Reacciones químicas 4.4-Departamento de Química-Universidad de Massachusetts Amherst

Reacciones químicas I: Ecuaciones iónicas netas

4.4 Solubilidad del carbonato en el ácido

Temas: Reacciones químicas, reacciones de formación de gases, solubilidad, propiedades de los ácidos, cinética

Descripción: Cuando el carbonato de calcio se añade al agua, es prácticamente insoluble. Cuando se añade al ácido se disuelve produciendo dióxido de carbono. (Cinética opcional: Mayores concentraciones de ácido aumentarán la velocidad de reacción y producirán más gas carbónico en menos tiempo). En el procedimiento B, el carbonato de hierro producido en la demostración 4.3 (o producido antes de esta demostración) se hace reaccionar con ácido clorhídrico (HCl). El HCl disuelve el carbonato, produciendo cloruro de hierro, que es soluble.

Materiales de la Reacción A:	Materiales opcionales adicionales para la cinética:
Piedras de mármol‡ O CaCO3 en polvo‡ 1M HCl ‡ agua 2 vasos de precipitados de 100 mL Espátula y pinzas	Carbonato de sodio o bicarbonato‡ 0.1M HCl‡ 6M HCl‡ 6 vasos de precipitados de 100 mL

‡Las virutas de mármol y los carbonatos se almacenan en los armarios generales de productos químicos. El ácido clorhídrico se almacena en el armario bajo la campana de la derecha.

Procedimiento A: Solubilidad del CaCO3

1. Vierte ácido y agua en cada uno de los vasos de precipitados etiquetados.
2. Añadir carbonato de calcio al agua y luego al ácido y observar.
3. El carbonato de calcio se disolverá en el ácido produciendo gas CO2. No se disolverá en el agua pura. El Ksp para el carbonato de calcio en el agua es 3,4 x 10-9.

Opción cinética:

1. Añadir ácidos a los vasos de precipitados previamente etiquetados.
2. Añadir carbonatos a cada una de las diferentes concentraciones de ácidos y observar la diferencia en las velocidades de reacción.

Discusión: La reacción de los carbonatos o bicarbonatos metálicos con los ácidos produce el haluro metálico y el ácido carbónico, que se descompone en dióxido de carbono y agua de la siguiente manera:

CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

En total: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

En general: Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

La concentración de las soluciones puede tener un efecto de la velocidad de la reacción. En este caso, cuanto mayor sea la concentración del ácido, más rápida será la reacción.

Procedimiento B: Carbonato de hierro en HCl

Materiales:

• Fe2(CO3)3* en disolución
• 1M de HCl
• 6M de HCl
• 2 vasos de precipitados de 100 mL
• 1 Vaso de precipitados de 250 mL (si se hace Fe2(CO3)3)
• Barra de agitación
• Placa de agitación

*(Guardado de la demo 4.3 o producir de antemano añadiendo ~50 mL de Na2CO3 0,1 M a ~50 mL de FeCl3 0,1M en un vaso de precipitados de 250 mL)

Procedimiento:

1. Añadir HCl 1M a un vaso de precipitados de 100 mL y añadir HCl 6M al otro vaso de precipitados de 100 mL
2. Añadir la barra de agitación a la solución de carbonato de hierro y colocarla en una placa de agitación y remover.
3. Añadir lentamente HCl 1M hasta que la solución sea transparente.
4. Si la reacción va demasiado lenta, añade el HCl 6M.

Discusión:

Fe2(CO3)3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2CO3

3H2CO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g)

En general: Fe2(CO3)3(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2O(l) + 3CO2(g)

Seguridad:

El HCl es corrosivo. Asegúrese de usar el equipo de protección adecuado, incluyendo guantes y gafas de seguridad.

Disposición:

Las soluciones del procedimiento A pueden tirarse por el fregadero con agua. El cloruro de hierro debe eliminarse en un contenedor de residuos acuosos adecuado.