 !b#l 2 .

S$%t K#/P)C$+ Pbl1

⇌ Pb+2

I1l; 6.C*65;?

,-C$+0gl1

−¿⇌ Hg

+2+2Cl¿

6.<*65;65

A-C$+gl

−¿⇌ Ag

+1+Cl¿

6.3*65;6<

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +*




CONCLUSIONES GENERALES

as pruebas que se realizaron respecto a la solubilidad y los puntos de fusión representan

características físicas de que la reacción entre las sales en solución a ocurrido.

2bservamos que las sales poco solubles en medio acuoso se disocian parcialmente.

2bservamos que los elementos reactivos son convertibles en iones solubles.

Pueden tambin precipitarse por reacción con un ion apropiado y luego ser separado para

identificarlos mediante reacciones yDo propiedades particulares.

RECOMENDACIONES

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ++




as mediciones se deben hacer con precisión% tener cuidado a la hora de pesar los

reactivos y medir cuidadosamente el volumen en la probeta ya que peque/os errores

pueden llevar a un mal c"lculo.

#s necesario utilizar una bata de laboratorio la misma protege tu ropa y tu piel delcontacto con reactivos.

Jsar guantes para cuando sea necesario tocar alg,n instrumento que se haya e*puesto a

una llama o durante el manejo de "cidos y bases.

Jsar los lentes de protección en todo momento para evitar alg,n da/o a la vista al

momento de manejar "cidos y bases en este e*perimento.

+sistir al día del laboratorio con conocimientos previos al tema para poder realizar ellaboratorio en el menor tiempo posible y con la mayor precisión.

APLICACIONES eparación de iones

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +,




$i en una disolución hay varios iones% se pueden separar haciendo precipitar alguno de suscompuestos poco solubles.

4íjate en la imagen% en la que se muestra el procedimiento para separar tres iones que est"n

presentes en la misma disolución.

0ay que dise/ar un procedimiento para que al a/adir un reactivo se forme precipitado de uno de ellos% quese separa por filtración% y los otros iones permanezcan en disolución. $e repite el proceso hataseparar todos los iones.

#n primer lugar se a/ade l;% precipitando +gl% que es el ,nico cloruro insoluble. &espus defiltrar% a la disolución resultante se le a/ade $1;% con lo que precipita el u$. #ste precipitado se

filtra% quedando en disolución iones Mg1I% que se pueden precipitar en forma de hidó*ido ala/adir 20;.

Efecto salino

uando a una disolución de iones +gI se le a/ade disolución de iones l;% se forma un precipitado blanco de +gl% que tiene una 8s de 6%< 65;65% establecindose el equilibrio'

+gl (s) K +gI (aq) I l; (aq)

$i posteriormente se a/ade disolución de iones $1; (7a1$% por ejemplo)% se forma +g1$%

precipitado de color negro% que como tiene una 8s de C 65;35 es mucho m"s insoluble que el+gl% establecindose el equilibrio'

+g1$ (s) K 1 +gI (aq) I $;1 (aq)

omo este segundo equilibrio se desplaza a la izquierda al formarse precipitado de +g1$%desaparecen de la disolución los iones +gI por tanto% el primer equilibrio se desplaza a laderecha para formarlos. #n resumen% se redisuelve el precipitado de +gl blanco para formarseuno de +g1$ negro. #n resumen% por efecto salino desaparece un precipitado para formarse otrom"s insoluble.

9dentificación de iones

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +%

mailto:

mailto:

mailto:




0ay algunos precipitados que tienen una coloración

característica que permiten identificar la presencia de losiones que los forman. Por ejemplo% como ya sabes% elPb-1 es de color amarillo canario si se quiere saber si enuna disolución hay iones Pb1I% se toma una muestra en untubo de ensayo y se le a/ade unas gotas de disolución de -;'si se forma precipitado% la identificación es positiva.

>ambin se puede identificar la presencia de iones -; a/adiendo Pb1I.

2tro mtodo de identificación de iones en disolución es la formación de iones complejos. $etrata de compuestos en los que un ión est" unido a un conjunto de iones o molculas% como es elcaso del 4e$71I% +g(703)BI o u(7)B1;. a mayoría son muy solubles y tienen colorescaracterísticos en la imagen puedes ver el color rojo sangre del 4e$71Ien comparación con elcolor producido por los iones 4e3I que lo forman.

Precisamente se utilizan esos colores para identificar iones' si a una disolución en la que sequiere investigar la presencia de iones 4e3I se le a/ade unas gotas de disolución de $7; y tomacolor rojo sangre% se puede asegurar que hay iones 4e3I% ya que son los ,nicos que producen esacoloración

!rotección de monumentos de mármol

os monumentos levantados en Lrecia y Eoma han pervividohasta 1555 e incluso m"s a/os sin m"s da/os que los

ocasionados por la incultura% así como por el meroaprovechamiento de los materiales como elementos de construcción. $in embargo% en los ,ltimos?5 a/os los da/os se han acelerado notablemente debido a un efecto potenciado por la actividadhumana' la lluvia "cida. #l azufre que contienen muchos combustibles produce $23% que con elvapor de agua atmosfrico da lugar a 01$2B% es decir% a lluvia "cida.

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +-




uando llueve% el a23 que forma el m"rmol se transforma en a$2B en la superficiedel monumento% y como el sulfato de calcio es m"s soluble que el carbonato% el efecto de lalluvia es mayor% y el monumento se deteriora m"s deprisa.

#n muchos monumentos de m"rmol se hace un tratamiento con =a(20)1 y urea% de forma que la

superficie del monumento queda recubierta por una fina capa de =a23% sólido con el mismoaspecto que el m"rmol y pr"cticamente la misma solubilidad. $in embargo% por efecto de lalluvia "cida se transforma en =a$2B% que tiene una constante de solubilidad de 6%6 65;65%mientras que la del a$2B que se forma sin el tratamiento es de :%6 65;C. #s decir% con estetratamiento la lluvia "cida contribuye a proteger el m"rmolN

Eliminación de la durea de las aguas

Ou significa que un agua es duraQ $e trata de agua con un alto contenido en sales% sobre todode calcio. $e suele considerar dura un agua que tiene disueltos m"s de 615 mgD de a23. $e

trata de aguas que producen poca espuma con los detergentes% y que en el caso de las aguasminerales suelen tener depósitos blanquecinos en el fondo de la botella.

Oómo se puede evitar la formación de sales c"lcicas% o bien disolverlas cuando ya se hanformadoQ Jna solución es a/adir #&>+% una sustancia que forma un complejo muy estable conlos iones calcio. #s decir% si hay carbonato de calcio sólido se establece el equilibrio'

a23 (s) K a1I (aq) I 231; (aq)

+l a/adir #&>+% se une a los iones a1I% formando un compuesto complejo soluble. omo lacantidad de a1I disminuye% el equilibrio de solubilidad se desplaza a la derecha para

producirlo% redisolvindose el precipitado.

4íjate en las etiquetas de los suavizantes que se utilizan al lavar la ropa' suelen tener #&>+ paraevitar la precipitación de sales c"lcicas y que las fibras de la ropa se queden rígidas y RrasquenR.

#aries dental

a caries consiste en el debilitamiento y posterior rotura de la dura capa e*terior de las piezasdentales. Para evitar la formación de caries% es necesaria una adecuada higiene bucal% que se suele complementar con tratamientos protectores a base de fl,or

(administración directa de iones fluoruro o pastas dentífricas que tienen ionesfluoruro).

#l esmalte dental es hidro*iapatito% de fórmula a 65(P2B)C(20)1% que por acción de los "cidos se disuelve% dando lugar a caries. a administración defluoruro produce la sustitución de los iones 20 ; por iones 4;% dando lugar afluorapatito% a65(P2B)C41% m"s insoluble que el hiro*iapatito y m"s resistente a

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +.




la acción de los "cidos. #n la imagen puedes ver cómo la perforación del esmalte de la parte superior de una muela llega hasta la materia blanda interior% en la que est"n las raícesnerviosas que al quedar sin protección provocan un dolor intenso% sobre todo frente a cambiosde temperatura.

PROBLEMAS

26 La /$%)i$i!a! !"$ &$r%r !" #$ata "( a-%a "/ !" 23+ 2 5 - !" &.#%"/t #r 2 .L!" !i/$%&i'(6 Ca$&%$" $a &(/ta(t" !" /$%)i$i!a! !"$ &$r%r !" #$ata6

DATOS: Ma/a/ at'.i&a/: A- 293 % C$?737 %

*g(l+s *g +ac (l +ac+ − → +¬ #l equilibrio de solubilidad para el cloruro de plata lo

escribiremos en la forma'

-

P! *g (l s . s s+ − = = = + partir de la e*presión de la constante del producto de solubilidad

podemos establecer la relación con la solubilidad (en molesD)

#*presemos la solubilidad dada en molesD'

/ g *g(

0,1- 0#− l

0## m2 disol

0### m2 disol 0mol de *g(l

02 disol 0/3,3 g *g(l

4 mol0,3/ 0#

2

−=

Por tanto la constante del producto de solubilidad para el cloruro de plata valdr"'

- -

- 4 - 0#

P!

mol mol *g (l s . s s +0,3/ 0# 0,5# 0#

2 2

+ − − − = = = = = ÷ ÷

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina +/




+6 S" aa!"( 2 .- !" &ar)(at !" "/tr(&i /'$i!3 SrCO?/=3 a + L !" a-%a #%ra6Ca$&%$" $a &a(ti!a! !" SrCO?/= <%" <%"!a /i( !i/$@"r6 S%#(-a <%" ( Ha @aria&i'( !"@$%."( a$ aa!ir "$ /'$i! a$ a-%a6

DATOS: Ma/a/ at'.i&a/: Sr 938 % C2+ % O28 %6 K PSSrCO?= 73822

- -

3 3

- - -

P! 3

-

0# 4

P!

!r(6 +s !r + ac +(6 +ac

!r +(6 s . s s

mol mols 4,7 0# -, / 0#

2 2

+ −

+ −

− −

→ +¬

= = =

= = = ÷

+ partir de la e*presión de la constante del productode solubilidad podemos calcular la solubilidad del carbonato de estroncio'

uego los gramos de carbonato de estroncio disueltos en 1 de agua ser"n'

- 2 4 mol.-,/0#

−

2

30/8,7 g !r(6

0 mol

3

3 38,0 0# g !r(6 8,0mg!r(6−= =

uego quedan sin disolver'

( ) 3 30# 8,0 mgde!r(6 -,1 mgde !r(6− =

?6 A +7 1C3 /" #r"#ara %(a /$%&i'( /at%ra!a !" Hi!r'0i! !" >i(& "( a-%a /% #, "/ 376

a= Ca$&%$a "$ @a$r !" $a K / !"$ Hi!r'0i! !" >i(& a +7 1C $a .a/a !" Hi!r'0i! !" >i(& <%"Ha !i/%"$ta "( 7 L !" %(a /$%&i'( /at%ra!a !" Hi!r'0i! !" >i(& "( a-%a6

)= Ca$&%$a $a /$%)i$i!a! !"$ Hi!r'0i! !" >i(& "( %(a /$%&i'( !" &$r%r !" >i(& 2372 + M6

,:23 O:283 4(:8735

omo la disolución est" saturada tenemos el equilibrio entre el sólido y los iones por lo que lareacción es reversible. lamando $ a la solubilidad'





a) a reacción es' Sn(20)1(s)⇄ Sn1I

(aq) I 120;(aq)

$ $ 1$

omo el p0 9 <%? deducimos la concentración de 20; a partir del p20'

p20 9 6B T p0 9 6B T <%? 9 ?%? 9 ;log

−¿OH

¿

¿ ⇒

−¿OH

¿

¿ 9 10

−5,5

9 3%6CU65;C M 9 1$

2+¿"n

¿

¿ 9 $ 9 6%?<U65;C M

Por el ajuste de la reacción% la 8 s ser"'

8 s 9

2+¿"n

¿

¿ U

−¿OH

¿

¿¿¿

9 6%?<U65;C U (3%6CU65;C)1 9 6%?<U65;6V

a masa de hidró*ido de zinc disuelta la calcularemos a partir de los moles del compuesto'

n"n(OH )2 9 6%?<U65;C MU ? 9 V%:U65;C mol ⇒ V%:U65;C mol Sn(20)1 U99,4 g "n(OH )21mol"n(OH )

2 9

V%<?U65;B

g Sn(20)1

b) #n una disolución de Snl1 tenemos el ion com,n Sn1I' Snl1 W Sn1I I1l;. Mediante elefecto del ion com,n aumenta la concentración de uno de los iones de la disolución saturada conlo que el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y se favorece la formación del precipitado% esdecir% disminuye la solubilidad de la sal. $i llamamos $X a la nueva solubilidad que tendr" elhidró*ido de zinc'

Sn(20)1 ⇄ Sn1I I 120;

$X $XI6%?U65

;1

1$Xomo la disolución ya estaba saturada% podemos considerar que la cantidad a/adida de Sn 1I esmucho mayor que la solubilidad que tenía el hidró*ido anteriormente. Por lo tanto% est"





justificada la siguiente apro*imación'

2+¿"n

¿

¿ 9 $X I 6%?U65;1 ≃ 6%?U65;1 M. omo el

valor de la 8 s no cambia (no variamos la temperatura)% aplicando su definición calcularemos $X'

8 s 9

2+¿"n

¿

¿ U

−¿OH

¿

¿¿¿

9 6%?U65;1 U (1$X)1 9 5%5C U$X1 ⇒ $X 9 √ K s0,06 9 √

1,58 #10−17

0,06 9

6%C1U65;< M

56 M">&$a./ +7 .L !" %(a !i/$%&i'( <%" &(ti"(" $%r%r !" /!i 37 M &( 7 .L !"%(a !i/$%&i'( <%" &(ti"(" (itrat !" )ari 3? M6

a= D".%"/tra <%" /" r.a #r"&i#ita!6

)= E(&%"(tra $a .a/a !" #r"&i#ita! r.a!a6

&= Ca$&%$a $a &(&"(tra&i'( i(a$ !" $/ i("/ <%" r.a( "$ #r"&i#ita!6

Dat/: K S$%r%r !" )ari= +28 3 F:2 3 Ba:2?93? 6

a) a reacción es la siguiente' 17a4 I =a(723)1 W =a41 I 17a723 .

alculamos los moles de fluoruro de sodio (son los mismos que los de ion fluoruro) y los denitrato de bario (son los mismos que los de ion bario). Mezclamos los dos compuestos (losvol,menes son aditivos) y demostramos que se forma precipitado del compuesto del que nos dansu 8 s% es decir% del fluoruro de bario'

n Na$ 9 5%51? U5%? M 9 5%561? mol 9 $

−¿

n¿ ⇒

−¿ $

¿

¿ 9

0,0125mol

0,075 % 9 5%6CV M

NO

&a(¿¿ 3)2

n¿

9 5%5?5 U 5%3 M 9 5%56? mol 9&a

2+¿

n¿ ⇒

2+¿&a

¿

¿ 9

0,015mol

0,075 % 9 5%1 M

omo la reacción del equilibrio saturado es =a41 ⇄ =a1I I14; calculamos la $ y

comprobamos que supera el valor de la 8 $' $ 9

2+¿&a

¿

¿ U

−¿ $

¿

¿¿¿

9 5%1 U 5%6CV 9 5%533 ¿ 8 $

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,2




b) #l c"lculo de la masa de precipitado es un c"lculo estequiomtrico tradicional en el quehay que deducir el reactivo limitante para obtener la masa del producto'

=a1I I 14 ; W =a41

ni' 5%56? 5%561? 7os planteamos la pregunta% Osi reaccionara todo el 4;% qu cantidad de =a1I reaccionaríaQ (seelegió este sentido porque se ve que% por la proporción en moles de la reacción% el 4 ; ser" elreactivo limitante'

5%561? mol 4; U

2mol$ −¿

1mol &a

2+¿

¿¿

9 C%1?U65;3 mol =a1I ¿ 5%56? mol =a1I ⇒ sobra =a1I% por lo

que el reactivo limitante es el 4; y el reactivo en e*ceso es el =a1I. a masa del precipitado de

=a41 formada ser"' 5%561? mol 4; U

2mol $ −¿

1mol &a $ 2

¿ U

175,3 g &a $ 2

1mol &a $ 2 9 6%5:C g =a41

c) Para calcular las concentraciones de los iones en la disolución saturada% primero calculamos laconcentración que queda del reactivo en e*ceso y luego la concentración del otro ion a partir dela 8 s (se ha alcanzado ya el equilibrio por lo que debe e*istir una peque/a cantidad de esereactivo)'

2+¿&a¿

¿¿¿

9niniciales−nreaccionan

' !o!al 9

0,015−6,25 #10−3

mol

0,075 % 95%66V M

8 s 9

2+¿&a

¿

¿¿¿

U

−¿ $

¿

¿¿¿

⇒

−¿ $

¿

¿ 9

2+¿&a

¿

¿¿

K s¿√ ¿

9 √2 #10

−6

0,117 9 B%63U65;3 M

76 E$ /%$at !" a$%.i(i /" %ti$i>a "( "$ trata.i"(t $a &$arii&a&i'( !" a-%a/ !"/$%&i("/ a&%/a/6 C( "/ta i(a$i!a!3 /" !i/%"$@" "$ /%$at !" a$%.i(i "( a-%a 3 a&(ti(%a&i'(3 a$ aa!ir/" Hi!r'0i! !" /!i3 /" r.a %( #r"&i#ita! !" Hi!r'0i! !"a$%.i(i <%" /" $$"@a /"!i."(ta #art" !" $a/ /%/ta(&ia/ &(ta.i(a(t"/ <%" Ha "(/%/#"(/i'(6

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,*




a= E/&ri)" $a r"a&&i'( &rr"/#(!i"(t" a$ "<%i$i)ri !" /$%)i$i!a! !"$ Hi!r'0i! !"a$%.i(i &a$&%$a "$ #, !" %(a /$%&i'( /at%ra!a !" Hi!r'0i! !" a$%.i(i "( a-%a6

)= Ra>(a &'. /$%)i$i>ar;a/ %( #r"&i#ita! !" Hi!r'0i! !" a$%.i(i6

K /Hi!r'0i! !" a$%.i(i a +7 1C= ?392

27

a) a reacción es la siguiente' +l(20)3(s)⇄ +l3I

(aq) I 320;(aq)

$ $ 3$

8 s 9

3+¿ Al

¿

¿ U

−¿OH

¿

¿¿¿

9 $ U (3$)3 9 1V$B ⇒ $ 94

√ K s27 9

4

√3,7 #10

−15

27 9 6%5<U65;B M

p20 9 ;log−¿

OH ¿

¿ 9 ;log 3$ 9 ;log(3U6%5<U65 ;B) 9 3%B: ⇒ p0 9 6B T p20 9 6B T 3%B:

965%?6

#l p0 es mayor que V (b"sico) debido a la presencia de los iones 20 ; del hidró*ido.

b) Para disolver el precipitado% lo que conlleva un aumento de la solubilidad del hidró*ido% podríamos a/adir a la disolución un "cido fuerte como% por ejemplo% el "cido clorhídrico. osiones 032I del "cido se neutralizarían con los iones 20; de la disolución saturada del hidró*ido

de aluminio. +l disminuir la concentración de los iones 20;

% el equilibrio se desplazar" hacia laderecha y se favorecería la formación de iones en disolución.

86 E$ &ar)(at !" &a$&i "$ &ar)(at !" .a-("/i /( !/ /a$"/ .% #& /$%)$"/ "(a-%a &( %(a/ K / a +7 1C3 r"/#"&ti@a."(t"3 !" 72 276

a= Ra>(a &%$ !" $/ !/ &ar)(at/ "/ ./ /$%)$" "( a-%a &a$&%$a $a /$%)i$i!a! !" "/t"&ar)(at a +7 1C6 E0#r"/a "$ r"/%$ta! "( .-L6

)= Si /" .">&$a( 2 .L !" %(a /$%&i'( !" &$r%r !" .a-("/i 32+ M &( 7 .L !" %(a/$%&i'( !" &ar)(at !" /!i 38 M3 !"!%&" /i /" r.ar #r"&i#ita! !" &ar)(at !"

.a-("/i6 Ra>(a $a r"/#%"/ta6

&= E0#$i&a &'. #r"#arar;a/ "( "$ $a)ratri $/ 2 .L !" $a /$%&i'( !" &$r%r !".a-("/i 32+ M a a #artir !" %(a /$%&i'( !" &$r%r !" .a-("/i 32+ M6 Q%.at"ria$ ("&"/itar;a/

C:2+ 3 O:28 3 M-:+53? 3 Ca:532

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,+




a) #scribimos las reacciones de precipitación correspondientes. a solubilidad correspondea la disolución saturada por lo que las reacciones son reversibles'

a23(s) ⇄ a1I

(aq) I 231;

(aq)

$ $ $

8 s 9

2+¿Ca

¿

¿ U

2−¿CO

3

¿

¿ 9 $U$ 9 $1 ⇒ $ 9 √ K s 9 √ 5#10

−9

9 V%5VU65;? molCaCO

3

% U

100,1 gCaCO3

1mol CaC O3 U

1000mgCaCO3

1gCaCO3 9 V%5V< mgD

Mg23(s)⇄ Mg1I

(aq) I 231;

(aq)

$X $X $X

8 s 9

2+¿ Mg

¿

¿ U

2−¿CO

3

¿

¿ 9 $X1 ⇒

$X 9 √ K s ( 9 √ 10−5

9 3%6CU65;3mol MgC O

3

% #

84,3gMgCO3

1mol MgC O3 U

1000mg MgCO3

1gM gCO3

9 1CC%3<< mgDl.

omo observamos% el carbonato de magnesio es el m"s soluble en agua. omo las proporcionesen moles coinciden en las dos reacciones% el carbonato m"s soluble debía ser el que tuviesemayor 8 s por lo que el c"lculo de la solubilidad del carbonato de calcio no era necesario.

b) a reacción es la siguiente' Mgl1 I 7a123 W 17al I Mg23 . Para demostrar si se forma precipitado o no de carbonato de magnesio calculamos las concentraciones de los ionesmagnesio y calcio que provienen% respectivamente% del Mgl1 y del 7a123 considerando quelos vol,menes son aditivos. + continuación% calculamos la $ y la comparamos con la 8 $. $i

supera el valor de la 8 $ se formar" precipitado.

n Mg Cl2 9 5%6 U 5%561 M 9 6%1U65;3 mol Mgl1 9 Mg

2+¿

n¿

n Na2 C O3 9 5%5? U 5%5C5 M 9 3U65 ;3 mol 7a123 9C O3

2−¿

n¿

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,,




2+¿ Mg

¿

¿ 9

1,2 #10−3

mol

0,15 % 9 <U65;3 M

2−¿

CO3¿

¿ 9

3 #10−3

mol

0,15 % 9 5%51 M

+ partir de la reacción del equilibrio de solubilidad del apartado anterior calculamos la $'

$ 9

2+¿ Mg

¿

¿ U

2−¿CO

3

¿

¿ 9 <U65;3 U5%51 9 6%CU65;B ¿ 8 $ . Por lo tanto se forma precipitado de

carbonato de magnesio.

c) #ste es un ejemplo de preparación de disoluciones diluidas a partir de disoluciones m"sconcentradas (ver el apartado de procedimientos e*perimentales en el blog). #s lo que se conocecomo procedimiento por dilución.

#l volumen que necesitamos de la solución concentrada lo calculamos a partir de la e*presiónM6Y6 9 M1Y1 donde la solución 6 es la concentrada y la 1 la diluida'

Y6 9 M

2#'

2

M 1 90,012 M #100m%

0,120 M 9 65 m Mgl1

#l procedimiento consistiría en pipetear 65 m de la solución 5%615 M con una pipeta aforada de65 m utilizando una pera de aspiración. Yertemos el volumen pipeteado en un matraz aforadode 655 m y a/adimos agua hasta el enrase. >apamos el matraz y lo agitamos para homogeneizar la solución.

96 La a%/"(&ia !" i("/ $%r%r "( $a !i"ta a@r"&" $a a#ari&i'( !" &ari"/ !"(ta$6A/i.i/.3 %( "0&"/ !" "/t/ i("/ ta.#& "/ )%"( a <%" $/ !i"(t"/ /" #%"!"( r.#"ra$ a%."(tar /% ra-i$i!a!6 E/ #r "$$ <%" $a/ a%tri!a!"/ /a(itaria/ r"&.i"(!a( <%" "$a-%a !"/ti(a!a a$ &(/%. H%.a( t"(-a %(a &(&"(tra&i'( !" i("/ $%r%r /it%a!a"(tr" 23 237 .-L6

a= Ra>(a /i "$ a-%a /at%ra!a !" $%r%r !" &a$&i a +7 1C /" a%/ta a$ &(t"(i! !" i("/$%r%r r"&."(!a! #r $a/ a%tri!a!"/ /a(itaria/6

)= D"t"r.i(a $a /$%)i$i!a! !"$ $%r%r !" &a$&i "( %(a /$%&i'( 32 M !" $%r%r !"/!i6 E0#r"/a "$ r"/%$ta! "( .$"/ #r $itr6

K/$%r%r !" &a$&i a +7 1C= 5222 3 F:2

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,%




a) a reacción correspondiente al equilibrio de solubilidad del fluoruro de calcio es '

a41(s) ⇄ a1I

(aq) I 14;(aq)

$ $ 1$

alculamos la solubilidad del fluoruro de calcio% a partir de la 8 s% y luego la concentración deiones fluoruro'

8 s 9

2+¿Ca

¿

¿ U

−¿ $

¿

¿ 9 $U(1$)1 9 B$3 ⇒ $ 9

3

√ K s4 9

3

√ 4 #10

−11

4 9 1%6?U65;B M

−¿ $ ¿

¿ 9 1$ 9 1 U 1%6?U65;B 9

4,31 #10−4

mol $

−¿

%¿

U

1mol$ −¿

19g $ −¿

¿¿

U

1g $ −¿

1000mg $ −¿

¿¿

9 <%6: mgD

Por lo tanto el agua saturada de fluoruro de calcio no se ajusta a las recomendaciones sobre lascantidades de iones fluoruro.

b) a solubilidad del fluoruro de calcio en una disolución de fluoruro de sodio (7a4 W 7aII4;)disminuir" debido al efecto del ion com,n'

a41(s)

⇄

a1I

(aq) I 14;

(aq)

$X $X 1$X I5%6 ≃ 5%6

8 s 9

2+¿Ca

¿

¿ U

−¿ $

¿

¿¿¿

9 $XU5%61 ⇒ $X 9 K s

0,12 9

4 #10−11

0,12 9 BU65;: M

6Si .">&$a./ 23 .L !" %(a !i/$%&i'( a&%/a !" BaC$+ 32 M &( 53 .L !" %(a!i/$%&i'( a&%/a !" Na+SO5 3+7 M:

a= D"t"r.i(" /i /" r.ar #r"&i#ita! !" BaSO56

)= Ca$&%$" $a/ &(&"(tra&i("/ !" Ba+* a&= SO5+ a&= "( $a !i/$%&i'( !"/#%/

!" #r!%&ir/" $a #r"&i#ita&i'(

DATO: K PSBaSO5= 232 22

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,-




#l equilibrio de solubilidad para el sulfato de bario lo escribiremos en la forma'

- -

/ /9a!6 +s 9a +ac !6 +ac+ − → +¬

a e*presión de la constante del producto de solubilidad ser"'

- -

P! / 9a !6+ − =

as moles de =a1I y $2B1; presentes en cada una de las disoluciones que se van a mezclar son'

• &isolución de =al1 (sal soluble en agua)'

-9a(l [ ] [ ]- -- -+s 9a +ac - (l +ac 9a 9a(l : (l - 9a(l+ − + − → + ⇒ = =

0# m2 disol-#,0# mol9a

0### m2 disol

+3 -0# mol 9a− +=

• &isolución de 7a1$2B (sal soluble)'

- /;a !6 +s [ ] [ ]- -

/ - / / - /- ;a +ac !6 +ac ;a - ;a !6 : !6 ;a !6+ − + − → + ⇒ = =

/# m2 disol ( )

-

/#,#-4 mol !6

0### m2 disol

−

( ) -3

/0# mol !6 −−=

+l mezclar las disoluciones tendremos un volumen total de ?5 m (suponiendo vol,menesaditivos). as concentraciones de =a1I y ($2B)1; ser"n por tanto (ambos son iguales)'

30# moles

4# m2

− 0### m2 - mol-,# 0#

02 2

−=

La#oratorio N$% de &uí'ica II ()gina ,.




#l producto iónico () correspondiente a estas concentraciones ser"'

- -

- - - - /

/# #

mol mol< 9a !6 +-,# 0# /,# 0#

2 2

+ − − − = = = ÷ ÷

omparando este valor con el de 8 P$ (8 P$(=a$2B)9 6%6 65;65) vemos que es muy superior.

: ! aparecerá precipitado. as concentraciones de =a1I y ($2B)1; presentes en disoluciónvendr"n dadas por la 8 P$ seg,n'

- - -

P! /

-

0# 4

P!

9a !6 s . s s

mol mols 0,0 0# 0,0 0#

2 2

+ −

− −

= = =

= = = ÷

BIBLIOGRAFÍA

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]15solubilidad;

precipitacionD1^solubilidad^de^compuestos^inicos^poco^solubles.html http'DDes.Zi_ipedia.orgDZi_iD$olubilidad http'DDes.Zi_ipedia.orgDZi_iDProducto^de^solubilidad

informe 4 de quimica ii

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