Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2023

a) Escriba el nombre del material de laboratorio utilizado en la realización de una volumetría ácido-base. [1,00 punto]

b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio ($K_p$ o $K_c$) de los siguientes procesos: [1,00 punto]

b.1) $4\,\text{NH}_3(g) + 5\,\text{O}_2(g) \rightleftharpoons 4\,\text{NO}(g) + 6\,\text{H}_2\text{O}(g)$ [0,25 puntos]

b.2) $\text{CaCO}_3(s) \rightleftharpoons \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g)$ [0,25 puntos]

b.3) $2\,\text{AgNO}_3(aq) + 2\,\text{NaOH}(aq) \rightleftharpoons \text{Ag}_2\text{O}(s) + 2\,\text{NaNO}_3(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)$ [0,25 puntos]

b.4) $\text{Ni}(s) + 4\,\text{CO}(g) \rightleftharpoons \text{Ni(CO)}_4(g)$ [0,25 puntos]

$\textbf{a) Escriba el nombre del material de laboratorio utilizado en la realización de una volumetría ácido-base. [1,00 punto]}$

Una volumetría exige medir con precisión el volumen de la muestra y el del reactivo valorante, y disponer de un recipiente donde se produzca la reacción:

$\textbf{Bureta}$, graduada y con llave, para el reactivo valorante de concentración conocida. Es la que da la medida del volumen añadido, que es el dato del cálculo.

$\textbf{Pipeta aforada}$, con su aspirador, para tomar exactamente la alícuota de muestra.

$\textbf{Matraz Erlenmeyer}$, donde se recoge la alícuota junto con el indicador y donde tiene lugar la reacción; su forma cónica permite agitar por rotación sin salpicar.

$\textbf{Soporte con pinza}$ para sujetar la bureta vertical, $\textbf{embudo}$ pequeño para llenarla, $\textbf{vaso de precipitados}$ para los trasvases y $\textbf{frasco lavador}$ con agua destilada.

El $\textbf{indicador}$ no es material sino reactivo, pero conviene recordar dónde va: en el Erlenmeyer, con la muestra, nunca en la bureta.

$\textbf{b.1) 4 NH₃(g) + 5 O₂(g) ⇌ 4 NO(g) + 6 H₂O(g) [0,25 puntos]}$

Todas las especies son gases, de modo que todas figuran en la expresión, cada una elevada a su coeficiente estequiométrico, los productos en el numerador y los reactivos en el denominador:

$K_p = \frac{p(\mathrm{NO})^4\,p(\mathrm{H_2O})^6}{p(\mathrm{NH_3})^4\,p(\mathrm{O_2})^5}$

$\textbf{b.2) CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) [0,25 puntos]}$

Los sólidos puros no aparecen en la expresión de la constante: su actividad es la unidad y no cambia mientras quede algo de ellos. Solo queda el gas:

$K_p = p(\mathrm{CO_2})$

Es un equilibrio heterogéneo, y su consecuencia práctica es notable: a una temperatura dada, la presión de $\mathrm{CO_2}$ sobre la caliza es fija, independientemente de cuánto sólido haya.

$\textbf{b.3) 2 AgNO₃(aq) + 2 NaOH(aq) ⇌ Ag₂O(s) + 2 NaNO₃(aq) + H₂O(l) [0,25 puntos]}$

Aquí se omiten dos cosas: el óxido de plata, por ser un sólido puro, y el agua, por ser el disolvente en el que ocurre todo (su concentración es prácticamente constante). Quedan las especies disueltas:

$K_c = \frac{[\mathrm{NaNO_3}]^2}{[\mathrm{AgNO_3}]^2\,[\mathrm{NaOH}]^2}$

$\textbf{b.4) Ni(s) + 4 CO(g) ⇌ Ni(CO)₄(g) [0,25 puntos]}$

Se omite el níquel metálico, que es un sólido puro:

$K_p = \frac{p(\mathrm{Ni(CO)_4})}{p(\mathrm{CO})^4}$

Este equilibrio es la base del proceso Mond de purificación del níquel: el metal se convierte en un carbonilo volátil que luego se descompone en otro reactor.