lOMoARcPSD|10466363 Reacciones Completas EN EL Cobre Ciencia de los materiales (Universidad Nacional de Ingeniería) StuDocu is not sponsored or endorsed by any college or university Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA IV. OBJETIVOS Aprender que condiciones experimentales favorecen la culminación de una reacción química (leyes de Berthollet) preparando una serie de compuestos, en una secuencia química que comienza con una sustancia y termina con la misma. Desarrollar la habilidad en el trabajo de laboratorio, que será fácilmente comprobada calculando el porcentaje de recuperación de la sustancia inicial utilizada. IV. FUNDAMENTO TEORICO La concentración La concentración de una solución es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolución o, a veces, de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el solvente es la sustancia que disuelve al soluto. La presión Los sólidos y los líquidos son virtualmente incomprensibles, es decir no se afecta por la acción de la presión. En cambio, el volumen de un gas a temperatura constante esta determinada por la presión. La presión desplaza el equilibrio en la dirección en que se produce pocas moléculas. 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA La temperatura Si un sistema llega al equilibrio con liberación de energía, un aumento en la temperatura favorece la reacción endotérmica. Pero si la reacción es endotérmica, el incremento de la temperatura favorece la reacción endotérmica; el sistema se desplaza en el sentido en que se absorba el calor. Las leyes de BERTHOLLET. BERTHOLLET fue quién estudió este tipo de reacciones. Reacciones de ácidos, bases y sales sobre otras sales (Reacciones iónicas sin cambio en los números de oxidación) Estableció unas REGLAS para poder predecir si se producirían o no este tipo de reacciones. En sus trabajos referidos al objeto de esta práctica, Berthollet investigo el siguiente tipo de reacciones, llamadas de doble desplazamiento o de doble descomposición o metátesis (acción de ácidos, bases y sales sobre sales): Regla 1 de Berthollet: Una sal reacciona totalmente con un ácido, cuando alguno de los productos de la reacción es más insoluble o más volátil que los reactivos. (En el ejemplo, el ácido nitroso es mucho mas volátil que el ácido clorhídrico) Acido 1+ Sal 1→ Acido 2+ Sal 2 Ejemplo: Na ( N O2 ) +HCl → HN O❑ 2 +NaCl 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA Regla 2 de Berthollet: Una sal reacciona totalmente con un hidróxido, cuando alguno de los productos de la reacción es mas insoluble o mas volátil que los reactivos. . (En el ejemplo el hidróxido de aluminio es mucho mas insoluble que el hidróxido de sodio) Hidroxido 1+ Sal 1→ Hidroxido 2+Sal 2 Ejemplo: OH ¿ ¿ Na ( OH ) + AlC l 3 → Al ¿ Regla 3 de Berthollet: Una sal reacciona totalmente con otra sal, cuando alguno de los productos de la reacción es más insoluble o más volátil que los reactivos. (En el ejemplo el yoduro plumboso es mas insoluble que el nitrato plumboso y el ioduro de potasio). Sal 1+Sal 2→ Sal 3+ Sal 4 Ejemplo: KI +Pb ( NO3 )2 → Pb O2 + KN O3 Berthollet resumió sus conclusiones en la siguiente: UNA SAL REACCIONA TOTALMENTE CON UN ÁCIDO, CON UNA BASE O CON OTRA SAL, CUANDO ALGUNO DE LOS PRODUCTOS DE LA REACCIÓN ES MAS INSOLUBLE Y/O MAS VOLÁTIL QUE LOS REACTIVOS. 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL IV. PARTE EXPERIMENTAL OBSERVACIONES Y REACCIONES QUIMICAS a) Primera reacción: 3 Cu(s) +8 HNO 3 (ac) → 3Cu(NO 3)2 (ac) +2 NO(g) + 4 H 2 O(l) Reacción Redox (endotérmica) El HNO3(ac) es incoloro. Se utilizó 1 laminilla de cobre Cu(s ) y 20 gotas de HNO3(ac) . Cuando se agregó las 20 gotas de Cu(s ) HNO3(ac) el se corroe y comienza a desgastarse, tornándose la solución de un color celeste turquesa debido a la formación de Cu(NO3 )2(ac) . Luego se trabaja en la campana donde se produce la activación mediante un calentamiento, generando este NO(g) un gas de color pardo rojizo, la cual es muy toxico y asfixiante a la vez. El Cu(s ) se oxida debido al HNO3(ac) formándose un ion 2+¿¿ que Cu luego se forma Cu(NO3 )2(ac) . b) Segunda reacción: Cu(NO3 )2(ac ) + Na2 CO3 (ac ) → CuCO3(s )+ NaNO 3(ac) +CO2 (g) Primera parte: Cu(N O3 )2(ac ) + NaO H (ac ) →Cu(OH )2 (s) +2 NaN O3(ac ) 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Reacción de metátesis (exotérmica) El NaO H (ac) es incoloro. Antes de adicionar el Na 2 CO 3(ac) previamente con 25 gotas de , debemos neutralizar la solución NaOH 6M, formándose un precipitado difícilmente de disolver. El precipitado se forma porque las atracciones entre los cationes de Cu +2 −¿ y los aniones de hidróxido , OH ¿ , son más fuertes que el intento del agua por separarlo. Segunda parte: Cu(NO3 )2(ac) + Na2 CO3 (ac ) → CuCO3(s )+ 2 NaNO3 (ac) Reacción de doble desplazamiento El Na 2 CO 3(ac) es incoloro. Luego agregamos 20 gotas de Na2 CO 3(ac) Luego filtramos y lavamos con agua destilada el tubo de ensayo para retirar los restos adheridos al tubo. El precipitado obtenido es de color celeste turquesa. Al agregar Na 2 CO 3(ac) a la solución observamos que del fondo de la solución se forman pequeñas burbujas que salen a la superficie, esto quiere decir el desprendimiento de CO2 (g) . c) Tercera reacción CuC O3(s) +2 HC l(ac) → CuCl2(ac) +H 2 O(l) +C O2( g) Reacción de doble desplazamiento (exotérmica) 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL El HC l (ac) es incoloro. Se utilizaron 35 gotas de El CuC O3(s) HC l (ac) para lavar el CuC O3(s) . se disuelve paulatinamente mientras caen las gotas de HC l (ac) . En el momento de que hachábamos HC l (ac) gota a gota, el CuC O3(s) cambia de color celeste turquesa a verde claro. El color verde claro de la solución final en el vaso es debido a la formación de CuCl2(ac) . Al momento de lavar el HC l (ac) CuC O3(s) presente en el papel filtro con aunque no se llega a percibir el desprendimiento de C O2(g ) . d) Cuarta reacción: CuCl 2 (ac)+2 NaOH ( ac)→ Cu(OH )2 (ac )+2 NaCl(s) Reacción de doble desplazamiento Al agregar la base observamos la formación de un precipitado color blanquecino también notamos que se incrementa la temperatura de la solución por lo tanto es exotérmica. Luego de agregar la base y someter a calentamiento se obtuvo un precipitado color negro. e) Quinta reacción: CuO ( s ) +H 2 SO 4 ( ac ) →Cu SO 4 ( ac )+H 2 O (l ) 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA Reacción de doble desplazamiento (exotérmica) Al agregar el ácido sulfúrico la solución se torna de color celeste. f) Sexta reacción: Cu SO 4 ( ac)+Zn(s)→Cu( s)+ Zn SO 4 ( ac) Reacción Redox de simple desplazamiento (exotérmica) Al agregar la granalla de zinc la solución empieza a burbujear alrededor de la granalla y la solución de torna incolora. Obtenemos un precipitado color marrón. V. CONCLUSIONES La lámina de cobre es purificada por una serie de reacciones como las que se forman en la experiencia, habiendo reacciones redox, doble desplazamiento, reacciones endotérmicas, reacciones exotérmicas y reacciones de descomposición. Se comprueba que podemos realizar reacciones secuenciales y culminar con la misma sustancia con la cual se empieza (Ley de Berthollet). Al final la masa de cobre obtenido es menor debido a que se trata de un cobre más puro, libre de impurezas. La eficiencia de la reacción es aproximadamente 84% (tomando como referencia la masa de una laminilla y la masa obtenida después de todo el proceso), esto nos dice 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA que se trabajó de una manera adecuada purificando la cantidad de que se obtiene de la experiencia. VI. CUESTIONARIO Al reaccionar 5mL de nitrato de plomo 0.2M con 2mL de sulfato de cobre 0.3M. a. ¿Cuántos gramos de cada reactivo se usarán inicialmente? b. ¿Cuál es el reactivo limitante? c. ¿Qué producto se obtiene y cual es su fórmula y qué color es el precipitado? SOLUCION: Pb ( N O3 )2 ( ac )+CuS O4 ( ac ) → Cu ( N O3 )2 (ac )+ PbS O4 ( s ) ↓ 0.2M 0.3M 5ml 2ml a. Para hallar las masas del conocida: M= Pb ( N O3 )2 y del CuS O4 usamos una relación ( ) n m 1 = → m= Ḿ VM V Ḿ V Masa Pb ( N O3 )2 = (0.2mol/L)(5*10-3L)(331.2g/mol) Masa Pb ( N O3 )2=¿ 0,331g Masa CuS O4 = (0.3mol/L)(2*10-3L)(159.609g/mol) 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Masa Pb ( N O3 )2=¿ 0,096g b. El reactivo limitante es el que se encuentra en menor relación y lo hallamos de la siguiente manera : mol X disponible mol es estequiometrica mol Pb ( N O3 )2 disponible mol CuS O 4 disponible mol es estequiometrica mol es estequiometrica 0.001 0.0006 > 1 1 Reactivo limitante = CuS O4 c. De la ecuación química se observa que los productos son nitrato cúprico ( Cu ( N O3 )2 ) y el sulfato de plomo ( PbS O4 ) de color blanco ,siendo este el precipitado. V.BIBLIOGRAFIA 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected]) lOMoARcPSD|10466363 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA 2 Downloaded by JHEFRY XIAN VILLALOBOS ALONSO ([email protected])
