Prctica 4. Determinacin de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Segunda parte: titulaciones rdox.

Revisaron: M. en C. Martha Magdalena Flores LeonarDr. Vctor Manuel Ugalde SaldvarPREGUNTA A RESPONDER AL FINAL DE LA PRCTICAQu procedimiento experimental se debe realizar para conocer la concentracin exacta de una disolucin?Qu diferencia existe entre las reacciones realizadas en la prctica 3 con respecto a esta prctica?

Introduccin

Cuando la muestra cuya concentracin exacta se desea determinar no tiene propiedades cido-base, no es posible realizar titulaciones como las que hemos hecho hasta el momento. Sin embargo, si la muestra problema es capaz de oxidarse, ser posible determinar su concentracin mediante una valoracin con un oxidante fuerte. El permanganato de potasio es un reactivo muy utilizado para este fin, pues tiene adems la ventaja de que sus disoluciones poseen una coloracin muy intensa, mientras la forma que adopta al reducirse en medio cido, el Mn2+, es prcticamente incoloro. Esta propiedad permite detectar el punto final de la reaccin sin necesidad de agregar un indicador visual como hemos hecho en las titulaciones cido-base. Sin embargo, al igual que el NaOH que empleamos como titulante en las valoraciones cido-base, el KMnO4 no puede usarse como patrn primario, precisamente porque al ser un oxidante muy fuerte puede haber reaccionado parcialmente ya con algn reductor con el que hubiera entrado en contacto. Es comn entonces que en una muestra de KMnO4 no todo el manganeso se encuentre presente como MnVII. La sustancia que se emplea como patrn primario para determinar la concentracin de las disoluciones de KMnO4 es el oxalato de sodio. La reaccin rdox que se lleva a cabo es:

Recordemos que para los cidos la normalidad depende del nmero de iones H+ que participan en la reaccin, as, una disolucin 1 M de H2SO4 es 2 N. Es decir, la normalidad es igual a la molaridad por el nmero de partculas H+ que participan en la reaccin.

Para las reacciones rdox, la normalidad de un reactivo depende del nmero de electrones que participan en la reaccin y es igual a la molaridad por el nmero de electrones que ese reactivo intercambia durante la reaccin.

Tarea previa

1. Qu es un patrn primario?

2. Clasifica a los siguientes enunciados como falsos o verdadero

Un reductor, gana electrones.

Laboratorio de Qumica General IIPrctica No. 4 Determinacin de concentraciones (segunda parte)Semestre 2014-2 La oxidacin es una prdida de electrones.

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Si un elemento se reduce, aumenta su nmero de oxidacin. Durante una reaccin de xido-reduccin, el oxidante se oxida. Una reduccin es una ganancia de electrones. Un elemento en su forma oxidada, es un reductor. Un aceptor de electrones es un oxidante. Un donador de electrones se oxida. El sodio metlico es un reductor muy fuerte. El F es un muy buen oxidante.

3.Considerando que el nmero de oxidacin de los carbonos en el oxalato es de 3+ y en el dixido de carbono de 4+, escribe la ecuacin qumica en forma inica de la reaccin entre el oxalato y el permanganato y balancala mediante el mtodo del in electrn.

Nota: Si deseas aprender cmo se asignan los nmeros de oxidacin en los compuestos tanto inorgnicoscomo orgnicos, consulta el documento denominado Nmeros de oxidacin en la pgina de AMyD deQumica General II. Departamento.

4.Cuntos electrones oxalato? _.

5. Cuntos electrones permanganato? .

(acepta o cede) cada in permanganato durante la reaccin con

(acepta o cede) cada in oxalato durante la reaccin con

6.Escribe la ecuacin qumica completa y balanceada para la reaccin entre el oxalato de sodio Na2C2O4 y el permanganato de potasio en presencia de cido sulfrico, para dar como productos principales, dixido decarbono y sulfato de manganeso (II).

47. La reaccin de xido-reduccin entre los iones Fe2+ y MnO

en medio cido, produce Mn2+

y Fe3+

. Escribela ecuacin qumica en forma inica de esta reaccin y balancala mediante el mtodo del in electrn.

8.Escribe la ecuacin qumica completa y balanceada para la reaccin entre el permanganato de potasio con el sulfato ferroso, en presencia de cido sulfrico.

9.Escribe completa y balanceada la reaccin entre el permanganato de potasio con el agua oxigenada, en presencia de cido sulfrico.

Material por equipo

1 bureta de 50 mL con pinzas Matraces Erlenmeyer Mechero con manguera y tripi

Reactivos (1 parte)

Disolucin de KMnO4 0.02 M (mximo 100 mL en total por equipo para todos los experimentos) Oxalato de sodio o potasio (aproximadamente 0.3 g por equipo, anota si la sal contiene molculas de agua de hidratacin) H2SO4 (1:4) Agua destilada

Reactivos (2 parte)

Sal desconocida de Fe2+ (aproximadamente 0.5 g por equipo) H2SO4 (1:4) Disolucin valorada de KMnO4 (aproximadamente 0.02 M)

Reactivos (3 parte)

Disolucin de H2O2 aproximadamente 0.15 % m/v (30 mL por equipo) H2SO4 (1:4) Disolucin valorada de KMnO4 (aproximadamente 0.02 M)

Procedimiento

Valoracin del KMnO4

Pesar en una balanza analtica aproximadamente 0.1 g de oxalato y disolverlo en aproximadamente 10 mL de agua destilada en un matraz Erlenmeyer. Aadir unos 5 mL del H2SO4 1:4 (cuidado!!! es muy alta la concentracin y la mezcla es muy exotrmica).

Valorar con la disolucin de permanganato contenida en una bureta, agitando continuamente y colocando un papel blanco debajo del matraz Erlenmeyer, para apreciar bien los cambios de coloracin. Al principio, con cada gota de permanganato que cae, la disolucin de oxalato se torna rosa, pero el color desaparece rpidamente la agitacin, el punto de equivalencia llega cuando el color permanece por unos 20 segundos.

Tomar nota del volumen de KMnO4 gastado. Repetir dos veces ms, adicionando volmenes ms pequeos al acercarse el punto de equivalencia esperado. Con los valores de masa de oxalato pesado y volumen de permanganato gastado y tomando en cuenta los coeficientes estequiomtricos para la reaccin balanceada, realizar los clculos necesarios para llenar la tabla 1.

Tabla 1.

C2O42 + MnO4 CO2 + Mn2+Nm.Masa de oxalato de sodio (g)Cantidad de oxalato de sodio (mol)Volumen de KMnO4 gastado (mL)Cantidad de KMnO4consumido (mol)Molaridad de la disolucin de KMnO4123Promedio

Valoracin de FeSO4

Pesar cuidadosamente 0.15 g de la sal ferrosa y disolverla en 10 mL de H2SO4 1:4. Se va agregando la disolucin de KMnO4 de la bureta con agitacin constante.

La reaccin se da por completa cuando la disolucin, que en un inicio es incolora, se torna rosa plido y esta coloracin se mantiene por aproximadamente 20 segundos.

Tomar nota del volumen de KMnO4 gastado. Repetir dos veces ms, adicionando volmenes ms pequeos al acercarse el punto de equivalencia esperado. Con los valores de masa de sal ferrosa pesada y volumen de permanganato gastado y tomando en cuenta los coeficientes estequiomtricos para la reaccin balanceada, realizar los clculos necesarios para llenar la tabla 2.

Tabla 2.

Concentracin del KMnO4 usado como titulante:

Fe2+ + MnO4 Fe3+ + Mn2+Nm.Masa de la muestra de sal ferrosa (g)Volumen de KMnO4consumido (mL)Cantidad de KMnO4consumido (mol)Cantidad de Fe2+presente en la muestra(mol)% m/m de Fe2+ en la muestra slida123Promedio

Valoracin del H2O2

Transferir con una pipeta 10 mL de la disolucin de agua oxigenada (0.15 % m/V), a un matraz Erlenmeyer limpio, no necesariamente seco y aadir 10 mL de H2SO4 1:4 (cuidado!!! es muy alta la concentracin y la mezcla es muy exotrmica).

Con la disolucin valorada de KMnO4 titular la disolucin de perxido.

El punto de equivalencia se alcanza cuando la solucin valorada adquiere una coloracin rosa plido que no desaparece con la agitacin. Tomar nota del volumen de titulante gastado.

Repetir la titulacin dos veces ms, adicionando volmenes ms pequeos al acercarse el punto de equivalencia esperado. Conociendo el volumen de permanganato gastado y tomando en cuenta los coeficientes estequiomtricos para la reaccin balanceada, realizar los clculos necesarios para llenar la tabla 3.

Tabla 3.

Concentracin del KMnO4 usado como titulante:

MnO4 + H2O2 O2 + Mn2+Nm.Volumen deH2O2 (mL)Volumen de de KMnO4 consumido (mL)Cantidad deKMnO4 consumidos (mol)Cantidad de H2O2 presente en la muestra (mol)Molaridad del H2O2 en la muestra% m/V del H2O2en la muestra123Promedio

Manejo de los residuos

Si hay presencia de un slido caf oscuro, se trata de MnO2, que deber filtrarse y puede tirarse a la basura. Todas las disoluciones valoradas son muy cidas; para verterlas en la tarja, habr que neutralizarlas.

Anlisis y cuestionario final1. Para la valoracin de la disolucin de permanganato de potasio:

a) Qu tan semejante result la molaridad obtenida con la esperada? Calcula el error

b) Qu tan semejantes son entre s los tres valores de molaridad obtenidos para cada alcuota? Calcula el error empleando la desviacin estndar

c) A qu pueden atribuirse las diferencias?

d) Si tuviera que repetirse la determinacin, qu modificaciones deberan hacerse?

2. La sal ferrosa puede tratarse de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado (NH4)2Fe(SO4)26H2O, sulfato ferroso FeSO4 o de cloruro ferroso hexahidratado (FeCl26H2O). Con base en el porcentaje de Fe2+ determinado en la muestra, decir de qu sal se trat. Clculos:% de Fe en (NH4)2Fe(SO4)26H2O

% de Fe en FeSO4

% de Fe en FeCl26H2O

3. Para el agua oxigenada:a) Cul era la molaridad esperada para la disolucin de agua oxigenada que se analiz? b) Qu tan semejante result la molaridad obtenida con la esperada? Calcula el error

c) A qu pueden atribuirse la diferencia?

Qu procedimiento experimental se debe realizar para conocer la concentracin exacta de una disolucin?

Qu diferencia existe entre las reacciones realizadas en la prctica 3 con respecto a esta prctica?