3er Informe Analisis 2013-2

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ALUMNOS : CERDA ROBLES LINCOLN PEDRO – 20122159I MOLINA YUPANQUI FRAN – 20122644D PAZ SALAZAR LUIS ANGEL – 20114068H TEMA : INFORME DE LABORATORIO N°3

SECCION : “R2”

PROFESOR : ING. TOMAS VIZARRETA ESCUDERO

2013-2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

Informe de laboratorio Nº3

El objeto de esta práctica es observar e identificar las reacciones

características de algunos de los cationes pertenecientes al grupo II,

para su posterior separación e identificación. Los cationes de este grupo

tienen la particularidad de que forman sulfuros insolubles en ácidos

diluidos.

FUNDAMENTO TEÓRICO

A) GRUPO II A

I) REACCIONES DEL IÓN MERCÚRICO : Hg++

1.- Con sulfuro de hidrógeno: Da un precipitado blanco, luego amarillo, castaño y finalmente negro de sulfuro mercúrico; HgS. En todas los casos, un exceso de sulfuro de hidrógeno da sulfuro mercúrico negro. El precipitado blanco inicial; es el clorisulfuro de mercurio Hg3S2Cl2 (o HgCl2.

2HgS) que se descompone por el sulfuro de hidrógeno.

3HgCl2 + 2H2S ⇔ Hg3S2Cl3 + 4HCl Hg3S2Cl3 + H2S ⇔ 2HCl + 3HgSDespués: HgCl2 + H2S ⇔ 2HCl + 3HgS

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OBJETIVO

FUNDAMENTO TEORICO

ALUMNOS : CERDA ROBLES LINCOLN PEDRO – 20122159I MOLINA YUPANQUI FRAN – 20122644D PAZ SALAZAR LUIS ANGEL – 20114068H TEMA : INFORME DE LABORATORIO N°3

SECCION : “R2”

PROFESOR : ING. TOMAS VIZARRETA ESCUDERO


2.- Con Solución de Hidróxido de amonio: Se obtiene un precipitado blanco de cloruro aminomercúrico, Hg(NH2)Cl; denominado “precipitado blanco”, infusible”; por que se utiliza sin fundir.

HgCl2 + 2NH4(OH) ⇔ Hg(NH2)Cl + NH4Cl + 2H2O

II) REACCIONES DEL IÓN BISMUTO : Bi+3

1.- Con sulfuro de hidrógeno: Se obtiene un precipitado pardo de sulfuro de bismuto, Bi2S3; insolubles en ácidos diluidos en frío y en solución de sulfuro de amonio; pero solubles en ácido nítrico diluido, en caliente, y en acido clorhídrico concentrado, a ebullición.

2Bi(NO3)3 + 3H2S ⇔ Bi2S2 +6HNO3

2.- Con solución de hidrógeno de sodio: Se obtiene un precipitado blanco de hidróxido de bismuto, Bi(OH)3; en frío, con exceso de reactivo; soluble en ácidos. Por ebullición se torna amarillo debido a una deshidratación parcial.

III) REACCIONES DEL IÓN CÚPRICO: Cu+2

1.- Con sulfuro de hidrógeno: Se obtiene un precipitado negro de sulfuro cúprico, CuS en soluciones neutras o de preferencia ácida (HCl), el precipitado es soluble en ácido nítrico diluido en caliente y en solución de cianuro de potasio, en el último caso se forma una sal compleja (cuprocianuro de potasio), K3[Cu(CN)4]. El sulfuro cúprico es insoluble en ácido sulfúrico diluido a ebullición a diferencia del cadmio.

CuSO4 + H2O ⇔ CuS + H2SO4

2.- Con hidróxido de amonio: Da un precipitado celeste de una sal básica; soluble en exceso de reactivo con formación azul intenso que contiene la sal compleja sulfato tetramincúprico. [Cu(NH8)4]SO4 .

IV) REACCIONES DEL IÓN CADMIO: Cd+2

1.- Con sulfuro de hidrógeno: Se obtiene un precipitado amarillo de sulfuro de cadmio que en soluciones acidificados con un poco de HCl. El precipitado es soluble en ácido nítrico diluido y sulfúrico, en caliente; pero es insoluble en solución de cianuro de potasio. KCN.

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CdSO4 + H2S ⇔ CdS + H2SO4

2.- Con hidróxido de sodio: Se forma un precipitado blanco de hidróxido de cadmio; Cd(OH)3; insoluble en exceso de reactivo.

Cd(SO4 ) + 2NaOH ⇔ Cd(OH)2 + Na2

B) GRUPO II B (TIOSALES)

V) REACCIONES DEL IÓN ARSÉNICO: As+3

1.- Sulfuro de hidrógeno de hidrógeno: Se obtiene un precipitado amarillo de sulfuro arsénico As2S3; en solución ácido (ácido clorhídrico). El precipitado es insoluble en ácido clorhídrico concentrado caliente.

VI) REACCIONES DEL IÓN ANTIMONIO: Sb+3

1.- Con sulfuro de Hidrógeno: En solución moderadamente ácidos se forma un precipitado rojo anaranjado de pentasulfuro de antimonio, Sb2S5. El precipitado es insoluble en solución de carbonato de amonio; soluble en solución de sulfuro de amonio formando tioantimonioato y se disuelve tambien en ácido clorhídrico concentrado con la formación del tricloruro de antimonio.

VII) REACCIONES DEL IÓN ESTAÑO: Sn2+

1.- Con Sulfuro de Hidrógeno: Si forma un precipitado pardo de sulfuro estañoso; SnS en soluciones no demasiado ácidas [ en presencia de HCl (0,25–0,3)M es decir pH = 0,6 ]. El precipitado es soluble en ácido clorhídrico concentrado; soluble en solución amarila de polisulfuro de amonio forman tioestaño.

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MATERIALES


08 tubos de ensayo

01 gradilla

01 piseta con agua destilada

01 bagueta

01 embudo de vidrio

Papel de filtro

Papel de tornasol

1 vaso de vidrio (250 ml)

1 pinza.

REACTIVOS

Ácido Clorhídrico ( HCl )

Hidróxido de Amonio ( NH4OH )

Sulfuro de Sodio ( Na2S )

Polisulfuro de Amonio (NH4)2Sx

Ácido Nítrico ( HNO3)

Ácido Sulfúrico (H2SO4 )

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PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL


1. Corregir la acidez de la solución inicial que contiene todos los cationes del Grupo II (agregue gota a gota NH4OH 15 N hasta neutralizar la solución luego añada HCl 6N en relación a 1 gota/ml de solución).

2. Añada gota a gota Na2S hasta completar la precipitación. Filtre y deseche la solución pasante. El precipitado obtenido está formado por los sulfuros de los cationes del sub-grupo IIA (HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS) y por los del sub-grupo IIB (As2S3, Sb2S3, SnS, SnS2).

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3. Transfiera el precipitado obtenido a un vaso con ayuda de unos ml. de solución amarilla de polisulfuro de amonio (NH4)2SX posteriormente lleve el contenido del vaso a un tubo.

4.

Someta este contenido a baño maría por unos segundos (con agitación permanente). Filtrar.

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Se obtienen dos productos: Precipitado y solución.El residuo o precipitado puede contener: HgS, PbS, Bi2S3, CuS, S0

La solución puede contener las tiosales: (NH4)3AsS4, (NH4)3SbS4, (NH4)2SnS3.

5. Se trabajará primero con el precipitado:

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a. El precipitado se traspasa a un vaso con ayuda de unos ml. de HNO3 6N, hervir ligeramente, filtrar.

El residuo obtenido está compuesto de HgS y S0.

6. La solución filtrada puede contener: Pb(NO3)2, Bi(NO3)2, Cu(NO3)2, Cd(NO3)2, esta solución debe ser recibida en un vaso.

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7. unas gotas de H2SO4 9N y calentar la solución hasta observar el desprendimiento de abundantes humos blancos. Enfriar.

8. Diluir ligeramente la solución, filtrar.

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El residuo corresponde a PbSO4.

9. La solución filtrada contiene Bi2(SO4)3, CuSO4, CdSO4; alcalinizar la solución con NH4OH 15N y observar la formación de un peculiar precipitado. Filtrar.

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El precipitado corresponde a Bi(OH)3.

10.La solución filtrada debe presentar una tonalidad azul por la presencia del catión Cu que se encuentra como Cu(NH3)4SO4; añadir gotas de KCN hasta decolorar la solución.

11.La solución final será tratada con gotas de Na2S hasta observar la formación de un precipitado que corresponde a CdS.

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a. La solución que contiene las tiosales es diluida ligeramente luego es acidificada con gotas de HCl 6N

Calentar ligeramente, filtrar y desechar la solución.

El precipitado obtenido puede contener: AsS5, Sb2S5, Sb2S3, SnS2 y S0.

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12.Traspasar el precipitado con ayuda de unos ml. de HCl 12N a un vaso, calentar ligeramente, filtrar

El precipitado contiene As2S5.

13.La solución puede contener SbCl3 y SnCl4, se diluye la solución hasta que la concentración de HCl contenido se aproxime a 2.4N (Nota 2).

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14.Calentar la solución luego añadir gotas de Na2S(ac) hasta observar la formación de un precipitado. Filtre en caliente.

El precipitado contiene: Sb2S5.

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15.La solución final debe ser diluida nuevamente hasta la concentración de HCl se aproxime a 1.2N.

16.Añadir gotas de Na2S(ac), observe la formación de un precipitado que corresponde a SnS2.

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1. Indique brevemente y con toda claridad cómo se consigue la precipitación completa del segundo grupo de cationes

Se Corrigió la acidez de la solución inicial que contiene todos los cationes del Grupo II (agregue gota a gota NH4OH 15 N hasta neutralizar la solución luego añada HCl 6N en relación a 1gota/ml de solución). Añada gota a gota Na2S hasta completar la precipitación.

Filtre y deseche la solución pasante. El precipitado obtenido está formado por los sulfuros de los cationes del sub-grupo IIA ( HgS , PbS , Bi2S3, CuS , CdS ) y por los del sub-grupo IIB (As2S3, Sb2S3, SnS , SnS2).

Si la muestra recibida es alcalina como se procede ¿Cómo se procede?

Se corrige la alcalinidad añadiendo de 6 a 8 gotas de HCl hasta neutralizar (Papel tornasol sin color)

Si la muestra recibida es acida como se procede ¿Cómo se procede?

Corregir la acidez de la solución inicial que contiene todos los cationes del Grupo II (agregando gota a gota NH4OH 15 N hasta neutralizar la solución luego añada HCl 6N en relación a 1 gota/ml de solución)

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CÁLCULOS Y RESULTADOS


¿Que precaución se debe tomar en los dos casos?No sobrepasarse con la cantidad corregidora de acidez o alcalinidad ya que esto podría formar complejos no deseados que estropearían la marcha química

2. ¿Cómo se preparaba la solución coloidal de poli sulfuro de amonio?

El poli sulfuro de amonio es generado a partir del NH3OH mediante una corriente de Hidrogeno sulfurado. (Este hidrogeno sulfurado) es producido mediante sulfuro de fierro más ácido sulfúrico 9N el cual genera la corriente de H2S.

3. ¿Cómo se separa el catión mercurio del resto d cationes?

El catión mercurio luego de haber precipitado con los demás HgS , PbS , Bi2S2 , CdS2 , Se añade a los precipitado ácido nítrico con lo cual los demás precipitados disuelven en forman sales disoluciones

a) Para efectuar esta separación se aprovecha la gran insolubilidad del HgS en agua. Los otros sulfuros del sub grupo del cobre se disuelven lo suficientemente en agua, a modo de que la concentración de iones sulfuro en una solución saturada de sus sulfuros es lo bastante grande como para que el [HNO3] (6N) oxide dichos iones a azufre libre. El HgS se disuelve tan poco KPS = 1 x 10-54 que la oxidación de su ion sulfuro por el [HNO3] (6N) es extremadamente lenta. Entonces los sulfuros se disuelven:

PbS ↔ Pb+2+ S-2 Bi2S3 ↔ 2Bi+3+ 3S-2

El CuS y el CdS reaccionan en la misma manera para formar iones. La reacción del [HNO3] con los iones sulfuro se puede expresar por la ecuación:

8H3O+ + 2NO3-+ 3S-2 → 3S+2NO↑ + 12H2O

En este punto un precipitado negro se puede considerar como una evidencia de que el mercurio probablemente esté presente y puede ser encubierto por el color amarillo verdoso del azufre.

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b) La solución está fuertemente ácida por la acción del H2SO4 la adición de una solución de NH3 a la solución que contiene H2SO4, Bi+3, Cu+2 y Cd+2, sirve para un doble propósito. El NH3 neutraliza al ácido sulfúrico, aumentando la concentración de iones oxhidrilo de la solución hasta que el hidróxido de bismuto precipite. La neutralización del ácido sulfúrico pude ser indicada de 2 maneras. La reacción es entre los iones hidrión y el amoniaco o los iones oxhidrilo:

H3O+ + NH3 → NH4+ + H2O

El amoniaco reacciona ligeramente con el agua para producir iones oxhidrilo:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

Se puede decir que los iones oxhidrilo reacción con el H_3 O^+ para formar agua. Además, los iones oxhidrilo aumentan en número conforme la solución de amoniaco se va agregando, hasta que el KPS para el 〖Bi(OH)〗_3 se rebasa y este compuesto precipita.

Bi+3 + 3 OH- → Bi(OH)3 (blanco)

De esta manera al precipitar y por filtración se obtiene el Bi+3.

4). Haga un diagrama esquemático indicando las separaciones de cada catión

HgS, PbS, Bi2S2, CdS, (NH4)3AsS, (NH4)3SbS4, +(HNO3) Pb(NO3), Bi(NO3)3, As2S5, Sb2S5, Sb2S3, Cu(NO3)2. Cd(NO3)2

Bi3+, Cu2+ PbSO As2S5

SbCl3

Bi(OH) [Cu(NH3)2]SO4 Sb2

SnCl4

CdS [Cu(CN)4

SnS

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5. Escriba las ecuaciones balanceadas de las reacciones efectuadas:

3PbS + 8 HNO3 → 3Pb(NO3) 2 + 2NO + 3S + 4H2OBi2S2 + 8HNO3 → 2Bi(NO3) 3 + 2NO + 3S + 4H2O

3CuS + 8 HNO3 → 3Cd(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2OPb(NO3) 2 + H2SO4 → PbSO4 + 2HNO3

2Bi(NO3) 3 + 3H2SO4→ Bi2(SO4)3 + 6 HNO3

Cd(NO3) 2 + H2SO4 → CdSO4 + 2 HNO3

Bi2(SO4)3 + 6NH4OH → 2Bi(OH)3 + 3(NH4) 2SO4

CuSO4 + 4NH4OH → [Cu(NO3)4 ]SO4 + 4 H2O

(*) CdSO4 + 4NH4OH → [Cd(NO3)4 ]SO4 + 4 H2O[Cu(NO3)4 ]SO4 + 4KCN + 4H2O → K2[Cd(CN)4 ] + K2SO4 + 4NH4OH

De (*) (CN)2 + 2NH4OH→NH4CN + H2OCdSO4 + Na2S → CdS + H2SO4

HCl 12N Þ As2S5 + 6HCl → As2S5¯ + 6HCl: no reacciona

HCl 12N Þ Sb2S5 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2S + 2S

HCl 12N Þ SnS2 + 4HCl → SnCl4 + 2H2SEn HCl 2,4 N → Sb2S3 ¯

6. Al analizar una muestra pesada de latón de 0.65gr de latón , se han obtenido 0.52gr de un precipitado de ZnNH4PO4 (FOSFATO DE ZINC Y AMONIO ) y 0,003gr de PbSO4 (sulfato de plomo) calcule el porcentaje de Zn ,Cu ,Pb en la muestra considerando que son los únicos componentes de latón.

(Zn ,Cu ,Pb)→ ZnNH4PO4 + PbSO4 + ……….0.6500gr 0.5200gr 0.003gr

M (ZnNH4PO4)= 162.gr / mol M (PbSO4)=287 gr / molMasa (Zinc)= (65.3/162.3)x0.52 gr Masa (plomo)= (207/287)x 0.003gr

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Masa (Zinc)= 0.2092 gr Masa (plomo)= 0.00216grMasa ( Cobre) = 0.65gr - 0.2092gr - 0.00216gr= 0.438gr

Porcentajes=0.2092

0.65 ,

0.002160.65

, 0.4380.65

= 32.18% , 0.33 % , 67.47%

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a) Una muestra mineral contiene 20.54 % de hierro y el 7.12 % de humedad calcule el procentaje de hierro en la muestra absolutamente seca

Sol:

Para 100 gr:Masa (Fe) = 20.54 grMasa (Fe) = 7.12 grMasa (resto) = grMuestra seca: 100gr – 7.12 gr = 92.88 gr

Entonces:

Porcentaje= 20.54 gr92.88 gr

x 100% = 22.11%

b) A 25 ml de NH4OH 0.3N se añaden 20 ml de HCl (ac) 0.2 M .Calcule el PH de la disolución resultante:

HCl+NH 4OH→NH 4Cl+H 2O

0.2 N x 20 ml = 4 mEq

0.3 N x 25 ml = 7.5 mEq

Sobran : 3.5 mEq

Por lo tanto [NH 4OH ] = 3.5mEq

45mlN = 0.0777 M , ө = 1

Considerando al hidróxido de amonio como electrolito fuerte ( disociación total)

NH 4OH⇄NH 4+OH

POH = log[OH ]= -log 0.0777 = 1.1

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Por lo tanto el PH= 12.9

8. Calcule las concentraciones de los iones Hg(ac) y Cl(ac) , en ion gramo/ L en una disolución de K2(HgCl4)(ac) 0.1M en ion complejo HgCl4 se disocia en la sgte ecuación , (Hg 4Cl )⇄Hg+4Cl y Kps =6 x 10−17 es la constante de inestabilidad o de disociación del complejo de mercurio

Hg 4Cl⇄Hg+¿+4Cl−¿¿¿

0.1M - -

-α α 4α

256α 5

0.1−α= 6 x 10−17

α=1.88 x10−4

Ion gramo/litro (Hg+¿¿) =1.88 x10−4 x 4 x 200.59 = 3.8 x10−2

Ion gramo/litro (Cl−¿¿) =1.88 x10−4 x 200.59 = 2.7x10−2

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Todos los sulfuros de subgrupo del Arsénico se disuelven en sulfuro de

amonio, con excepción del SnS, que para disolverse necesita del polisulfuro

de amonio.

Los cationes de este grupo forman sulfuros insolubles en ácidos diluidos.

Realizar una correcta precipitación completa, para no tener complicaciones

con la identificación de otros cationes en el futuro o evitar q estos

reacciones.

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CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES


Tener cuidado con la manipulación de los reactivos ya que algunos

de estos pueden ser muy concentrados y causar lesiones a los estudiantes.

Realizar los experimentos en los lugares indicados (campana de extracción)

para no contaminar el laboratorio y a los estudiantes.

Semimicroanálisis Químico Cualitativo. V. N. Alexeiev. Ed. Mir.

URSS 1975.

Química Analítica Cualitativa. Arthur I. Vogel. Editorial Karpelusz.

Quinta Edición. Buenos Aires 1974.

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BIBLIOGRAFIA

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