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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSLABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL

INFORME N⁰ 10AUTORES: ALTES NOLASCO LUZ MELZI 15070043 ANGULO SOTELO ANA MARÍA 15070044 SAICO CCOPE CRISTIAN RICHARD 15070041 GRUPO: 1PROFESOR: HUGO GALARRETA DÍAZFECHA DE ENTREGA:23/06/2015

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

TABLA DE CONTENIDO

1. Resumen……………………………………………………………………………………2

2. Principios teóricos………………………………………………………………………….3

3. Detalles experimentales…………………………………………………………………...4

4. Ejemplo de cálculo………………………………………………………………………...11

5. Conclusiones……………………………………………………………………………....12

6. Recomendaciones………………………………………………………………………..13

7. Bibliografía…………………………………………………………………………………14

8. Apéndice……………………………………………………………………………………15

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RESUMEN

En el primer experimento se realizara la electrolisis de KI 0,5M durante 10min y a 10V, se observara que en el ánodo se realizara la oxidación a iodo molecular (color pardusco) y en el cátodo se formara la reducción del ion oxidrilo. Del cátodo introducimos un gotero y sacamos una cierta cantidad y lo vaciamos en dos tubos de ensayo al mismo nivel y en uno de los tubos echamos 5 gotas de almidón que se tornara de un color azul y en otras 10 gotas de tetracloruro que se tornara color lila que evidencia la presencia de yodo molecular, así mismo sacaremos una cierta cantidad del catado y vaciaremos en dos tubos de ensayo al mismo nivel, en uno de los tubos echaremos 10 gotas de tricloruro de hierro y se formara hidróxido de hierro con pp de color naranja, en el otro tubo se formara la base de hidróxido de potasio en el cual echamos unas gotas de fenolftaleína y se cambia a color grosella debido que es una base.

En el segundo experimento se realizara la electrolisis del sulfato de cobre 0.5M a10V y durante 15 minutos en el ánodo se formara hidrogeno y se libera oxigeno del agua, el hidrogeno reacciona con el sulfato formando un ácido así cuando le echamos unas gotas de fenolftaleína observamos que no cambia de color así mismo cuando le echamos anaranjado de metilo se tornara rosada evidenciando la presencia de una acido. En el cátodo se formara la reducción de cobre igualmente sacamos con un gotero y lo vaciamos en dos tubos de ensayo a la solución añadimos ácido nítrico, la solución cambiara a color verde, color pardusco (óxido de nitrógeno) le añadimos unas gotas de fenolftaleína y no cambia de color, también de anaranjado de metilo y cambia a rosado.

En este experimento realizaremos la purificación del cobre (electrodo soluble), en un vaso de ensayo ponemos 100ml de sulfato de cobre e instalamos en el ánodo un alambre de cobre en el cátodo una llave después de 7 min. Vemos que los iones del alambre pasan a la llave se forma en su superficie una ramina de polvo rojizo.

En el último experimento realizaremos la electrolisis del cloruro de sodio, en un vaso de precipitado tenemos 100 ml de cloruro de sodio a 5V durante 10 min. Con electrodos de carbón y una malla permeable en medio del vaso separando el ánodo del cátodo(no permite que los iones pasen de un lado a otro)en el cátodo se llevara la electrolisis del agua y se formara la base de hidróxido de sodio esto quede evidenciado cuando echamos una gotas de fenolftaleína ,cambia a color grosella, también echamos ácido clorhídrico entonces estaríamos realizando una titulación de una base y un ácido hasta que el color grosella pasa a incoloro indicando una neutralización .

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PRINCIPIOS TEÓRICOS

La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergida en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo y el conectado al negativo como cátodo.

Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).

La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.

En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre éstos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al cátodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del ánodo (-).

En definitiva lo que ocurre es una reacción de oxidación - reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.

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DETALLES EXPERIMENTALES

Instrumentos y reactivos:

Tubo en “U” Gradilla para tubos de ensayo 6 tubos de ensayo Matraz de Erlenmeyer Pipeta graduada Pisceta Fuente de corriente de 0 a 20 V 2 electrodos de carbón 2 enchufes y cable eléctrico para conexiones Alambre de Cu Lámina de cobre o una llave Viruta de cobre Ácido sulfúrico concentrado Ácido clorhídrico 0,1 N Ácido nítrico 3 M Cloruro férrico 0,1 M Tetracloruro de carbono Indicador fenolftaleína Indicador anaranjado de metilo Almidón

Procedimiento experimental:

A) Electrólisis de KI 0,5 M

1º Se coloca una cantidad suficiente de la solución de KI 0,5 M en el tubo en “U” hasta 1 cm por debajo de la parte superior del tubo.

2º Se hace las conexiones del aparato de electrólisis con la fuente de corriente eléctrica cuyo potencial varía de 0 a 20 V, para este experimento se usara 10V

3º Se une los electrodos (de carbón) con los cables que indican al cátodo (rojo) y ánodo (negro), después se deja transcurrir la electrólisis en un tiempo de 10 min.4º Mientras transcurre el proceso se observa la descomposición de gases y partículas.

5º Terminado el proceso se desconecta el equipo y se retiran los electrodos de la solución y podemos notar en

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este caso que en el ánodo se produce un color pardusco y esperamos hasta que se concentre en el centro del tubo en “U”.

Se produce la siguiente reacción:

2 I−¿→I2

¿+2e−¿¿ ¿

¿

Esto indica que se produce el proceso de oxidación del yodo molecular.En el cátodo se produce la electrólisis del agua:

2H2O+2e−¿→H 2+2OH−¿¿ ¿

Esto indica que se produce el proceso de reducción y el hidrógeno es el gas que se va al medio ambiente.

5º Con un gotero se extrae del ánodo la solución parda (2 mL aprox.) y se coloca en dos tubos de ensayo, al primer tubo se le agrega 10 gotas de CCl4 y eso hace que l solución tome un color violeta (indica presencia del yodo molecular) y en el segundo tubo se le agregan 10 gotas de almidón que torna en un color azul o algo negro a la solución.

6º Con un gotero se extrae del cátodo una parte de su contenido (2 mL aprox.) y se coloca en dos tubos de ensayo, al primer tubo se le adiciona 2 gotas de fenolftaleína la cual torna de color grosella a la solución (indica la presencia del OH) y al segundo tubo se le adiciona FeCl3 y produce una solución con precipitado color naranja.

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Reacciones en el cátodo:

OH−¿+K +¿→KOHOH−¿+ FeCl3→Fe¿ ¿

¿¿

B) Electrólisis CuSO4 0,5 M

1º Se repiten los 4 primeros pasos del experimento anterior, pero para esta prueba se realizara con la solución de CuSO4 con un voltaje de 10 V en un tiempo de 15 min.

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2º Se observa que en ánodo se formaron burbujas (indica la electrólisis del agua).

2H2O−2→O2+4H+¿+4e−¿¿ ¿

En esta reacción se da el proceso de oxidación.En el cátodo:

Cu++¿+2e−¿→Cu¿ ¿

En esta reacción se da el proceso de reducción.

3º Con un gotero se extrae cierta cantidad (2 mL aprox.) del contenido del ánodo y se coloca en 2 tubos de ensayo, al primer tubo se le adiciona 3 gotas de anaranjado de metilo y se observa que cambio a un color anaranjado (indica presencia de ácido), al otro tubo se le adiciona 3 gotas de fenolftaleína y se observa que no cambia el color de la solución.

4º Con un gotero se extrae una cantidad de solución (2 mL aprox.) del cátodo y se coloca en 2 tubos de ensayo, al primer tubo se le coloca el electrodo que tiene la mancha rojiza y se le adiciona 5 gotas de HNO3, se produce una solución verdusca (indica presencia de nitrato de cobre) y al otro tubo se le adicionan virutas de cobre con 5 gotas de HNO3 y la solución también se torna verde con desprendimiento del gas NO2. Después de hacer las observaciones a cada tubo adicionarle inmediatamente agua destilada.

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Reacción en el ánodo:

Cu+2HN O3→CuNO3+N O2+H 2O

C) Purificación del cobre

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1º Se realiza en una vaso precipitado con una solución de 100 mL de CuSO4 con 1 mL de H2SO4, se hace la conexión con una llave y otra conexión con un alambre a condiciones de 4 V en 7 minutos.

2º Terminada la electrólisis se desconecta el equipo y se observa que un 50% de la llave se tornó rojizo y en el fondo del vaso quedaron algunas impurezas del cobre en bruto.

Reacción en el ánodo: (oxidación)

Cu→Cu+2+2e−¿ ¿

Reacción en el cátodo: (reducción)

Cu+2+2e−¿→Cu ¿

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D) Electrólisis NaCl

1º Se repite el procedimiento de usar un vaso precipitado, en ella se coloca 100 mL de NaCl con una malla que no permite el paso de los iones del ánodo pasen a cátodo o viceversa.

2º Se conectan con 2 electrodos cada uno separado por la malla, se realiza la electrólisis con un voltaje de 5 V en un tiempo de 10 min.

3º Terminado el proceso, se retiran los electrodos y con un gotero en el cátodo se extrae para 2 tubos de ensayo, en el primer tubo se le agregan 2 gotas de fenolftaleína, esto hace que la solución se torne color grosella (indicador de la presencia del OH).

4º En un tubo aparte que contiene la solución del cátodo con una pipeta de 10 mL llena de HCl se titula hasta que de color grosella pase a incoloro y se observa que el volumen gastado fue de 0,6 mL , con este dato se puede determinar la concentración de NaOH.

Las reacciones en cátodo:

2H2O+2 e−¿→H 2+2OH−¿ ¿¿

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Na+¿+OH−¿→NaOH ¿¿

La reacción en el ánodo:

2C l−¿→C l2( g)+2e−¿¿¿

EJEMPLO DE CÁLCULOS

En la electrólisis de NaCl se determina la concentración de NaOH al titular con HCl:

¿Eq−HCl=¿ Eq−NaOH

0,1 x5mL=0,6mLx MNaOH

MNaOH=0,83g

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CONCLUSIONES

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RECOMENDACIONES

Antes de comenzar el experimento se debe distribuir las tareas que debe cumplir cada uno de los integrantes del grupo.

Al comenzar el experimento los tubos de ensayo tienen que ser lavados correctamente porque si al final no se produce la reacción que se tenía que producir puede que la causa sea la falta de limpieza.

Utilizar los implementos de seguridad que son necesarios ya que algunos reactivos puede generar reacciones adversas.

A la hora del proceso del experimento se debe tener una guía a la mano y escribir en un apunte los posibles sucesos y cálculos importantes.

Finalmente a la hora de concluir el experimento se debe dejar ordenado los materiales que se usó en laboratorio.

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BIBLIOGRAFÍA

CHANG, Raymond. Química general

Editorial Mc Graw - Hill. Novena edición.2007.

BROWN-LEMAY Química “La ciencia central”

Editorial Prentice Hall

Decimoprimera edición. 2009.

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APÉNDICE

CUESTIONARIO1. Para cada proceso electrolítico ensayado en clase describir las semireacciones que se

producen en cada electrodo y la reacción neta.En la electrolisis de KI:Ánodo:

2 I−¿→I2+2e−¿¿ ¿

Cátodo:2H 2O+2 e−¿→H 2+ 2OH−¿¿ ¿

Reacción neta:2KI ( ac )+2H 2O( l)→I 2 (ac )+2K ¿

En la electrólisis de CuSoO4:Ánodo:

2H2O−2→O2+4H+¿+4e−¿¿ ¿

Cátodo:Cu++¿+2e−¿→Cu¿ ¿

Reacción neta:Cu+HNO3→CuN O3+NO2+H 2O

En la electrólisis de NaCl:Ánodo:

Na+¿+OH−¿→NaOH ¿¿

Cátodo:2C l−¿→C l2( g)+2e−¿¿¿

Reacción neta:2N a+¿+2Cl−¿→ 2 Na+Cl2¿ ¿

2. ¿Cuáles son los productos que se ha formado, depositado o desprendido en cada electrodo?, ¿Cómo se identifican física y químicamente cada uno de estos productos?En el ánodo se produce la oxidación de yodo molecular que se caracteriza por su color pardusco, en el ánodo se produce la electrólisis de agua y al agregarle fenolftaleína se torna color grosella que indica que es una base, también a otra muestra se le agrega cloruro férrico se muestra un precipitado color anaranjado.En el segundo ánodo se realiza la electrólisis del agua, al agregarle anaranjado de metilo la solución cambia de color a anaranjado que indica que hay presencia del ácido.En el cátodo se forma una solución pardusca indica presencia del nitrato de cobre.

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Con las virutas de cobre se nota la presencia de Cu metálico.En cátodo se da la electrólisis del agua y en el ánodo se producen iones oxidrilo, si la solución se torno grosella.

3. De acuerdo a sus observaciones, prediga ¿Cuáles serían las semireacciones y los productos en cada electrodo si el electrolito es una solución de Na2SO4?

Cátodo: libera H2 y se forma Na(OH)

Ánodo: libera O2 y se forma H2SO4

4. ¿Qué entiende por electrodo soluble y cuál es la aplicación industrial? Explique.Es aquel electrodo que reacciona en una electrolisis es decir se consumen. En la industria se utiliza por ejemplo para la purificación de cobre, para el bañado de plata por ejemplo de un reloj.

5. Se electroliza 300g de una solución de K2SO4 al 20% con una intensidad de 6 A durante 4 horas. Calcular la cantidad de agua descompuesta y la concentración final de la solución.

6. Se electroliza 500 mL de solución de CuSO4 0,2 M empleando una corriente de 3 A durante 35 min. ¿Cuál será la concentración final de Cu2+ y Cl-? (Asumir que el volumen de la solución no cambia durante el proceso).

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