Índice 1.
Objetivo generales ................................................. ..................................................................................................... ........................................................... ....... 2
2.
Fundamento teórico ........................................................ .......................................................................................................... .................................................. 2
3.
Pictogramas ...................................................................................................................... 3
4.
Parte experimental ................................................. ..................................................................................................... ........................................................... ....... 5 Experimento N° 1: Obtención de una sal ferrosa y su reconocimiento ................................. 5 Experimento N°2: Obtención de una sal férrica y su reconocimiento ................................... 8 Experiencia N° 3: Reducción de una sal férrica a sal ferrosa .............................................. 11 Experimento N°4: Sensibilidad de la reacción del tiocianato férrico .................................. 13
5.
Cuestionario ................................................................................................................... 16
6.
Bibliografía..................................................................................................................... 17
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1. Objetivo generales
Preparación e identificación de sales ferrosas y sales férricas con ferricianuro de potasio y ferrocianuro de potasio respectivamente.
Observar y comprobar la sensibilidad del tiocianato férrico.
2. Fundamento teórico
Las sales del elemento del hierro, en solución acuosa son intensamente coloreadas; por ejemplo, las ferrosas (verde claro), las férricas (anaranjado rojizo).El hierro importante por sus aplicaciones en la industria y las artes. El 90% de la producción metalúrgica está constituida por el hierro y el acero. El acero es una aleación de hierro. El hierro existe en solución acuosa ya sea al estado de oxidación +2 (ferroso) o +3 (férrico). Los minerales del hierro más explotados comercialmente para la extracción del hierro son los óxidos: la magnetita o piedra imán de color negro,Fe3O4 ,hematina o sesquióxido de hierro de color rojo, Fe2O3, la limonita (un óxido de hierro hidratado) de color pardo amarillenta,Fe3O42H2O. El elemento, hierro, está presente en muchas menas naturales, siendo las más importantes los óxidos de hierro: hematina, Fe3O4y la magnetita, Fe3O4. La operación metalúrgica (piro metalúrgico), más importante es la reducción del hierro. La reducción de dichos óxidos se lleva a cabo en un alto horno. Es un reactor químico muy grande capaz de operar de forma continua. Por la parte superior o tragante del alto horno se carga el mineral, la piedra caliza y el coque. La piedra caliza, sirve como fundente del óxido básico en la formación de escoria. El coque sirve como combustible, produce calor a medida que se quema en la parte baja del horno. Además, es fuente de los gases reductores CO y H2. En la parte inferior hay boquillas llamadas toberas para el suministro de aire caliente, que sirve para la combustión del coque. Sensibilidad de una reacción 2
Concentración mínima de una sustancia que se puede identificar con una determinada reacción Factores que influyen en la sensibilidad.
Factores químicos: Desplazamiento de la reacción, Velocidad de reacción
Factores físicos: Color ,forma cristalina de los precipitados, condiciones de la reacción
Reacción sensibilizadas: aumenta color
3. Pictogramas
Ferricianuro de potasio C6 N6FeK 3 RIESGOS: En contacto con los ojos causa irritación, enrojecimiento. En contacto con la piel causa irritación. Irrita al sistema respiratorio en causa de inhalación
PRECAUCIONES: Mascarilla contra polvos. Se recomienda ventilación de escape local. Lentes y/o gogles.
RIMEROS AUXILIOS: En contacto con los ojos lavar inmediatamente con agua. En caso de ingestión evite provocar el vómito, dé a beber gran cantidad de agua
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Ácido Clorhídrico (HCl ) Riesgos:
Puede ocasionar severa irritación al tracto respiratorio o digestivo con posibles quemaduras. Puede ser fatal si se ingiere o inhala Precauciones:
mantener lejos de fuentes de calor. Use la indumentaria de protección correcta
Primeros auxilios:
en caso de ingestión, tomar abundante agua, no inducir al vomito
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Tiosianato de potasio (KSCN) Peligros:
Nocivo en caso de inhalación, en contacto con la piel, de ingestión, en contacto con ácidos libera gases muy tóxicos.
Precausiones:
No permitir el paso al sistema de desagües. Evitar la contaminación del suelo, aguas y desagües
Primero auxilios:
Induzca el vómito inmediatamente nunca administre nada por la boca a una persona inconsciente
4. Parte experimental Experimento N° 1: Obtención de una sal ferrosa y su reconocimiento
a) Observaciones experimentales Cuando se el HCl a las limaduras de hierro en el tubo de ensayo se notó una reacción violenta de forma instantánea también se calienta ligeramente el tubo por lo que se puede concluir de que se trata de una reacción exotérmica
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En el momento de la reacción se producen burbujas lo que es un indicativo de que existe liberación de un gas, el cual al ser recogido y acercado a la llama produce un pequeño sonido dando indicativo de que se trata del hidrogeno Después de decantar la solución y separarla en 2 tubos para su reconocimiento se pudo notar una coloración verdosa transparente, en el primer tubo al cual se le añadió ferricianuro de potasio se notó que se tornó de color azul poco a poco hasta llegar al azul de Trumbull, al otro tubo que se le añadió tiocianato de potasio se torna de color transparente.
b) Diagrama de flujo () + ()
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() + ()()
() + ()
c) Ecuaciones químicas () + 2() → + () () + 23()() → 6() + 3 (() )()
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() + 2() → ()() + 2()
d) Observaciones finales En la primera reacción podemos notar que es una reacción de desplazamiento simple y exotérmico. En la segunda ecuación química se trata de una reacción de doble desplazamiento. En la tercera reacción notamos que se trata también de una reacción de doble desplazamiento. e) Comentarios y/o apreciaciones Para obtener una reacción eficiente se debe de lavar los recipientes utilizados, en la primera reacción al añadir el HCl a las limaduras de hierro se puede ver que se libera el hidrogeno gaseoso por un largo periodo de tiempo. f) Conclusiones Las sales ferrosas se identifican cuando reacciona con una solución de hexacianoferrato (III) y queda como compuesto el 3 (() )() que es de color azul de Trumbull La solución acuosa el Fe2+ se puede oxidar a Fe3+ en el medio ambiente.
Experimento N°2: Obtención de una sal férrica y su reconocimiento
a) Observaciones experimentales
Al agregar agua de cloro al tubo de ensayo la experiencia 1 observamos un color amarillo en la solución.
Al agregar tiocianato(KCNS) de potasio a uno de los tubos de ensayo se torna de color rojo.
Al agregar amoniaco acuoso (NH4OH) se obtiene un precipitado marrón.
Al agregar ferrocianuro de potasio (K4(Fe(CN)6))se torna de color azul. 8
b) Diagrama de procesos :
2. Añadir 5 gotas de
1.-realizar la reacción que se
agua de cloro al tubo
llevo a cabo en la
de ensayo con la
3. Añadir agua de cloro a cada tubo de ensayo, por separado: a)KCNS(ac) b NH4 ac +OH- ac
Finalmente, Observamos las reacciones en los tubos a,b,c respectivamente y anotamos los cambios químicos producidos en cada uno de
c) Ecuaciones químicas 1.- 2FeCl2(ac)+Cl2(ac) Cl2(g)+FeCl3(ac) a.- FeCl3(ac)+3KSCN(ac) Fe(SCN)3(ac)+3KCl(ac) b.- FeCl3(ac)+3NH4OH(ac) Fe(OH)3(s)+3NH4Cl(ac) c.- FeCl3(ac)+3K 4[Fe(CN)6](ac) 4Fe3+ +[Fe2+(CN)6]3(s) +12KCl(ac)
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d) Explicación e interpretación de resultados 1.- Procedemos a Diluir agua de cloro en la solución, lo cual produce una sal soluble en agua de color amarillenta (FeCl3(ac): Cloruro férrico) a.- En el tubo “a” obtenemos un cambio de coloración debido a [Fe(SCN)(H2O)5]2+, Pentacuotiocianato de hierro(III) b.- se produce un precipitado de color marrón que es el hidróxido de hierro (III) (FeOH)3 c.- Se forma un complejo compuesto por el Ion Fe3+y Fe+2 ,4Fe3+ +[Fe2+(CN)6]3(s) de color azul Prusia .
e) Comentarios y/o apreciaciones De no formar el precipitado del tubo de ensayo “b”, realizar la reacción de la experiencia 1 de nuevo pero en menor cantidad y mayor cantidad de NH4OH.
f)
Conclusiones
Los iones de hierro producen un cambio color considerable debido tienen la facilidad de
formar complejos
En el proceso de obtención de la sal férrica, en el tubo “a” , al emplear KSCN (varia a
rojo sangre debido a la presencia de[Fe(SCN)(H2O)5]2+, tubo “b” con amoniaco acuoso el precipitado se torna pardo rojizo por la presencia de hidróxido de hierro (III) Fe(OH)(ac). Y en el tubo “c” si se emplea ferrocianuro de potasio la solución se forma el azul Prusia debido a la
formación de 4Fe3+ +[Fe2+(CN)6]3(s) .
Podemos saber que ocurrió una reacción al diluir agua de cloro en la solución de la sal
ferrosa( FeCl2) verde pálido, a amarillo transparente (FeCl3), lo cual concluimos que el hierro pasa a oxidarse frente al cloro de Fe2+ a Fe3+
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Experiencia N° 3: Reducción de una sal férrica a sal ferrosa
a) Observaciones experimentales
El color de la sal férrica es un amarillo tenue y la del magnesio en polvo es de color gris.
En el tubo N°1, al agregarle a la solución férrica una pisca de magnesio en polvo se observó burbujeo y liberación de calor debido a que el tubo de ensayo se calentó. La solución final se volvió incolora.
En el tubo N°2, al agregarle a la solución férrica dos gotas de tiocianato férrico se observó que la solución cambio a un color rojo sangre.
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b) Diagrama de flujo
Decantar la solucion anterior y luego dividirla en dos tubos de ensayo .A acada tubo agregar 5 gotas de Cl2 (ac) para obetener la solucion ferrica.
En un tubo de en ensayo agregar una pisca de limaduras de hierro y adicionar gota a gota HCl .
Al tubo N°1 se le agrega una pisca de Mg en polvo ,se observa y anota
Al tubo N°2 se le agrega KCNS , obesrva y anota.
c) Ecuaciones químicas
FeCl2(ac) + Cl2(ac) → FeCl3 (ac) + Cl2 (g) Mg(s) + HCl(ac) → MgCl2(ac) + H2(g)
2FeCl3 (ac) + Mg(s) → 2FeCl2 (ac) + MgCl2(ac)
FeCl3 (ac) + 3KCNS(ac) →Fe(Fe(SCN)6) + 6KCl(ac)
d) Explicación e interpretación de resultados
La reacción de FeCl3 y Mg, es una reacción exotérmica
Durante la reacción del Mg y la sal férrica (FeCl3) el magnesio se oxida, su número de oxidación pasa de 0 a +2, produciendo que el Fe se reduzca de +3 a +2.
Al añadir a la sal férrica (FeCl3) el tiocinato de potasio (KSCN), notamos que el color cambia a un rojo sangre; debido a la presencia de [Fe3+( NCS) ]3- (ion ferritiocianato) o [Fe(NCS)]2+
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e) Observaciones finales
Se escogieron estos agentes reductores, dado que presentan una coloración al formar iones complejos.
f) conclusiones
Para reconocer un proceso de reducción de la sal férrica a la sal ferrosa, se puede realizar empleando unas gotas de tiocinato CNS- que producen coloración rojo sangre en presencia de sales férricas.
Las sales férricas en estado de disolución siempre tienen color , y este varía entre el amarrillo y el color rojo sangre.
Experimento N°4: Sensibilidad de la reacción del tiocianato férrico
a) Observaciones experimentales:
La solución de cloruro férrico es color amarillo transparente mientras que la solución de tiocianato de potasio es incolora.
Al unir estos dos compuestos se observa que ocurre una reacción espontánea y el final es de color rojo sangre.
Tras la primera dilución, el color se torna anaranjado; tras la segunda dilución, el color se torna amarillento de poca intensidad (casi incolora) y transparente.
b) Diagrama de flujo:
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c) Ecuaciones químicas: FeCl3(ac) + 6KSCN(ac) Fe3+ + 6SCN- →
→ Fe(SCN)6K 3(ac) + 3KCl(ac)
[Fe(SCN)6]3-
d) Cálculos y resultados: Fe3+ + 6SCN- → 0.1M
[Fe(SCN)6]3-
0.1 M
n Fe3+ = 0.1 Mx 20 gotas x(0.05mL /1 gota) = 0.1mmol nSCN- = 0.1x5gotas x (0.05 mL/1gota) = 0.025mmol De la relación estequiométrica y la cantidad de moles experimentales; el reactivo limitante es el ion SCNn[Fe(SCN)6]3- = 0.025/6 = 1/240 mmol
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e) Explicación e interpretación de resultados
Al encontrarse en menor proporción respecto a su coeficiente estequiométrico, el ion tiocianato es el reactivo limitante.
La cantidad de sustancia del producto, tiocianato férrico, se determina por la relación estequiométrica y la cantidad de sustancia del reactivo limitante.
Para la segunda dilución, se tuvieron que desechar 12 mL de la primera y de esa manera se perdió masa del tiocianato férrico; lo cual explica la reducción de concentración.
La concentración límite, “D”, nos indica la cantidad mínima de sustancia que
puede reconocerse en un ensayo; pero se prefirió utilizar el valor de pD debido a la comodidad que presenta trabajar con este resultado.
f) Observaciones finales:
Con el valor de pD podremos determinar la sensibilidad del tiocianato férrico.
Si el valor de pD es mayor a 5, la sustancia es muy sensible.
Si el valor de pD está comprendido desde 4 hasta 5, la sustancia es sensible. Si el valor de pD es menor a 4, la sustancia es poco sensible
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g) Conclusiones:
La cantidad mínima de tiocianato férrico que puede reconocerse en un ensayo es cercana a 2.24633 x10-5 g/mL de solución
El valor de pD está comprendido desde 4 hasta 5; por lo tanto el tiocianato férrico es una sustancia sensible.
5. Cuestionario
1. El análisis de un mineral oxidado de hierro contiene 61.69% de hierro en masa. Identifica el mineral de hierro (nombre y formula) el cual pertenece dicho contenido de hierro. Suponiendo la masa 100g m total = 100g m Fe = 61.9g
M Fe = 55.8 g/mol
m O = 36.31g
M O = 16 g/mol
n Fe = 1.1 mol
; n O = 2.39 mol
Fe…. 1 O…… 2
Entonces el mineral de hierro es: FeO2 (Peróxido de hierro (II))
2. 3. Indica las principales diferencias, tanto físicas como químicas, entre una sal ferrosa y una sal férrica. ¿Cuál es el más estable?
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El hierro forma dos series importantes de sales; las sales ferrosas que provienen del óxido ferroso, FeO, en las que el metal es divalente y las sales férricas provenientes del óxido férrico, Fe2O3, que contienen hierro trivalente. Las diferencias son:
Sal ferrosas
Sal férricas
Sus soluciones son de color verde pálido
Sus soluciones férricas son de color amarillo rojizo, que es el color del ion férrico.
Estable (debido a a que están más protegidos
Inestable
por electrón adicional d) Ejemplos: estas sales se pueden obtener a partir de los reactivos: Solución de Ferrocianuro de potasio Precipitado blanco o azul pálido
Precipitado azul intenso
Solución de Ferricianuro de potasio Solución de Hidróxido de amonio Precipitado blanco a blanco verdoso
precipitado pardo rojizo
6. Bibliografía
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