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LABORATORIO N° 1 DE FISICOQUÍMICA APLICADA
“GASES”
OBJETIVO GENERAL:
Determinar el volumen molar del Hidrógeno en condiciones del laboratorio Comprobar la propiedad de difusión de los gases de acuerdo a la ley de Graham Objetivos Específicos a. Determinar la presión del hidrógeno seco b. Observar una reacción de simple desplazamiento.
2. INTRODUCCIÓN Los gases están presenten en nuestro entorno y es necesario para el hombre como es el caso del oxígeno, elemento indispensable para la vida en la tierra, pero también tenemos gases tóxicos, por ejemplo, respirar los gases tóxicos de la combustión puede producir perdida de coordinación, desorientación, pérdida de consciencia, envenenamiento, asfixia e incluso la muerte, se calcula que más del 80% de las muertes que se producen en los incendios mueren por efecto de los gases de la combustión. Un porcentaje mucho más elevado que las víctimas producidas por el fuego. El oxígeno se introduce en el agua mediante difusión desde el aire, por aeración, y debe encontrarse en concentraciones adecuadas para que su calidad sea buena y garantice todas las formas de vida acuática, Es necesario conocer las leyes, propiedades y características de los gases porque son importantes para la vida y su desarrollo. 3. FUNDAMENTO TEORICO Son cuatro los parámetros que definen el comportamiento de las sustancias en el estado gaseoso: la presión “P”, el volumen “V”, la temperatura “T” y la cantidad de sustancia en estudio “n”. Todos estos parámetros están relacionados entre sí en base a las teorías de los gases ideales. La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. 4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS MATERIALES - 01 soporte universal con pinza nuez - 01 bureta de 25 mL - 01 vaso de precipitados de 250 mL - 01 Probeta de 10 mL - 01 Tubo de vidrio abierto en sus extremos. - Algodón - 01 Termómetro
REACTIVOS:
- Solución HCl 6 M
- Cinta de Magnesio
- Solucion de HCl 6M (gotero)
- Solución de NH 3 6M (gotero)
5. SEGURIDAD y DISPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS EN EL LABORATORIO 5.1 Seguridad de las personas en el Laboratorio - Los epp para utilizar en este laboratorio son: bata, lentes y guantes de seguridad, y protección respiratoria. - El HCl es un líquído corrosivo e higroscópico que puede causar severa irritación al tracto respiratorio o digestivo, con posibles quemaduras. Puede ser fatal si se ingiere. - La solución de HCl es corrosivo, irritante. - Al manipular el ácido clorhídrico en las concentraciones indicadas en la experiencia, y realizar las experiencias debe ser bajo la supervisión del docente o asistente de laboratorio. - La solución de NH 3 es un líquido incoloro con un olor intenso, pungente, y sofocante, no ponga en contacto con ojos, piel o ropa. Use SIEMPRE guantes y lentes de seguridad y bata para realizar las experiencias bajo la supervisión del docente o asistente de laboratorio. 5.2 Disposición De Los Residuos ❖ Residuos Químicos La solución de Cloruro de Magnesio se vaciará en el frasco acondicionado en el área de disposición de residuos químicos. Lavar con abundante agua en un vaso de precipitados y remover el agua de lavado al área de residuos químicos y los algodones colocarlos en el tacho de residuos sólidos ❖ Residuos Sólidos La segregación de los residuos sólidos se realizaran en los tachos correspondientes, de acuerdo a las indicaciones del docente. 6. PROCEDIMIENTO 6.1 Experiencia 1: Volumen Molar de un gas a. Pesar la cinta de Magnesio y anotar. b. Determinar el volumen muerto de la bureta, para lo cual cierre la llave de la probeta y llene con agua la zona de la bureta que no está graduada y luego vaciar en la probeta abriendo la llave de paso de la bureta y determinar el volumen. c. Llene con agua el vaso de precipitados en un 50 % de su volumen. d. Mida con una probeta 10 mL de la solución de HCl 6M, y adicionarla a la bureta (cerrada). Inclinándola ligeramente. Realizarlo con mucho cuidado.
d. Observar cuidadosamente la superficie interna del tubo hasta ubicar el lugar de la formación de un anillo (NH 4 Cl). Tomar el tiempo. e. Ubicado el anillo, marcar y medir las distancias con una regla entre el anillo y el extremo donde se colocó el HCl y de forma similar para el NH 3. f. Retirar los algodones y lavar y secar el tubo de vidrio, repetir el experimento. Sacar el promedio de los resultados,
7. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS VOLUMEN MOLAR DEL HIDRÓGENO Reacción: Masa del Magnesio (g) Concentración del HCl (M) Volumen de HCl (L) Moles de HCl Masa del cloruro de Magnesio producido (g) Volumen de Hidrógeno desprendido (ml) Temperatura (°C) Presión atmosférica en el Laboratorio (mm Hg) 755 Presión de vapor de agua a TH2O o ambiental (mm Hg) (**) Presión parcial del Hidrógeno (mm Hg) Volumen molar experimental del Hidrógeno a condiciones ambientales de Laboratorio (litro/mol) Volumen molar teórico del oxígeno a condiciones ambientales de Laboratorio (litro/mol) Porcentaje de error experimental con respecto al Volumen molar %
**** Ver en la tabla de vapor de agua** Prueba 1 Prueba 2 Reacción Química (complete) NH 3 + HCl …………….. Distancia recorrida por el HCl, (cm.) Distancia recorrida por el NH 3 , (cm.) Valor teórico de relación de velocidades Valor experimental de relación de velocidades Porcentaje de error: %E
8. CUESTIONARIO 1. Explique que es difusión y efusión. 2. Explique la teoría cinético molecular de los gases. 3. Calcule la densidad en gramos por litro de Hidrógeno gaseoso que se obtuvo en el experimento 5. 4. Qué porcentaje de KClO 3 se descompuso en el calentamiento. 5. En una botella hay una mezcla de tres gases CO 2 y dos gases desconocidos A y B, la mezcla tiene una temperatura uniforme y constante y los tres gases ejercen presiones iguales. se analizó la mezcla y se obtuvieron los siguientes datos. masa de CO 2 : 2.00g, masa de A 2.50g y la masa de B no se pudo determinar pero se determinó que la densidad de B era 3 veces menor que la de A. Calcular las masas moleculares de los gases A y B. 6. Cuando en un frasco de 3 litros se introducen 6,40 g de SO 2 y 40 g de Cl 2 ocurre una combinación parcial entre ellos, según: SO 2 (g) + Cl 2 (g) → SO 2 Cl 2 (g) (cloruro de sulfurilo) y la presión total alcanzada 1,69 atm. Calcular la presión parcial de cada en la mezcla final si la T = - 173.2°C. 7. En un recipiente de 20 litros se debe tener una mezcla gaseosa de C 3 H 8 y CH 4 donde el C 3 H 8 debe encontrarse en un 20% en peso. Inicialmente se adiciona CH 4 hasta que la presión sea 12 atm a 80°C, luego se adiciona el metano hasta lograr la mezcla deseada, si la temperatura se mantiene constante, calcular: a) La masa adicionada de metano. b) Las presiones parciales. 8. Explique cuáles son las medidas de seguridad que se deben aplicar en esta experiencia 9. BIBLIOGRAFÍA Atkins, Jones (2007). Principios de Química. Tercera Edición Editorial: Médica Panamericana S.A. España.
4. MATERIALES, EQUIPO Y REACTIVOS
MATERIALES
- 01 fiola de 250mL
- 01 fiola de 100 mL
- 01 vaso de precipitados de 50mL.
- 01 bureta de 25 mL
- 01 probeta de 25 mL
- 01 soporte universal- pinza
- 01 luna de reloj
- 01 bagueta
- 01 pipeta volumétrica de 10mL
- 01 pipeta de 5 mL
- 01 embudo
- 01 propipeta
- 01 piceta con agua destilada
REACTIVOS:
- Ácido clorhídrico (concentrado)
- Carbonato de sodio (Na 2 CO 3 ).
- Hidróxido de sodio
- Indicador anaranjado de metilo
- Indicador fenolftaleína
- Agua destilada
- Ácido clorhídrico 1M
EQUIPO
- Balanza Electrónica 5. SEGURIDAD y DISPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS EN EL LABORATORIO 5.1 Seguridad de las personas en el Laboratorio
- Al utilizar las pipetas, emplear siempre los sistemas de aspiración de líquidos, NUNCA la boca
- El ácido clorhídrico concentrado es corrosivo, por lo tanto se debe utilizar con precaución, provoca quemaduras, irrita las vías respiratorias, ojos y piel. En caso de contacto, indicarlo al Docente responsable del curso, en caso de contacto con los ojos, lavarlos inmediatamente en el lavaojos con mucha agua de 15 a 20 minutos y acudir al médico inmediatamente.
- El hidróxido de sodio provoca quemaduras en caso de contacto proceder como en el caso del Ácido Clorhídrico concentrado.
- Al manipular las sustancias indicadas utilizar bata, guantes y lentes de seguridad, y protección respiratoria. 5.2 Disposición De Los Residuos ❖ Residuos Químicos Las soluciones de HCl y de NaOH se evacuaran en los frascos acondicionados en el área de disposición de residuos químicos. ❖ Residuos Sólidos La segregación de los residuos sólidos se realizara en los tachos correspondientes, de acuerdo a las indicaciones del docente. 6. PROCEDIMIENTO 6.1 Preparación y Estandarización o Valoración de una solución de Ácido Clorhídrico 0,1 N
- Enjuagar la fiola de 250 mL y pipeta con agua destilada.
- Llenar la tercera parte de la fiola con agua destilada.
- Calcular el volumen de HCl concentrado que se requiere para preparar 250 mL de una solución de HCl 0,1N. El HCl concentrado tiene una densidad de 1,15 g/mL y al 37,5%
- En la campana extractora, con la pipeta y propipeta, tomar del frasco de HCl concentrado el volumen calculado en el paso anterior y colocarlo en la fiola.
Regresar a su mesa de trabajo, adicionar agua hasta el enrase de los 250mL (aforar), tapar y agitar para homogenizar la mezcla. Figura N°1: Preparación de una solución
- Enjaguar la bureta con agua destilada, adicione unos mL de la solución de HCl preparado con la llave cerrada y realice un enjuague y elimine la solución utilizada
- Cerrar la bureta y llene la bureta con HCl 0,1 N preparado, evitando que se formen burbujas.
- Fijar la bureta en el soporte universal.
- Colocar la luna de reloj en la balanza y la taramos a cero, empezamos añadir Carbonato de sodio con la ayuda de la espátula hasta que marque la cantidad de 0,053 g de Na 2 CO 3.
- Colocamos la muestra en el matraz, mida 20 mL de agua destilada en la probeta y lavar la luna de reloj utilizando pequeñas porciones, el agua de lavado debe colocarse en el matraz así mismo el resto de agua adicionar al matraz.
- Añadir dos gotas del indicador anaranjado de metilo. La solución tomará un color amarillo.
- Armar el sistema de titulación. Figura N°2: Valoración de una Solución de HCl (inicio y final) Llenar la tercera parte de la fiola con agua destilada. Adicionar el Ácido Clorhídrico concentrado Aforar con agua destillada y agitar.
Figura N°4: Valoración de una Solución de HCl (inicio y final)
7. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS Tabla N°1: Preparación y Valoración de una solución de HCl 0,1N Volumen de la Solución de HCl 0,1 M a preparar L Volumen de Solución HCl concentrado utilizado L Molaridad del HCl concentrado M Volumen de HCl utilizado en la valoración L Normalidad experimental HCl N Factor de titulación --- Tabla N°2: Preparación y Valoración de una solución de NaOH 0,1 N Volumen de la Solución de NaOH 0,1M a preparar L Masa de NaOH g Volumen de HCl utilizado en la valoración L Normalidad experimental HCl N Factor de titulación --- Tabla N°3: Preparación y Valoración de una solución de HCl 0,3 M Volumen de la Solución de HCl 0,3M a preparar L Volumen de la Solución de HCl 1N a utilizar L Volumen de NaOH utilizado en la valoración L Normalidad experimental HCl N Factor de titulación ---
8. CUESTIONARIO
- ¿Por qué se deben eliminar las burbujas de aire del interior de la bureta?
- ¿Por qué el hidróxido de sodio no es una sustancia de tipo primario?
- ¿Escribir todas las reacciones ácido-base de las experiencias.
- ¿Se comete algún error al diluir con agua las soluciones contenidas en el erlenmeyer antes de proceder a su valoración?
- ¿Qué molaridad tiene una disolución que contiene 58,8 gramos de yoduro de calcio en cada litro?
- Una disolución 2 molar de nitrito de sodio ¿Cuántos gramos de soluto por litro contiene y cuál es su normalidad?
- Se desea valorar 15 mL de una solución de H 3 PO 4 con una solución de CaCO 3 para lo cual se utiliza 45mL de esta solución y de 1,5N. Calcular la masa de H 3 PO 4 y la M de la solución del ácido H 3 PO 4
- ¿Cuál será la molaridad de una disolución de cloruro de hidrógeno que contiene 100 gramos de soluto en 4 litros de disolución?
- Para preparar 1 litro de disolución 0.8 molar de ácido sulfúrico, ¿qué cantidad de éste habrá que tomar?
- Se desea preparar 6 litros de una disolución de ácido sulfúrico ¼ normal, a partir de: a) ácido puro, b) disolución al 63% cuya densidad es 1,7 g/cm^3 ¿Qué cantidad hay que emplear en cada caso?
- Para preparar 2 litros de disolución 0,5 normal de ácido clorhídrico se dispone de una disolución del mismo de densidad 1,19 g/cm^3 y concentración 37,23% en masa. Calcule, en gramos y en mililitros,
- Se disuelven 72 g de ácido acético (C 2 H 4 O 2 , monoprótico en agua hasta formar 600 mL de disolución. De esta disolución se toman 100 mL, a los que se añaden 200 mL de otra disolución 4 normal del mismo ácido y luego 200 mL más de agua. ¿Cuál será la normalidad de esta última disolución?
- Explique cuáles son las medidas de seguridad que se deben aplicar en esta experiencia 9. BIBLIOGRAFÍA Atkins, Jones (2007). Principios de Química. Tercera Edición Editorial: Médica Panamericana S.A. España.
Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador a las sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada. Para determinar el pH tenemos también el potenciómetro, los papeles indicadores, soluciones indicadoras. Potenciómetro Papel indicador Soluciones Indicadoras
4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS MATERIALES - 01 Gradilla - 06 tubos - Piceta - 01 pipeta de 5mL - 01 propipeta - Vaso de precipitado de 50 mL
REACTIVOS:
- Acido Acético 0,1M
- Acido Clorhidrico 0,1M
- Solución Buffer
- Solución NaOH 0,1 M Indicadores: Violeta de Metilo Azul de Timol Amarillo de Metilo Anaranjado de Metilo Rojo de metilo Azul de Bromotimol Fenoltaleina Amarillo de alizarina Indigo de Carmin Papel indicador pHmetro 5. SEGURIDAD y DISPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS EN EL LABORATORIO 5.1 Seguridad de las personas en el Laboratorio
- La solución de ácido clorhídrico es tóxico, por lo tanto se debe utilizar con precaución, provoca irritación de las vías respiratorias, ojos y piel. En caso de contacto, indicarlo al Docente responsable del curso, en caso de contacto con los ojos, lavarlos inmediatamente en el lavaojos con mucha agua y acudir al médico inmediatamente.
- La solución de hidróxido de sodio es tóxico, en caso de contacto proceder como en el caso de la solución de Ácido Clorhídrico.
- La solución de ácido acético produce irritaciones en personas sensibles. En caso de contacto de la piel lavarse inmediatamente. En caso de contacto con los ojos lavarse en forma inmediata en el lavaojos.
- Al manipular las sustancias indicadas utilizar bata, lentes de seguridad y guantes. 5.2 Disposición De Los Residuos ❖ Residuos Químicos Todos los residuos que se obtienen se evacuarán al frasco acondicionado en el área de disposición de residuos químicos. ❖ Residuos Sólidos La segregación de los residuos sólidos se realizara en los tachos correspondientes, de acuerdo a las indicaciones del docente. 6. PROCEDIMIENTO 6.1 Experiencia 1: Determinación del pH de una solución con soluciones indicadoras a. En cada uno de los cinco tubos de ensayo añada aproximadamente 20 gotas de Ácido Acético. b. Al primer tubo de ensayo añada dos gotas del indicador azul de bromotimol, observe el color que se genera, si es amarillo , esto nos indica que la solución es de raíz ácida, en este caso: c. Al segundo tubo de ensayo se le adiciona rojo de metilo (rango: y observar el color que se desarrolla, si es rojo, esto no indica que el pH de la solución es menor a 4,8, si observamos un color anaranjado el pH es 5,2, dependiendo de la tonalidad.
6.3 Determinación del pH de una muestra proporcionada por el profesor. a. Tome el pH con el medidor de pH b. Determine el pH con el papel indicador c. Siguiendo el procedimiento para la muestras anteriores con los indicadores, determine el pH de la muestra proporcionada por el profesor.
7. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS MUESTRA
TUB
O N°
INDICADOR COLOR
pH Indicador Papel indicador pHmetro Ácido Acético CH 3 COOH
Solución Ácido Clorhídrico HCl
Solución NaOH
MUESTRA
pH Indicador Papel indicador pHmetro
8. CUESTIONARIO 1. ¿Qué es un indicador e indique sus usos? 2. Indique las características de un indicador 3. Indique y explique los tipos de indicadores 4. ¿Cuáles son los indicadores naturales? 5. ¿Qué es el viraje de un indicador? 6. Indique las definiciones de ácidos y bases según Arrhenius, Bronsted y Lowry y Lewis, e indique cinco ejemplos 7. Explique cuáles son las medidas de seguridad que se debe aplicar en esta experiencia
Tabla de Indicadores
9. BIBLIOGRAFÍA Atkins, Jones (2007). Principios de Fisicoquímica. Tercera Edición Editorial: Médica Panamericana S.A. España.
INDICADOR
MEDIO
ACIDO
MEDIO
BASICO
RANGO DE
pH Violeta de metilo Amarillo Violeta 0,0 – 1, Azul de timol Rojo Amarillo 1,2 - 2, Amarillo de Metilo Rojo Amarillo 2,9 – 4, Anaranjado de Metilo Rojo Amarillo 3,1 – 4. Rojo de metilo Rojo Amarillo 4,8 – 6, Azul de Bromotimol Amarillo Azul 6,0 – 8, Tornasol Rojo Azul 5,5 – 8, Fenolftaleína Incoloro Grosella 8,2 – 10, Amarillo de alizarina Amarillo Violeta 10,1 – 12, Índigo Carmín Azul Amarillo 11,6 – 13,
