Lab Oratorio 4

Laboratorio Nº 4

“Oxigeno, agua y

agua oxigenada”

Integrante:

Cintio Macarena

Laboratoriodeoxigeno,aguayaguaoxigenadaQuímicaInorgánica2008

1

OXIGENO:

EXPERIENCIA N° 1: Obtención de oxigeno por acción del calor sobre alguno de sus compuestos.

Ensayo:

Pongo unos gramos de cada una de las siguientes sustancias en un tubo de ensayo

€

HgO,

€

SiO2,

€

OCu,

€

BaO2,

€

KNO3, y

€

KMnO4 , caliento y con una astilla pruebo la presencia de oxigeno.

Resultados:

Las reacciones son:

€

2HgO φ → 2Hg+O2

€

SiO2φ → no libera oxigeno

€

OCu φ → no libera oxigeno

€

2BaO2φ → 2BaO+O2 g( )

€

2KNO3φ → 2KNO2 +O2 g( )

€

2KMnO4φ → K2MnO4 + MnO2 +O2

Los resultados se ven cuando ponemos la astilla encendida en el tubo de ensayo, si se aviva la llama es porque se esta desprendiendo oxigeno, y esto sucede porque el oxigeno es un comburente.

Las dos sustancias que son mayor fuente de oxigeno son

€

KNO3 y

€

KMnO4 , ya que son las que avivaron mas a la llama, son sales altamente oxigenadas.

Entonces las sustancias que desprendieron oxigeno son los metales nobles o casi nobles y las sales altamente oxigenadas.

En el caso de los óxidos se hubiese hecho la experiencia en una atmosfera con 100% de oxigeno, hubiese obtenido menos cantidad de oxigeno, ya que las reacciones tienden al equilibrio, y en este caso el equilibrio se desplaza a la izquierda.


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EXPERIENCIA N° 2: Propiedades del oxigeno.

Ensayo:

Se quiere obtener oxigeno, llenar 4 tubos de ensayo y hago los siguientes ensayos, tratando de que el tubo este bien tapado para que no haya perdida de oxigeno:

• TUBO 1: sobre el tubo con oxigeno poner uno con aire, probar la presencia de oxigeno en ambos tubos y calcular la densidad relativa de oxigeno-aire.

• TUBO 2: introducir azufre caliente. • TUBO 3: poner un trozo de carbón de leña incandescente. • TUBO 4: introducir un trozo de virulana calentada al rojo.

Resultados:

Para obtener oxigeno calentamos clorato de potasio y bióxido de manganeso, la reacción global es:

€

2KClO3φ → 2KCl + 3O2 g( )↑

Como se puede observar en la reacción global, el bióxido no aparece, esto es porque este actúa como catalizador de la descomposición, entonces la reacción por etapas seria:

€

2KClO3 + 2MnO2 → 2KMnO4 + Cl2 g( ) +O2 g( )

€

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 +O2 g( )

€

K2MnO4 + Cl2 g( ) → MnO2 + 2KCl +O2 g( )

€

2KClO3φ → 2KCl + 3O2 g( )↑

Al poner el tubo con aire sobre el que tiene oxigeno y darlo vuelta, lo que podemos ver es que el oxigeno es mas denso que el aire, lo que comprobamos con los cálculos de densidad:

€

δO2 =PMO2

R ×T

€

δAire =PMAire

R ×T

€

MAire = 0.8 × 28 + 0.2 × 32 = 28.8gr

€

P ×V = n × R ×T entonces:

€

P =m × R ×TM ×V

=δ × R ×T

M

€

δR =δO2δAire

=MO2

MAire

=3228.8

=1.11


3

En el ensayo del carbón, la reacción que se produce es:

€

C +O2φ → CO2 g( )

agrego agua y pruebo la acidez con papel tornasol azul el cual se pone rojo:

€

CO2 g( ) + H2O → H2CO3

Acido Carbónico

En el ensayo del azufre, la reacción que se produce es:

€

S +O2φ → SO2 g( )

agrego agua y pruebo la acidez con papel tornasol azul el cual se pone rojo:

€

SO2 g( ) + H2Oφ → H2SO3

En el ensayo de la virulana, la reacción que se produce es:

€

4Fe + 3O2φ → 2Fe2O3

agrego unas gotas de acido sulfúrico:

€

2Fe2O3 +12H + → 4Fe+3 + 6H2O

€

2Fe2O3 + H2SO4 → 4Fe+3 + 6H2O

y luego de sulfocianuro, se forma un complejo rojo:

€

Fe H2O( )6[ ]+3

+ 6SCN− → Fe SCN( )6[ ]−3

hexaacuahierro(III) hexasulfocianoferrato(III)


4

EXPERIENCIA N° 3: óxidos básicos

Ensayo:

Colocar cal viva en un vaso de precipitación y agregarle unas gotas de agua.

Resultados:

La reacción que se produce es:

€

CaO+ H2O → Ca OH( )2 S( )

La reacción cal viva y agua, es una reacción exotérmica, desprende calor, el cual se siente si apoyamos la mano debajo del vaso de precipitación.

Calculo el pH:

€

Ca OH( )2← → Ca+2 + 2OH−

€

Kps = Ca+2[ ] OH−[ ]2

= 8 ×10−6 = S × 2S( )2 = 2S3

€

S =Kps4

=8 ×10−6

4= 0.0126

€

OH−[ ] = 2 × S = 0.0252 entonces:

€

pOH = −log OH−[ ]( ) =1.598

€

pH + pOH =14 entonces:

EXPERIENCIA N° 4: óxidos ácidos

Ensayo:

Colocar pentoxido de fósforo en un vaso de precipitación y agregarle unas gotas de agua.

Resultados:

La reacción que se produce es:

€

P2O5 + H2O → P2O8H6 → 2PO4H3

La reacción pentoxido de fósforo y agua, es una reacción exotérmica, desprende calor, entonces tiene un ΔH negativo, este desprendimiento de calor se siente si apoyamos la mano debajo del vaso de precipitación.

Al tomar la reacción al tornasol vemos que es acida.

pH=12.4


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AGUA- AGUA OXIGENADA:

EXPERIENCIA N° 5: acción del calor sobre los hidratos.

Ensayo:

Calentar en tubo de ensayo seco, cristales de sulfato de cobre, alumbre de potasio, sulfato de sodio, cloruro de sodio y sulfato ferroso.

Resultados:

Los hidratos o sales hidratables, son compuestos que tienen agua en su estructura.

Las reacciones son:

1)

€

CuSO4 .5H2Oφ → CuSO4 .H2O+ 4H2O

2)

€

AlK SO4( )2 .12H2Oφ → AlK SO4( )2 +12H2O

3)

€

Na2SO4 .10H2Oφ → Na2SO4 +10H2O

4)

€

NaCl φ → NaCl

5)

€

FeSO4 .7H2Oφ → FeSO4 + 7H2O

donde:

1) Al perder moléculas de agua se pone blanco, si agregamos agua vuelve a su color original.

2) Al acercarlo solamente a la llama desprende muchísimo agua. 3) Al ponerlo sobre la llama se deshidrata. 4) Al flamear el ClNa, se seca, se deshidrata. 5) Al calentarlo pasa de color amarillo verdoso a marrón al deshidratarse.

Todos son hidratos a excepción del cloruro de sodio que es agua intersticial o sea el agua esta entre los cristales microscópicos.


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EXPERIENCIA N° 6: Eflorescencia y delicuescencia

Ensayo:

Se colocan sobre vidrio de reloj expuestos a la atmosfera:

1) cloruro de calcio, 2) cloruro de cinc, 3) hidróxido de potasio, 4) sulfato de sodio, 5) sulfato de cinc, 6) fosfato disódico y 7) sulfato de cobre

Resultados:

EFLORESCENCIA:

€

PV SAL( ) > PV SAL( ) , para volver al equilibrio libera agua al ambiente.

Por ejemplo:

Sales hidratables

€

φ → sal + H2O

€

CuSO4 .5H2Oφ → CuSO4 .H2O+ 4H2O

DELICUESCENCIA: son las sales de cationes chicos, es cuando

€

PV SAL( ) < PV SAL( ) ,

para llegar al equilibrio, toma agua. Por ejemplo el KOH toma agua de la humedad del aire y forma una solución saturada

El cloruro de calcio, el cloruro de cinc y el hidróxido de potasio liberaron agua (eflorescencia), el que se licua mas rápido es el cloruro de cinc ya que es el que posee el cation mas chico.

En el resto de las sales no se percibe cambio, al menos a corto plazo.

EXPERIENCIA N° 7: Eflorescencia y delicuescencia (continuación)

Ensayo:

Se coloca cloruro de calcio en un tubo de ensayo, cubro con tapón de algodón y coloco sulfato de cobre. Se deja hasta la siguiente semana.

Resultados:

Se verán en la siguiente clase.


7

EXPERIENCIA N° 8: Descomposición del agua oxigenada

Ensayo:

En un tubo de ensayo de desprendimiento se coloca agua oxigenada, bióxido de manganeso en agua y se tapa. Recoger el gas.

Resultados:

€

H2O2 + H2O+ MnO2 → recogemos oxigeno

€

H2O2 oxidante

reductor

La reacción global es:

€

2H2O2← → 2H2O+O2

Acción reductora del :

€

4H + + 2e− + MnO2 → Mn+2 + 2H2O

€

ε° =1.23V

€

H2O2 → O2 + 2H + + 2e−

€

ε° = −0.69V

1)

€

2H + + MnO2 + H2O2 → Mn+2 + 2H2O+O2

€

Δε° = 0.54V

Acción oxidante del :

€

Mn+2 + 2H2O → 4H + + 2e− + MnO2

€

ε° = −1.23V

€

H2O2 + 2H + + 2e− → 2H2O

€

ε° =1.77V

2)

€

Mn+2 + 2H2O2 → MnO2 + 2H +

€

Δε° = 0.54V

Sumando las ecuaciones 1) y 2):

€

2H2O2← → 2H2O+O2

€

ε° =1.08V

Entonces vemos que el bióxido de manganeso actúa como catalizador.

Dependefrenteaquienactúe


8

EXPERIENCIA N° 9: El agua oxigenada como oxidante.

Ensayo:

A una solución de IK en un tubo de ensayo, agrego acido sulfúrico y unas gotas de agua oxigenada.

Resultados:

€

2I− → I2 + 2e−

€

2e− + 2H + + H2O2 → 2H2O

€

2I− + 2H + + H2O2 → I2 + 2H2O

La reacción global seria:

€

2IK + H2SO4 + H2O2 → I2 + 2H2O+ K2SO4

se observa el color marrón característico del yodo

El peroxido de hidrogeno actúa como oxidante.

Se puede observar que el producto de la reacción es yodo.

EXPERIENCIA N° 10: El agua oxigenada como reductor.

Ensayo:

A una solución de agua oxigenada en un tubo de ensayo, agrego acido sulfúrico y agua, caliento. Luego gota a gota agrego permanganato de potasio.

Resultados:

€

2 × 5e− + 8H + + MnO4− → Mn+2 + 4H2O( )

€

5 × H2O2 → O2 + 2H + + 2e−( )

€

6H + + 2MnO4− + 5H2O2 → 2Mn+2 + 8H2O+ 5O2↑

La reacción global seria:

€

3H2SO4 + 2KMnO4 + 5H2O2 → 2MnSO4 + 8H2O+ 5O2↑+K2SO4

Este también es un método de obtención de oxigeno.

Se puede observar que hay desprendimiento de oxigeno.

El peroxido de hidrogeno actúa como reductor.

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