Practicas de química pau

Qumica P.A.U. CLCULOS NUMRICOS ELEMENTALES EN QUMICA

LABORATORIO

1. Se dispone en el laboratorio de una disolucin de concentracin 0,1 mol/dm3 de KCl a partir dela cual se desea preparar una disolucin de concentracin 2,010-3 mol/dm3 de esta sal.a) Calcule el volumen necesario de la primera disolucin que se necesita para preparar 250 mL

de la segunda.b) Indique el material que se debe utilizar as como el procedimiento a seguir en el laboratorio

para preparar la segunda disolucin.(P.A.U. Jun. 13)

Rta.: V = 5,0 cm3

Solucin:

Clculos: En 250 mL (= 0,250 dm3) de disolucin de KCl de concentracin 2,010-3 mol/dm3 hay

n (KCl) = 0,250 [dm3 D] 2,010-3 [mol KCl / dm3 D] = 5,010-4 mol KCl

que deben estar contenidos en el volumen V de disolucin inicial que hay que medir.

V=5,0104 mol KCl 1dm3 D

0,10 mol KCl=5,0103 dm3=5,0cm3 D(disolucin de KCl inicial)

No podemos aceptar las cifras significativas de la concentracin de la disolucin inicial 0,1 mol/dm3 (se entiende que es 0,1 0,1 mol/dm3, o sea, con un error del 100%), Si suponemos dos cifras significativas en el dato (0,10 mol/dm3), la concentracin no es demasiado exacta y se utilizara material de medida no demasiado preciso.Procedimiento para concentracin aproximada: Se miden 5 cm3 de disolucin de KCl de concentracin 0,10 mol/dm3 en una pipeta graduada de 10 cm3, aspirando con una pera de goma o un pipeteador, (nunca con la boca!). Se vierten en otra probeta de 250 cm3 y se completa con agua hasta los 250 cm3, procurando que el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin. El contenido se pasa a un frasco con tapa, se tapa, se voltea varias veces y se etiqueta: KCl 2,010-3 mol/dm3 y la fecha.Material: Pipeta graduada de 10 cm3 (1) con pera de goma o pipeteador, probeta de 250 cm3 (1), frasco con tapa


y etiquetas.

Si, por otro lado, suponemos que los datos son ms precisos de lo que parecen, para preparar una disolucin de concentracin 2,010-3 mol/dm3 el material sera de ms precisin y el procedimiento sera otro.Procedimiento para concentracin exacta: Con una pipeta de 10 cm3, aspirando con una pera de goma o un pipeteador, (nunca con la boca!), se miden 5,0 cm3. Se vaca la pipeta en un matraz aforado de 250 cm3 con agua hasta la mitad, y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase. Las ltimas gotas se aaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del menisco est a la altura de la linea de enrase. Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homogeneizar. El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta: 2,010-3 mol/dm3 y la fecha.

Material: Pipeta graduada de 10 cm3 con pera de goma o pipeteador (1), matraz aforado de 100 cm3 (1), cuentagotas, frasco con tapa y etiquetas.

2. Disponemos en el laboratorio de 500 mL de hidrxido de sodio de concentracin 0,25 mol/dm3 a partir de la cual debemos preparar 100 mL de una disolucin de hidrxido de sodio de concen-tracin 0,025 mol/dm3.a) Indique el volumen que debemos tomar de la primera disolucin.b) Describa el procedimiento indicando el material necesario para la preparacin de la disolucin.

(P.A.U. Jun. 12)Rta.: V = 10 cm3

Solucin:

Clculos: En 100 cm3 (= 0,100 dm3) de disolucin de NaOH de concentracin 0,025 mol/dm3 hay

n (NaOH) = 0,025 [mol NaOH / dm3 D] 0,100 [dm3 D] = 0,0025 mol NaOH

que deben estar contenidos en el volumen V de disolucin inicial que hay que medir.

V=0,0025mol NaOH 1dm3 D

0,25 mol NaOH=0,010 dm3=10cm3 D (disolucin de NaOH inicial)

Si aceptamos las cifras significativas del dato, la concentracin de la disolucin es aproximada (0,25 mol/dm3 se entiende que es 0,25 0,01 mol/dm3), y se utilizara material de medida no demasiado preciso.Procedimiento para concentracin aproximada: Se miden 10 cm3 de disolucin de hidrxido de sodio de concentracin 0,25 mol/dm3 en una probeta de 10 cm3, se vierten en otra probeta de 100 cm3 y se completa con agua hasta los 100 cm3, procurando que el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin. El contenido se pasa a un frasco con tapa, se tapa, se voltea varias veces y se etiqueta: NaOH 0,025 mol/dm3 y la fecha.Material: Probetas de 10 cm3 (1) y de 100 cm3 (1), frasco con tapa y etiquetas.

Si, por otro lado, suponemos que los datos son ms precisos de lo que parecen, para preparar una disolucin de concentracin 0,025 mol/dm3, el material sera de ms precisin y el procedimiento sera otro.Procedimiento para concentracin exacta: Con una pipeta de 10 cm3, aspirando con una pera de goma o un pipeteador, (nunca con la boca!), se miden 10 cm3. Se vaca la pipeta en un matraz aforado de 100 cm3 con agua hasta la mitad, y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase. Las ltimas gotas se aaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del menisco est a la altura de la linea de enrase. Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homogeneizar. El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta: 0,0250 mol/dm3 y la fecha.


3. Disponemos de cido clorhdrico comercial (riqueza 36% en masa y densidad= 1,2 g/cm3) y desea-


mos preparar 500 cm3 de una disolucin de cido clorhdrico de concentracin 0,1 mol/dm3. Expli-que detalladamente el procedimiento, material y clculos correspondientes.

(P.A.U. Jun. 96)Rta.: V = 4 cm3 D (disolucin de HCl comercial)

Solucin:

Clculos: En 500 cm3 (= 0,500 dm3) de disolucin de HCl de concentracin 0,1 mol/dm3 hay

n (HCl) = 0,1 [mol HCl / dm3 D] 0,500 [dm3 D] = 0,05 mol HCl

que deben estar contenidos en el volumen V de clorhdrico comercial que hay que medir.

V=0,050 mol HCl 36,5 g HCl1 mol HCl

100 g D36 g HCl

1cm3 D1,2g D

=4,2cm3 D(disolucin de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras significativas del dato, la concentracin de la disolucin es aproximada (0,1 mol/dm3 se entiende que es 0,1 0,1 mol/dm3), y se utilizara material de medida no demasiado preciso.Procedimiento para concentracin aproximada: Se miden 4,2 cm3 de disolucin de clorhdrico comercial en unaprobeta de 10 cm3, se vierten en otra probeta de 500 cm3 y se completa con agua hasta los 500 cm3, procurando que el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin. El contenido se pasa a un frasco con tapa, se tapa, se voltea varias veces y se etiqueta: HCl 0,1 mol/dm3 y la fecha)Material: Probetas de 10 cm3 (1) y de 500 cm3 (1), frasco con tapa y etiquetas.

Si, por otro lado, suponemos que los datos son ms precisos de lo que parecen, para preparar una disolucin de concentracin 0,100 mol/dm3, el material sera de ms precisin y el procedimiento sera otro.Procedimiento para concentracin exacta: Con una pipeta graduada de 10 cm3, aspirando con una pera de gomao un pipeteador, (nunca con la boca!), se miden 4,2 cm3. Se vaca la pipeta en un matraz aforado de 500 cm3 con agua hasta la mitad, y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase. Las ltimas gotas se aaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del menisco est a la altura de la linea de enrase. Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homogeneizar. El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta: HCl 0,100 mol/dm3 y la fecha)


4. Desea preparar en el laboratorio 1 dm3 de disolucin de cido clorhdrico de concentracin 1 mol/dm3 a partir del producto comercial qu es del 36% en masa y que tiene una densidad de 1,18 g/cm3. Calcule el volumen de cido concentrado que debe medir, describa el procedimiento a seguir y el material a utilizar.

(P.A.U. Jun. 12, Jun. 06)Rta.: V = 86 cm3 D (disolucin de HCl comercial).

Solucin:

Clculos: En 1 dm3 de disolucin de HCl de concentracin 1 mol/dm3 hay

n (HCl) = 1 [mol HCl / dm3 D] 1 [dm3 D] =1 mol HCl

que deben estar contenidos en el volumen V de clorhdrico comercial que hay que medir.

V=1mol HCl 36,5g HCl1mol HCl

100 g D36 g HCl

1cm3 D1,18 g D

=86cm3 D(disolucinde HCl comercial)

Si aceptamos las cifras significativas del dato, la concentracin de la disolucin es aproximada (1 mol/dm3 se entiende que es 1 1 mol/dm3), y se utilizara material de medida no demasiado preciso.Procedimiento para concentracin aproximada: Se miden 86 cm3 de disolucin de clorhdrico comercial en una


probeta de 100 cm3, se vierten en otra probeta de 1 000 cm3 y se completa con agua hasta los 1 000 cm3, procurando que el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin. El contenido se pasa a un frasco con tapa, se tapa, se voltea varias veces y se etiqueta: HCl 1 mol/dm3 y la fecha)Material: Probetas de 100 cm3 (1) y de 1 000 cm3 (1), frasco con tapa y etiquetas.

Si, por otro lado, suponemos que los datos son ms precisos de lo que parecen, para preparar una disolucin de concentracin 1,00 mol/dm3, el material sera de ms precisin y el procedimiento sera otro.Procedimiento para concentracin exacta: Se llena una bureta de 100 cm3 con HCl comercial, por encima del cero. Se abre la llave hasta que el pico de la bureta est lleno y el nivel en cero. Se dejan caer 86 cm3 sobre un matraz aforado de 1 000 cm3 con agua hasta la mitad, y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase. Las ltimas gotas se aaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del menisco est a la altura de la linea de enrase. Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homogeneizar. El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta: HCl 1,00 mol/dm3 y la fecha)Material: Bureta de 100 cm3 (1), matraz aforado de 1 000 cm3 (1), cuentagotas, frasco con tapa y etiquetas.

5. Describe cmo se preparara una disolucin de cido ntrico [trioxonitrato(V) de hidrgeno] de concentracin 6 mol/dm3 si se dispone de un cido comercial de 1,42 g/cm3 de densidad y del 69,5% de riqueza en masa. Describe todo el material necesario y las precauciones necesarias parapreparar 100 cm3 de dicha disolucin.

(P.A.U. Set. 98)Rta.: V = 38 cm3 D (disolucin de ntrico comercial)

Solucin:

Clculos: En 100 cm3 = 0,1 dm3 de disolucin de HNO3 de concentracin 6 mol/dm3 hay

n (HNO3) = 0,1 [dm3 D] 6 [mol HNO3 / dm3 D] = 0,6 mol HNO3que deben estar contenidos en el volumen V de cido ntrico comercial que hay que medir.

V=0,6mol HNO363 g HNO3

1mol HNO3100g D

69,5 g HNO31,00 cm3 D

1,42g D=38cm3 D (disolucin de ntrico comercial)

Como la concentracin de la disolucin es aproximada (6 mol/dm3 se entiende que es 6 1 mol/dm3), se utilizamaterial de medida no demasiado preciso.Procedimiento para concentracin aproximada: Se miden 38 cm3 de disolucin de ntrico comercial en una probeta de 50 cm3, se vierten en otra probeta de 100 cm3 y se completa con agua hasta los 100 cm3, procurando que el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin.Material: Dos probetas: una de 50 cm3 y otra de 100 cm3.

Si se supone que la concentracin es exacta (debera poner 6,00 mol/dm3), el clculo con 3 cifras significativas da un volumen de 38,3 cm3 de disolucin comercial.Procedimiento para concentracin exacta: Se miden 38,3 cm3 de disolucin de ntrico comercial en una bureta de 50 cm3. Para ello se echa el cido ntrico comercial en un vaso de precipitados, se cierra la llave de la bureta y se llena la bureta hasta arriba, por encima de la marca del 0. Se coloca el vaso debajo de la bureta y se abre la llave hasta que el nivel del cido est en el cero, comprobando que todo el pico de la bureta est lleno de lquido. Se coloca bajo la bureta un matraz aforado de 100 cm3 que contenga aproximadamente la mitad de agua. Se abre la llave y se deja caer el cido hasta que el cido en la bureta se encuentre en la marca de 38,3. Secompleta la bureta con agua hasta los 100 cm3, procurando que el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin. Se tapa la bureta y se invierte varias veces para homogeneizar.Material: Bureta de 50 cm3 (con base y varilla soporte y pinzas para bureta) y matraz aforado de 100 cm3, y vaso de precipitados.

Descripcin del material:Probeta: tubo cilndrico graduado con base de apoyo. Un vaso de precipitados tiene el aspecto de un vaso de fondo plano.


Bureta: tubo graduado para medir volmenes de lquidos, con un llave. Se sujeta con unas pinzas mediante una nuez a la varilla metlica apoyada en una base metlica.Matraz aforado: una especie de botella con un cuello largo y estrecho con una marca del aforo.

Precauciones: El cido ntrico debe manejarse con cuidado porque es corrosivo. Si cae cido sobre la piel debe lavarse con agua abundante y jabn (que es bsico y neutraliza el cido). Deben emplearse gafas de seguridad. No debe aadirse el agua sobre el cido, sino el cido sobre el agua, para evitar calentamiento que pueda hacer saltar el cido.

6.a) En el laboratorio se dispone de una disolucin de cido clorhdrico concentrado del 34,90%

en masa y densidad 1,175 gcm-3. Cul es su molaridad?b) Calcular el volumen de la disolucin de cido clorhdrico concentrado necesario para prepa-

rar 500 cm3 de cido clorhdrico de concentracin 0,45 mol/dm3, explicando detalladamente elmaterial y procedimiento empleado.

(P.A.U. Jun. 11)Rta.: a) [HCl] = 11,25 mol/dm3; b) V = 20 cm3

Solucin:

Clculo de la concentracin.

Suponiendo que se tienen 100,0 g de disolucin de HCl concentrado de r = 34,90% y = 1,175 gcm-3

V (D)=m=100,0 g

1,175 gcm3=85,11 cm3 D

n (HCl)=34,90 g HCl 1mol HCl36,46 g HCl

=0,9572mol HCl

[HCl ]= 0,9572mol HCl85,11103 dm3 D

=11,25 mol HCl /dm3 D

Preparacin de 500 cm3 de disolucin 0,45 moldm-3

Clculos: Tomando 2 cifras significativas.En 0,500 dm3 de disolucin de HCl de concentracin 0,45 mol/dm3 hay

n (HCl) = 0,45 [mol HCl / dm3 D] 0,500 [dm3 D]= 0,23 mol HCl

El volumen de disolucin concentrada que hay que medir es:

V ' (D)=0,23 mol HCl11,25 mol HCl /dm3 D

=0,020 dm3=20 cm3 D

Procedimiento: Como la disolucin concentrada de cido clorhdrico deja escapar vapor de HCl, es ms seguro realizar la preparacin dentro de una vitrina de gases.En una probeta de 25 cm3 se miden 20 cm3 de la disolucin concentrada. En otra de 500 cm3 se echan unos 300-400 cm3 de agua y se aaden lentamente los 20 cm3 de la disolucin concentrada. Despus se echa agua hasta que llegue a 500 cm3. Se agita con una varilla de vidrio para homogeneizar. Se pasa la disolucin obtenida a un frasco de 500 cm3 y se etiqueta el frasco con HCl 0,45 moldm-3 y la fecha de preparacin.(Si la concentracin de la disolucin fuese ms precisa habra que emplear material de mayor precisin, como una pipeta de 20 cm3 y un matraz aforado de 500 cm3)

Material: Probetas de 25 cm3 (1) y de 500 cm3 (1), vaso de precipitados de 500 cm3 (1), frasco lavador (1),


frascos de 500 cm3 con tapa (1) y etiquetas.

7. Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para preparar 0,5 dm3 de disolu-cin de cido clorhdrico de concentracin 0,1 mol/dm3 a partir de cido clorhdrico de riqueza 40% en masa y densidad 1,2 g/cm3.

(P.A.U. Set. 02)Rta.: V = 3,8 cm3 D HCl del 40%, (suponiendo 2 cifras significativas en los datos)

Solucin: Ver el ejercicio de Junio del 96.

8. Describir (material, clculos y procedimiento) como se preparara en el laboratorio 100 cm3 de di-solucin de HCl de concentracin 0,5 mol/dm3 a partir de la disolucin comercial (37,5 % en masa y densidad = 1,19 g/cm3)

(P.A.U. Jun. 03)Rta.: V = 4,1 cm3 D HCl comercial (suponiendo 2 cifras significativas en los datos)

Solucin: Ver el ejercicio de Junio del 96.

9. Cmo preparara 1 dm3 de disolucin de NaOH de concentracin 0,5 mol/dm3 a partir del pro-ducto comercial en lentejas? Una vez obtenida la disolucin anterior cmo preparara 250 cm3 de disolucin de NaOH de concentracin 0,1 mol/dm3? Haga los clculos correspondientes, des-criba el material y el procedimiento.

(P.A.U. Jun. 10, Set. 03)Rta.: m = 20 g NaOH (suponiendo 2 cifras significativas en los datos), V = 50 cm3 D.

Solucin:

Preparacin de 1 dm3 de disolucin.

Clculos: Suponiendo 2 cifras significativas.En 1,0 dm3 de disolucin de NaOH de concentracin 0,50 mol/dm3 hay

n (NaOH) = 0,50 [mol NaOH / dm3 D] 1,0 [dm3 D]= 0,50 mol NaOH

que pesan:

m (NaOH) = 0,50 [mol NaOH] 40 [g NaOH / mol NaOH] = 20 g NaOH

El producto comercial (sosa) en lentejas no es puro. Suele ser del 96%.Habra que pesar:

m (comercial) =20 [g NaOH] 100 [g comercial] / 96 [g NaOH] = 21 g comercial.

Como la concentracin de la disolucin es aproximada (el hidrxido de sodio en el aire se hidrata rpidamente y se carbonata en parte, por lo que su masa siempre ser aproximada), se utiliza material de medida no demasiado preciso.

Procedimiento: En un vaso de precipitados de 500 cm3 se vierte ms de la mitad de agua.En una balanza granataria se tara un vidrio de reloj y se pesan 21 g de hidrxido de sodio comercial del 96%, procurando que no entre en contacto con la piel (es custico) y usando una esptula para manejar la sustancia. Se vuelca el vidrio de reloj sobre el agua del vaso de precipitados y se enjuaga el vidrio con un frasco lavador. Se agita con una varilla de vidrio el contenido del vaso de precipitados hasta que se completa la disolucin.Se vierte en una probeta de 1 dm3 y se aade agua hasta completar el volumen, procurando que el menisco del lquido est enrasado con la lnea de 1000 cm3.Se pasa la disolucin obtenida a un frasco de 1 dm3, se tapa y se voltea varias veces para homogeneizar. Se etiqueta el frasco con NaOH 0,5 mol/dm3 y la fecha. Se lava la probeta de 1 dm3.


Dilucin.

Clculos:

250 cm3 (= 0,25 dm3) de disolucin (D) de NaOH de concentracin 0,1 mol/dm3 contendran disueltos:

n (NaOH) = 0,25 [ dm3 D] 0,1 [mol NaOH / dm3 D] = 0,025 mol NaOH

que se obtendran midiendo:

V (DC) = 0,025 [mol NaOH] / 0,50 [mol NaOH / dm3 DC] = 0,5 dm3 de la disolucin 0,5 mol/dm3 (DC)

Procedimiento: En una probeta de 100 cm3 se miden 50 cm3 de la disolucin de concentracin 0,5 mol/dm3. Se vierten en la probeta de 1 dm3 y se aade agua hasta que llegue a 250 cm3. Se pasa la disolucin obtenida a un frasco suficientemente grande, se tapa y se voltea varias veces para homogeneizar. Se etiqueta el frasco con NaOH 0,1 mol/dm3 y la fecha.

Material: Probetas de 100 cm3 (1)y de 1 000 cm3 (1), una balanza granataria, vidrio de reloj (1), esptula (1), vaso de precipitados de 500 cm3 (1), varilla de vidrio (1), frasco lavador (1), frascos de 1 dm3 con tapa (2) y etiquetas.

10. Cmo preparara en el laboratorio 500 cm3 de disolucin de hidrxido de sodio de concentra-cin 0,1 mol/dm3 a partir del producto puro (slido en lentejas). Haga los clculos y explique el material y el procedimiento. Cuntos gramos y cuntos moles de hidrxido de sodio existirn por decmetro cbico de disolucin preparada?

(P.A.U. Set. 04)Rta.: 4 g NaOH/ dm3 D; 0,1 mol NaOH / dm3 D

Solucin: Ver el ejercicio de Set. de 03.

11. Nombre el material de laboratorio que se muestra en la figura, indicando brevemente para qu se utiliza en el laboratorio.

(P.A.U. Jun. 07)

Solucin:

1. Matraz erlenmeyer: contener lquidos o disoluciones, p. ej. en las valoraciones cido-base.2. Baln de fondo redondo: destilacin.3. Pipeta: medida de volmenes de lquidos o disoluciones, p. ej. en las valoraciones cido-base.4. Bureta: medida de volmenes de lquidos o disoluciones, p. ej. en las valoraciones cido-base.5. Probeta: medida de volmenes de lquidos o disoluciones, p. ej. en la prctica de dilucin.6. Embudo: soportar un filtro, p. ej. en la filtracin.7. Vidrio de reloj:pesada de slidos, , p. ej. en la prctica de medida del calor de disolucin.8. Vaso de precipitados: contener lquidos o disoluciones. (No se usa para medir), P. ej. en la prctica de

precipitacin.9. Nuez con pinza: para sujetar objetos, p. ej. buretas en las valoraciones.10. Tubo de ensayo: contener pequeos volmenes de lquidos o disoluciones y hacer pruebas, p. ej.

disolucin de precipitados.

12. Dibuje una probeta, una pipeta, un matraz erlenmeyer, un vaso de precipitados y un matraz afora-


do indicando para qu se utilizan.(P.A.U. Set. 11)

Solucin:

Probeta: medida de volmenes aproximados de lquidos o disoluciones. Se usa al preparar disoluciones de concentracin aproximada.Pipeta: medida de volmenes exactos de pequeas cantidades de lquidos o disoluciones. Se usa para medir el volumen de la muestra en las valoraciones cido-base.Matraz erlenmeyer: contenedor de lquidos o disoluciones. Se usa para que no se derrame el lquido al hacer rotar el recipiente en las valoraciones cido-base.Vaso de precipitados: contenedor de lquidos o disoluciones.Matraz aforado: medida de volmenes exactos de lquidos o disoluciones. Se usa al preparar disoluciones de concentracin exacta.

13. Se desea preparar 1 dm3 de una disolucin de hidrxido de sodio de concentracin 1 mol/dm3 (NaOH) a partir del producto comercial en el que se indica que la pureza es del 98%. Indique el procedimiento a seguir, describa el material a utilizar y determine los gramos de producto comer-cial que se deben tomar.

(P.A.U. Set. 07)Rta.: m = 41 g NaOH comercial (suponiendo 2 cifras significativas en los datos)

Solucin:

Clculos: Suponiendo 2 cifras significativas.En 1,0 dm3 de disolucin de NaOH de concentracin 1,0 mol/dm3 hay

n (NaOH) = 1,0 [mol NaOH / dm3 D] 1,0 [dm3 D]= 1,0 mol NaOH

que pesan:

m (NaOH) = 1,0 [mol NaOH] 40 [g NaOH / mol NaOH] = 40 g NaOH

El producto comercial tiene una pureza del 98%.Habra que pesar:

m (comercial) =40 [g NaOH] 100 [g comercial] / 98 [g NaOH] = 41 g NaOH comercial.

Como la concentracin de la disolucin es aproximada (el hidrxido de sodio en el aire se hidrata rpidamente y se carbonata en parte, por lo que su masa siempre ser aproximada), se utiliza material de medida no demasiado preciso.

Procedimiento: En un vaso de precipitados de 1 000 cm3 se vierte ms de la mitad de agua.En una balanza granataria se tara un vidrio de reloj y se pesan 41 g de hidrxido de sodio comercial del 98%, procurando que no entre en contacto con la piel (es custico) y usando una esptula para manejar la sustancia. Se vuelca el vidrio de reloj sobre el agua del vaso de precipitados y se enjuaga el vidrio con un frasco lavador. Se agita con una varilla de vidrio el contenido del vaso de precipitados hasta que se completa la disolucin.Se vierte en una probeta de 1 dm3 y se aade agua hasta completar el volumen, procurando que el menisco del lquido est enrasado con la lnea de 1 000 cm3.Se pasa la disolucin obtenida a un frasco de 1 dm3, se tapa y se voltea varias veces para homogeneizar. Se

probeta pipeta erlenmeyer vaso de precipitados matraz aforado


etiqueta el frasco con NaOH 1 mol/dm3 y la fecha. Se lava la probeta de 1 dm3.

Material: Probeta de 1 000 cm3 (1), balanza granataria, vidrio de reloj (1), esptula (1), vaso de precipitados de 1 000 cm3 (1), varilla de vidrio (1), frasco lavador (1), frasco de 1 dm3 con tapn (1) y etiquetas.Probeta: cilindro graduado con base, para medir volmenes de lquidos/disoluciones de forma aproximada.Vidrio de reloj: casquete esfrico de vidrio, para evitar que los productos qumicos toquen los platillos de la balanza.Esptula: especie de cucharilla metlica para tomar cantidades de productos qumicos.Vaso de precipitados: vaso de vidrio contenedor de lquidos/disoluciones.

14. Indique el material, procedimiento detallado y clculos correspondientes necesarios para prepa-rar en el laboratorio 250 cm3 de una disolucin de cloruro de sodio de concentracin 0,50 mol/dm3 a partir del producto slido puro.

(P.A.U. Jun. 09)Rta.: m = 7,3 g NaCl

Solucin:

Clculos: En 250 cm3 = 0,250 dm3 de disolucin de NaCl de concentracin 0,50 mol/dm3 hay

n (NaCl) = 0,50 [mol NaCl / dm3 D] 0,250 [dm3 D]= 0,125 mol NaCl

que pesan:

m (NaCl) = 0,125 [mol NaCl] 58,4 [g NaCl / mol NaCl] = 7,3 g NaCl

que hay que pesar:

Procedimiento: En un vaso de precipitados de 200 cm3 se vierte ms de la mitad de agua.En una balanza granataria se tara un vidrio de reloj y se pesan 7,3 g NaCl usando una esptula para manejar la sustancia. Se vuelca el vidrio de reloj sobre el agua del vaso de precipitados y se enjuaga el vidrio con un frascolavador. Se agita con una varilla de vidrio el contenido del vaso de precipitados hasta que se completa la disolucin.Se vierte el contenido del vaso de precipitados en un matraz aforado de 250 cm3 y se aade agua hasta completar el volumen, procurando que el menisco del lquido est enrasado con la marca de aforo.Se tapa y se voltea varias veces para homogeneizar. Se pasa a un frasco que se etiqueta con NaCl 0,50 mol/dm3 y la fecha. Se lava el material empleado.

Material: Balanza granataria, vidrio de reloj (1), esptula (1), vaso de precipitados de 200 cm3 (1), varilla de vidrio (1), frasco lavador (1), matraz aforado de 250 cm3 con tapn (1), frasco y etiquetas.

Qumica P.A.U. TERMOQUMICA 20

LABORATORIO

1. Explica detalladamente cmo calcularas en el laboratorio el calor de disolucin de NaOH(s) enagua. Calclalo (a P y T del laboratorio) suponiendo una masa de NaOH de 5 g que se disuelvenen 900 cm3 en un calormetro cuyo equivalente en agua es de 13 g. El aumento de la temperaturadel agua fue de 1 0C.DATOS: Ce(H2O) = 4,18 J/g 0C; densidad (H2O) = 1,0 gcm3 (P.A.U. Set. 97)Rta.: a) Hd0 = 30 kJ / mol NaOH

Solucin:

En una probeta de 1 000 cm3, se miden 900 cm3 de agua y se vierten en un calormetro. Se esperan unos minu-tos y se mide la temperatura con un termmetro.En una balanza granataria, se pesa un vidrio de reloj, y, con un varilla, se echan lentejas de NaOH hasta que sumasa aumente 5 g.Rpidamente (para evitar la hidratacin y carbonatacin del NaOH) se echa el hidrxido de sodio en el calor-metro y se agita con una varilla, comprobando la temperatura. Se anota el valor mximo y se resta del valorinicial de la del agua.Al ser el calormetro un sistema aislado, el proceso es adiabtico, y

Q (cedido en la disolucin) + QD (ganado por la disolucin) + QC (ganado por el calormetro) = 0

El calor QD ganado por la disolucin es aproximadamente igual al ganado por el agua:

QD = m(agua) ce (agua) t = 900 g 4,18 J/g 0C 1 0C = 3,8103 J

El calor QC ganado por el calormetro se calcula de forma anloga, usando el equivalente en agua del calorme-tro.

QC = m(equivalente en agua) ce (agua) t = 13 g 4,18 J/g 0C 1 0C = 54 J

que es despreciable frente al del agua.

Q (cedido en la disolucin) = 3,8103 J


H d0=

3,8103[ J ]5[g NaOH ]

1[kJ ]103[ J]

40 [g NaOH ]1 [mol NaOH]

=30 kJ / mol NaOH

(Los valores son bastante diferentes en ejercicios anlogos, por lo que hay que suponer que los datos de algunode ellos son errneos)

2. Para calcular en el laboratorio la entalpa de disolucin del NaOH (s) se disuelven 2,0 g de NaOHen 500 mL de agua en un calormetro que tiene un equivalente en agua de 15 g, producindose unaumento de temperatura de 1,0 C.a) Explique detalladamente el material y procedimiento empleados.b) Cul es la entalpa de disolucin del NaOH?Datos: Calor especfico (agua) Calor especfico (disolucin) = 4,18 J/(gC) y densidad del agua = 1 gmL-1 (P.A.U. Jun. 13)Rta.: a) Hd0 = 43 kJ / mol NaOH

Solucin:

En una probeta de 500 cm3, se miden 500 cm3 de agua y se vierten en un calormetro. Se esperan unos minutosy se mide la temperatura con un termmetro.En una balanza granataria, se pesa un vidrio de reloj, y, con un varilla, se echan lentejas de NaOH hasta que sumasa aumente 2,0 g.Rpidamente (para evitar la hidratacin y carbonatacin del NaOH) se echa el hidrxido de sodio en el calor-metro y se agita con una varilla, comprobando la temperatura. Se anota el valor mximo y se resta del valorinicial de la del agua.Al ser el calormetro un sistema aislado, el proceso es adiabtico, y


La masa de agua es:

m (agua) = 500 cm3 1,00 g/cm3 = 500 g agua




QC = m(equivalente en agua) ce (agua) t = 15 g 4,18 J/g 0C 1 0C = 63 J

Q (cedido en la disolucin) = -(2,09103 J + 63 J) = -2,15103 J

H d0=

2,15103 [J ]2,0 [g NaOH ]

1[kJ]103 [J ]

40 [g NaOH]1 [mol NaOH ]

=43 kJ / mol NaOH

3. Describa el procedimiento que seguira para determinar, de forma aproximada, el calor de disolu-cin del hidrxido de sodio en agua, indicando el material que utilizara. Si al disolver 1,2 g deNaOH(s) en 250 g de agua el incremento de temperatura de la disolucin es 1,24 0C, calcule el calormolar de disolucin del hidrxido de sodio.DATO: Ce(disolucin) = 4,18 J/g 0C (P.A.U. Set. 96)Rta.: Hd0 (NaOH) = 43 kJ / mol NaOH

Vase la cuestin de Set. 97

4. Explique detalladamente cmo se puede calcular en el laboratorio el calor de disolucin deNaOH(s) en agua. Haga un clculo del calor de disolucin (a P y T del laboratorio) suponiendouna masa de NaOH de 2 g que se disuelven en 450 cm3 en un calormetro cuyo equivalente enagua es de 15 g. El aumento de la temperatura del agua fue de 1,5 0C.DATOS: Ce(H2O) = 4,18 J/g 0C; densidad (H2O) = 1,0 g cm3 (P.A.U. Jun. 98)


Rta.: Hd0 (NaOH) = 58 kJ/mol NaOH


5. Describa el procedimiento para calcular en el laboratorio el calor de disolucin de NaOH(s) en agua. Haga el clculo del calor de disolucin (a P y T del laboratorio) suponiendo una masa de hidrxido de sodio de 1,8 g que se disuelven en 400 cm3, en un calormetro en el que el equiva-lente en agua es de 12 g. El incremento de la temperatura del agua fue 1,2 0C.Datos: Ce (disolucin) = Ce (agua); Ce (agua) = 4,18 J/g 0C. Densidad del agua = 1 g/cm3. (P.A.U. Jun. 99)Rta.: Hd0 (NaOH) = 46 kJ/mol


6. Describe el procedimiento para calcular en el laboratorio el calor de disolucin del NaOH (s) en agua. Enumera el material y la forma de realizar los clculos.

(P.A.U. Jun. 01 y Set. 00 )


7. Explique detalladamente como se puede determinar en el laboratorio el calor de disolucin de KOH(s) en agua. Efecte el clculo (a la presin y temperatura de laboratorio) suponiendo una masa de hidrxido de potasio de 4,5 g que se disuelven en 450 cm3 en un calormetro que tiene un equivalente en agua de 15 g. El incremento de la temperatura es de 2,5 0C.Datos: Calor especfico del agua: 4,18 J/g 0C y densidad del agua: 1 g/cm3. (P.A.U. Set. 05)Rta.: 61 kJ/mol.

Solucin:

Procedimiento: En una probeta de 500 cm3, se miden 450 cm3 de agua y se vierten en un calormetro. Se esperan unos minutosy se mide la temperatura con un termmetro.En una balanza granataria, se pesa un vidrio de reloj, y, con un varilla, se echa el KOH hasta que su masa au-mente 4,5 g.Rpidamente (para evitar la hidratacin y carbonatacin del KOH) se echa el hidrxido de potasio en el calor -metro y se agita con una varilla, comprobando la temperatura. Se anota el valor mximo y se resta del valorinicial de la del agua.

Clculos:

masa de agua = 450 dm3 1,00 g/cm3 = 450 g agua

Al ser el calormetro un sistema aislado, el proceso es adiabtico, y


El calor QD ganado por la disolucin es aproximadamente igual al ganado por el agua.

QD = m(agua) ce (agua) t = (450) g 4,18 J/g 0C 2,5 0C = 4,7103 J


QC = m(equivalente en agua) ce (agua) t = (15) g 4,18 J/g 0C 2,5 0C = 1,6102 J

Q (cedido en la disolucin) = (4,7103 + 1,6102) J = 4,9103 J

H d0=4,910

3 [J ]4,5[g KOH ]

1 [kJ]103 [J ]

56[g KOH ]1[mol KOH ]

=61 kJmol KOH


8.a) Indique el procedimiento que se debe seguir y el material utilizado para determinar la entalpa

de disolucin del NaCl, si al disolver 0,2 moles de dicha substancia en 500 cm3 de agua se pro-duce un incremento de temperatura de 2 C.

b) Cul ser el valor de la entalpa de disolucin del compuesto expresado en J/mol?Datos: Calor especfico(agua) Calor especfico(disolucin) = 4,18 J/gC; densidad(agua) = 1 g/cm3

(P.A.U. Jun. 11)Rta.: b) H0d = -2104 J/mol

Solucin:

Material: Calormetro de 1 000 cm3 : recipiente aislado (cmo uno termo)Probeta de 500 cm3. Tubo cilndrico graduado en cm3 con base de apoyo.Termmetro.Balanza.Vidrio de relojAgitador. Varilla de vidrio.

Procedimiento: En una probeta de 500 cm3, se miden 500 cm3 de agua y se vierten en un calormetro. Se mide la temperaturacon un termmetro.

En una balanza se pesan: 0,2 mol NaCl 58,5g NaCl1 mol NaCl=12g NaCl sobre un vidrio de reloj.

Se echa el cloruro de sodio en el calormetro y se agita con una varilla, comprobando la temperatura. Se anotael valor mximo.Se vaca el calormetro y se lava.

Clculos: Al ser el calormetro un sistema aislante (adiabtico), no intercambia calor con el entorno.

Calor ganado por la disolucin y el calormetro + calor desprendido en el proceso de disolucin = 0

Suponiendo que el calor absorbido por el soluto y el calormetro son despreciables frente al calor ganado porel agua

QD = - m (agua) ce (agua) t = 500 g 4,18 J/(g C) 2 C = 4103 J

HD0 =410

3 [J ]0,2 [mol ]

=2104 J / mol

Anlisis: Si al echar 12 g de sal en agua la temperatura subiera 2 C habra que sospechar que la substan -cia no era NaCl o haba que tirar el termmetro, porque la disolucin de sal en agua no desprende calor.

9. Se quiere determinar la H del proceso de disolucin de un compuesto inico AB. Indique el procedimiento a seguir y el material a utilizar. Si al disolver 0,2 moles de dicha sustancia en 500 cm3 de agua se produce un incremento de temperatura de 2 0C. Cul ser el valor de H, enJ/mol, para dicho proceso de disolucin?Datos: Ce(disolucin) = Ce(agua) = 4,18 J/g 0C densidad del agua = 1 g/cm3 y masa de disolucin = masa del agua. (P.A.U. Jun. 02 y Set. 07)Rta.: Hd0 = 2104 J/mol

Solucin:

En una probeta de 500 cm3, se miden 500 cm3 de agua y se vierten en un calormetro. Se esperan unos minutosy se mide la temperatura con un termmetro.En una balanza granataria, se tara un vidrio de reloj, y, con un varilla, se echa la masa del compuesto inicoAB que corresponde a los 0,2 moles.Se echa el slido inico en el calormetro y se agita con una varilla, comprobando la temperatura. Se anota elvalor mximo y se resta del valor inicial de la del agua.


Al ser el calormetro un sistema aislado, el proceso es adiabtico, y




El calor QC ganado por el calormetro se supone despreciable

Q (cedido en la disolucin) = 4,2103 J

H d0=4,210

3[ J]0,2mol AB

=2104 J /mol AB

10. Indique, con un ejemplo, cmo determinara en el laboratorio el calor de neutralizacin de un ci-do fuerte con una base fuerte, haciendo referencia al principio, material, procedimiento y clcu-los.

(P.A.U. Jun. 05)

Solucin:

Principio: Conservacin de la energaAl ser el calormetro un sistema aislado, el proceso es adiabtico, y

Q (cedido en la neutralizacin) + QD (ganado por la disolucin) + QC (ganado por el calormetro) = 0

Material: Calormetro de 250 cm3Probeta de 100 cm3TermmetroAgitador

Reactivos: HCl 1,0 mol/dm3NaOH 1,0 mol/dm3

Procedimiento: En una probeta de 100 cm3, se miden 100 cm3 de disolucin de HCl de concentracin 1,0 mol/dm3 y se viertenen un calormetro. Se mide la temperatura con un termmetro. t1 =16,8 0C.Se lava la probeta y se miden 100 cm3 de disolucin de NaOH de concentracin 1,0 mol/dm3. Se mide su tem-peratura que debera ser la misma que la de la disolucin de HCl ya que estn ambas a la temperatura del labo-ratorio.Se echa la disolucin de hidrxido de sodio en el calormetro y se agita con una varilla, comprobando la tem-peratura. Se anota el valor mximo. t2 = 23,3 0CSe vaca el calormetro y se lava.

Clculos: Haciendo las aproximaciones:Los calores especficos de todas las disoluciones es el mismo que el del agua. c = 4,18 Jg1(0C)1Las densidades de las disoluciones son iguales a la del agua. d = 1,0 g/cm3El calor QC ganado por el calormetro es despreciable. QC = 0La masa de cada disolucin se calcula:

m(disolucin) = V(disolucin) = 200 cm3 1,0 g/cm3 = 200 g

El calor QD ganado por la disolucin es:

QD = m(disolucin) ce (disolucin) t = (200) g 4,18 Jg1(0C)1 (23,3 16,8) 0C = 5,4103 J

Q (cedido en la neutralizacin) + QD (ganado por la disolucin) + QC (ganado por el calormetro) = 0


Q (cedido en la neutralizacin) = 5,4103 J

En la reaccin:

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

que se puede escribir en forma inica:

H+ (aq) + OH (aq) H2O (l)

reacciona:

n(HCl) = 0,100 dm3 1,0 mol HCl / dm3 = 0,10 mol HCl

con

n(NaOH) = 0,100 dm3 1,0 mol HCl / dm3 = 0,10 mol NaOH

Por lo que la entalpa de reaccin es:

H n0=5,410

3 [J ]0,10 [mol ]

=54 kJ / mol

(El resultado es aproximado al tabulado de 57,9 kJ/mol, debido a las aproximaciones realizadas)

11. Se dispone en el laboratorio de las siguientes disoluciones acuosas: 100 cm3, de HCl de concen-tracin 0,10 mol/dm3 y 100 cm3 de NaOH de concentracin 0,10 mol/dm3.a) Describa el procedimiento y material que empleara para medir el calor de neutralizacin al mez-

clar las dos disoluciones.b) Calcule el calor molar de neutralizacin si en la reaccin se liberan 550 J.

(P.A.U. Jun. 10, Jun. 09)Rta.: Hn0 = -55 kJ/mol

Solucin:

Material: Calormetro de 250 cm3 : recipiente aislado (como un termo)Probeta de 100 cm3 . Tubo cilndrico graduado con base de apoyo.TermmetroAgitador. Varilla de vidrio.

Procedimiento: En una probeta de 100 cm3, se miden 100 cm3 de disolucin de HCl de concentracin 0,10 mol/dm3 y se vier-ten en un calormetro. Se mide la temperatura con un termmetro.Se lava la probeta y se miden 100 cm3 de disolucin de NaOH de concentracin 0,10 mol/dm3. Se mide su tem-peratura que debera ser la misma que la de la disolucin de HCl ya que estn ambas a la temperatura del labo -ratorio.Se echa la disolucin de hidrxido de sodio en el calormetro y se agita con una varilla, comprobando la tem-peratura. Se anota el valor mximo.Se vaca el calormetro y se lava.

Clculos: Usando el dato:

Q (cedido en la neutralizacin) = 550 J

En la reaccin:


que se puede escribir en forma inica:

H+ (aq) + OH (aq) H2O (l)

reacciona:

n(HCl) = 0,100 dm3 0,10 mol HCl / dm3 = 0,010 mol HCl


con

n(NaOH) = 0,100 dm3 0,10 mol HCl / dm3 = 0,010 mol NaOH

No hay reactivo limitante, por lo que la entalpa de la reaccin es:

H n0= 550[ J]

0,010 [mol] 1 kJ103 J

=55 kJ / mol

12. Cmo determinaras en el laboratorio el calor de neutralizacin de un cido fuerte con una base fuerte? Explcalo con un ejemplo.

(P.A.U. Set. 99)

Vase la cuestin de Junio 05

13. En el laboratorio disponemos de hidrxido sdico (slido en lentejas) y de 100 cm3 de disolucinde cido clorhdrico de concentracin 0,1 mol/dm3. Queremos determinar el calor de neutraliza-cin entre disoluciones de hidrxido sdico de concentracin 0,1 mol/dm3 y de cido clorhdricode concentracin 0,1 mol/dm3. Indique, describiendo el material utilizado en cada caso:a) El procedimiento a seguir para la preparacin de la disolucin de hidrxido sdico de concen-

tracin 0,10 mol/dm3.b) El procedimiento a seguir para calcular el calor de neutralizacin.c) Si en la reaccin se liberan 550 J, qu valor asignara al calor de neutralizacin entre las dos

especies?(P.A.U. Set. 01 y Set. 98)

Rta.: H0(neutralizacin) = 55 kJ/mol

Vase la cuestin de Junio 05

Qumica P.A.U. EQUILIBRIO QUMICO 50

LABORATORIO

REACCIONES DE PRECIPITACIN

1. Para qu sirve un embudo bchner? Y un matraz kitasato? Haz un esquema de montaje parala utilizacin de ambos.

(P.A.U. Set. 11, Jun. 96)

Solucin:

Para realizar una filtracin a vaco.Se coloca el papel de filtro en el interior del embudo bch-ner, se ajusta a la boca de un matraz kitasato y se conecta auna trompa de vaco.Se vierte sobre el embudo bchner la disolucin con el preci-pitado, y se recoge ste sobre el papel de filtro

2. Para qu se emplea en el laboratorio un matraz kitasato? Haz un esquema de un montaje en elque se demuestre su utilizacin. Nombra tambin el resto de los elementos de ese montaje.

(P.A.U. Jun. 98)

Solucin: Vase el ejercicio de Junio 96.

3. Dibuje, esquemticamente, un embudo bchner, un matraz kitasato un matraz erlenmeyer y unmatraz aforado. Explique para qu sirve cada uno de ellos. Dos de ellos se acoplan para poderutilizarlos en una operacin de laboratorio. Diga cules y en qu operacin. Dibuje el esquemacorrespondiente.

Bchner

Kitasatotrompa de vaco


(P.A.U. Jun. 00)


4. Se mezclan 25,0 cm3 de una disolucin de CaCl2 de concentracin 0,02 mol/dm3 y 25,0 cm3 de una disolucin de Na2CO3 de concentracin 0,03 mol/dm3.a) Indique el precipitado que se obtiene y la reaccin qumica que tiene lugar.b) Describa el material y el procedimiento empleado para su separacin.

(P.A.U. Set. 08)Rta.: a) CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) CaCO3 (s) + CaCl2 (aq)

Solucin:

Se produce la reaccin de precipitacin:

CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) CaCO3 (s) + CaCl2 (aq)

y se obtiene un precipitado de carbonato de calcio.Se coloca un papel de filtro circular en un embudo bchnerajustndolo para no dejar orificios libres y se humedece conagua para que quedase adherido.Se ajust el embudo bchner sobre un matraz kitasato y elvstago lateral del kitasato se conecta a una trompa de vaco.Se abre el grifo y se vierte el contenido del vaso (precipitadoy lquido sobrenadante) en el embudo. Se echa ms agua so-bre el precipitado que an queda en el vaso para llevarlo al embudo.Cuando ya no gotee ms agua en el interior del kitasato, se desencaja el embudo y se cierra el grifo.Se quita el papel de filtro y se deja a secar un da o dos.

5. Describa una reaccin de precipitacin que haya realizado en el laboratorio. Dibuje el material y explique el modo de utilizarlo. Escriba la reaccin que tiene lugar. Cmo calculara el rendi-miento?

(P.A.U. Jun. 01 y Set. 05)

Solucin:

Se realiz la reaccin entre el cloruro de calcio CaCl2 y el carbonato de sodio Na2CO3Se pesaron 5,0 g de cloruro de calcio en una balanza granataria sobre un vidrio de reloj y se disolvieron enuna cantidad de agua muy pequea en un vaso de precipitados, agitando con una varilla de vidrio.Se pes una masa de carbonato de sodio mayor que la calculada para la reaccin y se disolvi tambin enpoca cantidad de agua en otro vaso de precipitados.Se calent la disolucin de cloruro de calcio con un mechero Bunsen y se verti la disolucin de carbonatode sodio sobre ella, agitando la mezcla con una varilla de vidrio. Luego se dej enfriar.Se produjo la reaccin de precipitacin:

CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) CaCO3 (s) + CaCl2 (aq)

Se coloc un papel de filtro circular en un embudo bchnerajustndolo para no dejar orificios libres y se humedeci conagua para que quedase adherido.Se ajust el embudo bchner sobre un matraz kitasato y elvstago lateral del kitasato se conect a una trompa de vaco.Se abri el grifo y se verti el contenido del vaso (precipita -do y lquido sobrenadante) en el embudo. Se ech ms agua sobre el precipitado que an quedaba en el vasopara llevarlo al embudo.Cuando ya no goteaba ms agua en el interior del kitasato, se desencaj el embudo y se cerr el grifo.Se quit el papel de filtro y se dej a secar un da o dos.

Bchner


Bchner



Se pes el precipitado sobre el papel de filtro. Se rest a la masa que daba la balanza, la masa de un papel defiltro seco.Para calcular el rendimiento, se calcula la cantidad esperada de CaCO3 de la reaccin:

m(CaCO3)=5,0 gCaCl21 mol CaCl2110gCaCl2

1mol CaCO31mol CaCl2

100 g CaCO31mol CaCO3

=5,5g CaCO3

y se divide la cantidad obtenida entre la esperada. Si se hubiesen obtenido 5,2 g de CaCO 3, el rendimientosera:

Rendimiento=5,2gobtenidos CaCO35,5g calculadosCaCO3

=0,94=94%

6. Qu operaciones se podran emplear en el laboratorio para separar un precipitado de una diso-lucin que lo contiene? Descrbalas, dibujando los distintos tipos de material. Suponga que el precipitado es trioxocarbonato (IV) de calcio [carbonato de calcio], cmo disolvera dicho preci-pitado? Razone la respuesta.

(P.A.U. Jun. 02)

Solucin:

Decantacin, filtracin por gravedad y filtracin a vaco.

La decantacin consiste en volcar suavemente el vaso de precipitados para que el lquido caiga y quede en elfondo del vaso el precipitado. Tiene el riesgo de que parte del precipitado se vaya con el lquido si no se tie -ne cuidado. Normalmente queda una cierta cantidad de lquido con el precipitado, que habr que eliminarpor evaporacin.

La filtracin por gravedad consiste en colocar un papel de filtro sobre un embudo cnico sobre un recipientey verter el contenido del vaso en el embudo. El precipitado quedar retenido por el papel de filtro y el lqui -do lo atravesar. Si la cantidad es grande, puede llevar mucho tiempo.

La filtracin a vaco consiste en volcar el vaso de precipitados sobre un embudo bchner que contiene unpapel de filtro que retiene el precipitado. El embudo bchner se encuentra encajado sobre un matraz kitasatoque est conectado a una trompa de vaco. sta, al aspirar, aumenta la velocidad de flujo del lquido a travsdel papel de filtro. No hay riesgo de prdida de precipitado. (Vase el dibujo del bchner y el kitasato en Ju-nio 96).

Para disolver un precipitado de carbonato de calcio se debe usar un cido.El equilibrio de solubilidad del carbonato de calcio

CaCO3 (s) Ca2+ (aq) + CO32 (aq) [1]se ver desplazado por la presencia de los protones H+ del cido, debido a que el in carbonato es la baseconjugada del cido carbnico, que es un cido dbil. En realidad los equilibrios que hay que tener en cuen -ta, adems del [1] ya escrito, son:

H2CO3 (aq) HCO3 (aq) + H+ (aq) [2]

HCO3 (aq) CO32 (aq) + H+ (aq) [3]

H2CO3 (aq) CO2 (g) + H2O (aq) [4]Cuando se aade un cido, los iones H+ del cido desplazan el equilibrio [3] hacia la izquierda, aumentando la concentracin del in hidrogenocarbonato. El aumento de la concentracin de in hidrogenocarbonato, junto con la de iones hidrgenos desplazan el equilibrio [2] hacia la izquierda, formando cido carbnico que se descompone en el equilibrio [4] en dixido de carbono y agua (la adicin de un cido a un precipita-do de carbonato de calcio produce efervescencia)


Como en el equilibrio [2] se consume in carbonato, la concentracin de este in disminuye, y el equilibrio [1] se desplaza hacia la derecha para compensar la desaparicin del in carbonato, con lo que el carbonato de calcio se va disolviendo.(Lo que queda en disolucin es el in calcio junto con el anin del cido empleado. Si este es cido clorh-drico, quedar en disolucin el in calcio y el in cloruro).Esta disolucin con cido se emplea para limpiar los restos de carbonato de calcio adheridos a las paredes del vaso donde se realiz la precipitacin.

7. Disponiendo en el laboratorio de dicloruro de calcio y trioxocarbonato (IV) de sodio [carbonato de sodio], describa el procedimiento adecuado para obtener trioxocarbonato (IV) de calcio (II) [carbonato de calcio]. Explquelo detalladamente, as como el material utilizado para el aisla-miento de dicho compuesto.

(P.A.U. Set. 02)


8. Describa detalladamente cmo obtendra y separara en el laboratorio un precipitado de trioxo-carbonato (IV) de calcio [carbonato de calcio]. Dibuje el material empleado. Cmo hara para di-solver el precipitado?

(P.A.U. Set. 03)

9. Vertemos en dos tubos de ensayo disoluciones de AgNO3, en uno, y de NaCl en el otro. Al mez-clar ambas disoluciones se forma instantneamente un precipitado, que poco a poco, va sedi-mentando en el fondo del tubo.a) Escriba la reaccin que tiene lugar.b) Describa el procedimiento, indicando el material necesario, para separar y recoger el precipita-

do.(P.A.U. Jun. 08 y Jun. 06)

Rta.: a) NaCl (aq) + AgNO3 (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)

Solucin:

La reaccin es:

NaCl (aq) + AgNO3 (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)

Si slo escribimos la reaccin inica que tiene lugar, ser:

Na+ (aq) + Cl (aq) + Ag+ (aq) + NO3 (aq) AgCl (s) + Na+ (aq) + NO3 (aq)

El precipitado es cloruro de plata, compuesto muy poco solu-ble en agua.Para separar el precipitado, se hara una filtracin a vaco,vertiendo el contenido del vaso sobre un embudo bchnercon papel de filtro encajado en un matraz quitasato conecta-do a una trompa de vaco.

Bchner


Qumica P.A.U. CIDOS Y BASES 29

LABORATORIO

1. Se desean preparar 2,0 dm3 de una disolucin de cido ntrico que tenga pH = 1,0; partiendo deun producto comercial que es del 69 % en peso, y densidad = 1,4 g/cm3. Indica el procedimientoque se debe seguir, describe el material que emplearas y realiza los clculos necesarios.

(P.A.U. Set. 96)Rta.: pH = 1; [HNO3] = 0,1 mol/dm3 ; V = 13 cm3 D

2. Explique detalladamente:a) Cmo preparara en el laboratorio una disolucin de cido clorhdrico de concentracin

1 mol/dm3 a partir de cido clorhdrico de 38% en peso y densidad = 1,19 g/cm3b) Cmo valorara esta disolucin? Describa el material empleado y realice los correspondientes

clculos.(P.A.U. Set. 06)

Rta.: a) V = 40 cm3 D comercial / 500 cm3 D preparada. b) V' = 10 cm3 NaOH / 10 cm3 D NaOH

Solucin:

Clculos: Para preparar por ejemplo 500 cm3 (= 0,500 dm3) de disolucin 1 mol/dm3 de HCl que contiene

n (HCl) = 1 [mol HCl / dm3 D] 0,500 [dm3 D] = 0,5 mol HCl

Esa cantidad de cido clorhdrico debe esta contenida en el volumen V de clorhdrico comercial que hay quemedir.

V=0,5mol HCl 36,5 gHCl1 mol HCl

100 g D38g HCl

1cm3 D1,19 g D

=40 cm3 D(disolucin de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras significativas del dato, la concentracin de la disolucin es aproximada (1 mol/dm3 seentiende que es 1 1 mol/dm3), y se utilizara material de medida no demasiado preciso.Procedimiento para concentracin aproximada: Se miden 40 cm3 de disolucin de clorhdrico comercial en unaprobeta de 50 cm3, se vierten en otra probeta de 500 cm3 y se completa con agua hasta los 500 cm3, procurandoque el menisco del lquido en ambos casos est enrasado con la lnea de medicin. El contenido se pasa a unfrasco con tapa, se tapa, se voltea varias veces y se etiqueta: HCl 1 mol/dm3 y la fecha)Material: Probetas de 50 cm3 (1) y de 500 cm3 (1), frasco con tapa y etiquetas.

Si, por otro lado, suponemos que los datos son ms precisos de lo que parecen, para preparar una disolucin1,00 mol/dm3, el material sera de ms precisin y el procedimiento sera otro.


Procedimiento para concentracin exacta: Se llena una bureta de 50 cm3 con HCl comercial, por encima delcero. Se abre la llave hasta que el pico de la bureta est lleno y el nivel en cero. Se dejan caer 40,4 cm3 sobreun matraz aforado de 500 cm3 que contiene agua hasta la mitad, y se rellena el matraz aforado con agua hastacerca del enrase. Las ltimas gotas se aaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del menisco est ala altura de la linea de enrase. Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homogeneizar. El conte-nido se pasa a un frasco y se etiqueta: HCl 1,00 mol/dm3 y la fecha)Material: Bureta de 50 cm3 (1), matraz aforado de 500 cm3 (1), cuentagotas, frasco con tapa y etiquetas.

Para valorar la disolucin 1 mol/dm3 de HCl empleara una disolucin 1,00 mol/dm3 de NaOH.La reaccin ajustada sera:


Clculos previos a la valoracin: Para neutralizar 10,0 cm3 de HCl 1 mol/dm3 se necesitarn:

V=10,0 cm3 D HCl 1mol HCl1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000cm3 D NaOH1,00 mol NaOH

=10cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracin: Con una pipeta se miden 10 cm3 de disolucin de HCl y se vierten en un matrazerlenmeyer de 100 cm3. Se aaden dos gotas de fenolftalena y la disolucin permanecer incolora. Se llenauna bureta de 25 cm3 con disolucin de NaOH 0,100 mol/dm3 por encima del cero. Se abre la llave hasta que elpico de la bureta est lleno y el nivel en cero. Se dejan caer 9 cm3 sobre el erlenmeyer y se agita. Se abre la lla-ve de la bureta para dejar caer la disolucin de NaOH en pequeos chorros mientras se imprime un movimien-to circular al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado. Se anota el volumende NaOH gastado (p. ej. 10,2 cm3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz. Se vuelve a llenarla bureta con NaOH hasta el cero. Se miden otros 10 cm3 de HCl con la pipeta, se vierten en el erlenmeyer (la-vado pero no necesariamente seco) y se aaden dos gotas de fenolftalena. Se coloca el erlenmeyer bajo la bu-reta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p. ej. 9,7 cm3). Ahora se deja caer elHCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer, hasta que la fenolftalena cambie de color. Se anota este valor.Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que ms se aproxi-man.Material: Bureta (1) de 25 cm3 (graduada en 0,1 cm3), pipeta (1) de 10 cm3 con aspirador, matraz erlenmeyer(1) de 100 cm3, disolucin de fenolftalena.

Clculo de la concentracin de la disolucin de HCl: Si los volmenes medidos fueron: 9,8; 9,9 y 10,0 cm3, el valor correcto ser la media:

V = 9,9 cm3 D NaOH

La concentracin de la disolucin de HCl se calcula de la estequiometra de la reaccin:

[HCl ]= 9,9cm3 D NaOH

10,0 cm3 D HCl1 mol NaOH

1,00 dm3 D NaOH1mol HCl

1 mol NaOH=0,99 mol HCl /dm3 D

3.a) Qu volumen de disolucin NaOH de concentracin 0,1 mol/dm3 se necesita para neutralizar

10 cm3 de disolucin de HCI e concentracin 0,2 mol/dm3? Justifique cual ser el pH en el punto de equivalencia.

b) Describa el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracin.

(P.A.U. Set. 12)

Solucin:

a) La reaccin ajustada es


Clculos: Para neutralizar 10 cm3 de HCl 0,20 mol/dm3 se necesitarn:


V=10 cm3 DHCl 0,20 mol HCl1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000cm3 D NaOH0,10 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia ser 7, ya que tericamente* todo el cido ha sido neutralizado y slo habrcloruro de sodio disuelto y agua. El producto inico del agua es:

H2O (l) H+ (aq) + OH (aq)

Kw = [H+][OH] = 1,0010-14

Cuando no hay exceso de cido ni de base, las concentraciones de los iones hidrgeno e hidrxido son igua-les

[H+] = [OH]

y la concentracin de iones hidrgeno es:

[H+ ]=Kw=1,001014=1,00107 mol /dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 7,0(* En la prctica el indicador cido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 unidadde pH, por lo que si usamos el indicador adecuado, azul de bromotimol, slo podemos decir que el pH estarcomprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracin: Con una pipeta se miden 10 cm3 de disolucin de HCl y se vierten en un matrazerlenmeyer de 100 cm3. Se aaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucin se volver de color amari-llo. Se llena una bureta de 25 cm3 con disolucin de NaOH de concentracin 0,10 mol/dm3 por encima delcero. Se abre la llave hasta que el pico de la bureta est lleno y el nivel en cero. Se dejan caer 19 cm 3 sobre elerlenmeyer y se agita. Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucin de NaOH en pequeos chorrosmientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyerpase a azul. Se anota el volumen de NaOH gastado (p. ej. 20,2 cm3) y se tira el contenido del erlenmeyer y selava el matraz. Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero. Se miden otros 10 cm3 de HCl con la pipe-ta, se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se aaden dos gotas de azul de bromoti -mol. Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido an-tes (p. ej. 19,7 cm3). Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimien-to de rotacin, hasta que el indicador vire de color. Se anota este valor. Se repite otras dos veces y se tomacomo volumen correcto el valor medio de las medidas que ms se aproximan.Material: Bureta (1) de 25 cm3 (graduada en 0,1 cm3), pipeta (1) de 10 cm3 con aspirador, matraz erlenmeyer(1) de 100 cm3, disolucin de azul de bromotimol.La bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo ms ancha para llenarlo y una llave de pasoen la parte inferior para poder vaciarla.La pipeta es tambin un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo. Se llena al aspirarcon una especie de jeringa cuando la boca inferior ms estrecha est sumergida en la disolucin.El matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono, con la boca ms estrecha que el fondo,para no salpicar al removerlo con un movimiento circular.

4. Explique cmo determinara en el laboratorio la concentracin de una disolucin de cido clorh-drico utilizando una disolucin de hidrxido de sodio de concentracin 0,01 mol/dm3. Indique elmaterial, procedimiento y planteamiento de los clculos.

(P.A.U. Jun. 07)

Solucin:

Se llena una bureta de 25 cm3 con la disolucin de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la di -solucin alcance el cero.Se miden con otra pipeta 10,00 cm3 de disolucin de NaOH 0,01 mol/dm3. Se pasan a un matraz erlenmeyery se le aaden dos gotas de disolucin de fenolftalena. La disolucin debe tomar un color rosa.Se coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucin y se coloca debajode la bureta que contiene el HCl. Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca. Se anota el valor del volumen de HCl gastado.


Se tira el contenido del erlenmeyer y se lava. Se vuelven a medir con la pipeta 10,00 cm3 del NaOH y sevierten en el erlenmeyer, aadindole dos gotas de fenolftalena. Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui -do y se pone a cero.Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cm3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez. Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhdrico, removiendo continuamente, hasta que el co-lor rosa desaparezca. Se anota este valor como V1.Se repite el proceso otras dos veces tomando volmenes V2 y V3. Si los tres valores son lo suficientementeprximos (0,2 cm3) se halla el valor medio. Si no, se desprecia el ms alejado y se toma la media de losotros dos. Vm.La concentracin del HCl se calcula por estequiometra. Al reaccionar el clorhdrico con el hidrxido de so-dio, mol a mol, la cantidad de clorhdrico que reacciona es la misma que la del hidrxido de sodio

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl(aq) + H2O

[HCl ]=nHCl

V DHCl=

nNaOHV DHCl

=V m[ NaOH]

V D HCl=

V m 0,010000,01000 dm3

=V m mol HCl /dm3 D

donde Vm es el volumen medio gastado de clorhdrico en dm3.

5. Explica detalladamente cmo se obtendra en el laboratorio la concentracin de una disolucinde cido clorhdrico de concentracin aproximada 1 mol/dm3, empleando una disolucin de hidr-xido de sodio, de concentracin exacta 0,01 mol/dm3. Nombra el material empleado y la formade realizar los clculos.

(P.A.U. Jun. 97)

Solucin:

Primero se diluye cien veces la disolucin de HCl. Se miden con una pipeta 10,00 cm 3 de la disolucin deHCl 1 mol/dm3 y se echan en un matraz aforado de 1000 cm3. Se aade agua hasta la marca del aforo. Setapa y se voltea varias veces para homogeneizar.Se llena por encima del cero una bureta de 25 cm3 con la disolucin diluida de HCl y se abre la llave hastaque la disolucin alcance el cero.Se miden con otra pipeta 10,00 cm3 de disolucin de NaOH. Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le aadendos gotas de disolucin de fenolftalena. La disolucin debe tomar un color rosa.Se coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucin y se coloca debajode la bureta que contiene el HCl. Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca. Se anota el valor del volumen de HCl gastado.Se tira el contenido del erlenmeyer y se lava. Se vuelven a medir con la pipeta 10,00 cm3 del NaOH y sevierten en el erlenmeyer, aadindole dos gotas de fenolftalena. Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui -do y se pone a cero.Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cm3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez. Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhdrico, removiendo continuamente, hasta que el co-lor rosa desaparezca. Se anota este valor como V1.Se repite el proceso otras dos veces tomando volmenes V2 y V3. Si los tres valores son lo suficientementeprximos (0,2 cm3) se halla el valor medio. Si no, se desprecia el ms alejado y se toma la media de losotros dos. Vm.La concentracin del HCl diluido se calcula por estequiometra. Al reaccionar el clorhdrico con el hidrxi-do de sodio, mol a mol, la cantidad de clorhdrico que reacciona es la misma que la del hidrxido de sodio

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl(aq) + H2O

[HCl ]dil=nHCl

V D HCl=

nNaOHV D HCl

=V m[NaOH ]

V D HCl=

V m 0,010000,01000 dm3

=V m mol HCl /dm3 D

donde Vm es el volumen medio gastado de clorhdrico en dm3.Como el clorhdrico original se diluy 100 veces, la concentracin del clorhdrico ~1 mol/dm3 ser

[HCl]1 = (100 Vm) mol HCl / dm3 D


6. En el laboratorio se realiza la valoracin de 50,0 cm3 de una disolucin de NaOH y se gastaron20,0 cm3 de HCl de concentracin 0,10 mol/dm3a) Dibuje el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del mate-

rial empleado.b) Escriba la reaccin qumica que tiene lugar y calcule la concentracin molaridad de la base.

(P.A.U. Set. 09)Rta.: b) [NaOH] = 0,040 mol/dm3

Solucin:

a) Se miden con una pipeta de 20 cm3, 20 cm3 de la disolucinde NaOH y se vacan en un matraz erlenmeyer de 250 cm3. Sele echan dos gotas de disolucin de fenolftalena.Se llena la bureta de 50 cm3 con la disolucin de HCl por enci-ma del 0 y se abre la llave hasta que el pico de la bureta quedelleno y el nivel del HCl est en 0.

b) HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

Clculos:La molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la con-centracin del soluto en mol/dm3.

Cantidad de HCln(HCl) = 2010-3 dm3 D 0,10 mol HCl / dm3 D = 2,010-3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH, por lo que la cantidad de NaOH contenida en los 50 cm3 dedisolucin es la misma, y la concentracin de NaOH es:

[NaOH]= 2,0103 mol NaOH

50103 dm3=0,040 mol NaOH/dm3

7. En la valoracin de 20,0 mL de una disolucin de cido clorhdrico se han gastado 18,1 mL deuna disolucin de hidrxido de sodio de concentracin 0,125 mol/dm3.a) Calcule la concentracin de la disolucin del cido indicando la reaccin que tiene lugar.b) Indique el material y reactivos necesarios, as como el procedimiento para llevar a cabo la valo-

racin.(P.A.U. Set. 13)

Rta.: a) [HCl] = 0,0013 mol/dm3

Solucin:

a) La reaccin ajustada es


Clculos: Si se han gastado 18,1 mL de disolucin de hidrxido de sodio de concentracin 0,125 mol/dm3 lacantidad de hidrxido de sodio que reacciona es:

n (NaOH)=18,1 cm3 D NaOH 0,125 mol NaOH1000cm3 D NaOH

=2,26103 mol NaOH

La cantidad de cido clorhdrico que reacciona es:

n (HCl)=2,26103 mol NaOH 1mol HCl1 mol NaOH

=2,26103 mol HCl

Y la concentracin de la disolucin de HCl es

[HCl ]= 2,26103 mol HCl

20,0 cm3 D HCl103 cm3

1,00 dm3=0,113 mol HCl /dm3 D

50

40

30

20

10

0 buretade 50 mLcon HCl

erlenmeyerde 250 mLcon 50 mL de NaOHy dos gotas de fenolftalena


Procedimiento de valoracin: Con una pipeta de 20 cm3 se miden 20,0 cm3 de disolucin de HCl y se viertenen un matraz erlenmeyer de 100 cm3. Se aaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucin se volver decolor amarillo. Se llena una bureta de 25 cm3 con disolucin de NaOH de concentracin 0,125 mol/dm3 por en-cima del cero. Se abre la llave hasta que el pico de la bureta est lleno y el nivel en cero. Se dejan caer 17 cm 3sobre el erlenmeyer y se agita. Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucin de NaOH en pequeoschorros mientras se imprime un movimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlen-meyer pase a azul. Se anota el volumen de NaOH gastado (p. ej. 18,5 cm3) y se tira el contenido del erlenmeyery se lava el matraz. Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero. Se miden otros 20 cm3 de HCl con lapipeta, se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se aaden dos gotas de azul de bro-motimol. Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p. ej. 18,0 cm3). Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacin, hasta que el indicador vire de color. Se anota este valor. Se repite otras dos veces y se tomacomo volumen correcto el valor medio de las medidas que ms se aproximan.Material: Bureta (1) de 25 cm3 (graduada en 0,1 cm3), pipeta (1) de 20 cm3 con aspirador, matraz erlenmeyer(1) de 100 cm3, disolucin de azul de bromotimol.La bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo ms ancha para llenarlo y una llave de pasoen la parte inferior para poder vaciarla.La pipeta es tambin un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo. Se llena al aspirarcon una especie de jeringa cuando la boca inferior ms estrecha est sumergida en la disolucin.El matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono, con la boca ms estrecha que el fondo,para no salpicar al removerlo con un movimiento circular.

8. a) Para la valoracin de 10,0 cm3 de disolucin de hidrxido de sodio se realizaron tres experien-cias en las que los volmenes gastados de una disolucin de HCl de concentracin 0,1 mol/dm3fueron de 9,8; 9,7 y 9,9 cm3, respectivamente, qu concentracin tiene la disolucin de la base?b) Indique el procedimiento seguido y describa el material utilizado en la dicha valoracin.

(P.A.U. Set. 10)Rta.: a) [NaOH] = 0,098 mol/dm3

Solucin:

Clculo de la concentracin de la disolucin de NaOH: Si los volmenes medidos de la disolucin de HCl fueron: 9,8; 9,7 y 9,9 cm3, el valor correcto ser la media:

V = 9,8 cm3 D HCl

La concentracin de la disolucin de NaOH se calcula de la estequiometra de la reaccin:


La cantidad de cido clorhdrico que reacciona es:

n (HCl)=9,8cm3 D HCl 0,10 mol HCl1000cm3 D HCl

=9,8104 mol HCl

La cantidad de hidrxido de sodio que reacciona es:

n (NaOH)=9,8104 mol HCl 1mol NaOH1 mol HCl

=9,8104 mol NaOH

Y la concentracin de la disolucin de hidrxido de sodio es:

[NaOH]= 9,8104 mol NaOH

10,0cm3 D NaOH103 cm3

1,00 dm3=0,098 mol NaOH /dm3 D

Procedimiento de valoracin: Con una pipeta se miden 10 cm3 de disolucin de NaOH y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cm3. Se aaden dos gotas de fenolftalena y la disolucin se volver de color rosa fu-csia. Se llena una bureta de 25 cm3 con disolucin de HCl 0,100 mol/dm3 por encima del cero. Se abre la llavehasta que el pico de la bureta est lleno y el nivel en cero. Se dejan caer 9 cm3 sobre lo erlenmeyer y se agita.Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucin de HCl en pequeos chorros mientras se imprime unmovimiento circular al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca. Se anota el vo-lumen de HCl gastado (p. ej. 10,2 cm3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz. Se vuelve a


llenar la bureta con HCl hasta el cero. Se miden otros 10 cm3 de NaOH con la pipeta, se vierten en el erlenme-yer (lavado pero no necesariamente seco) y se aaden dos gotas de fenolftalena. Se coloca el erlenmeyer bajola bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p. ej. 9,7 cm3). Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacin, hasta que la fenolftale -na pierda el color. Se anota este valor. Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor me-dio de las medidas que ms se aproximan.Material: Bureta (1) de 25 cm3 (graduada en 0,1 cm3), pipeta (1) de 10 cm3 con aspirador, matraz erlenmeyer(1) de 100 cm3, disolucin de fenolftalena.La bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo ms ancha para llenarlo y una llave de pasoen la parte inferior para poder vaciarla.La pipeta es tambin un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo. Se llena al aspirarcon una especie de jeringa cuando la boca inferior ms estrecha est sumergida en la disolucin.El matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono, con la boca ms estrecha que el fondo,para no salpicar al removerlo con un movimiento circular.

9. Para que sirve un matraz erlenmeyer? Y un matraz kitasato? Y una bureta? Y una pipeta?Haz un dibujo esquemtico de cada uno. Del material citado anteriormente, cul utilizaras ycmo lo emplearas en una valoracin? Explcalo con un ejemplo.

(P.A.U. Jun. 99)

10. Explica cmo determinaras en el laboratorio la concentracin de una disolucin bsica proble-ma por medida de los volmenes empleados del cido y de la base. Indica el material empleadoy el procedimiento seguido.

(P.A.U. Set. 99)

11. a) Disponemos en el laboratorio de un frasco que contiene una disolucin de NaOH de concen-tracin 0,1 mol/dm3 que qued destapada durante 30 das. Esta disolucin la habamos prepara-do a partir de NaOH comercial, en lentejas, que tambin tenemos en el laboratorio en un frascoperfectamente cerrado. Podremos considerar correcta la concentracin de la disolucin deNaOH? Por qu?b) En el caso de querer valorar la disolucin, describe el material, reactivos y procedimiento paraello.

(P.A.U. Jun. 00)

12. Disponemos de 20 cm3 de una disolucin de cido clorhdrico de concentracin 0,1 mol/dm3, quese neutralizan exactamente con 10 cm3 de hidrxido de sodio de concentracin desconocida.Determine la concentracin de la base describiendo con detalle, el material, indicador y las ope-raciones a realizar en el laboratorio.

(P.A.U. Jun. 04)Rta.: [NaOH] = 0,2 mol/dm3

13. Explique detalladamente (material y procedimiento) cmo se pueden reconocer cidos y basesen el laboratorio.

(P.A.U. Set. 00 y Set. 04)

Solucin:

Material: gradilla con tubos de ensayo, varilla de vidrio, vaso de precipitados.1. Mediante papel indicador de pH universal. Se disuelve la sustancia en agua y, con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal. Si el pH es inferior a 7 el pH ser ci -do. Si el pH es superior a 7 el pH ser bsico.2. Con tintura de tornasol. Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cm 3 en un tubode ensayo. Se aaden dos gotas de tintura de tornasol. Si toma color rojo (pH8) la sustancia es bsica.Para preparar la disolucin, se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se revuel -ve con una varilla de vidrio.


14. Indique los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disolucio-nes, sealando las caractersticas de cada uno. Cite algn ejemplo del empleo de indicadoresexplicando el por qu de su cambio de color.

(P.A.U. Jun. 05)

Solucin:

Con indicadores cido-base como la fenolftalena o el tornasol o el anaranjado de metilo, que adoptan distin -to color segn el pH. Por ejemplo la fenolftalena es incolora a pH < 8 pero toma un color rosa intenso si elpH > 10Con papel indicador universal, que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH >11.Con un pHmetro, que consta de una sonda que se introduce en la disolucin conectada a un indicador conuna pantalla digital en la que aparece el valor del pH. El pH se calibra previamente en disoluciones regula -doras de pH constante 4 y 7.

Un indicador es una especie cida o base dbil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la formaneutra.Suponiendo un indicador cido, el equilibrio ser:

InH In + H+

incoloro rosaEn un medio cido, con altas concentraciones de iones H+, el equilibrio se desplaza hacia la forma molecularincolora, pero en medio bsico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociada.Se suele notar diferencia de color cuando la concentracin de una de las formas es unas 10 veces mayor quela otra, por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de2 unidades de pH.

Qumica P.A.U. ELECTROQUMICA 23

LABORATORIO

1. Explica cmo construiras en el laboratorio una clula galvnica. Describe el material y los pro-ductos que emplearas.

(P.A.U. Jun. 97)

2. Indica el material y reactivos necesarios y como procedera para construir en el laboratorio unapila con electrodos de cine y cobre. Haz el dibujo correspondiente e indica las reacciones que seproducen, as como el sentido de circulacin de los electrones.

E0 (Zn2+/Zn) = -0,76 V y E0(Cu2+/Cu) = +0,34 V(P.A.U. Set. 12,Set. 11, Set. 08, Jun. 08, Set. 01 y Set. 97)

Rta.: a) Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu E0 = 1,10 V b) Del nodo (Zn) al ctodo (Cu)

Solucin:

Material: Vasos de precipitados de 100 cm3 (2), tubo en U, cables conpinzas, voltmetro.Reactivos: lminas de cobre y cinc pulidas, disoluciones de sulfato decinc 1 mol/dm3 y sulfato de cobre(II) 1 mol/dm3. Disolucin de cloruro depotasio para el puente salino.

Reduccin: Cu2+ + 2 e Cu E0 = 0,34 V (Ctodo +)Oxidacin: Zn Zn 2+ + 2 e E 0 = 0,76 V (nodo )Reaccin global: Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu E0 = 1,10 V

Los electrones circulan del polo negativo (nodo Zn) al polo positivo (ctodo Cu)

3. Se construye una pila con los elementos Cu2+/Cu y Al3+/Al, de los que los potenciales estndar dereduccin son E0 = +0,34 V y -1,66 V, respectivamente.a) Haz un esquema de esta pila, indicando todos los elementos necesarios para su funcionamien-

to. En qu sentido circulan los electrones?(P.A.U. Set. 10, Set. 99)

b) Escribe las reacciones que tienen lugar en cada uno de los electrodos y la reaccin global de lapila.

Rta.: a) 2 Al + 3 Cu2+ 2 Al3+ + 3 Cu; E0 = 2,00 V; b) Del nodo (Al) al ctodo (Cu)

Solucin:

a) Cu E0 = 0,34 V (Ctodo +)Cu2+ + 2 e Al Al 3+ + 3 e E 0 = 1,66 V (nodo )

Reduccin:Oxidacin:Reaccin global: 2 Al + 3 Cu2+ 2 Al3+ + 3 Cu E0 = 2,00 V

b) Material: Vasos de precipitados de 100 cm3 (2), tubo en U, cables conpinzas, voltmetro.Reactivos: lminas de cobre y aluminio pulidas, disoluciones de sulfato dealuminio 1 mol/dm3 y sulfato de cobre(II) 1 mol/dm3. Disolucin de cloru-ro de potasio para el puente salino.Los electrones circulan del polo negativo (nodo Al) al polo positivo (cto-do Cu)

ZnSO4 CuSO4

+e

CuZn

CuSO4Al2 (SO4)3

+e

Al Cu


4. Describa la pila o clula galvnica formada por un electrodo decobre sumergido en una disolucin de sulfato de cobre(II) deconcentracin 1 mol/dm3; y un electrodo de plata sumergido en una disolucin de nitrato de pla-ta de concentracin 1 mol/dm3. Indique:a) La reaccin que se produce en cada electrodo y la reaccin total, indicando el ctodo y el no-

do.b) El sentido del flujo de electrones por el circuito externo.c) E0 de la pila.d) La especie que se oxida y cul se reduce, as como los agentes oxidante y reductor.Datos: E0(Cu2+/Cu) = +0,34 V y E0(Ag+/Ag) = +0,84V. (P.A.U. Set. 06)Rta.: a) 2 Ag+ + Cu2+ 2 Ag + Cu2+; c) E0 = 0,50 V; b) Del nodo (Cu) al ctodo (Ag)

Solucin:

Material: Vasos de precipitados de 100 cm3 (2), tubo en U, cables con pin-zas, voltmetro.Reactivos: lminas de cobre y plata pulidas, disoluciones de nitrato de pla-ta 1 mol/dm3 y sulfato de cobre(II) 1 mol/dm3. Disolucin de cloruro depotasio para el puente salino.

a, y c) Oxidacin:Reduccin :Reaccin global:

Cu Cu2+ + 2 e 2 Ag + + 2 e 2 Ag 2 Ag+ + Cu2+ 2 Ag + Cu2+

E0 = 0,34 V (nodo ) E 0 = 0,84 V (Ctodo +)E0 = 0,50 V

b) Los electrones circulan del nodo de Cu () hacia el ctodo de Ag (+) por el circuito exterior.

d) Se oxida el cobre (metlico) y se reduce el in plata Ag+.El agente oxidante es el in plata Ag+ y el agente reductor el cobre Cu.

5. Represente grficamente un esquema de una pila galvnica con electrodos de plata y cinc. Indi-que todos los elementos necesarios para su funcionamiento, escriba la reaccin que tiene lugare indique el nodo, el ctodo y en qu sentido circulan los electrones.Datos: E(Ag+/Ag)= +0,80 V e E(Zn+2/Zn)= -0,76 V. (P.A.U. Set. 13, Set. 09)Rta.: a) Zn + 2 Ag+ Zn2+ + 2 Ag ; c) E0 = 1,56 V; b) Del nodo (Zn) al ctodo (Ag)

Solucin:

Material: Vasos de precipitados de 100 cm3 (2), tubo en U, cables conpinzas, voltmetro.Reactivos: lminas de plata y cinc pulidas, disoluciones de sulfato de cinc1 mol/dm3 y nitrato de plata 1 mol/dm3. Disolucin de cloruro de potasiopara la ponte salina.

Reduccin: 2 Ag+ + 2 e 2 Ag E0 = 0,80 V (Ctodo +)Oxidacin: Zn Zn 2+ + 2 e E 0 = 0,76 V (nodo )Reaccin global: Zn + 2 Ag+ Zn2+ + 2 Ag E0 = 1,56 V

Los electrones circulan del polo negativo (nodo Zn) al polo positivo (ctodo Ag)

CuSO4 AgNO3

+e

AgCu

ZnSO4 AgNO3

+e

AgZn


6. Explique como construira en el laboratorio una pila con electrodos de zinc y cobre. Haga el di-bujo correspondiente. En qu sentido circulan los electrones?. Cules son las especies oxi-dantes y reductoras?. Justifique las respuestas. E0 (Zn2+/Zn)=-0,76 V y E0 (Cu2+/Cu)= +0,34 V.

(P.A.U. Jun. 03)Rta.: a) Del nodo (Zn) al ctodo (Cu); b) Oxidante: Cu2+ (aq); reductora: Zn (s)

7. Dibuje un esquema de una cuba o clula electroltica con un ejemplo prctico. Indique sus ele-mentos constitutivos explicando la funcin que desempea cada elemento en el proceso elec-troltico.

(P.A.U. Jun. 04)

TERMOQUMICA PROBLEMAS TERMOQUMICA1. La entalpa de formacin del tolueno gas (C7H8) es de 49,95 kJ/mol y las entalpas de formacin del CO2(g) y del H2O (l) son, respectivamente, 393,14 y 285,56 kJ/mol.a) Calcule la entalpa de combustin del tolueno, gas.b) Cuntos kJ se desprenden en la combustin completa de 23 g de tolueno?

2. Para el proceso Fe2O3 (s) + 2 Al (s) Al2O3 (s) + 2 Fe (s), calcule:a) La entalpa de la reaccin en condiciones estndar y el calor desprendido al reaccionar 16,0 g de Fe2O3 con la cantidad suficiente de AI.b) La masa de xido de aluminio que se obtiene en el apartado anterior.

3. La combustin del acetileno (C2H2 (g)) produce dixido de carbono y agua.a) Escriba la ecuacin qumica correspondiente al proceso.b) Calcule el calor molar de combustin del acetileno y el calor producido al quemar 1,00 kg de acetileno.a) A partir de los datos de entalpas de formacin calcule la entalpa estndar de combustin del metano.b) Sabiendo que la combustin de 1,0 g de TNT libera 4600 kJ calcule el volumen de metano, medido a 25 C y 1 atm (101,3 kPa) de presin, que es necesario quemar para producir la misma energa que 1,0 g de TNT.

5. Las entalpas estndar de combustin del C (s) y C6H6 (l) son 393,5 kJ/mol y 3301 kJ/mol, respectivamente; y el de formacin del H2O (l) vale 285,5 kJ/mol. Calcule:a) La entalpa estndar de formacin del benceno (l)b) El calor, expresado en kJ, necesario para la obtencin de 1,0 kg de benceno (l).

6. Dada la siguiente reaccin: C (grafito) + 2 S (s) CS2 (l)a) Calcule la entalpa estndar de la reaccin a partir de los siguientes datos: C (grafito) + O2 (g) CO2 (g) H = -393,5 kJmol-1 S (s) + O2 (g) SO2 (g) H = -296,1 kJmol-1 CS2 (l) + 3 O2 (g) CO2 (g) + 2 SO2 (g) H = -1072 kJmol-1b) Calcule la energa necesaria, en forma de calor, para la transformacin de 5 g de C(grafito) en CS2(l), en condiciones estndar.

7. En la fermentacin alcohlica de la glucosa se obtiene etanol y dixido de carbono. La ecuacin qumica correspondiente es: C6H12O6 (s) 2 CO2 (g) + 2 CH3-CH2OH (l)a) Calcule la H de esta reaccin.b) Cuntos decmetros cbicos de dixido de carbono, medidos a 25C y 0,98 atm, se podran obtener en la fermentacin de 1 kg de glucosa?

8. El calor que se desprende en el proceso de obtencin de un mol de benceno lquido a partir de etino gas mediante la reaccin: 3 C2H2 (g) C6H6 (l) es de -631 kJ. Calcule:a) La entalpa estndar de combustin del C6H6 (l) sabiendo que la entalpa estndar de combustin del C2H2 (g) es -1302 kJmol-1.b) El volumen de etino, medido a 25C y 15 atm (1519,5 kPa), necesario para obtener 0,25 L de benceno.

9. a) Calcule el calor de formacin del acetileno (C2H2 (g)) a partir de los calores de formacin del H2O (l) y del CO2 (g) y del calor de combustin del C2H2 (g) b) Qu volumen de dixido de carbono medido a 30 0C y presin atmosfrica (1 atm) se generar en la combustin de 200 g de acetileno?10. La entalpa de combustin del propano(gas) es 526,3 Kcal. Las H0 de formacin del dixido de carbono(gas) y del agua(lquida) son respectivamente 94,03 y 68,30 Kcal/mol. Calcular:a) La entalpa de formacin del propano.b) Los kilogramos de carbn que habra que quemar (con un rendimiento del 80%), para producir la misma cantidad de energa que la obtenida en la combustin de 1 kg de propano.

11. El cido etanoico (lquido) (cido actico) se forma al reaccionar carbono (slido), hidrgeno molecular (gas) y oxgeno molecular (gas). Los calores de combustin del cido etanoico (l); hidrgeno (g) y carbono (s) son respectivamente 870,7; 285,8 y 393,13 kJ/mol.a) Escribir adecuadamente las ecuaciones qumicas de los distintos procesos de combustin y la correspondiente a la formacin del cido etanoico.b) Calcular el calor de formacin, a presin constante, de dicho cido etanoico.c) Cuntas kilocaloras se desprenden en la formacin de 1 kg de cido etanoico?

12. Las entalpas de formacin del butano (g), dixido de carbono (g) y agua (l) a 1 atm (101,3 kPa) y 25C son -125,35 kJmol-1, -393,51 kJmol-1 y -285,83 kJmol-1, respectivamente. Formular la reaccin de combustin del butano y calcular:a) El calor que puede suministrar una bombona que contiene 6 kg de butano.b) El volumen de oxgeno, medido en condiciones normales, que se consumir en la combustin del butano contenido en la bombona.

13. La gasolina puede ser considerada como una mezcla de octanos (C8H18). Sabiendo los calores de formacin de: H2O(g) = 242 kJ/mol; CO2(g) = 394 kJ/mol y C8H18(l) = 250 kJ/mol:a) Escriba la ecuacin (ajustada) de combustin de la gasolina (los productos son CO2(g) y H2O(g)) y calcule el calor de reaccin H (en kJ)b) Calcule la energa (en kJ) liberada en la combustin de 5 dm3 de gasolina (densidad = 800kg/m3)c) Qu volumen de gas carbnico medido a 30 0C y presin atmosfrica se generar en tal combustin?

14. Si suponemos que la gasolina es una mezcla de octanos de frmula general C8H18:a) Calcule el volumen de aire medido a 25 C y 1 atm (101,3 kPa) que se necesita para quemar 100dm3 de gasolina.b) Calcule el calor desprendido cuando se queman 100 dm3 de gasolina.

15. Las entalpas de formacin a 25 0C del metanol (lquido), dixido de carbono (gas) y agua (lquida) son, respectivamente, 239,1; 393,5 e 285,8 kJ/mol.a) Escribe la ecuacin de combustin del metanol.b) Calcula H0 del proceso de combustin.c) Calcula U0 del mismo proceso a 25 0C.

ESPONTANEIDAD1. Conociendo los siguientes datos: Entalpa de combustin del etano(g): H0 = 1559 kJ/mol de hidrocarburo; entalpa de combustin del eteno(g): H0 = 1410,9 kJ/mol de hidrocarburo; entalpa de formacin del agua(l): H0 285,8 kJ/mol y entalpa de formacin del dixido de carbono(g): H0=393,5kJ/mol.a) Calcula la entalpa de formacin del etano(g) y del eteno(g).b) Calcula la variacin de entalpa en condiciones estndar, en el proceso: C2H4 (g) + H2 (g) C2H6 (g)c) Si la variacin de entropa en este proceso es S0 = 110,6 J/K, el proceso ser espontneo en condiciones estndar? Razona la respuesta.

2. En la reaccin: 4 Ag (s) + O2 (g) 2 Ag2O (s), la variacin de entalpa y la variacin de entropa a 250C y 1 atm valen 61,1 kJ y 132,1 J/K respectivamente. Suponiendo que estos valores son independientes de la temperatura, determinar, previo clculo:a) El sentido en que es espontnea la reaccin en esas condiciones.b) El sentido en que es espontnea la reaccin a 500 0C.c) La temperatura a la que se alcanza el equilibrio qumico.

CUESTIONES TERMOQUMICA.1. Para una reaccin qumica entre gases, qu relacin existe entre el calor de reaccin a volumen constante y la variacin de entalpa en la reaccin? pueden ser iguales? Raznelo.

ESPONTANEIDAD.1. De acuerdo con la ecuacin que relaciona la variacin de energa libre con la variacin de entalpa y la variacin de entropa, razonar:a) Cuando un proceso qumico es espontneo.b) Cuando un proceso qumico es no espontneo.c) Cuando est en equilibrio.

2. Razone bajo qu condiciones podran ser espontneos los procesos cuyas variaciones correspondientes a sus trminos entlpicos y entrpicos son los siguientes:a) H>0; S>0b) H

Practicas de química pau

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