Reacciones reversibles. Introducción al equilibrio químico. Ley de acción de masas

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Ana Cordero Fernández
hace 6 años
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1 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. Tarea Previa 1. Qué dice la Ley de Acción de Masas? 2. Proponer una estructura de Lewis para cada una de estas dos especies. ión cromato ión dicromato 3. El ión cromato y el ión dicromato se interconvierten uno en el otro al cambiar el medio de ácido a alcalino o viceversa. Balancea la reacción de interconversión del ión cromato al ión dicromato en medio ácido: Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 1): CrO Cr 2 O 7 2 +

2 4) Balancear por la reacción de interconversión del ión cromato al ión dicromato en medio básico: Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 2): CrO Cr 2 O ) Escribir la expresión de la constante de equilibrio para cada una de estas dos reacciones balanceadas: K Eq(1) = K Eq(1) = Reactivos K 2 CrO 4 (s) K 2 Cr 2 O 7 (s) Disolución de KOH 3M Disolución de HCl 3M Disolución de FeCl 3 (ac) Ácido benzoico (s) 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 Cr(VI), son muy contaminantes. Se recogerán al final de la sesión

3 Resultados, discusión y conclusiones del Experimento 1 Con la información de los resultados experimentales y las actividades previas al experimento, completar la siguiente tabla: Porción 1: Color inicial Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 1) 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 1, al agregar base, el equilibrio se desplazaría hacia: Especie predominante en el nuevo equilibrio Color de la especie predominante en el nuevo equilibrio Porción 2: Color inicial Ecuación iónica balanceada (Equilibrio 2) 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 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

4 1. Mediante las observaciones realizadas y con la información de la tabla, identificar 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, identificar cuál es la especie que se te proporcionó: Actividades previas al Experimento 2 INFORMACIÓN: El Fe 3+ (ac) precipita como hidróxido férrico en presencia de iones OH -. a) Escribir la ecuación química (en equilibrio) que describe el fenómeno mencionado anteriormente: Reacción 1: b) Escribir ahora la ecuación de la reacción (en equilibrio) de la disolución del precipitado para formar iones. Reacción 2: c) Escribir ahora la ecuación de la reacción (en equilibrio) de disolución del hidróxido férrico cuando se le agregan a éste iones H + : Reacción 3: Nota Importante: La expresión de la constante de equilibrio para la reacción de formación del precipitado de hidróxido férrico (Reacción 1) es: (1) 1 K eq = 3+ 3 Fe OH

5 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 ). d) Escribir ahora la expresión de la constante de equilibrio para la reacción de disolución del hidróxido de Fe(III) (Reacción 2) K Eq (2) = e) Escribir ahora la expresión de la constante de equilibrio para la reacción de disolución del hidróxido de Fe(III) en presencia de iones H +. (Reacción 3) K Eq (3) = Experimento 2 Procedimiento Con una disolución de 2 ó 3 ml de FeCl 3, una disolución de HCl y una de KOH ó NaOH; comprobar experimentalmente que los fenómenos de las reacciones 1 y 3 se llevan a cabo. Resultados, Discusión y Conclusiones Experimento 2 1. Explicar detalladamente cómo se comprueba experimentalmente que los fenómenos de las reacciones 1 y 3 se llevan a cabo. REACCIÓN 1

6 REACCIÓN 3 2. Qué reactivo debe añadirse para lograr que la concentración de H+ disminuya? 3. Con base en la Ley de Acción de Masas explicar el efecto que tiene la adición de dicho reactivo en cada una de las reacciones de equilibrio. REACCIÓN 1: REACCIÓN 2: REACCIÓN 3: 4. Qué reactivo debe añadirse para lograr que la concentración de OH- disminuya? 5. Con base en la Ley de Acción de Masas explicar el efecto que tiene la adición de dicho reactivo en cada una de las reacciones de equilibrio REACCIÓN 1: REACCIÓN 2: REACCIÓN 3: Manejo de los residuos: Las soluciones o precipitados de Fe 3+, pueden verterse al drenaje, habiéndose neutralizado. NO revolverlas con las de Cr(VI)

7 Actividades previas al Experimento 3 Responder 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/100mL H 2 O) NOTA: Justificar la respuesta con los cálculos correspondientes y anotarlos aquí: El ácido benzoico es un ejemplo de un ácido débil, que se disocia sólo parcialmente según la siguiente reacción: Estas dos propiedades del ácido benzoico, la baja solubilidad de su forma protonada y su carácter de ácido débil se representan esquemáticamente mediante los dos siguientes equilibrios: (nótese el tamaño relativo de las flechas) Ac benzoico (s) Ac. benzoico (ac) Equilibrio (a) Ac. benzoico (ac) benzoato (ac) + H + (ac) Equilibrio (b) 2. Hacia dónde se desplaza el Equilibrio (b) si se agrega OH -? 3. Con esta adición de OH -, Cómo cambian las concentraciones de Ac. Benzoico y de ión benzoato del Equilibrio (b)?

8 4. Cómo afecta al equilibrio (a) la modificación de la concentración del Ac Benzoico debida a la adición de OH- en el equilibrio (b)? 5. En esta hoja, elaborar hoja un plan de acción (puede ser un diagrama de flujo) que muestre el procedimiento experimental a seguir para: a) Observar el desplazamiento de los equilibrios 1 y 2. 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. Experimento 3 Llevar a cabo el procedimiento propuesto. Entregar al profesor el Ac. benzoico(s) recuperado. Conclusiones:

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