Prueba experimental NIVEL 3

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1 DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DEL NITRATO DE BARIO Prueba experimental NIVEL 3 Total: 100 puntos INTRODUCCIÓN El nitrato de bario es un sólido blanco que se utiliza industrialmente en la fabricación de algunos explosivos, como el baratol, así como en la manufactura de pirotecnia para dar color verde a los fuegos artificiales. En la naturaleza se encuentra formando parte del mineral nitrobarita, el cual se compone principalmente de nitrato de bario. Para la fabricación de fuegos artificiales, es importante que esta sal se encuentre pura, ya que la presencia de otras sales metálicas afectaría el color obtenido en los fuegos, por lo que el mineral debe tratarse para separar el nitrato de bario de los demás componentes del mismo. Una forma posible de separar el nitrato de bario del resto del mineral se basa en su solubilidad: el nitrato de bario es moderadamente soluble en agua. Por tanto, se trata al mineral con agua, y el nitrato de bario presente en el mismo se disuelve. Se separan las impurezas insolubles, y luego se evapora el líquido, obteniéndose nitrato de bario puro. Para optimizar este procedimiento es necesario conocer de antemano los procesos químicos que se establecen en el sistema, siendo de gran importancia la determinación de la constante de producto de solubilidad del sólido (K ps ). Una forma de determinar la K ps del nitrato de bario es medir cierta masa de nitrato de bario y agregarle un volumen conocido del solvente, agitando continuamente a temperatura ambiente, para asegurar la saturación de la solución. Posteriormente, dejar decantar para separar el exceso de soluto y determinar qué masa del soluto se requiere para la saturación en las condiciones de trabajo, como la diferencia entre la masa del nitrato de bario original y la del sólido en exceso (previamente secado). En este ejercicio práctico se determinarán las solubilidades molares del nitrato de bario en agua y en HNO 3 0,5 M. Para ello, se medirá la masa de esta sal que se requiere para saturar un volumen dado de agua y de solución de HNO 3 0,5 M, a una temperatura dada. A partir de los valores obtenidos, se calculará la K ps.

2 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL SOLUBILIDAD MOLAR DEL NITRATO DE BARIO EN AGUA PURA 1) Anotar la masa de un vaso de Bohemia de 100 ml, limpio y seco (m o ) 2) Colocar en ese vaso aproximadamente 4 g de Ba(NO 3 ) 2 (s) (CUIDADO, NOCIVO PARA LA SALUD). Anotar la masa de sólido (m 1 ). 3) Agregar 30,0 ml de agua destilada medidos en probeta y agitar durante 20 minutos evitando pérdidas de solución. 4) Medir la temperatura de la solución. 5) Separar el líquido del sólido por decantación. Para eso dejar decantar y cuidadosamente verter la solución saturada de Ba(NO 3 ) 2 que está sobre el sólido en el recipiente de descarte correspondiente, dejando solamente el sólido en el vaso. 6) Una vez separada la solución saturada, calentar el vaso (que contiene el exceso de soluto) CUIDADOSAMENTE con un mechero. El calentamiento debe hacerse con una llama BAJA que diste unos 10 cm del fondo del vaso. Evaporar hasta sequedad. Durante la evaporación remover el sólido suavemente con una varilla para que el secado sea uniforme. 7) Dejar enfriar a temperatura ambiente. 8) Una vez frío, anotar la masa del vaso con su contenido (m 2 ). SOLUBILIDAD MOLAR DEL NITRATO DE BARIO EN HNO 3 0,5 M Repetir el procedimiento anterior con 30,0 ml de HNO 3 0,5 M (CUIDADO, CORROSIVO) en lugar de agua destilada. Llevar el contenido del vaso a sequedad en campana. DISPOSICIÓN DE RESIDUOS Solución saturada de Ba(NO 3 ) 2 : descartar en recipiente rotulado Ba(NO 3 ) 2 en agua, para recuperar. Solución saturada de Ba(NO 3 ) 2 en HNO 3 0,5 M: descartar en recipiente rotulado Ba(NO 3 ) 2 en HNO 3 0,5 M, para recuperar. Sólido resultante del procedimiento de sequedad: almacenar en recipiente rotulado Ba(NO 3 ) 2 sólido.

3 Nombre: Cédula de Identidad: Liceo: INFORME: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DEL NITRATO DE BARIO Prueba experimental NIVEL 3 RESULTADOS EXPERIMENTALES (Total: 50 puntos) SOLUBILIDAD MOLAR DEL NITRATO DE BARIO EN AGUA PURA Masa del vaso (m 0 ): g Masa de Ba(NO 3 ) 2 inicial (m 1 ): g Masa de Ba(NO 3 ) 2 en exceso (m 2 ): g Temperatura de la solución saturada de Ba(NO 3 ) 2 en agua: C SOLUBILIDAD MOLAR DEL NITRATO DE BARIO EN UNA SOLUCIÓN DE HNO 3 0,5 M Masa del vaso (m 0 ): g Masa de Ba(NO 3 ) 2 inicial (m 1 ): g Masa de Ba(NO 3 ) 2 en exceso (m 2 ): g Temperatura de la solución saturada de Ba(NO 3 ) 2 en HNO 3 0,5 M: C

4 PREGUNTAS (Total: 50 puntos) 1) Calcule la masa del nitrato de bario en la solución saturada para ambos experimentos. (6 puntos) En agua pura En ácido HNO 3 0,5 M 2) Escriba la ecuación balanceada del equilibrio de solubilidad del nitrato de bario. (5 puntos) 3) Escriba la expresión de K ps del nitrato de bario. (5 puntos) 4) Calcule la solubilidad en mol/l (solubilidad molar) del nitrato de bario en agua. (4 puntos) Solubilidad molar del nitrato de bario en agua pura: M

5 5) Calcule la K ps del nitrato de bario a partir de los datos de la parte 4). (5 puntos) K ps del nitrato de bario: 6) Calcule la solubilidad en mol/l (solubilidad molar) del nitrato de bario en HNO 3 0,5 M. (4 puntos) Solubilidad molar del nitrato de bario en HNO 3 0,5 M: M 7) Calcule la K ps del nitrato de bario a partir de los datos de la parte 6). (5 puntos) K ps del nitrato de bario:

6 8) Compare los valores de solubilidad molar obtenidos en agua pura y en HNO 3 0,5 M. Por qué son distintos? Qué nombre se le da al fenómeno que explica esta diferencia? (4 puntos) 9) Al margen de los valores experimentales, usted esperaría que los dos valores de K ps obtenidos sean similares? (2 puntos) SÍ NO 10) Un estudiante realiza el procedimiento que Ud. ejecutó en el laboratorio, y comete los errores que se indican a continuación. Indique si el valor de K ps obtenido será mayor, menor, o no se verá afectado, con respecto al valor obtenido en una experiencia similar, sin cometer ningún error. (8 puntos) i) Deja decantar un tiempo menor al indicado en la técnica, por lo que parte del sólido que quedó sin disolver se pierde junto a las aguas madres ii) No seca bien el sólido luego de separarlo de la solución saturada iii) No agita lo suficiente, por lo que no logra saturar la solución iv) Pesa una masa mayor, y considera este valor en los cálculos

7 11) Indique cuál o cuáles de los siguientes factores influyen en la K ps : (2 puntos) La temperatura La concentración inicial de iones bario en solución La concentración inicial de iones nitrato en solución La presencia de un ión común La cantidad de solución que se utiliza para realizar la determinación H Li Na K Rb Cs Fr 4 Be Mg Ca Sr Sc Y Ba Ra Ti Zr Hf Rf 23 V Nb Ta Db 24 Cr Mo W Sg 25 Mn Tc 75 Re Bh 26 Fe Ru Os Hs 27 Co Rh Ir Mt 28 Ni Pd Pt Ds 29 Cu Ag Au Rg 30 Zn Cd Hg B Al Ga In Tl C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po 9 F Cl Br I At 2 He Ne Ar Kr Xe Rn 57 La Ce Pr Nd Pm 62 Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac 90 Th Pa U Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr

8 Nombre: Cédula de Identidad: Liceo: PLANILLA DE PENALIZACIONES Prueba experimental NIVEL 3 Se penalizará al estudiante por pedido de reactivo adicional, rotura de material de laboratorio, asesoramiento sobre el procedimiento experimental u otro motivo a criterio del docente a cargo. El puntaje restado será de 5 puntos por cada penalización. Penalización Observaciones Firma del estudiante Firma del docente