sesion 3 - Página Personal de Jose Luis Mesa Rueda

Experimentación en Química Inorgánica
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PRÁCTICA III. ELEMENTOS DEL GRUPO 15
REACTIVIDAD DE LOS ELEMENTOS. OBTENCIÓN DE AMONÍACO Y
ÁCIDO NÍTRICO A ESCALA DE LABORATORIO. REVISIÓN DE LAS
PROPIEDADES REDOX DE LOS ELEMENTOS. ACCIÓN DEL H(NO3)
SOBRE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO.
Objetivos: En Esta práctica se estudia alguna reacción sencilla para obtener amoníaco y
ácido nítrico a escala de laboratorio. Asimismo se revisan las propiedades redox de los
elementos del grupo 15 de la Tabla Periódica.
Antes de comenzar la práctica se debe conocer consultando el Handbood y analizar los
potenciales de reducción standrd siguientes: H 3(AsO4)/H(AsO2)-; (AsO4)3-/(AsO2)-;
Sb4O6/Sb; Bi3+/Bi; (IO3)-/I2; I2/I-; (I3)-/I-; (MnO4)-/MnO2; (MnO4)-/Mn2+; Cu2+/Cu; así
como los pka sucesivos del H3(PO4). También se habrán de calcular los potenciales de
reducción standard que se indican a continuación, a partir de los diagramas de Latimer
para el N: (NO3)-/H(NO2); (NO3)-/NO; (NO3)-/N2, H(NO2)/NO; (NO2)-/N2; N2/(N2H5)+;
N2/N2H4; N2/(NH4)+.
Diagramas de latimer del N:
+5
0.80 +4
1.07 +3
0.99 +2 1.59 +1 1.77 0 -1.87
-1
1.41
-2
1.27 -3
(NO3)-  N2O4  H(NO2)  NO  N2O  N2  (NH3OH)+  (N2H5)+  NH3
-0.86
0.87
-0.46
0.76
0.94
-3.04
0.73
0.10
(NO3)-  N2O4  (NO2)-  NO  N2O  N2  NH2OH  N2H4  NH3
Material: tubos de ensayo, gradilla, varilla de vidrio, papel indicador. Tubo de
desprendimiento, vidrio de reloj, vaso de 250 cc.
Reactivos: cloruro amónico (s y 1M), nitrato sódico, cobre, antimonio, bismuto,
hidróxido sódico (2M), ácido clorhídrico (2M y concentrado), sulfato de hidrazonio
(1M), carbonato ácido de sodio (1M), ioduro potásico (1M), triioduro potásico (1M),
nitrito sódico (s y 1M), nitrato sódico (s), ácido acético (2M), permanganto potásico
(1M), ácido sulfúrico (1M y concentrado), nítrico (1M y concentrado), cloruoro de
sodio (1M), ortofosfato sódico (1M), ortofosfato ácido de sodio (1M), ortofosfato
diácido de sodio (1M), arseniato sódico (1M), arseniato de disodio (1M), arsenito
sódico (1M).
Figura. Diagrama de Frost de los elementos del grupo
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Guión de la práctica:
Experimento 1. Preparación de NH3 y propiedades ácido-base del sistema
(NH4)+/NH3
a. Calentar ligeramente en un tubo de ensayo una mezcla de 2 ml de solución de cloruro
amónico y 2 ml de solución de NaOH 2M. Exponer un papel indicador de pH
humedecido a los vapores.
b. Exponer una varilla humedecida con HCl concentrado a los vapores. Observar la
aprición de abundantes humos blancos.
Experimento 2. Acción reductora de la hidrazina
a. Tratar una disolución de K(IO 3) acidulada con unas gotas de H2(SO4) 1M con unas
gotas de disolución de sulfato de hidrazonio.
b. Tratar una disolución de sulfato de hidrazonio a la que se han añadido unos ml de
disolución de Na(HCO3) con unas gotas de disolución de triyoduro de potasio.
Experimento 3. Acción de los ácidos sobre los nitritos
a. Tratar en un tubo de ensayo provisto de un tubo de desprendimiento una pequeña
cantidad de Na(NO2) sólido con H2(SO4) diluido en la vitrina y calentar. Observar el
color del gas producido dentro del tubo en el primer momento y después de cierto
tiempo, así como, el cambio que experimenta el gas incoloro del tubo en contacto con el
aire.
Experimento 4. Propiedades redox de los nitritos
a. Tratar una disolución de Na(NO 2) acidificada con ácido acético 2M con una gota de
disolución de K(MnO4).
b. Tratar una disolución caliente de Na(NO 2) con NH4Cl sólido. Observar el
desprendimiento de un gas.
Utilizar en ambos ensayos un tubo de desprendimiento de gases, cuya tubo de salida esté
sumergido en el interior de un vaso de precipitados de 100 ml conteniendo agua destilada.
Experimento 5. Preparación del ácido nítrico
Colocar en un tubo de ensayo con boca esmerilada 1 g de nitrato sódico y 1 ml de ácido
sulfúrico concentrado, en la vitrina. Colocar el tubo de desprendimiento seco e introducirlo
en un tubo de ensayo también completamente seco, sumergido en un baño de hielo. Calentar
la mezcla de reacción en un baño de arena. El gas que se desprende, debe de condensar en el
tubo de ensayo. Calentar con las manos el tubo en el que se ha recogido el ácido nítrico.
Dejar caer en el tubo una viruta de cobre y observar la intensidad del ataque. Añadir una
gota de agua y observar nuevamente. Escribir las reacciones y deducir alguna propiedad del
ácido nítrico.
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Experimento 6. Acción del H(NO3) sobre los elementos de su grupo
Toda la experiencia se realizará en vitrina
a. Añadir 1 ml de ácido nítrico concentrado a una punta de espátula de antimonio.
Calentar hasta reacción total. Añadir gota a gota HCl concentrado hasta redisolución del
precipitado formado anteriormente. Diluir con agua destilada hasta aparición de una
disolución amarilla.
b. E. Añadir 1 ml de ácido nítrico concentrado a una punta de spátula de bismuto.
Calentar si es necesario. Agregar a la disolución formada unas gotas de disolución de
NaCl muy diluida, hasta formación de precipitado.
Experimento 7. Carácter ácido-base de las disoluciones de fosfatos
Comprobar el pH de disoluciones de Na 3(PO4), Na2(HPO4) y Na(H2PO4), utilizando el pH-metro.
Experimento 8. Propiedades redox de arseniatos y arsenitos
a.Tratar una disolución de arseniato de disodio acidulada con HCl con solución de KI.
b.Tratar una solución de arsenito sódico con solución de Na(HCO3) y unas gotas de
solución de KI3.
CUESTIONES
1. Escribe todas las reacciones ajustadas que tienen lugar en la práctica, indicando si son
reacciones ácido-base o redox.
2. Propon un método fácil para conseguir amoniaco gas el el laboratorio.
3. ¿Cuál es la composición del gas blanco que se libera en el primer apartado?
4. ¿Cuál es la composición de los gases que se liberan en el tercer apartado?
5. Escribe la reacción que se lleva a cabo para preparar ácido nítrico. ¿Es necesario utilizar un
baño de hielo?
6. Describe el ataque del ácido nítrico sobre los metales.
7. Explica los valores de pH obtenidos en el apartado 7 y escribe las reacciones de hidrólisis.
8. Comenta la estabilidad de los estados de oxidación V y III desde el N hasta el Bi, basándote
en los experimentos realizados.