Carrera:
Ingeniería química
Alumno(a):
González González Cintia
Profesor(a):
Ing. Lourdes Marquez Cisneros
Título de la actividad:
Proyecto global. CER
Asignatura:
Laboratorio de química II
Matrícula: 7811
Fecha de entrega:
15/12/2023
1
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Aplicación de conceptos químicos en problemas prácticos, Ejercicios de Química
La resolución de diversos problemas químicos que abarcan áreas como la determinación del producto de solubilidad (ksp), técnicas analíticas, procesos electroquímicos y cálculo de constantes de equilibrio (ke). Estos ejercicios demuestran la interconexión y relevancia de los principios fundamentales de la química en situaciones prácticas. El documento integra conceptos teóricos y su aplicación para resolver problemas concretos, siendo valioso para estudiantes que buscan fortalecer su comprensión y capacidad de aplicación de la química.
Tipo: Ejercicios
2022/2023
1 / 12
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Carrera:
Ingeniería química
Alumno(a):
González González Cintia
Profesor(a):
Ing. Lourdes Marquez Cisneros
Título de la actividad:
Proyecto global. CER
Asignatura:
Laboratorio de química II
Matrícula: 7811
Fecha de entrega:
Índice
- Criterios de evaluación……………………………………………………………….
- Introducción……………………………………………………………………………
- Desarrollo………………………………………………………………………………
- Conclusión…..………………………………………………………………………..
- Bibliografía……………………………………………………..……………………..
1. Criterios De Evaluación
Los problemas abordados anteriormente enlazan diversos conceptos de química y electroquímica, proporcionando un panorama integral de aplicaciones prácticas y teóricas. Desde la determinación del producto de solubilidad ( Ksp ) hasta la aplicación de técnicas analíticas como la permanganimetría y la electroquímica, estos problemas destacan la interrelación de principios fundamentales. En el primer problema, se calculó el Ksp de Ag 2 CrO 4 , utilizando la solubilidad dada a 25°C. Este proceso integró principios termodinámicos y estequiometría para relacionar la solubilidad de la sal con la concentración de iones en solución. El segundo problema exploró la técnica de permanganimetría para determinar la concentración de H 2 O 2 en una disolución de agua oxigenada. Este enfoque involucró cálculos estequiométricos y conversiones de unidades para expresar la concentración de H 2 O 2 en gramos por 100 mL. La electrólisis de CuCl2 fue el foco del tercer problema, donde analizamos las reacciones en el ánodo y el cátodo. Calculamos la intensidad de corriente necesaria para depositar cobre y determinamos el volumen de cloro producido, aplicando principios de electroquímica, estequiometría y leyes de Faraday. Finalmente, en el cuarto problema, exploramos el equilibrio químico para la reacción PCl 5 ⇌ PCl 3 + Cl 2. Calculamos la constante de equilibrio ( Ke ) utilizando concentraciones en equilibrio, demostrando la aplicación de principios cinéticos y termodinámicos en reacciones químicas reversibles. Estos problemas ilustran la aplicación conjunta de conceptos clave en química, desde la solubilidad de sales hasta la determinación de concentraciones y constantes de equilibrio. Cada caso requirió la aplicación de principios teóricos y habilidades analíticas, mostrando la interconexión de diversos aspectos químicos en situaciones prácticas
3. Desarrollo
Instrucciones: Resuelve los siguientes problemas:
- El ingrediente activo de la leche de magnesia de Phillips es el Mg ( OH ) 2 , en el Melox es Al ( OH^ ) 3 y en el Alka-Seltzer es Na 2 CO 3. Escribe ecuaciones balanceadas que muestren como neutralizan cada una de estas sustancias el ácido estomacal. Leche de magnesia (Mg(OH)2): La leche de magnesia reacciona con el ácido clorhídrico (HCl) del estómago. La ecuación balanceada es: Mg ( OH )2+2 HCl → MgCl 2 +2 H 2 O Melox (Al(OH)3): El Melox reacciona también con ácido clorhídrico (HCl). La ecuación balanceada es: Al ( OH )3+3 HCl → AlCl 3 +3 H 2 O Alka-Seltzer (Na2CO3): El bicarbonato de sodio (Na2CO3) en el Alka-Seltzer reacciona con ácido clorhídrico (HCl). La ecuación balanceada es: Na 2 CO 3 +2 HCl →2 NaCl + H 2 O + CO 2
- 0.475 g de una muestra que contiene ( NH 4 ) 2 SO 4 se disuelve en agua y se alcaliniza con KOH. El NH3 liberado se recoge en exactamente 50.0 mL de HCl 0.100 M. El exceso de ácido se valora por retroceso con 11.1 ml de NaOH 0. M. Determinar el porcentaje por peso de ( NH 4 ) 2 SO 4 en la muestra. Paso 1: Determinar los moles de NH3 liberados La ecuación química balanceada para la reacción de 〖( NH 4)〗 2 SO 4 con KOH es: ( NH 4 )2 SO 4 +2 KOH →2 NH 3 +2 H 2 O + K 2 SO 4 Moles de NH3= Volumen de HCl (L)×Concentración de HCl (M) / 2 Moles de NH3=0.050 L×0.100 M/ Moles de NH3=0.0025 moles Paso 2: Determinar los moles de NH4+ en la muestra. La ecuación química balanceada para la reacción de NH 3 con HCl es: NH 3 + HCl → NH 4 Cl Moles de NH4=Moles de NH Moles de NH4+=0.0025 moles
En una celda electrolítica conteniendo CuCl 2 fundido se hace pasar una cierta cantidad de corriente durante 2 horas, observándose que se deposita cobre metálico y se desprende cloro. a) Disocie la sal y escriba ajustadas las reacciones que se producen en el ánodo y en el cátodo. b) Determine la intensidad de corriente necesaria para depositar 15,9 g de cobre. c) Calcule el volumen de cloro obtenido a 25 ºC y 1 atm. Datos. Masa atómica: Cu = 63,5. F = 96485 C. R = 0,082 atm·L·mol−1·K− En un recipiente se lleva a cabo la siguiente reacción: PCl 5 ( (^) g ) ↔ PCl 3 ( (^) g )+ Cl 2 ( (^) g ) Al medir las concentraciones en el equilibrio se encontraron los siguientes valores: [ PCl ¿¿ 5 ]=0.11 mol / L ¿ PCl 3 =0.09 mol / L Cl 2 =0.09 mol / L Hallar Ke : Dada la solubilidad ( S ) del cromato de plata ( Ag 2 CrO 4 ) como 0.043 g/L a 25°C, podemos convertir esto a mol/L utilizando la masa molar de Ag 2 CrO 4 : S =Masa molar (g/mol) / Solubilidad (g/L) S =331.8 g/mol / 0.043 g/L S ≈0.0001299 mol/L El producto de solubilidad ( Ksp ) se expresa como el producto de las concentraciones de iones en equilibrio para la reacción: Ag 2 CrO 4 ⇌ 2 Ag ++ CrO 4 [ Ksp =[ Ag +]^2[ CrO 42−]=(2 S ) ^2× S Sustituyendo los valores: Ksp = (2×0.0001299) ^2×0. Ksp ≈3.368×10^−
Parte 2: Determinación de la Concentración de H 2 O 2 La ecuación balanceada de la reacción es: 2 KMnO 4 +5 H 2 O 2 +3 H 2 SO 4 →2 MnSO 4 +5 O 2 +8 H 2 O + K 2 SO 4 Usaremos la relación estequiométrica entre KMnO 4 y H 2 O 2 : Moles de KMnO 4 / Moles de H 2 O 2 =Número de moles equivalentes de KMnO 4 / Volumen de KMnO 4 ×concentración de KMnO 4 n ( H 2 O 2 ) = 5×Volumen de KMnO 4 ×concentración de KMnO 4 / 2× n ( H 2 O 2 ) = 5×0.008 L×0.05 mol/L / 2 n ( H 2 O 2 ) = 0.0001 mol La concentración en gramos por 100 mL es: (Volumen de disolución / Masa de H 2 O 2) × (100) 0.0001mol×34.02 g/mol0.02 L (×=100≈0.17 g/100 mL Parte 3: Electrólisis de CuCl a) Disociación y reacciones en el ánodo y el cátodo: Ánodo: 2 Cl −→ Cl 2 +2 e − Cátodo: Cu 2++2 e −→ Cu b) Determinación de la intensidad de corriente: La cantidad de electricidad ( Q ) necesaria para depositar 15.9 g de cobre se calcula usando la ecuación Q = n × F , donde n es el número de moles de electrones transferidos y F es la constante de Faraday. n =Masa molar de Cu / Masa de Cu depositado n =63.5 g/mol / 15.9 g n ≈0.25 mol Q =0.25 mol×96485 C/mol Q ≈24121.25 C
NOTA: En caso de tener dudas acerca del tema, te invito a investigar brevemente revisando las notas técnicas, el apoyo didáctico o las fuentes bibliográficas propuestas.
4. Conclusión.
A través de la resolución de los problemas planteados, hemos explorado diversas facetas de la química, abarcando desde el cálculo del producto de solubilidad ( Ksp ) hasta la aplicación de técnicas analíticas como la permanganimetría y la electroquímica. Cada problema proporcionó una oportunidad para integrar y aplicar conceptos teóricos fundamentales en situaciones prácticas y concretas.
En el primer problema, el cálculo del Ksp del Ag 2 CrO 4 ilustró cómo la solubilidad de una sal puede relacionarse con la concentración de iones en solución, profundizando en los principios de termodinámica y equilibrio químico. El segundo problema abordó la determinación de la concentración de H 2 O 2 mediante permanganimetría, mostrando cómo la estequiometría y los cálculos analíticos son esenciales para caracterizar la composición de soluciones. La electrólisis de CuCl2, discutida en el tercer problema, proporcionó un ejemplo de aplicación de la electroquímica, donde la relación entre la corriente eléctrica, la cantidad de sustancia depositada y la generación de productos gaseosos se exploraron en detalle. Finalmente, en el cuarto problema, se aplicaron los principios de equilibrio químico para calcular la constante Ke , revelando cómo las concentraciones de especies en equilibrio pueden utilizarse para caracterizar el grado de avance de una reacción reversible. En conjunto, estos problemas ofrecieron una visión integradora de los conceptos clave de la química, destacando la importancia de la aplicación práctica de la teoría. La resolución de problemas prácticos no solo fortalece la comprensión de los principios fundamentales, sino que también subraya la interconexión y relevancia de estos principios en diversas situaciones químicas del mundo real.
5. Bibliografía
Brown, T. L., LeMay, H. E., & Bursten, B. E. (2008). Chemistry: The Central Science. Harris, D. C. (2010). Quantitative Chemical Analysis. Rayner-Canham, G., & Overton, T. (2009). Descriptive Inorganic Chemistry.