Práctica 7 Reacciones reversibles. Introducción al equilibrio químico

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II
Grupo:_______Equipo: ___________
Nombre: ____________________________________________
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Práctica 7
Reacciones reversibles. Introducción al equilibrio químico. Ley de acción de masas.
Problema:
En cada una de las reacciones a estudiar, encontrar cómo se puede, experimentalmente, provocar que el
equilibrio se desplace hacia la derecha o hacia la izquierda.
Introducción:
La ley de acción de masas establece que para una reacción reversible en equilibrio, a una temperatura fija, la
relación entre el producto de las concentraciones de los productos (elevadas cada una a una potencia igual a su
coeficiente estequiométrico) y el producto de las concentraciones de los reactivos (elevadas cada una a una
potencia igual a su coeficiente estequiométrico) es una CONSTANTE.
Es decir, para una reacción del tipo
aA + bB
cC + dD,
la cantidad
es un número CONSTANTE denominado CONSTANTE DE EQUILIBRIO (Keq)
Ejemplo. Escribir la expresión de la constante de equilibrio para la reacción de hidrólisis del amoniaco:
NH3(ac) + H2O(l)
NH4+ (ac) + OH- (ac)
Nota: Como la concentración del agua en una solución acuosa permanece prácticamente constante, el término
[H2O] es una constante que no se escribe en la expresión algebraica, ya que puede considerarse parte de la
constante
Keq.
Keq para esta reacción ha sido determinado experimentalmente y vale 1.8 x 10 -5.
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Tarea previa:
1.- Conociendo el valor de Keq para la hidrólisis del amoniaco, ¿Cuál es la especie más abundante en una
solución acuosa de amoniaco, el NH3 , el NH4+ o el ion OH-?
R_________________________________________
2.- Sabiendo que el valor de Keq debe mantenerse constante, ¿Cómo variará la concentración de las especies
NH3 y NH4+ si la concentración de OH- aumenta?
NH3:__________________________________
NH4+ _________________________________
3.- ¿Cómo variará la concentración de las especies NH3 y NH4 + si la concentración de OH- disminuye?
NH3:__________________________________
NH4+ _________________________________
Reactivos:
K2CrO4(s) K2Cr2O7 (s) Disolución de NaOH 3M Disolución de HCl 3M Disolución de FeCl3 (ac) Ácido benzoico (s)
Tarea previa. Experimento 1:
El ión cromato y el ión dicromato se interconvierten uno en el otro al cambiar el medio de ácido a alcalino o
viceversa.
a) Proponer una estructura de Lewis para cada una de estas dos especies.
ión cromato
ión dicromato
b) Balancea por el método del ión-electrón la reacción de interconversión del ión cromato al ión dicromato en
medio ácido:
CrO42Cr2O72Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 1):
c) Balancea por el método del ión-electrón la reacción de interconversión del ión cromato al ión dicromato en
medio básico:
CrO42Cr2O72Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 2):
d) Escribe la expresión de la constante de equilibrio para cada una de estas dos reacciones balanceadas:
KEq(1)=
QG II
KEq(2)=
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EXPERIMENTO 1 . PROCEDIMIENTO:
El ión cromato y el ión dicromato se interconvierten uno en el otro al cambiar al medio de ácido a alcalino o viceversa. Se va a proporcionar una muestra
sólida de alguna de ellas (de aprox. 30 mg). Disolverla en aproximadamente 2-3 mL de agua y dividir la solución en dos porciones. Añadir aproximadamente
10 gotas de HCl 3M a la primera de las porciones y lo mismo de KOH ó NaOH 3M a la segunda registrando cualquier cambio de color. Ahora añadir base a la
primera porción y ácido a la segunda.
NOTA: No desechar las soluciones de CrVI, son muy contaminantes. Se recogerán al final de la sesión
Resultados, Discusión y Conclusiones Experimento 1:
Con la información de los resultados experimentales y las actividades previas al experimento, completa la siguiente tabla:
COLOR
INICIAL DE
Porción 1
Porción 2
LA
DISOLUCIÓN
Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 1)
QG II
Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 2)
Color de la
disolución
al agregar
ácido
Según el Equilibrio
1, al agregar ácido,
el equilibrio se
desplazaría hacia:
Especie
predominante
en el
equilibrio
Color de la
especie
predominante
en el equilibrio
Color de la
disolución
al agregar
base
Según el Equilibrio
2, al agregar base,
el equilibrio se
desplazaría hacia:
Especie
predominante
en el
equilibrio
Color de la
especie
predominante
en el equilibrio
Color de la
disolución
al agregar
base
Según el Equilibrio
1, al agregar base,
el equilibrio se
desplazaría hacia:
Especie
predominante
en el nuevo
equilibrio
Color de la
especie
predominante
en el nuevo
equilibrio
Color de la
disolución
al agregar
ácido
Según el Equilibrio
2, al agregar ácido,
el equilibrio se
desplazaría hacia:
Especie
predominante
en el nuevo
equilibrio
Color de la
especie
predominante
en el nuevo
equilibrio
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1. Mediante las observaciones realizadas y con la información de la tabla, identifica el color de cada una de las
especies involucradas en el equilibrio:
Ión Dicromato ____________________
Ión Cromato ______________________
2. De acuerdo con las respuestas de la pregunta anterior, identifica cuál es la especie que se te proporcionó:
_______________________
3. Explica cómo logras responder las preguntas 1 y 2 al usar la información de la tabla.
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Actividades Previas al Experimento 2.
INFORMACIÓN: El Fe3+(ac) precipita como hidróxido férrico en presencia de iones OH-.
a) Escribe la reacción química (en equilibrio) que describe el fenómeno mencionado anteriormente:
Reacción 1:
b) Escribe ahora la reacción (en equilibrio) de disolución del hidróxido férrico cuando se le agregan iones H + a la
disolución:
Reacción 2:
Nota importante:
Los sólidos no se incluyen en las expresiones de las constantes de equilibrio porque su concentración en la fase
acuosa es igual a cero. Su concentración en la fase sólida (que es donde sí se encuentran), es constante, por lo que
dicha concentración no se escribe, puesto que se considera parte de la Keq. (De modo que en su lugar escribimos
simplemente un “1”).
Así la expresión de la constante de equilibrio para la reacción de formación del precipitado de hidróxido férrico
(Reacción 1) es:
e) Escribe ahora la expresión de la constante de equilibrio para la reacción de disolución del hidróxido de Fe(III) en
presencia de iones H+. (Reacción 2)
Keq (3) =
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EXPERIMENTO 2. PROCEDIMIENTO:
Con una disolución de 2 ó 3 mL de FeCl3, una disolución de HCl y una de KOH ó NaOH; comprobar experimentalmente
que los fenómenos de las reacciones 1 y 2 se llevan a cabo.
Resultados, Discusión y Conclusiones Experimento 2:
1. Explica detalladamente cómo comprobaste experimentalmente que los fenómenos de las reacciones 1 y 2 se llevan
a cabo. Escribe las observaciones.
REACCIÓN 1
Comprobación____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Observaciones____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
REACCIÓN 2
Comprobación____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Observaciones____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
2. ¿Qué reactivo debe añadirse para lograr que la concentración de H+ disminuya? ___________________________
3. Basándote en la Ley de Acción de Masas explica el efecto que tiene la adición de dicho reactivo en cada una de las
reacciones de equilibrio
REACCIÓN 1
________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
REACCIÓN 2
________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
5. ¿Qué reactivo debe añadirse para lograr que la concentración de OH- disminuya? ___________________________
6. Basándote en la Ley de Acción de Masas explica el efecto que tiene la adición de dicho reactivo en cada una de las
reacciones de equilibrio
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REACCIÓN 1
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
REACCIÓN 2
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Actividades Previas al Experimento 3.
Responde las siguientes preguntas:
1. ¿Será posible disolver 0.1 g de ácido benzoico en 5 mL de agua a temperatura ambiente? (la solubilidad del ácido
benzoico es 0.29g/100mLH2O) NOTA: Justifica esta respuesta con los cálculos correspondientes y anótalos en el
espacio de abajo.
2. De acuerdo con los siguientes equilibrios:
…………………….Equilibrio 1
………….Equilibrio 2
a) ¿Hacia dónde se desplaza el Equilibrio 2 si se agrega OH-?
________________________________________________________________________________________________
b) ¿Con esta adición de OH-, cómo cambian las concentraciones de Ac. Benzoico y de ión benzoato del Equilibrio 2?
________________________________________________________________________________________________
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c) Completa la siguiente ecuación en donde se representan los Equilibrios 1 y 2 como un sólo equilibrio (Equilibrio 3):
……..Equilibrio 3
d) Con base en el Equilibrio 3, ¿Cómo se verían afectadas las concentraciones de Ac.benzoico
con la adición de OH-?
(s)
y Ac.benzoico
(ac),
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
e) Explica lo anterior basándote en la Ley de Acción de Masas.
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
f) Con base en el Equilibrio 3 ¿Cómo se verían afectadas las concentraciones de Ac.benzoico (s) y Ac.benzoico (ac), con
la adición de H+?
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
g) Explica lo anterior basándote en la Ley de Acción de Masas.
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
h) ¿Cuál de las especies involucradas en el Equilibrio 3 es la forma soluble del ácido benzoico?
__________________________________________________________________________
i) ¿Es posible desplazar el Equilibrio 3 para lograr que predomine la forma soluble del ácido benzoico? Explica.
________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
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3. Elabora en esta hoja un solo diagrama de flujo que muestre el procedimiento experimental a seguir para:
a) Observar el desplazamiento del Equilibrio 3
b) Intentar disolver 0.1 g de ácido benzoico en 5 mL de agua a temperatura ambiente.
c) Regenerar el Ac.benzoico(s) para su reutilización en prácticas posteriores.
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EXPERIMENTO 3. PROCEDIMIENTO:
Lleva a cabo el procedimiento descrito en el diagrama de flujo que elaboraste.
Resultados, Discusión y Conclusiones Experimento 3:
Una vez que hayas llevado a cabo el procedimiento descrito en el diagrama de flujo que elaboraste responde las
siguientes preguntas:
1. ¿Fue posible disolver 0.1 g de ácido benzoico en 5 mL de agua a temperatura ambiente? _____________
2. ¿Por qué? Justifica tu respuesta basándote en la Ley de Acción de masas y en el Equilibrio 3.
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3. Entrega a tu profesor el Ac. benzoico(s) recuperado.
Conclusiones
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