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2. Determinación de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Primera parte: tres ácidos distintos.

Problema: Determinar la concentración exacta de disoluciones de tres diferentes ácidos, el clorhídrico, el sulfúrico y el cítrico, expresándola como molaridad, normalidad y % m/v. Tarea previa

1. Completar y balancear cada una de las siguientes reacciones de neutralización: a. HCl + NaOH → b. H2SO4 + NaOH → c. H3Cit + NaOH →

2. Dibujar la estructura de Lewis de cada uno de los tres ácidos 3. ¿Cuántas moles de iones H+ libera un mol de cada uno de estos ácidos? 4. ¿Qué es una alícuota? 5. ¿Qué efecto tienen en el medio ambiente las sales de sodio de los ácidos utilizados

en esta práctica? 6. ¿Qué volumen de NaOH 0.1 M se requieren para neutralizar 10mL de HCl 0.1M? 7. ¿Qué volumen de NaOH 0.1 M se requieren para neutralizar todos los protones en

10mL de H2SO4 0.1M? 8. ¿Qué volumen de NaOH 0.1 M se requieren para neutralizar todos los protones en

10mL de H3Cit 0.1M? 9. ¿Cómo se definen las concentraciones % m/m, %v/v y % m/v. 10. ¿Cuál es la concentración en % m/v de una solución de HCl al 37% m/m cuya

d=1.18g/mL? 11. ¿Una disolución que contiene 30 gramos de HCl por cada 100 gramos de disolución

es 30% m/m ó 30% p/p? 12. ¿Cuál es la concentración en % m/v de una disolución 2M de HCl?

Introducción Se dice que una disolución es 1 M cuando contiene un mol de soluto en un litro de disolución, sin importar la naturaleza del soluto. En cambio se dice que una disolución es 1 N si ésta contiene un equivalente de soluto en un litro de disolución. En el caso de los ácidos, un mol de ácido puede tener una o más moles de hidrógenos ácidos que pueden reaccionar. Así, una solución 1M de un ácido como el sulfúrico, contiene un mol de moléculas de H2SO4 y dos moles de átomos de hidrógeno, o dos equivalentes de partículas H+ que se neutralizarán en una reacción ácido-base. Para este ácido, decimos entonces que esa solución 1 M es 2 N.

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Material por equipo 1 bureta con pinzas 3 matraces Erlenmeyer de 125 mL Pipetas o buretas para alícuotas de 10mL Reactivos Solución de NaOH aprox. 0.1 M (valorada la sesión anterior) 50 mL de solución de HCl 0.1M preparada la sesión anterior. 100 mL de solución de H2SO4 0.1M preparada la sesión anterior. 50 mL de solución de H3Cit 0.1M preparada la sesión anterior. Solución de fenolftaleína (indicador) Procedimiento 1. Titular independientemente tres alícuotas de 10 mL de HCl con el NaOH valorado previamente. Usar dos gotas de solución de fenolftaleína como indicador. Registrar los datos en la Tabla 1 (junto con la reacción completa y balanceada) y completarla realizando los cálculos necesarios para conocer la concentración exacta del HCl en molaridad, normalidad y % m/v. 2. Titular independientemente tres alícuotas de 10 mL de H2SO4 con el NaOH valorado previamente. Usar dos gotas de solución de fenolftaleína como indicador. Registrar los datos en Tabla 2 (junto con la reacción completa y balanceada) y completarla realizando los cálculos necesarios para conocer la concentración exacta del H2SO4 en molaridad, normalidad y % m/v. 3. Titular independientemente tres alícuotas de 10 mL de H3Cit con el NaOH valorado previamente. Usar dos gotas de solución de fenolftaleína como. Registrar los datos en Tabla 3, (junto con la reacción completa y balanceada) y completarla realizando los cálculos necesarios para conocer la concentración exacta del H3Cit en molaridad, normalidad y % m/v. Tratamiento de los residuos. OJO: Conservar la disolución de H2SO4, se utilizará en la próxima sesión. Las muestras valoradas pueden desecharse en el drenaje, así como el ácido cítrico sobrante. Neutralizar las soluciones sobrantes de ácido clorhídrico con las de sosa y verterlas al drenaje.

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Resultados y análisis Tabla 1. Normalización de HCl. Concentración del NaOH (titulante):

Reacción: HCl + NaOH →

N° de alícuota

NaOH 0.1M

consumido (mL)

Cantidad de NaOH (mol)

Cantidad de HCl en la alícuota

(mol)

Molaridad de HCl

Normalidad de HCl

% m/v de HCl

1

2

3

Tabla 2. Normalización de H2SO4. Concentración del NaOH titulante:

Reacción: H2SO4 + NaOH →

N° de alícuota

NaOH 0.1M consumido

(mL)

Cantidad de NaOH

(mol)

Cantidad de H2SO4 en la alícuota

(mol)

Molaridad de H2SO4

Normalidad de H2SO4

% m/v de H2SO4

1

2

3

Promedio

Promedio

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Tabla 3. Normalización de H3Cit. Concentración del NaOH (titulante):

Reacción: H3Cit + NaOH →

N° de alícuota

NaOH 0.1M consumido

(mL)

Cantidad de NaOH

(mol)

Cantidad de H3Cit en la

alícuota (mol)

Molaridad de H3Cit

Normalidad de H3Cit

% m/v de H3Cit

1

2

3

6.- Hacer un análisis crítico de los resultados experimentales para cada ácido. ¿Qué tan semejante es la molaridad obtenida con la esperada? ¿Qué tan semejantes son entre sí los tres valores de molaridad obtenidos para cada alícuota? ¿A qué pueden atribuirse las diferencias? ¿Si tuviera que repetirse la determinación, qué modificaciones deberían hacerse?

Promedio

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Cuestionario 1.- Si se tiene una solución 0.1M de H3Cit y una solución 0.1M de H2SO4, ¿Cuál tiene mayor acidez total? 2.- Si se tiene una solución 0.1N de H3Cit y una solución 0.1N de H2SO4, ¿Cuál tiene mayor acidez total? 3.- ¿Cuántos mililitros de NaOH 1M se necesitan para neutralizar por completo 50mL de una disolución de ácido fosfórico (H3PO4) 0.2M? 4.- ¿Cuántos mililitros de NaOH 1M se necesitan para neutralizar por completo 50mL de una disolución de ácido fosfórico (H3PO4) 0.2N?