ejercicios de quimica analitica con resolucion edicion 2004

QUÍMICA ANALÍTICA

LICENCIATURA EN BIOQUÍMICA

FACULTAD DE CIENCIAS

UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA

EJERCICIOS DE

QUÍMICA ANALÍTICA CON

RESOLUCIÓN

2004

JULIO BERBEJILLO UNIDAD DE BIOQUÍMICA ANALÍTICA (CIN)

Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo

ÍNDICE Repartido N° 1 ............................................................................................................................................. 3 Resolución Repartido N° 1 ........................................................................................................................... 5 Repartido N° 2 ............................................................................................................................................. 9 Resolución Repartido N° 2 ......................................................................................................................... 11 Repartido N° 3 ........................................................................................................................................... 15 Resolución Repartido N° 3 ......................................................................................................................... 17 Repartido N° 4 ........................................................................................................................................... 25 Resolución Repartido N° 4 ......................................................................................................................... 27 Repartido N° 5 ........................................................................................................................................... 40 Resolución Repartido N° 5 ......................................................................................................................... 42 Repartido N° 6 ........................................................................................................................................... 50 Resolución Repartido N° 6 ......................................................................................................................... 51 Repartido N° 7 ........................................................................................................................................... 58 Resolución Repartido N° 7 ......................................................................................................................... 59 Repartido N° 8 ........................................................................................................................................... 63 Resolución Repartido N° 8 ......................................................................................................................... 64 Repartido N° 9 ........................................................................................................................................... 69 Resolución Repartido N° 9 ......................................................................................................................... 71 Repartido N° 10 ......................................................................................................................................... 75 Resolución Repartido N° 10 ....................................................................................................................... 77 La Unidad de Bioquímica Analítica del Centro de Investigaciones Nucleares está integrada desde su creación en 2001 por Justo Laíz, responsable de la misma, Mariana Pereyra y quien suscribe, integrándose en 2003 Tamara Laube en remplazo de Verónica Nin. Este trabajo constituye una recopilación de ejercicios de Química Analítica Cuantitativa, a los cuales se les ha adjuntado respuesta y resolución, de modo de facilitarle al estudiante el seguimiento práctico del curso. Es probable que contenga imperfecciones. Si se las encontrara o surgiera alguna sugerencia sobre el mismo, les agradecería que me lo comunicaran para así mejorarlo. Finalmente, quiero agradecer especialmente a Verónica Nin y Mariana Pereyra. Este trabajo no hubiera sido posible sin el aporte significativo que ellas brindaron en el año 2001.

Julio Berbejillo

Agosto de 2004 Unidad de Bioquímica Analítica 2 CIN - Facultad de Ciencias


REPARTIDO N° 1: Expresiones de concentración, estequiometría, ecuaciones redox 1. El volumen de una disolución acuosa se modifica a medida que cambia la temperatura. Así, la

concentración de una disolución dada a determinada temperatura puede no ser correcta para la misma disolución a otra temperatura. ¿Qué expresiones de concentración serán independientes de la temperatura y cuáles dependientes de la misma?

2. Una disolución 4.0 M de hidróxido de sodio tiene una densidad de 1.20 g.mL-1. Exprese su

concentración en términos de porcentaje en masa. PM (NaOH) = 39.996 g.mol-1

Respuesta: 13,33 %.

3. El ácido bromhídrico concentrado (48.0 % (m/m)) posee una densidad de 1.50 g.mL-1. ¿Qué volumen y qué masa del mismo deben utilizarse para preparar 500 mL de disolución 0.600 M? PM (HBr) = 80.917 g.mol-1 Respuesta: 33,72 mL ; 50,57 g.

4. ¿Cuál es la concentración formal (moles.L-1) de cloruro de sodio cuando se disuelven en agua 32.0 g

del mismo y se diluyen hasta 500 mL? PM (NaCl) = 58,442 g.mol-1 Respuesta: 1,095 F.

5. Toda disolución acuosa diluida tiene una densidad cercana a 1.00 g.mL-1. Si la disolución contiene

1 ppm de soluto, exprese su concentración en: g.L-1, µg.L-1, µg.mL-1, mg.L-1. Respuesta: 1 x 10-3 g.L-1 ; 1000µg.L-1 ; 1µg.mL-1 ; 1 mg.L-1.

6. Se recomienda que el agua potable contenga 1.6 ppm de fluoruro para prevenir la caries dental.

¿Cuántos gramos de fluoruro habrá en 1.00 x 106 kg de agua potable? ¿Cuántos gramos de fluoruro de sodio contiene esta cantidad de fluoruro? PM (NaF) = 41.987 g.mol-1 PA (F) = 18.998 g.mol-1 Respuesta: 1600 g ; 3536,12 g.

7. Un recipiente de ácido sulfúrico concentrado cuya etiqueta dice “H2SO4 98,0 % (m/m)” tiene una concentración 18,0 M. a. Calcule su concentración en g.L-1. b. ¿Cuántos mL de reactivo deben diluirse para obtener 1.00 L de disolución 1.00 M?

PM (H2SO4) = 98.076 g.mol-1 Respuesta: 1765,37 g.L-1 ; 55,56 mL.

8. Dada la ecuación:

2 NaNH2 + N2O → NaN3 + NaOH + NH3

a. Determine la masa de amida de sodio y de óxido de dinitrógeno que se requiere para preparar

5.00 g de azida de sodio. b. ¿Cuántos gramos de amoníaco se producen?

PM (NaNH2) = 39.011 g.mol-1 PM (N2O) = 44.011 g.mol-1 PM (NaN3) = 65.007 g.mol-1 PM (NH3) = 17.030 g.mol-1

Respuesta: 6,00 g de amida de sodio y 3,39 g de óxido de dinitrógeno ; 1,31 g de amoníaco.

Unidad de Bioquímica Analítica 3 CIN - Facultad de Ciencias

Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9. Dada la ecuación:

3 NaNH2 + NaNO3 → NaN3 + 3 NaOH + NH3

a. ¿Cuántos gramos de azida de sodio pueden obtenerse a partir de la reacción de 3.50 g de amida

de sodio y 3.50 g de nitrato de sodio? b. Si se obtienen 1.20 g de azida de sodio, ¿cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción?

PM (NaNO3) = 84.992 g.mol-1 Respuesta: 1,94 g ; 61,73 %.

10. ¿Qué masa de iodato de potasio se requiere para preparar 5.00 L de una disolución 0.10 M del mismo? PM (KIO3) = 213.999 g.mol-1 Respuesta: 107,00 g.

11. ¿Cuántos mL de disolución 0.500 M de nitrato de plata se necesitan para reaccionar con 35.0 mL de

una disolución 0.750 M de cromato de sodio? La ecuación para la reacción es:

Na2CrO4 + 2 AgNO3 → Ag2CrO4 + 2 NaNO3 Respuesta: 105 mL.

12. Dada la reacción:

Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O

a. ¿Qué masa de carbonato de sodio se encuentra presente en una muestra impura del compuesto si se necesitan 35.0 mL de una disolución 0.250 M de ácido clorhídrico para hacerlo reaccionar?

b. Si la muestra tenía una masa igual a 1.25 g: ¿qué porcentaje del material es carbonato de sodio? PM (Na2CO3) = 105.986 g.mol-1

Respuesta: 0,46 g ; 37,10 %.

13. ¿Cuáles serían las normalidades de las siguientes disoluciones: ácido clorhídrico 6.00M, ácido sulfúrico

6.00 M y ácido fosfórico 6.00 M, si estos ácidos reaccionaran cediendo todos sus iones hidrógeno? Respuesta: 6 N ; 12 N ; 18 N.

14. El ácido cítrico tiene una fórmula molecular C6H8O7. Una masa de 0.571 g del mismo requiere 42.5 mL

de una disolución 0.210 N de hidróxido de sodio para su neutralización completa. a. ¿Cuál es la masa equivalente del ácido cítrico? b. ¿Cuántos hidrógenos ácidos tiene el ácido cítrico?

PM (C6H8O7) = 192.122 g.mol-1 Respuesta: 63,98 g.eq-1 ; 3.

15. Balancee las siguientes ecuaciones en medio ácido por el método de ión - electrón: SeO4

2- + Hg + Cl- ⇔ SeO32- + Hg2Cl2

CH3CHO + Cr2O7

2- ⇔ Cr3+ + CH3COOH

Respuesta: 2 H+ + SeO42- + 2 Hg + 2 Cl- ⇔ SeO32- + H2O + Hg2Cl2

16. Balancee las siguientes ecuaciones en medio básico por el método del ión - electrón: BH4

- + H2O ⇔ H3BO3 + H2 Mn2O3 + Hg + CN- ⇔ Mn(CN)6

4- + Hg(CN)2

Respuesta: 3 CH3CHO + 8 H+ + Cr2O72- ⇔ 2 Cr3+ + 4 H2O + 3 CH3COOH



REPARTIDO N° 1: Expresiones de concentración, estequiometría, ecuaciones redox - RESOLUCIÓN 1.

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

100.disoluciónV

solutomasav

m%

100.disoluciónV

solutoVv

v%

)L(disoluciónVsolutomolesFormalidad

)L(disoluciónVsolutoesequivalentNormalidad

)L(disoluciónVsolutomolesMolaridad

TdeesdependientionesConcentrac

disoluciónde"partes"10solutode"partes"ppb

disoluciónde"partes"10solutode"partes"ppm

disolucióndetotalesmolesamolesX

100.disoluciónmasa

solutomasam

m%

)kg(disolventemasasolutomolesmolalidad

TdentesindependieionesConcentrac

9

6

a

2. 4 moles de NaOH ---- 1 L de disolución

159,984 g (4 moles . 39,996 g.mol-1) de NaOH ---- 1 L de disolución 1 mL de disolución tiene una masa igual a 1,20 g ⇒ 1000 mL (1L) tendrán 1200 g de masa.

%33,13100.disolucióndeg1200

NaOHdeg984,159100.masa

masam

m%disolución

soluto ===

3. a) 0,600 moles de HBr ---- 1 L de disolución ⇒ en 0,500 L habrá 0,300 moles de HBr

masa de HBr = 0,300 . 80,917 g.mol-1 = 24,2751 g de HBr en 0,500 L de disolución

48 g de HBr ---- 100 g de disolución 24,2751 g ---- x x = 50,573125 g de disolución de HBr concentrado.

b) 1,50 g ---- 1 mL de disolución

50,573125 g ---- x x = 33,715417 mL de disolución de HBr concentrado.

4. En el caso de la sal cloruro de sodio, cuando se produce una disolución diluyendo un mol de la misma en 1 L de agua, la concentración formal es 1 mol.L-1. Sin embargo, la concentración real de cloruro de sodio es prácticamente nula, puesto que es un electrolito fuerte. La Formalidad se refiere por tanto a la cantidad de sustancia disuelta sin tener en cuenta la composición real de la disolución.



F095,1L500,0.mol.g442,58

NaCldeg0,32Vmoles

Formalidad 1)L(disolución

soluto ===−

5. 1 parte de soluto en 1 x 106 partes de disolución

1 g de soluto en 1 x 106 g de disolución 1 g de soluto en 1 x 106 mL de disolución (ρ = 1,00 g.mL-1) 1 g de soluto en 1 x 103 L de disolución ⇒ en 1 L de disolución habrá 1 x 10-3 g de soluto ⇒ 1 ppm: 1 x 10-3 g. L-1

1 g ---- 1 x 106 µg 1 x 10-3 g ---- x x = 1000 µg ⇒ 1 ppm: 1000 µg. L-1 ⇒ 1 ppm: 1 µg. mL-1 ⇒ 1 ppm: 1 mg. L-1

6. 1,6 g de fluoruro en 1 x 106 g de disolución es la recomendación para agua potable.

En 1,00 x 109 g de agua habrá 1600 g de fluoruro.

NaFdemolesmismoslosaencorrespondquemoles219392,84mol.g998,18g1600moles 1F

==−−

⇒ masa de NaF = 84,219392 moles . 41,987 g.mol-1 = 3536,12 g

7. a) 18 moles de H2SO4 en 1 L de disolución

1765,37 g (18 moles . 98,076 g.mol-1) en 1 L de disolución

b) mL56,55M0,18

mL1000.M00,1M

V.MV

i

ffi ===

8. a) 65,007 g ---- 1 mol de NaN3

5 g ---- x x = 0,0769147 moles de NaN3

1 mol de NaN3 se produce a partir de 1 mol de N2O

1 mol de NaN3 se produce a partir de 2 moles de NaNH2

⇒ Se requieren 6,00 g de NaNH2 (2 . 0,0769147 moles . 39,011 g.mol-1) y 3,39 g de N2O (0,0769147moles . 44,011 g.mol-1)

b) masa de NH3 = 0,0769147 moles . 17,030 g.mol-1 = 1,31 g


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9.

a) moles0411803,0

mol.g992,84NaNOdeg50,3

moles0897182,0mol.g011,39

NaNHdeg50,3

13

12

=

=

−

−

3 moles de NaNH2 ---- 1 mol de NaN3

0,0897182 moles ---- x x = 0,029906 moles NaN3

1 mol de NaNO3 ---- 1 mol de NaN3

0,0411803 moles ---- x x = 0,0411803 moles NaN3

El reactivo limitante es aquel que limita la cantidad de producto formado, por lo tanto en este caso el compuesto amida de sodio es el RL. masa de NaN3 = 0,029906 moles . 65,007 g.mol-1 = 1,9440993 g

b) %73,61100.g9440993,1

g20,1100.teteóricamencalculadamasa

erimentalexpmasaientodimren% ===

10. masa de KIO3 = 0,10 M . 213,999 g.mol-1 . 5,00 L = 107 g 11. 1 mol de Na2CrO4 reacciona con 2 moles de AgNO3

0,02625 moles de Na2CrO4 (0,750 M . 35,0 x 10-3 L) reaccionan con x moles de AgNO3

⇒ x = 0,0525 moles de AgNO3

3disolución

3AgNO AgNOdemL105L105,0M500,0

moles0525,0M

molesV ⇒===

12. a) 2 moles de HCl reaccionan con 1 mol de Na2CO3

0,00875 moles de HCl (0,250 M . 35,0 x 10-3 L) reaccionan con x mol de Na2CO3

⇒ x = 0,004375 moles de Na2CO3

⇒ 0,4636887 g de Na2CO3 (0,004375 moles . 105,986 g.mol-1)

b) %10,37100.g25,1

g4636887,0100.masa

masam

m%disolución

soluto ===

13.

i.M

Vi

PMmasa

V.PEmasa

Vesequivalent

Normalidad

)L(disoluciónsoluto

soluto

)L(disoluciónsoluto

soluto

)L(disolución

soluto

=

=

=

=



El parámetro “ i ” representa en las reacciones ácido – base los equivalentes de iones hidrógeno (H+) que cede o acepta un mol de ácido o base, respectivamente. El parámetro “ i ” representa en las reacciones redox los equivalentes de electrones que cede o acepta un mol de agente reductor u oxidante, respectivamente. Por lo tanto: N de HCl = 6 N (1 mol de HCl cede 1 equivalente de H+) N de H2SO4 = 12 N (1 mol de H2SO4 cede 2 equivalentes de H+) N de H3PO4 = 18 N (1 mol de H3PO4 cede 3 equivalentes de H+)

14. a) equivalentes de NaOH = equivalentes de ácido cítrico = 0,210 N . 0,0425 L = 8,925 x 10-3 eq

13

7O8H6C

7O8H6C7O8H6C

7O8H6C

7O8H6C7O8H6C

eq.g98,63eq10.925,8

g571,0esequivalent

masaPE

PEmasa

esequivalent

−−

===

=

b)

11

1

7O8H6C

7O8H6C

7O8H6C7O8H6C

mol.eq3eq.g98,63mol.g122,192

PEPM

i

iPM

PE

−−

−

===

=

15.

a) 2 H+ + 2 e- + SeO42- → SeO32- + H2O 2 Hg + 2 Cl- → Hg2Cl2 + 2 e- 2 H+ + SeO42- + 2 Hg + 2 Cl- → SeO32- + H2O + Hg2Cl2

b) (CH3CHO + H2O → CH3COOH + 2 H+ + 2 e-) x 3 Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- → 2 Cr3+ + 7 H2O

3 CH3CHO + 8 H+ + Cr2O72- → 2 Cr3+ + 4 H2O + 3 CH3COOH

16.

a) BH4- + 7 OH- → H3BO3 + 4 H2O + 8 e-

(2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-) x 4

BH4- + 4 H2O → 4 H2 + OH- + H3BO3 b) Mn2O3 + 12 CN- + 3 H2O + 2 e- → 2 Mn(CN)64- + 6 OH-

Hg + 2 CN- → Hg(CN)2 + 2 e-

Mn2O3 + 14 CN- + 3 H2O + Hg → 2 Mn(CN)64- + 6 OH- + Hg(CN)2



REPARTIDO N° 2: Cifras significativas, propagación de errores y tratamiento estadístico de resultados

1. Redondee cada número a la cantidad de cifras significativas que se indica.

a) 1,2367 a 4 c. s b) 1,2384 a 4 c. s c) 0,1352 a 3 c. s d) 2,051 a 2 c. s e) 2,0050 a 3 c. s f) 2,0150 a 3 c. s g) 2,00501 a 3 c. s Respuesta: 1,237 ; 1,238 ; 0,135 ; 2,1 ; 2,00 ; 2,02 ; 2,01.

2. Escriba cada respuesta con la cantidad correcta de cifras significativas.

a) 1,021 + 2,69 = 3,711 b) 12,3 – 1,63 = 10,67 c) 4,34 x 9,2 = 39,928 d) 0,0602 / (2,113 x 104) = 2,84903 x 10-6 Respuesta: 3,71 ; 10,7 ; 40 ; 2,85 x 10-6.

3. Empleando la cantidad correcta de cifras significativas, calcule la masa molar de:

a) cloruro de bario b) C31H32O8N2 PA Ba = 137,327 g.mol-1 PA H = 1,00794 g.mol-1 PA Cl = 35,4527 g.mol-1 PA O = 15,9994 g.mol-1 PA C = 12,011 g.mol-1 PA N = 14,00674 g.mol-1 Respuesta: 208,232 ; 560,604.

4. Escriba de nuevo el número 3,12356 (± 0,16789 %) en la forma (a) número (± incertidumbre absoluta) y (b) número (± incertidumbre relativa porcentual). Emplee una cantidad razonable de cifras en cada expresión. Respuesta: 3,124 (± 0,005) ; 3,124 (± 0,2 %).

5. Cada blanco en la figura muestra dónde se clavó una serie de dardos. Asocie la letra que corresponde

a cada blanco con las descripciones que siguen:

a) exacto y preciso b) exacto y no preciso c) preciso y no exacto d) ni preciso ni exacto

6. Halle la incertidumbre absoluta y la incertidumbre relativa porcentual para cada cálculo. Exprese los

resultados con una cantidad razonable de cifras significativas.

a) 6,2 (± 0,2) - 4,1 (± 0,1) = ? b) 9,43 (± 0,05) x 0,016 (± 0,001) = ? Respuesta: 2,1 (± 0,2) , 2,1 (± 11 %) ; 0,151 (± 0,009) , 0,151 (± 6 %).


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7. Escriba cada resultado con la cantidad correcta de cifras significativas:

a) 1,0 + 2,1 + 3,4 + 5,8 = 12,3000 b) 106,9 - 31,4 = 75,5000 c) 107,868 - (2,113 x 102) + (5,623 x 103) = 5519,568 d) (26,14 / 37,62) x 4,38 = 3,043413 e) (26,14 / 37,62 x 108) x (4,38 x 10-2) = 3,043413 x 10-10 f) (26,14 / 3,38) + 4,2 = 11,9337 Respuesta: 12,3 ; 75,5 ; 5520 ; 3,04 ; 3,04 x 10-10 ; 11,9.

8. Determine la incertidumbre absoluta y la incertidumbre relativa porcentual para cada cálculo. Exprese

los resultados con una cantidad razonable de cifras significativas.

a) 9,23 (± 0,03) + 4,21 (± 0,02) - 3,26 (± 0,06) = ? b) 91,3 (± 0,1) x 40,3 (± 0,2) / 21,1 (± 0,2) = ? c) [4,97 (± 0,05) - 1,86 (± 0,01)] / 21,1 (± 0,2) = ? d) 2,0164 (± 0,0008) + 1,233 (± 0,002) + 4,61 (± 0,01) = ? e) 2,0164 (± 0,0008) x 103 + 1,233 (± 0,002) x 102 + 4,61 (± 0,01) x 101 = ? Respuesta: 10,18 (± 0,07) , 10,18 (± 0,7 %) ; 174 (± 2) , 174 (± 1 %) ; 0,147 (± 0,003) , 0,147 (± 2 %) ; 7,86 (± 0,01) , 7,86 (± 0,1 %) ; 2185,8 (± 0,8) , 2185,8 (± 0,04 %).

9.

a) Demuestre que la masa molar del cloruro de sodio es 58,4425 (± 0,0009) g.mol-1. b) Para preparar una disolución de cloruro de sodio, se tomó una masa de 2,634 (± 0,002) g y se

disolvió en un matraz aforado de 100,00 (± 0,08) mL. Exprese la molaridad de la disolución resultante y su incertidumbre con la cantidad correcta de cifras significativas.

PA (Na) = 22.989768 (± 0,000006) g.mol-1. PA (Cl) = 35.4527 (± 0.0009) g.mol-1. Respuesta: 0,4507 (± 0,0005) M ; 0,4507 (± 0,1 %) M.

10. Mediante el test Q, decida si el valor 216 debe descartarse del conjunto de resultados 192, 216, 202,

195, 204. Respuesta: No debe descartarse.

11. Empleando el método de mínimos cuadrados se calculó la ecuación de la mejor recta a partir de los

puntos: (3,0 ; -3,87 x104), (10,0 ; -12,99 x 104), (20,0 ; -25,93 x 104), (30,0 ; -38,89 x 104), (40,0 ; -51,96 x 104). Los resultados son: m = -1,29872 x104, b = 256,695, σm = 13,190, σb = 323,57. Exprese la pendiente y la ordenada en el origen y sus incertidumbres con la cantidad correcta de cifras significativas. Respuesta: y = [ - 12987 (± 13) ] x + 257 (± 324)

12. Empleando el test Q, determine el número n más grande que podría conservarse en el conjunto 63,

65, 68, 72, n. Respuesta: 88.

13. Aplique el método de mínimos cuadrados para calcular la ecuación de la mejor recta que pase por los puntos: (1 ; 3), (3 ; 2), (5 ; 0). Exprese su respuesta en la forma y = [m (± σm)]x + [b (± σb)], con la cantidad correcta de cifras significativas. Respuesta: y = [ - 0,8 (± 0,1) ] x + 3,9 (± 0,5)



REPARTIDO N° 2: Cifras significativas, propagación de errores y tratamiento estadístico de resultados - RESOLUCIÓN

1. a) 1,237 b) 1,238 c) 0,135 d) 2,1 e) 2,00 f) 2,02 g) 2,01 2. a) 1,021 + 2,69 = 3,711 ⇒ 3,71 b) 12,3 - 1,63 = 10,67 ⇒ 10,7 c) 4,34 x 9,2 = 39,928 ⇒ 40 d) 0,0602 / (2,113 x 104) = 2,84903 x 10-6 ⇒ 2,85 X 10-6 3.

a) BaCl2 PM = 137,327 + 2(35,4527) = 208,2324 ⇒ 208,232 g.mol-1b) C31H32O8N2 PM = 372,341 + 32,25408 + 127,9952 + 28,01348 = 560,60376 ⇒ 560,604 g.mol-1

4.

a) 310x24,5100

12356,3.16789,0100

medida..%r.i.a.i100.medida

.a.i.%r.i −===⇔=

⇒ 3,124 (± 0,005)

b) 3,124 (± 0,2%) 5.

e) exacto y preciso f) exacto y no preciso g) preciso y no exacto h) ni preciso ni exacto

6.

a) 2236,0)1,0()2,0(.a.i 22resultado =+= %647619,10

1,2100.2236,0%.r.i resultado ==

⇒ 2,1 (± 0,2) ⇒ 2,1 (± 11 %)

b)

2724506,6)25,6()5302226,0(%.r.i25,6

016,0100.001,0%.r.i

5302226,043,9

100.05,0%.r.i22

resultado

2

1=+=

==

==%

4638734009,0100

15088,0.2724506,6100

medida.%.r.i.a.i ===



⇒ 0,151 (± 0,009) ⇒ 0,151 (± 6 %)

7. a) 1,0 + 2,1 + 3,4 + 5,8 = 12,3000 ⇒ 12,3 b) 106,9 - 31,4 = 75,5000 ⇒ 75,5 c) 107,868 - (2,113 x 102) + (5,623 x 103) = 5519,568 ⇒ 107,868 + 211,3 + 5623 = 5520 d) (26,14 / 37,62) x 4,38 = 3,043413 ⇒ 3,04 e) (26,14 / 37,62 x 108) x (4,38 x 10-2) = 3,043413 x 10-10 ⇒ 3,04 x 10-10 f) (26,14 / 3,38) + 4,2 = 11,9337 ⇒ 11,9 8. a) 9,23 (± 0,03) + 4,21 ( ± 0,02) - 3,26 (± 0,06) = ?

07,0)06,0()02,0()03,0(.a.i 222 =++= 10,18 (± 0.07)

10,18 (± 0,7 %) %6876227,0

18,10100.07,0%.r.i ==

b) 91,3 (± 0,1) x 40,3 (± 0,2) / 21,1 (± 0,2) = ?

0755188,1)%.r.i()%.r.i()%.r.i(%.r.i

9478673,01,21100.2,0%.r.i

4962779,03,40100.2,0%.r.

109529,03,91100.1,0%.r.i

i 23

22

21resultado

3

2

1

=++=

==

==

==

8754754,1100

37867,174.0755188,1.a.i ==

⇒ 174 (± 2) ⇒ 174 (± 1 %)

c) [4,97 (± 0,05) - 1,86 (± 0,01)] / 21,1(± 0,2) = ?

866335,1)%.r.i()%.r.i(%.r.i9478673,0

1,21100.2,0%.r.i

607717,111,3

100.05,0%.r.i

)2,0(1,21)05,0(11,3

0509901,0)01,0()05,0(.a.i

22

21resultado

2

1

22numerador

=+=

==

==⇒

±±

=+=

002750854,0100

1473933,0.866335,1.a.i ==

⇒ 0,147 (± 0,003) ⇒ 0,147 (± 2%)

d) 2,0164 (± 0,0008) + 1,233 (± 0,002) + 4,61 (± 0,01) = ?

0102293,0)01,0()002,0()0008,0(.a.i 222 =++=



%1301545,0

8594,7100.0102293,0%.r.i ==

⇒ 7,86 (± 0,01) ⇒ 7,86 (± 0,1 %)

e) [2,0164 (± 0,0008)] 103 + [1,233 (± 0,002)] 102 + [4,61(± 0,01)] 101 = ?

2016,4 (± 0,8) + 123,3 (± 0,2) + 46,1 (± 0,1) = 2185,8

8306623,0)1,0()2,0()8,0(.a.i 222 =++=

%0380026,08,2185

100.8306623,0%.r.i ==

⇒ 2185,8 (± 0,8) ⇒ 2185,8 (± 0,04 %)

9. a) PM NaCl = 22,989768 (± 0,000006) + 35,4527 (± 0,0009) = 58,4425 (± 0,0009) g.mol-1

00090002,0)0009,0()000006,0(.a.i 22 =+=

b) M?)(4506994,0L)00008,0(10000,0.mol.g)0009,0( 58,4425

g)002,0(634,2M 1 ±=±±

±=

−

%1102968,010000,0

100.00008,04425,58

100.0009,0634,2

100.002,0.%r.i222

=

+

+

=

70004971070,0100

4506994,0.1102968,0.a.i ==

⇒ 0,4507 (± 0,0005) M ⇒ 0,4507 (± 0,1%) M

10.

Q (90 %) 0,94 0,76 0,64 0,56 0,51 0,47 N° obs. 3 4 5 6 7 8

amplituddesvíoQ =

Si Q tabulado < Q calculado, el dato dudoso puede ser descartado con un nivel de confianza del 90 %

192, 195, 202, 204, 216 ⇒ 5,0192216204216Q calculado =

−−

=

Como 0,64 > 0,5 ⇒ no debe descartarse.


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 11. y = [ - 12987 (± 13) ] x + 257 (± 324) 12. 63, 65, 68, 72, n.

64,063n72nQ calculado =

−−

=

n = 88

13. D

n.2y2

mσ

σ = D

)x(. 2i

2y2

b∑

=σ

σ

2n)d( 2

i2y −

∑=σ [ ]2i

2i )x(n)x(D ∑−∑=

xi yi xi2 di (yi - m xi - b) di2 1 3 1 - 0,1666 0,02775556 3 2 9 0,3334 0,11115556 5 0 25 - 0,1666 0,02775556

Σ 9 5 35 0,1666668

1666668,023

1666668,02y =

−=σ D = 35 x 3 - 92 = 24

4930068,024

35.1666668,0b ==σ 1443376,0

243.1666668,0

m ==σ

m = - 0,75 b = 3,91666 ⇒ y = [- 0,8 (± 0,1)] x + 3,9 (± 0,5)



REPARTIDO N° 3: Estudio Sistemático del Equilibrio Químico

1. Identifique los ácidos de Brønsted-Lowry entre los reactivos de las siguientes reacciones:

a. NaHSO3 + NaOH Na2SO3 + H2O

b. KCN + HI HCN + KI

c. PO43- + H2O HPO4

2- + OH- 2. Si las siguientes sustancias se disuelven en agua, ¿resultará la disolución ácida, básica o neutra? a. Na+Br- b. Na+CH3COO- c. NH4

+Cl- d. K3PO4 e. (CH3)4N+Cl- 3. Calcule la masa de iodato de bario que puede disolverse en 500 mL de agua a 25 ºC.

Kps (Ba(IO3)2) = 1.57 x 10-9 PM (Ba(IO3)2) = 487.13 g.mol-1 Respuesta: 0,178 g.

4. Cuando el sulfato de amonio se disuelve, tanto el anión como el catión experimentan reacciones ácido base en el agua:

(NH4)2SO4 (s) 2 NH4+ + SO4

2- Kps = 2.76 x 102

NH4+ NH3 + H+ Ka = 5.7 x 10-10

HSO4– H+ + SO4

2- Ka = 1.0 x 10-2 a. Plantee un balance de carga eléctrica para este sistema. b. Formule un balance de masa para este sistema. c. Halle la concentración de NH3 (ac) si el valor de pH se fija en 9.25.

Respuesta: 6,58 M. 5. El fluoruro de calcio en disolución acuosa presenta una constante de solubilidad, Kps, de 3.9 x 10-11. El

ión fluoruro disuelto se comporta como una base débil, cuya Kb = 1.5 x 10-11. Calcule la molaridad del ión calcio si se trabajara a pH 3.00. Respuesta: 3,94 x 10-4 M.

6. El sulfato de plomo tiene una Kps de 2.0 x 10-8. Si una disolución de nitrato de plomo (II) es tratada

con ácido sulfúrico 0.05 M, calcule la concentración de Pb2+ en la disolución.

PbSO4 Pb2+ + SO42-

HSO4- H+ + SO4

2- Ka2 = 1 x 10-2 Respuesta: 3,46 x 10-4 M.

7. Considere un sistema acuoso en el cual se presentan los siguientes equilibrios:

H2A H+ + HA- Ka1

HA- H+ + A2- Ka2 0.100 moles de una sal de A2- se disuelven en 100.00 mL de disolución. El valor de pH de la misma se fija en 7.00 mediante el empleo de una disolución amortiguadora. Deduzca una ecuación que indique la concentración de A2-. La ecuación debe incluir la [A2-], K1 y K2 como únicas variables.

Respuesta:

++

=−−

−

2a1a

14

2a

72

K.K10

K101

1]A[


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 8. Cierta sal metálica del ácido acrílico tiene la fórmula M(H2C=CHCO2)2. Halle la concentración de M2+

en una disolución acuosa saturada de esta sal en la que la concentración de iones hidróxido se mantiene en el valor 1.8 x 10-10 M. Los equilibrios a considerar son:

M(H2C=CHCO2)2 (s) M2+ + 2 H2C=CHCO2- Kps = 6.3 x 10-14

H2C=CHCO2H H+ + H2C=CHCO2- Ka = 5.6 x 10-5

Respuesta: 3,97 x 10-5 M.

9. El sulfuro mercúrico o sulfuro de mercurio (II), mineral que constituye el pigmento del color bermellón, contaminó una muestra biológica acuosa, dando lugar a las siguientes reacciones en ella:

HgS (s) Hg2+ (ac) + S2- (ac) Kps = 5.0 x 10-54

S2- (ac) + H2O HS- (ac) + OH- (ac) Kb1 = 8.0 x 10-1

HS- (ac) + H2O H2S (ac) + OH- (ac) Kb2 = 1.1 x 10-7 a. Plantee un balance de carga eléctrica para este sistema. b. Calcule la concentración de ión mercúrico si se fija el valor de pH en 8.00.


10. Calcule las relaciones de concentración de todas las especies de carbonatos en el equilibrio en una

muestra de sangre humana que tiene un valor de pH de 7.3.

H2CO3 H+ + HCO3- Ka1 = 4.6 x 10-7

HCO3- H+ + CO3

2- Ka2 = 4.4 x 10-11

Respuesta: [H2CO3] = 0,11 [HCO3-] ; [HCO3-] = 1139,06 [CO32-] ; [H2CO3] = 124,10 [CO32-].

11. Calcule la molaridad del ión bario en una disolución de oxalato de bario a la cual se le fija el valor de pH en 5.00. Los equilibrios a considerar serían los siguientes:

BaC2O4 (s) Ba2+(ac) + C2O4

2- (ac) Kps = 1 x 10-6

H2C2O4 (ac) HC2O4- (ac) + H+ (ac) Ka1 = 5.6 x 10-2

HC2O4- (ac) C2O4

2- (ac) + H+ (ac) Ka2 = 5.4 x 10-5


12. Calcule la molaridad del ión plata en una disolución acuosa saturada de fosfato de plata a pH 6.00 si los equilibrios son:

Ag3PO4 (s) 3 Ag+ + PO43- Kps = 2.8 x 10-18

HPO42- H+ + PO4

3- Ka3 = 1.6 x 10-11

H2PO4- H+ + HPO4

2- Ka2 = 6.3 x 10-8

H3PO4 H+ + H2PO4

- Ka1 = 7.1 x 10-3




REPARTIDO N° 3: Equilibrio Químico - RESOLUCIÓN 1. a) NaHSO3 + NaOH ⇔ Na2SO3 + H2O

ÁCIDO 1 BASE 2 BASE 1 ÁCIDO 2

b) KCN + HI ⇔ HCN + KI BASE 1 ÁCIDO 2 ÁCIDO 1 BASE 2

c) PO43- + H2O ⇔ HPO42- + OH-

BASE 1 ÁCIDO 2 ÁCIDO 1 BASE 2 2. a) Na+Br- NEUTRA. Tanto el ión sodio como el ión bromuro no hidrolizan el agua. b) Na+CH3COO- BÁSICA. CH3COO- + H2O ⇔ CH3COOH + OH- c) NH4+Cl- ÁCIDA. NH4+ + H2O ⇔ NH3 + H3O+ d) K3PO4 BÁSICA. PO43- + H2O ⇔ HPO42- + OH- e) (CH3)4N+Cl- NEUTRA. Tanto el ión tetrametilamonio como el ión cloruro no hidrolizan el agua. 3.

M10x321722,74

K]Ba[

])Ba[.2(.]Ba[K

:)1(enSustituyo

)2(]IO[]Ba[2

)1(]IO[.]Ba[KIO2Ba)IO(Ba

43 pseq

2

222ps

eq3eq2

23

2ps3

2)s(23

−+

++

−+

−+−+

==

=

=

=+⇔

1 mol de Ba2+ en el equilibrio proviene de la disociación de 1 mol de Ba(IO3)2 (estequiometría 1:1) ⇒ masa de Ba(IO3)2 = M . V . PM = 7,321722 x 10-4 M . 0,500 L . 487,13 g.mol-1 = 0,17833 g

4. a) [NH4+] + [H+] = [HSO4-] + 2 [ SO42-] + [OH-] b) [NH4+]0 = 2 [SO42-]0

[SO42-]0 = [SO42-]eq + [HSO4–]eq [NH4+]0 = [NH4+] eq + [NH3] eq [NH4+] eq + [NH3] eq = 2 ([SO42-]eq + [HSO4–]eq)


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo c) De ahora en más se omitirán los subíndices de equilibrio. Se recomienda a la hora de establecer el

sistema de ecuaciones, el empleo de variables sencillas para facilitar su resolución.

NH4+ NH3 + H+ B

]H[.A]NH[

]H[.]NH[K4

3a

+

+

+

==

HSO4– H+ + SO42- D

]H[.C]HSO[

]H[.]SO[K4

24´

a

+

−

+−==

(NH4)2SO4 (s) 2 NH4+ + SO42- C.B]SO[.]NH[K 224

24ps == −+

Balance de masa A + B = 2 (C + D)

'K]H[.]SO[2

]SO[2]H[

]NH[.K]NH[

a

242

44a

4

+−−

+

++ +=+

+=

+

+−

++

'K]H[1.]SO[2

]H[K

1.]NH[a

24

a4

+=

+

+

+++

'K]H[1.

]NH[

K2

]H[K

1.]NH[a

24

psa4

M496118,6

]H[K

1

'K]H[1.K2

]NH[ 3a

aps

4 =

+

+

=

+

+

+

M58459,6]H[

]NH[.K]NH[ 4a3 == +

+

5. CaF2 (s) ⇔ Ca2+(ac) + 2 F-(ac) (Kps = 3,9 x 10-11)

F-(ac) + H2O ⇔ HF(ac) + OH- (ac) ( Kb = 1,5 x 10-11)

)2(]F[]OH[

K.]F[]Ca[.2

)3(]F[]HF[]Ca[.2

]F[]Ca[.2

)2(]F[

]OH[.]HF[KOHHFOHF

)1(]F[.]Ca[KF2CaCaF

M10]OH[M10]H[00,3pH

b2

2

002

b2

22ps

2)s(2

113

−−

−+

−+

−+

−

−−−

−+−+

−−−+

+=

+=

=

=+⇔+

=+⇔

=⇒=⇒=



( )

M10x9351523,34

10x9,3.110x0,110x5,1

4

K.1]OH[

K

]Ca[

)1(

1]OH[

K

]Ca[.4

1]OH[

K]Ca[.2.]Ca[

1]OH[

K]Ca[.2]F[1

]OH[K

.]F[]Ca[.2

43

11211

11

3 ps2b

2

2b

32

2

b

22

ps

b

2b2

−

−−

−

−+

−

+

−

++

−

+−

−−+

=

+

=

+

=

+

=

+

=

+

=⇔

+=

K

6. Pb(NO3)2 + H2SO4 → PbSO4 + 2 HNO3 PbSO4 ⇔ Pb2+ + SO42- HSO4- ⇔ H+ + SO42-

+

=⇔

+=

+=

+=

=

=+⇔

=+⇔

+

+−

+−+

−+−+

−−+

−+

−

−++−−

−+−+

2a

224

2a

24

2

2a

242

42

424

2

0240

2

4

24

2a244

24

2ps

24

2)s(4

K]H[1

]Pb[]SO[K

]H[1.]SO[]Pb[

K]SO[.]H[

]SO[]Pb[

]HSO[]SO[]Pb[

]SO[]Pb[

]HSO[]SO[.]H[

KHSOHSO

]SO[.]Pb[KSOPbPbSO

M10x464102,310x0,2.10x1

M05,01K.K

]H[1]Pb[

K]H[1

]Pb[.]Pb[K

482ps

2a

2

2a

22

ps

−−−

++

+

++

=

+=

+=

+

=

([H+] = 0,05 M debido a la primera disociación completa del H2SO4, ácido que se encuentra en exceso)



++

=

++=

++=

++=

++=

++=

++=

=

=+⇔

=+⇔

+→

=⇒=

−−

−

−−−

++−

−+−+−

−+−+−

−−+−

−−

−

−

+−−+−

+−−+

−+

−+

1K10

K.K10

1]A[

1K

10K.K

10]A[M00,1

1K

]H[K.K]H[]A[M00,1

]A[K

]H[.]A[K.K

]H[.]A[M00,1

)3(y)2(]A[K

]H[.]A[K

]H[.]HA[M00,1

)2(]A[]HA[K

]H[.]HA[M00,1

]A[]HA[]AH[M00,1

M00,1]A[

)3(]HA[

]H[.]A[KAHHA

)2(]AH[

]H[.]HA[KHAHAH

ANa2ANa

M10]H[00,7pH

2a

7

2a1a

142

2a

7

2a1a

142

2a2a1a

22

2

2a

2

2a1a

22

2

2a

2

1a

2

1a

22

o2

2

2a2

21a2

22

7

8.

]HAc[]Ac[.]H[KHAcHAc

]Ac[.]M[KAc2M)Ac(M

M10x5555,5]OH[

K]H[M10x8,1]OH[

a

22ps

2)s(2

5w10

−++−

−+−+

−−

+−−

=+⇔

=+⇔

==⇒=



]M[2]HAc[]Ac[

]M[2]Ac[

2

o2

o

+−

+−

=+

=

M10x96851,3)10x9843411,3(

10x3,6]Ac[

K]M[

M10x9843411,3

10x6,510x5555,51

10x3,6.2

K]H[1

K.2]Ac[

]Ac[

K2

K]H[1]Ac[

]Ac[

K2

K]Ac[.]H[]Ac[

]M[2K

]Ac[.]H[]Ac[

525

14

2ps2

5

35

5

14

3

a

ps

2ps

a

2ps

a

2

a

−−

−

−+

−

−

−

−

+−

−

+−

−

−+−

+−+

−

===

=

+

=

+

=

=

+

=+

=+

9. HgS (s) ⇔ Hg2+ (ac) + S2- (ac) Kps = 5,0 x 10-54

S2- (ac) + H2O ⇔ HS- (ac) + OH- (ac) Kb1 = 8,0 x 10-1

HS- (ac) + H2O ⇔ H2S (ac) + OH- (ac) Kb2 = 1,1 x 10-7

a) 2 [Hg2+] + [H+] = 2 [S2-] + [HS-] + [OH-] b)

]S[]HS[]SH[]Hg[

]S[]Hg[

)3(]HS[

]OH[.]SH[KOHSHOHHS

)2(]S[

]OH[.]HS[KOHHSOHS

)1(]S[.]Hg[KSHgHgS

M10]OH[M10]H[00,8pH

22

2

o2

o2

22b22

21b22

22ps

22)s(

68

−−+

−+

−

−−−

−

−−−−−

−+−+

−−−+

++=

=

=+⇔+

=+⇔+

=+⇔

=⇒=⇒=



)2(]S[]HS[]OH[

K.]HS[]Hg[ 22b2 −−

−

−+ ++=

M10x1071319,2110

10x0,8)10(

10x1,1.10x0,8.10x0,5]Hg[

1]OH[

K

]OH[

K.K.K]Hg[

1]OH[

K

]OH[

K.K]Hg[

.]Hg[K

1]OH[

K

]OH[

K.K]Hg[

]S[1]OH[

K

]OH[

K.K.]S[]Hg[

]S[]OH[

K.]S[

]OH[

K.K.]S[]Hg[

)3(y)2(]S[]OH[

K.]S[

]OH[

K.]HS[]Hg[

246

1

26

71542

1b22b1b

ps2

1b22b1b

22

ps

1b22b1b

221b

22b1b22

21b2

22b1b

22

21b2

2b2

−−

−

−

−−−+

−−+

−−

++

−−

+−

−−−+

−−

−

−

−+

−−

−

−

−+

=

++=

++=⇔

++

=

++

=⇔

++=

++=

++=

10. H2CO3 ⇔ H+ + HCO3- Ka1 = 4.6 x 10-7

HCO3- ⇔ H+ + CO32- Ka2 = 4.4 x 10-11 [H+] = 10-pH = 5,01187 x 10-8 M

]CO[.1048,124]COH[]CO[.06,1139.1089537,0]COH[

]CO[.06,1139]HCO[

]HCO[.10x77916,810x01187,5

]HCO[.10x4,4]H[

]HCO[.K]CO[

]HCO[]H[.]CO[

K

]HCO[.1089537,0]COH[]COH[.1782,9]HCO[

]COH[.1782,910x01187,5

]COH[.10x6,4]H[

]COH[.K]HCO[

]COH[]H[.]HCO[

K

2332

2332

233

34

83

1132a2

33

23

2a

332323

32832

7321a

332

31a

−−

−−

−−−

−−

+

−−

−

+−

−−

−

−

+−

+−

=⇔=

=⇔

===⇔=

=⇔=

===⇔=



M10x0886773,110x1854584,9

10x1]Ba[

M10x1854584,91

10x4,510x1

10x4,5.10x6,5)10x1(

10x1

1K

]H[K.K]H[

K]OC[

1K

]H[K.K]H[]OC[

]OC[

K

)1(]OC[K

]H[.]OC[K.K

]H[.]OC[

]OC[

K

]OC[K

]H[.]OC[K.K

]H[.]OC[]Ba[

)3(y)2(]OC[K

]H[.]OC[K

]H[.]OHC[]Ba[

)2(]OC[]OHC[K

]H[.]OHC[]Ba[

]OC[]OHC[]OCH[]Ba[

]OC[]Ba[

)3(]OHC[

]H[.]OC[KOCHOHC

)2(]OCH[

]H[.]OHC[KOHCHOCH

)1(]OC[.]Ba[KOCBaOBaC

M10]H[00,5pH

34

62

4

5

5

52

25

6

2a2a1a

2ps2

42

2a2a1a

22

42242

ps

242

2a

242

2a1a

2242

242

ps

242

2a

242

2a1a

22422

242

2a

242

1a

422

24242

1a

422

24242422

2

o242o

2

42

242

2a2

4242

422

421a42422

242

2ps

242

2)s(42

5

−−

−+

−

−

−

−−

−

−

++−

++−

−

−+−+−

−

−+−+−

+

−+−+−

+

−−+−

+

−−+

−+

−

+−−+−

+−−+

−+−+

−+

==

=

++

=

++

=

++=

++=

++=

++=

++=

++=

=

=+⇔

=+⇔

=+⇔

=⇒=



( )

M10x7252518,1]Ag[

1)10x6,1(

)10x1()10x6,1(.)10x3,6(

)10x1()10x6,1(.)10x3,6(.)10x1,7(

)10x1(10x8,2.3]Ag[

1K

]H[K.K]H[

K.K.K]H[K3]Ag[

1K

]H[K.K]H[

K.K.K]H[

]Ag[K3

]Ag[

)4(y)3()2()1(]Ag[

KK.]Ag[

]H[.KK.K.]Ag[

]H[.KK.K.K.]Ag[

]H[.K3]Ag[

)4(y)3()2(]PO[K

]H[.]PO[K.K

]H[.]PO[K.K.K

]H[.]PO[3]Ag[

)3(y)2(]PO[]HPO[K

]H[.]HPO[K.K

]H[.]HPO[3]Ag[

)2(]PO[]HPO[]POH[K

]H[.]POH[3]Ag[

]PO[]HPO[]POH[]POH[3]Ag[

]PO[3]Ag[

)4(]HPO[

]H[.]PO[KPOHHPO

)3(]POH[

]H[.]HPO[KHPOHPOH

)2(]POH[

]H[.]POH[KPOHHPOH

)1(]PO[.]Ag[KPOAg3POAg

M10]H[00,6pH

3

411

6

118

26

1183

3618

4

3a3a2a

2

3a2a1a

3

ps

3a3a2a

2

3a2a1a

3

3ps

3ps

3a3

ps

3a2a3

2ps

3a2a1a3

3ps

34

3a

34

3a2a

234

3a2a1a

334

34

24

2a

24

2a1a

224

34

2442

1a

42

34

244243

o34o

3

24

34

3a3

424

42

24

2a2

442

43

421a4243

34

3ps

34)s(43

6

−+

−

−

−−

−

−−−

−−+

++++

+++

++

++

+

+

+

+

++

−+−+−+−

+

−−+−+−

+

−−−+−

+

−−−+

−+

−

+−−+−

−

+−−+−

+−−+

−+−+

−+

=

+++=

+++=

+++=

+++=

+++=

+++=

+++=

+++=

=

=+⇔

=+⇔

=+⇔

=+⇔

=⇒=



REPARTIDO N° 4: Titulaciones ácido - base

1. Halle el valor de pH y la concentración de ácido sulfuroso (Ka1 = 1.23 x 10 -2, Ka2 = 6.60 x 10 –8), hidrógeno sulfito y sulfito en cada una de las siguientes disoluciones:

a. Ácido sulfuroso 0.050 M b. Hidrógeno sulfito de sodio 0.050 M c. Sulfito de sodio 0.050 M Respuesta: a. [H2SO3] = 3,06 x 10-2 M ; [HSO3-] = 1,94 x 10-2 M ; [SO32-] = 6,60 x 10-8 M ; pH 1,71. b. [H2SO3] = 1,03 x 10-4 M ; [HSO3-] = 4,98 x 10-2 M ; [SO32-] = 1,29 x 10-4 M ; pH 4,59. c. [H2SO3] = 8,13 x 10-13 M ; [HSO3-] = 8,70 x 10-5 M ; [SO32-] = 4,99 x 10-2 M ; pH 9,94.

2. a. Dibuje en un mismo par de ejes las curvas de valoración de 5 ácidos monopróticos,

cuyos valores de pKa son 2, 4, 6, 8 y 10 respectivamente. b. Dibuje en un mismo par de ejes las curvas de valoración de 5 ácidos monopróticos,

cuyos valores de concentración son 20 mM, 2 mM, 0.2 mM, 0.02 mM y 0.002 mM respectivamente.

3. Dibuje y describa la curva de valoración de un ácido triprótico. 4. Calcule el valor de pH en el punto de equivalencia para las siguientes titulaciones ácido

base y elija de la tabla anexa un indicador adecuado para cada una.

a. Ácido benzoico (pKa = 4.20) 0.01 M con hidróxido de sodio 0.2 M b. Aziridina (pKa = 8.04) 0.01 M con ácido clorhídrico 0.2 M c. Ácido nítrico 0.01 M con hidróxido de potasio 0.2 M d. Etilamina (pKa = 10.60) 0.01 M con ácido perclórico 0.2 M

Indicador Intervalo de viraje Rojo de cresol 0.2 - 1.8 Anaranjado de metilo 3.1 - 4.4 Anaranjado de etilo 3.4 - 4.8 Rojo de metilo 4.8 - 6.0 p-Nitrofenol 5.6 - 7.6 Púrpura de cresol 7.6 - 9.2 Azul de timol 8.0 - 9.6 Nitramina 11.1 - 12.7

Respuesta: a. pH 8,10 ; púrpura de cresol o azul de timol b. pH 5,02 ; rojo de metilo c. pH 7,00 ; púrpura de cresol d. 6,30 ; p - nitrofenol

5. Para titular 10 mL de ácido succínico (H2Su) 0.0617M (Ka1 = 6.46 x 10-5, Ka2 = 3.31 x 10-6)

se tiene en el laboratorio una disolución de hidróxido de sodio 0.0954 M y los indicadores del ejercicio anterior. ¿Qué indicador emplearía para la titulación? Justifique.

6. Se requieren 27.63 mL de una disolución de hidróxido de sodio 0.09381 M para alcanzar el

punto equivalente de la titulación de 100.00 mL de una disolución de un ácido monoprótico muy débil. El pH alcanzado en este punto fue 10.99. Calcule el pKa de dicho ácido. Respuesta: pKa 9,69.



a. Calcule el valor de pH de 50.00 mL de una disolución de cianuro de sodio 0.100 M (Ka HCN = 4.0 x 10-10).

b. La disolución anterior se titula con ácido perclórico 0.438 M. Calcule el valor de pH del punto equivalente.

Respuesta: a. pH 11,20. b. pH 5,24.

8. Calcule el valor de pH de 50.00 mL de una disolución de ácido nitroso 0.100 M después de agregar 0.00, 25.00, 50.00 y 55.00 mL de hidróxido de sodio 0.100 M. ¿Por qué en este caso el valor de pH de la disolución en el punto equivalente no es neutro? Para el ácido nitroso, Ka = 7.1 x 10-4. Respuesta: 2,09 ; 3,15 ; 7,92 ; 11,68.

9. Se tiene un ácido diprótico H2A con pKa1 = 4.6 y pKa2 = 9.2. Para titular 10 mL de una

disolución 0.1 M de dicho ácido se emplea hidróxido de potasio 0.50 M.

a. ¿Qué volumen de KOH se necesita para titular hasta el primer punto de equivalencia? b. ¿Qué volumen de KOH se necesita para titular hasta el segundo punto de equivalencia? c. Calcule el valor de pH en los siguientes volúmenes de KOH agregados

VKOH (mL) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 pH

d. Si tanto el ácido H2A como el titulante KOH se diluyen 10 veces, los volúmenes empleados en la titulación son iguales pero algunos pH cambian. Calcule los valores de pH para los siguientes volúmenes de KOH (0.05 M) en la titulación de 10 mL de H2A 0.01 M.

VKOH (mL) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

pH

Respuesta: a. 2 mL. b. 4 mL c. 2,80 ; 4,6 ; 6,9 ; 9,2 ; 11,03 ; 12,52. d. 3,30 ; 4,6 ; 6,9 ; 9,2 ; 10,53 ; 11,52.



REPARTIDO N° 4: Titulaciones ácido – base - RESOLUCIÓN

1. a) H2SO3 ⇔ H+ + HSO3- Ka1 = 1,23 x 10-2

HSO3- ⇔ H+ + SO32- Ka2 = 6,60 x 10-8

Para la mayoría de los ácidos dipróticos, Ka1 >> Ka2 , por lo que se pueden estudiar como ácidos monopróticos con Ka = Ka1.

H2SO3 ⇔ H+ + HSO3-

C0 0,050 - - Ceq 0,050 – x x x

M10x940039,11.2

)K.050,0(.1.4)K(Kx

0K.050,0x.Kx

x050,0x

xCx

]SOH[]HSO[.]H[

K

21a2

1a1a

1a1a2

2

0

2

32

31a

−

−+

=−−±−

=

=−+⇔

−=

−==

x = [HSO3-] = [H+] = 1,940039 x 10-2 M ⇒ [H2SO3] = [H2SO3]0 - [HSO3-] = 0,050 – x = 0,03059961 M

]HSO[]SO[.]H[

K3

23

2a −

−+

= ⇒ [SO32-] = 6,60 x 10-8 M

pH = 1,7122

b) NaHSO3 → Na+ + HSO3- El hidrógeno sulfito es una sustancia anfótera, por lo que:

HSO3- + H2O ⇔ H2SO3 + OH- 132

14

1a

w

3

322b 10x13,8

10x23,110x1

KK

]HSO[]OH[.]SOH[ −

−

−

−

−

====K

HSO3- ⇔ H+ + SO32- Ka2 = 6,60 x 10-8

]HSO[K

K.K]HSO[.K.K]H[

31a

w1a32a1a−

−+

+

+= = 2,552502 x 10-5 M ⇒ pH = 4,5930

En estos casos, existe una forma más sencilla para calcular el valor aproximado de pH:

5453,42

180456,7910095,12

pKpKpH 2a1a =

+=

+=

Balance de masa: [HSO3-]0 = [HSO3-] + [SO32-] + [H2SO3]



]OH[

]HSO[.K

]H[

]HSO[.K]HSO[050,0

]SOH[]SO[]HSO[050,0

32b32a3

32233

−

−

+

−−

−−

++=

++=

M049768,0]HSO[

]OH[

K

]H[

K1

050,03

1010x917725,3

1310x13,8

2b

510x552502,2

810x60,6

2a==

++

−

−

−

−

−

−

+321321

M10x286850,110x552502,2

10x9768,4.10x60,6]H[

]HSO[.K]SO[

]HSO[]H[.]SO[

K

M10x032777,110x917726,3

10x9768,4.10x13,8]OH[

]HSO[.K]SOH[

]HSO[]OH[.]SOH[

K

45

2832a2

33

23

2a

410

21332b

323

322b

−−

−−

+

−−

−

+−

−−

−−

−

−

−

−

===⇔=

===⇔=

c) Na2SO3 → 2 Na+ + SO32-

H2O + SO32- ⇔ HSO3- + OH- 78

14

2a

w23

31b 10x5151,1

10x60,610x1

KK

]SO[]OH[.]HSO[ −

−

−

−

−−

====K

C0 0,050 - - Ceq 0,050 – x x x

M10x696163,81.2

)K.050,0(.1.4)K(Kx

0K.050,0x.Kx

x050,0x

xCxK

51b2

1b1b

1b1b2

2

0

2

1b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

−=

x = [HSO3-] = [OH-] = 8,696163 x 10-5 M

[SO32-] = [SO32-]0 - [HSO3-] = 0,050 – x = 4,991303 x 10-2 M

939328,9pHM10x149932,110x696163,8

10x1]OH[

K]H[ 10

5

14w =⇒=== −

−

−

−+

M10x13,8K]OH[

]HSO[.K]SOH[ 13

2b32b

32−

−

−

===


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 2. Titulación de ácidos monopróticos con hidróxido de sodio 3. Titulación de ácido fosfórico con hidróxido de sodio

4. La reacción entre una especie débil y una especie fuerte es siempre completa.

El agente titulante tiene una concentración 20 veces superior a la de los analitos (0,2 M vs 0,01 M), por lo que el gasto en todos los casos es muy pequeño. Esto permite despreciar la variación en la concentración final (Cf) de los productos.

a) Ácido benzoico (pKa 4.20) 0.01 M con NaOH 0.2 M C6H5COOH + OH- → C6H5COO- + H2O

C0 0,01 -

⊕ 0,01 Cf - 0,01

(⊕ : agrego)

En el punto equivalente, el valor de pH lo fija el benzoato, base débil conjugada del ácido benzoico:

C6H5COO- + H2O ⇔ C6H5COOH + OH- 10pK

14

a

wb 10x584893,1

1010

KKK

a

−−

−

===

Cf 0,01 - -

Ceq 0,01 - x x x

xCx

]COOHC[]COOHHC[.]OH[

K0

2

56

56b −

==−

−



M10x258846,11.2

)K.01,0(.1.4)K(Kx

0K.01,0x.Kx

x01,0x

xCxK

6b2

bb

bb2

2

0

2

b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

−=

x = [OH-] = 1,258846 x 10-6 M

10,8pHM10x943783,710x258846,1

10x1]OH[

K]H[ 96

14w =⇒=== −

−

−

−+

Indicador: púrpura de cresol o azul de timol

b) Aziridina (pKa = 8.04) 0.01 M con HCl 0.2 M

Az + H+ → AzH+ C0 0,01 - ⊕ 0,01 Cf - 0,01

En el punto equivalente, el valor de pH lo fija el ácido débil conjugado de la aziridina: H2O + AzH+ ⇔ Az + H3O+ Ka = 9,120108 x 10-9

Cf 0,01 - - Ceq 0,01 - x x x

M10x545367,91.2

)K.01,0(.1.4)K(Kx

0K.01,0x.Kx

x01,0x

]AzH[]H[.]Az[K

6a2

aa

aa2

2

a

−

+

+

=−−±−

=

=−+⇔

−==

x = [H+] = 9,545367 x 10-6 M ⇒ pH = 5,02

Indicador: rojo de metilo

c) Ácido nítrico 0.01 M con KOH 0.2 M

HNO3 + KOH → KNO3 + H2O En el punto equivalente, el valor de pH lo fija la autoprotólisis del H2O: H2O ⇔ H+ + OH- ⇒ pH = 7 Indicador: púrpura de cresol


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo d) Etilamina (pKa = 10.60) 0.01 M con HClO4 0.2 M

EtNH2 + H+ → EtNH3 +

C0 0,01 - ⊕ 0,01 Cf - 0,01

En el punto equivalente, el valor de pH lo fija el ácido débil conjugado de la etilamina: H2O + EtNH3 + ⇔ EtNH2 + H3O+ Ka = 2,511886 x 10-11

Cf 0,01 - -

Ceq 0,01 - x x x

M10x011746,51.2

)K.01,0(.1.4)K(Kx

0K.01,0x.Kx

x01,0x

]EtNH[]H[.]EtNH[

K

7a2

aa

aa2

2

3

2a

−

+

+

=−−±−

=

=−+⇔

−==

x = [H+] = 5,011746 x 10-7 M ⇒ pH = 6,30

Indicador: p-nitrofenol

5. En general, a la hora de valorar ácidos dipróticos orgánicos, es preferible titularlos hasta el segundo punto

equivalente, ya que, en este punto, el salto en el valor de pH es mayor que en el primer punto equivalente. Esto se debe a que el valor de pH, luego del segundo punto equivalente, está fijado por el exceso de base fuerte agregado. El valor de pH en el segundo punto equivalente lo fija el succinato (Su2-), base débil conjugada del ácido succínico (H2Su). Se debe tener en cuenta que todo el H2Su inicial pasa a Su2-, de acuerdo a la siguiente reacción de neutralización:

H2Su + 2 OH- → Su2- + 2 H2O moles de H2Su = 0,0617 M . 10 x 10-3 L = 6,17 x 10-4 moles 1 mol de H2Su ---- 1 mol de Su2- 6,17 x 10-4 moles ---- x ⇒ x = 6,17 x 10-4 moles de Su2- Para calcular la molaridad de Su2- en este punto, se debe tener en cuenta el volumen agregado de agente titulante: 1 mol de H2Su ---- 2 moles de OH-

6,17 x 10-4 moles ---- x → x = 1,234 x 10-3 moles de OH-

→ L10x293501,1M0954,0moles10x234,1 2

3

OHdeagregado−

−

==−V



→ M10x6902,2L10x93501,12L10x10

moles10x17,6 233

4

Su2−

−−

−

=+

=−M

Su2- + H2O ⇔ HSu- + OH- 96

14

2a

w1b 10x021148,3

10x31,310x1

KK

K −−

−

===

C0 0,026902 - - Ceq 0,026902 - x x x

xCx

]Su[]HSu[.]OH[K

0

2

21b −==

−

−−

M10x013750,91.2

)K.026902,0(.1.4)K(Kx

0K.026902,0x.Kx

x026902,0xK

61b2

1b1b

1b1b2

2

1b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

x = [OH-] = 9,013750 x 10-6 M

95,8pHM10x109416,110x013750,9

10x1]OH[

K]H[ 9

6

14w =⇒=== −

−

−

−+

Indicador: azul de timol

6. En este caso, el valor de pH en el punto equivalente lo fija la base débil conjugada, A-, de acuerdo a la

siguiente reacción de neutralización:

HA + OH- → A- + H2O moles de OH- consumidos = 0,09381 M . 27,63 x 10-3 L = 2,591970 x 10-3 moles 1 mol de OH- consumido ---- 1 mol de A- generado 2,591970 x 10-3 moles ---- x → x = 2,591970 x 10-3 moles de A- generados

moles10x030847,2L10.)00,10063,27(

moles10x591970,2M 23

3

A−

−

−

=+

=−

A- + H2O ⇔ HA + OH-

C0 0,02030847 - - Ceq 0,02030847 - x x x

xCx

]A[]HA[.]OH[K

0

2

b −==

−

−



El valor de pH en el punto equivalente es 10,99, por lo tanto: [H+] = 10-10,99 = 1,023293 x 10-11 M

→ M10x772372,910x023293,1

10x1]H[

K]OH[x 4

11

14w −

−

−

+− ====

542-

24

b 10x940153,410x772372,910x2,030847

)10x772372,9(]A[

]HA[.]OH[K −−

−

−

−

=−

==

69,9pK10x024228,210x940153,4

10x1KK

K a10

5

14

b

wa =⇒=== −

−

−

7. a) NaCN → Na+ + CN-

0,100 M - 0,100 M 0,100 M

CN- + H2O ⇔ HCN + OH-

C0 0,100 - - Ceq 0,100 - x x x

5

10

14

a

w

0

2

b 10x5,210x0,4

10x1KK

xCx

]CN[]HCN[.]OH[K −

−

−

−

−

===−

==

M10x568688,11.2

)K.100,0(.1.4)K(Kx

0K.100,0x.Kx

x100,0xK

3b2

bb

bb2

2

b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

x = [OH-] = 1,568688 x 10-3 M

20,11pHM10x374754,610x568688,1

10x1]OH[

K]H[ 12

3

14w =⇒=== −

−

−

−+

b) En este caso, todo el cianuro inicial pasa a ácido cianhídrico, de acuerdo a la siguiente reacción de

neutralización:

CN- + H+ → HCN Para calcular la molaridad de HCN en este punto, se debe tener en cuenta el volumen agregado de agente titulante: moles de CN- = moles de HClO4



0,100 M . 0,050 L = V . 0,438 M → V 4HClO L10x141553,1

M438,0L050,0.M100,0 2

4HClOdeagregado−==

M081413,0L)01141553,0050,0(

L050,0.M100,0M HCN =+

=

En el punto equivalente: HCN ⇔ CN + H K = 4,0 x 10 - + a -10

C0 0,081413 - - Ceq 0,081413 - x x x

M10x706380,51.2

)K.081413,0(.1.4)K(Kx

0K.081413,0x.Kx

x081413,0x

]HCN[]H[.]CN[K

6a2

aa

aa2

2

a

−

+−

=−−±−

=

=−+⇔

−==

x = [H+] = 5,706380 x 10-6 M ⇒ pH = 5,24

8. 0,00 mL agregado de disolución de NaOH 0,100 M:

HNO2 ⇔ NO2 + H+ Ka = 4,0 x 10-10 -

C0 0,100 - -

Ceq 0,100 - x x x

M10x078625,81.2

)K.100,0(.1.4)K(Kx

0K.100,0x.Kx

x100,0x

]HNO[]H[.]NO[

K

3a2

aa

aa2

2

2

2a

−

+−

=−−±−

=

=−+⇔

−==

x = [H+] = 8,078625 x 10-3 M ⇒ pH = 2,09 25,00 mL agregados de disolución de NaOH 0,100 M: HNO2 + OH- → NO2- + H2O

n0 0,100 M . 0,050 L - - ⊕ 0,100 M . 0,025 L nf 0,0025 - 0,0025



El valor de pH en este caso coincide con el valor de pKa dado que los moles de ácido y de base conjugada se igualan, obteniéndose de este modo una disolución buffer:

→ 15,3moles

moleslogpK

01

2HNO

2NOa =

+=−

44 344 21

43421

pH

50,00 mL agregados de disolución de NaOH 0,100 M: Este volumen de agente titulante representa el volumen equivalente: HNO2 + OH- → NO2- + H2O

n0 0,100 M . 0,050 L - - ⊕ 0,100 M . 0,050 L nf - - 0,0050 moles

→ M050,0L)050,0050,0(

moles0050,02NO =

+=−M

NO2- + H2O ⇔ HNO2 + OH-

C0 0,050 - - Ceq 0,050 - x x x

11

4

14

a

w

0

2

2

2b 10x408451,1

10x1,710x1

KK

xCx

]NO[]HNO[.]OH[

K −−

−

−

−

===−

==

M10x391743,81.2

)K.050,0(.1.4)K(Kx

0K.050,0x.Kx

x050,0xK

7b2

bb

bb2

2

b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

x = [OH-] = 8,391743 x 10-7 M

92,7pHM10x191648,110x391743,8

10x1]OH[

K]H[ 8

7

14w =⇒=== −

−

−

−+

55,00 mL agregados de disolución de NaOH 0,100 M: En este punto, el valor de pH lo fija el exceso de base fuerte agregado (5 mL):

68,11pH10x1,2]OH[

K]H[M10x761905,4

mL)00,5500,50(mL00,5.M100,0]OH[ 12w3 =⇒==⇒=

+=→ −

−+−−


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9. a) En el primer punto equivalente, uno de los dos iones hidrógeno es neutralizado por el agente titulante, de

acuerdo a la siguiente reacción:

H2A + OH- → HA- + H2O moles iniciales de H2A = moles consumidos de OH- = 0,1 M . 10 x 10-3 L = 0,001 moles

→ )mL2(L10x2M50,0

moles001,0 3OHdeagregado

−==−V

b) En el segundo punto equivalente, los dos iones hidrógeno son neutralizados por el agente titulante, de acuerdo a la siguiente reacción:

H2A + 2 OH- → A2- + 2 H2O moles consumidos de OH- = 2.(moles iniciales de H2A) = 2.(0,1 M .10 x 10-3 L) = 0,002 moles

→ )mL4(L10x4M50,0

moles002,0 3OHdeagregado

−==−V

c) 0,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M:

Para la mayoría de los ácidos dipróticos, Ka1 >> Ka2 , por lo que se pueden estudiar como ácidos monopróticos con Ka = Ka1. H2A ⇔ HA- + H+ Ka1 = 2,511886 x 10-5

C0 0,1 - - Ceq 0,1 - x x x

M10x572384,11.2

)K.1,0(.1.4)K(Kx

0K.1,0x.Kx

x1,0x

xCx

]AH[]HA[.]H[

K

31a2

1a1a

1a1a2

2

0

2

21a

−

−+

=−−±−

=

=−+⇔

−=

−==

x = [H+] = 1,572384 x 10-3 M ⇒ pH = 2,80 1,0 mL agregado de disolución de KOH 0,50 M: En este punto, se agregó la mitad del primer volumen equivalente, se obtiene de este modo una disolución buffer (H2A/HA-):

H2A + OH- → HA- + H2O n0 1 x 10-3 - - ⊕ 5 x 10-4 neq 5 x 10-4 - 5 x 10-4



6,410x510x5log6,4

moles

moleslogpKpH 4

4

A2H

HA1a =

+=

+= −

−−

2,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: Primer punto equivalente, el valor de pH lo fija la especie presente en disolución, el anfolito (HA-).

9,62

2,96,42

pKpKpH 2a1a

=+

=+

=

3,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M:

2 de los 3 mL se emplearon para neutralizar el primer ión hidrógeno de la especie diprótica, el mL restante reacciona con el anfolito, generándose una disolución buffer (HA-/A2-):

HA- + OH- → A2- + H2O n0 1 x 10-3 - - ⊕ 5 x 10-4 neq 5 x 10-4 - 5 x 10-4

2,910x510x5log2,9

moles

moleslogpKpH 4

4

HA

2A2a =

+=

+= −

−

−

−

4,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: Segundo punto equivalente, el valor de pH lo fija la especie presente en disolución, A2-.

M10x142857,7L10.)410(

moles001,0M 23A2

−−

=+

=−

A2- + H2O ⇔ HA- + OH-

C0 0,07142857 - - Ceq 0,07142857 - x x x

5

10

14

2a

w

0

2

21b 10x584893,110x309573,6

10x1KK

xCx

]A[]HA[.]OH[K −

−

−

−

−−

===−

==

M10x056091,11.2

)K.07142857,0(.1.4)K(Kx

0K.07142857,0x.Kx

x07142857,0xK

31b2

1b1b

1b1b2

2

1b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

x = [OH-] = 1,056091 x 10-3 M → 02,11pHM10x468880,910x056091,1

10x1]OH[

K]H[ 12

3

14w =⇒=== −

−

−

−+



5,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: En este punto, el valor de pH lo fija el exceso de base fuerte agregado (1 mL):

52,12pH10x3]OH[

K]H[M10x333333,3

mL)00,500,10(mL00,1.M50,0]OH[ 13w2 =⇒==⇒=

+=→ −

−+−−

d) 0,0 mL agregados de disolución de KOH 0,050 M:

Para la mayoría de los ácidos dipróticos, Ka1 >> Ka2 , por lo que se pueden estudiar como ácidos monopróticos con Ka = Ka1. H2A ⇔ HA- + H+ Ka1 = 2,511886 x 10-5

C0 0,01 - - Ceq 0,01 - x x x

M10x887851,41.2

)K.01,0(.1.4)K(Kx

0K.01,0x.Kx

x01,0x

xCx

]AH[]HA[.]H[

K

41a2

1a1a

1a1a2

2

0

2

21a

−

−+

=−−±−

=

=−+⇔

−=

−==

x = [H+] = 4,887851 x 10-4 M ⇒ pH = 3,31 1,0 mL agregado de disolución de KOH 0,050 M: En este punto, se agregó la mitad del primer volumen equivalente, se obtiene de este modo una disolución buffer (H2A/HA-):

H2A + OH- → HA- + H2O n0 1 x 10-4 - - ⊕ 5 x 10-5 neq 5 x 10-5 - 5 x 10-5

6,410x510x5log6,4

moles

moleslogpKpH 5

5

A2H

HA1a =

+=

+= −

−−

2,0 mL agregados de disolución de KOH 0,050 M: Primer punto equivalente, el valor de pH lo fija la especie presente en disolución, el anfolito (HA-).

9,62

2,96,42

pKpKpH 2a1a =

+=

+=



3,0 mL agregados de disolución de KOH 0,050 M:

2 de los 3 mL se emplearon para neutralizar el primer ión hidrógeno de la especie diprótica, el mL restante reacciona con el anfolito, generándose una disolución buffer (HA-/A2-):

HA- + OH- → A2- + H2O n0 1 x 10-4 - - ⊕ 5 x 10-5 neq 5 x 10-5 - 5 x 10-5

2,910x510x5log2,9

moles

moleslogpKpH 5

5

HA

2A2a =

+=

+= −

−

−

−

4,0 mL agregados de disolución de KOH 0,050 M: Segundo punto equivalente, el valor de pH lo fija la especie presente en disolución, A2-.

M10x142857,7L10.)410(

moles0001,0M 33A2

−−

=+

=−

A2- + H2O ⇔ HA- + OH-

C0 0,007142857 - - Ceq 0,007142857 - x x X

5

10

14

2a

w

0

2

21b 10x584893,110x309573,6

10x1KK

xCx

]A[]HA[.]OH[K −

−

−

−

−−

===−

==

M10x286308,31.2

)K.007142857,0(.1.4)K(Kx

0K.007142857,0x.Kx

x007142857,0xK

41b2

1b1b

1b1b2

2

1b

−=−−±−

=

=−+⇔

−=

x = [OH-] = 3,286308 x 10-4 M

52,10pHM10x042929,310x286308,3

10x1]OH[

K]H[ 11

4

14w =⇒=== −

−

−

−+

5,0 mL agregados de disolución de KOH 0,050 M: En este punto, el valor de pH lo fija el exceso de base fuerte agregado (1 mL):

52,11pH10x3]OH[

K]H[M10x333333,3

mL)00,500,10(mL00,1.M050,0]OH[ 12w3 =⇒==⇒=

+=→ −

−+−−



REPARTIDO N° 5: Disoluciones Amortiguadoras 1. a. ¿Qué masa de bicarbonato de sodio debe agregarse a 4 g de carbonato de potasio para obtener 500 mL de

disolución acuosa pH 10.8? pKa (CO3

2- / HCO3-) = 10.33

PM (K2CO3) = 138.2 g.mol-1 b. ¿Cuál será el valor de pH de la disolución anterior si se agregan 100 mL de ácido clorhídrico 0.100 M? c. ¿Qué volumen de ácido nítrico 0.320 M debe añadirse a 4.00 g de carbonato de potasio para obtener 250 mL

de disolución acuosa pH 10?

Respuesta: a. 0,82 g. b. 10,31. c. 61,62 mL.

2. ¿Qué masa de dihidrógeno fosfato de sodio (PM = 120 g.mol-1) se debe agregar a 5 g de hidrógeno fosfato de

potasio (PM = 174 g.mol-1) para obtener 500 mL de disolución acuosa pH 7.0? (pKa = 6.9) ¿Cuál será el valor de pH de la disolución anterior si se agregan 100 mL de ácido clorhídrico 0.100 M? Respuesta: 2,74 g ; 6,66.

3. Calcule el volumen de disolución de hidróxido de potasio 0.423 M que debería agregarse a 5.00 g de un ácido

diprótico de masa molar 150.08 g.mol-1 para dar una disolución buffer pH 3. pKa1 = 3.036 , pKa2 = 4.366 Respuesta: 37,57 mL.

4. El aminoácido Serina tiene dos equilibrios ácido base como se muestra en el esquema, los valores de pKa1 y pKa2

son 2,19 y 9,21 respectivamente.

La masa molar del reactivo comercial más común (Ser) es 105 g.mol-1 y de ese reactivo se disuelven 5,376 g en 250,0 mL (disolución A). a. ¿Cuál es la concentración total de Serina en la disolución A? b. ¿Cuál es el valor de pH de la disolución A?

De la disolución A se toma 1.00 mL, se le agregan 0.50 mL de hidróxido de sodio 0.15 M y el volumen se lleva a 10.0 mL con agua (disolución B). c. ¿Cuáles son las concentraciones de Ser y Ser– en la disolución B? d. ¿Cuál es el valor de pH de la disolución B?

De la disolución A se toman 3.54 mL, se le agregan 0.15 mL de HNO3 0.01 M y el volumen se lleva a 10.0 mL con agua (disolución C) e. ¿Cuáles son las concentraciones de Ser+ y Ser en la disolución C? f. ¿Cuál es el valor de pH de la disolución C? g. De las tres disoluciones del problema, A, B y C, ¿Cuál espera usted que tenga mayor capacidad

amortiguadora? ¿Por qué? Respuesta: a. 0,2048 M. b. 5,7. c. [Ser] = 1,3 x 10-2 M , [Ser-] = 7,5 x 10-3 M. d. 8,97. e. [Ser+] = 1,5 x 10-4 M , [Ser] = 7,2 x 10-2 M. f. 4,87. g. B.


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 5. Las disoluciones amortiguadoras funcionan en intervalos de pH limitados por su composición. A menudo, se

intenta incrementar el intervalo de pH útil mezclando dos amortiguadores diferentes en la misma disolución. Tal es el caso del acetato de amonio. pKa (CH3COOH/CH3COO-) = 4.76 pKa (NH4

+/NH3) = 9.2 a. Calcule la constante del equilibrio que se genera en la disolución: CH3COOH + NH3 ⇔ CH3COO- + NH4

+.

b. ¿En qué intervalo o intervalos de pH es útil una disolución de acetato de amonio como amortiguador? c. Se prepara una disolución con 12 mL de ácido acético 0.3 M, 5 mL de amoníaco 0.1 M y agua suficiente para

que el volumen final sea 50 mL ¿Qué pH espera que tenga la disolución? d. ¿Cuál será el valor de pH si a la disolución del inciso (c) se le agregan 10 mL de hidróxido de sodio 0.3 M?

Respuesta: a. 2,75 x 104. b. pKa ± 1 y pKa´ ± 1. c. 3,97. d. 5,53.

6. Se preparó una disolución amortiguadora de sulfato de amonio ( (NH4)2SO4 ) 0.05 M.

a. Calcule la constante del equilibrio que se genera en la disolución: NH4+ + SO4

2- ⇔ NH3 + HSO4-.

b. Calcule el valor de pH y las concentraciones de las cuatro especies en el equilibrio.

pKa ( NH4+/NH3) = 9.24

pKa ( HSO4-/SO4

2-) = 1.99 Respuesta: a. 5,62 x 10-8 b. pH 5,46 ; [NH3] = [HSO4

-] = 1,68 x 10-5 M ; [NH4+] = 0,09998324 M ; [SO4

2-] = 0,04998324 M. 7. Se tienen dos frascos cada uno de los cuales contiene una de las especies del par ácido base HA/A- cuyo pKa es

7.85. Para averiguar las concentraciones de las sustancias, se hacen dos titulaciones. Para titular 5.0 mL de HA se utilizaron 15.3 mL de hidróxido de sodio 0.0948 M al punto final, mientras que para titular 10.0 mL de A- se emplearon 13.7 mL de ácido clorhídrico 0.184 M al punto final. a. Calcule las concentraciones de HA y A-. b. En la siguiente tabla, se presentan tres amortiguadores preparados a partir de los frascos de HA, A- y agua

destilada. Calcule en cada caso el valor de pH y la concentración del amortiguador. c. ¿Cuál de los tres amortiguadores tendrá mayor capacidad tamponadora?

Amortiguador I II III

Volumen HA (mL) 3.2 4.8 25

Volumen A- (mL) 36 1.9 29

Volumen final (mL) 100 15.0 100

Respuesta: a. [HA] = 0,2901 M , [A-] = 0,2521 M. b. [Amortiguador I] = 0,100 M , pH 8,84 ; [Amortiguador II] = 0,1248 M , pH 7,39 ; [Amortiguador III] = 0,1456 M , pH 7,85. c. Amortiguador III.

8. El par conjugado ácido acético/acetato (CH3COOH/CH3COO-) tiene una Ka = 1.82 x 10-5 a 25 ºC. Usted dispone en

su laboratorio de acetato de sodio (CH3COONa) y de una disolución de ácido acético glacial (96% m/m , densidad 1.048 g.mL-1). Describa detalladamente (con cálculo de masa y/o de volumen) cómo prepararía 1 L de disolución amortiguadora CH3COOH/CH3COO- 0.1 M pH 4.74. PM (CH3COOH) = 60 g.mol-1 PM (CH3COONa) = 83 g.mol-1

9. A 5 °C, el pKa del par ácido acético - acetato vale 4.770.

a. Calcule el volumen de ácido clorhídrico 0.100 M y la masa de acetato de sodio dihidratado (PM 118.06 g.mol-1) que se deben mezclar a 5 °C para preparar 250 mL de disolución buffer 0.1 M pH 5.00.

b. Si usted mezclara lo calculado en la parte a), el valor de pH de la disolución resultante no sería exactamente 5.00. Describa cómo prepararía correctamente esta disolución amortiguadora en el laboratorio.

Respuesta: a. 92,65 mL ; 2,9515 g.



REPARTIDO N° 5: Disoluciones Amortiguadoras - RESOLUCIÓN 1. a)

g823818,0mol.g84.L500,0.M01961471,0masa

M01961471,0951209,2

disolucióndeL500,0COdemoles10x894356,2

]HCO[

moles10x894356,2mol.g2,138

g4moles

951209,2]HCO[]CO[1047,0

]HCO[]CO[log33,108,10

)33,10pK(]HCO[]CO[logpKpH

1

moles310x807355,9

3NaHCO

23

2

3

213CO2K

3

2347,0

3

23

2a3

23

2a

==⇒

==⇒

==

==⇔=

=−

=

+=

−

−

−−

−

−−

−

−

−

−

−

−

4444 34444 21

b) CO32- + H+ → HCO3-

0,02894356 – 0,01 9,807355 . 10-3 + 0,01

31,10pH

M10x890630,401894356,0

019807355,0.10x677351,4]CO[

]HCO[.K]H[ 11

11

23

3a2

=⇒

=== −−

−

−+

c) CO32- + H+ → HCO3-

0,02894356 – x x “x” representa los moles de ácido nítrico consumidos y los moles de hidrógeno carbonato generados

L10x1625,6M320,0

moles10x971988,1V

moles10x971988,1x

33,0x

x02894356,0log]HCO[]CO[

log33,1010

)33,10pK(]HCO[]CO[

logpKpH

22

HNO

2

3

23

a3

23

a

3

22

−−

−

−

−

−

−

==⇒

=⇒

−=

−=

=−

=

+=



−−−−

−−

−

−−

−

−

−−−

−+

==⇒

=⇒

=

+=

+=

==

+→

4212

4PO2H

422

4PO2H

24HPO2

42

24

2a

2124HPO

2)ac(4)ac(42

POHdeg739063,2mol.g120.moles10x282552,2masa

POHdemoles10x282552,2x

7molesx

moles10.873563,2log9,6

]POH[]HPO[

logpKpH

moles10x873563,2mol.g174g5moles

HPOK2HPOK

moles agregados de HCl = 0,1 M . 0,100 L = 0,01 moles

HPO42- (ac) + H+ (ac) → H2PO4- (ac)

t0 2,873563 x 10-2 0,01 2,282552 x 10-2 tfinal 2,873563 x 10-2 - 0,01 - 2,282552 x 10-2 + 0,01

66,6moles03282552,0

moles01873563,0log9,6

]POH[]HPO[

logpKpH4PO2H

24HPO

42

24

a =

+=

+=

−

−

−

−

3. moles10x331556,3mol.g08,150g00,5moles 2

1A2H−

−==

H2A + OH- → HA- + H2O

n0 0,0331556 - - neq 0,0331556 – x x x

3molesx0331556,0

molesxlog036,3]AH[]HA[logpKpH

2a1

=

−

+=

+=

−

→ x = 1,589110 x 10-2 moles = moles agregados de OH-

→ L10x756761,3M423,0

moles10x589110,1 22

OHdeagregado−

−

==−V



a) M2048,0)L10x250(.)mol.g105(

g376,5M 31Ser ==−−

b) Ser es una sustancia anfótera, por lo tanto:

7,52

21,919,22

pKpKpH 21 aa =

+=

+=

c) moles de Ser = 0,2048 M . 1,00 x 10-3 L = 2,048 x 10-4 moles

moles agregados de OH- = 0,15 M . 5,0 x 10-4 L = 7,5 x 10-5 moles Ser + OH- → Ser - + H2O

n0 2,048 x 10-4 - ⊕ 7,5 x 10-5 nf 1,298 x 10-4 7,5 x 10-5

M01298,0L10x10

moles10x298,1M 3

4

Ser ==−

−

M0075,0L10x10

moles10x5,7M 3

5

Ser ==−

−

−

d) El valor de pH en la disolución B está determinado por el par conjugado Ser / Ser -:

97,8M01298,0

M0075,0log21,9]Ser[]Ser[logpKpH

2a =

+=

+=

−

e) moles de Ser = 0,2048 M . 3,54 x 10-3 L = 7,25 x 10-4 moles moles agregados de H+ = 0,01 M . 1,5 x 10-4 L = 1,5 x 10-6 moles Ser + H+ → Ser + + H2O

n0 7,25 x 10-4 - ⊕ 1,5 x 10-6 nf 7,235 x 10-4 1,5 x 10-6

M07235,0L10x10

moles10x235,7M 3

4

Ser ==−

−

M00015,0L10x10

moles10x5,1M 3

6

Ser ==−

−

+


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo f) El valor de pH en la disolución C está determinado por el par conjugado Ser + / Ser :

87,4M00015,0M07235,0log19,2

]Ser[]Ser[logpKpH

1a =

+=

+=

+

g) La disolución B presenta mayor capacidad amortiguadora (β) porque el valor de pH cae dentro del rango de

pKa2 ± 1. 5.

a) pKa (CH3COOH/CH3COO-) = 4,76 ⇒ Ka = 1,737801 x 10-5

pKa´ (NH4+/NH3) = 9,20 ⇒ Ka´ = 6,309573 x 10-10

4á

aá

a4333

a33

á

43

10x7542,2KK

K1.KKNHCOOCHNHCOOHCH

___________________________________KHCOOCHCOOHCH

K1NHHNH

===+⇔+

+⇔

⇔+

+−

+−

++

b) Intervalos: pKa ± 1 y pKa´± 1 c) Dado el elevado valor de K, la reacción se desplaza totalmente a la formación de productos: CH3COOH + NH3 → CH3COO- + NH4+

97,3062,001,0log76,4

]COOHCH[]COOCH[logpKpH

M01,0M01,0M062,0final

M01,0M072,0inicial

3

3a

mL50M1,0.mL5

mL50M3,0.mL12

=

+=

+=→

−

32143421

d) CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O

53,5M01,0

M10x833,5log76,4]COOHCH[]COOCH[logpKpH

M10.833,5M01,0final

M10x33,8M05,0M06,0inicial

2

3

3a

2

mL60M01,0.mL50

3

mL60M3,0.mL10

mL60M072,0.mL50

=

+=

+=

−−

−

−4434421321321


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. a) 2- (NH4)2SO4 → 2 NH4+ + SO4

0,05 M - 0,100 M 0,05 M pKa (HSO4-/SO42-) = 1,99 ⇒ Ka = 1,023293 x 10-2

pKa´ (NH4+/NH3) = 9,24 ⇒ Ka´ = 5,754399 x 10-10

8

a

´a´

aa

34424

´a34

a4

24

10x623413,5KK

K.K1KNHHSONHSO

___________________________________KHNHNH

K1HSOHSO

−−+−

++

−+−

===+⇔+

+⇔

⇔+

SO42- + NH4+ ⇔ HSO4- + NH3 inicial 0,05 M 0,100 M - - final 0,05 – x 0,100 – x x x (Se establece un equilibrio dado el valor de K)

M10x676393,11.2

)K.005,0(.1.4)K.15,0(K.15,0x

0K.005,0x.K.15,0x.)K1(

xK.005,0x.K.15,0x.K

005,0x.15,0xx

)x100,0(.)x05,0(xK

52

2

1

22

2

22

−

≈

=−−±−

=

=−+−⇔

=+−⇔

+−=

−−=

321

SO42- + NH4+ ⇔ HSO4- + NH3 final 0,05 – 1,676393 x 10-5 0,100 – 1,676393 x 10-5 1,676393 x 10-5 1,676393 x 10-5 El valor de pH está dado por cualquiera de los dos equilibrios:

46,5M10x676393,1

M04998324,0log99,1]HSO[]SO[

logpKpH 54

24

a2=

+=

+=

−−

−

46,5M09998324,0

M10x676393,1log24,9]NH[]NH[

logpKpH5

4

3a =

+=

+=

−

+


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7. a)

M2521,0L10x0.10

L10x7,13.M184,0V

V.MM

molesmoles:eequivalentpuntoelEn

HAHA

M2901,0L10x5

L10x3,15.M0948,0V

V.MM

molesmoles:eequivalentpuntoelEn

OHAOHHA

3

3

A

HClHClA

HA

3

3

HA

NaOHNaOHHA

OHHA

2

===⇒

=

→+

===⇒

=

+→+

−

−

−−

+−

+−

−

−

−

−−

b)

M090756,0L10x36.M2521,0V.MM

M0092832,0L10x100

L10x2.3.M2901,0V

V.MM

:IorAmortiguad

3

3inicialAinicialA

finalA

3

3

finalHA

inicialHAinicialHAfinalHA

===

===

−

−

−

−

−−

−

L10x100V finalA−

84,8M0092832,0M090756,0log85,7

]HA[]A[logpKpH a =

+=

+=

−

[Amortiguador I] = 0,090756 M + 0,0092832 M = 0,100 M

M031933,0L10x0,15

L10x9,1.M2521,0V

V.MM

M092832,0L10x0,15

L10x8,4.M2901,0V

V.MM

:IIorAmortiguad

3

3

finalA

inicialAinicialAfinalA

3

3

finalHA


===

===

−

−

−

−

−

−−

−

39,7M092832,0M031933,0log85,7

]HA[]A[logpKpH a =

+=+=

−

[Amortiguador II] = 0,031933 M + 0,092832 M = 0,124765 M



M073109,0L10x100

L10x29.M2521,0V

V.MM

M072525,0L10x100

L10x25.M2901,0V

V.MM

:IIIorAmortiguad

3

3

finalA

inicialAinicialAfinalA

3

3

finalHA


===

===

−

−

−

−

−

−−

−

8535,7M072525,0M073109,0log85,7

]HA[]A[logpKpH a =

+=

+=

−

[Amortiguador III] = 0,073109 M + 0,072525 M = 0,145634 M

Amortiguador I II III

Volumen HA (mL) 3,2 4,8 25

Volumen A- (mL) 36 1,9 29

Volumen final (mL) 100 15,0 100

Concentración del amortiguador (M) 0,100 0,1248 0,1456

c) El amortiguador III tendrá la mayor capacidad tamponadora porque es el que posee mayor concentración

(0,1456 M) y su pH es prácticamente igual al pKa del par conjugado HA/A-. 8. La disolución buffer en este caso presenta un valor de pH igual al valor de pKa del par conjugado

acético/acetato, por lo tanto la concentración de ambas especies en disolución es la misma: 0,1 M = [HAc] + [Ac-] = 0,05 M + 0,05 M En 1 L de disolución, habrá 0,05 moles de HAc y 0,05 moles de Ac-. masa de HAc = 0,05 moles . 60 g.mol-1 = 3 g Si se parte de ácido acético glacial: 96 g de HAc ---- 100 g de disolución

3 g de HAc ---- x → x = 3,125 g de disolución → mL98,2mL.g048,1g125,3

1disolución ==−

V

1 mol de Ac- ---- 1 mol de NaAc → masa de NaAc = 0,05 moles . 83 g.mol-1 = 4,15 g de acetato de sodio Disuelvo la masa de acetato de sodio en un pequeño volumen de agua y agrego el volumen calculado de disolución de ácido acético glacial. Previo al enrase con agua en un matraz aforado, controlo el valor de pH y lo ajusto eventualmente con alguna disolución concentrada de ácido o base fuerte. Luego, transfiero el volumen resultante a un matraz aforado de 1 L y enraso.


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9. a) = 0,1 M . 0,250 L . 118,06 g.molOH2.COONaCH 23

masa -1 = 2,9515 g (que corresponde a 0,0250 moles)

A- + H+ → HA n0 0,0250 - ⊕ x nf 0,0250 – x x

moles10x265286,9x

00,5x

x0250,0log77,4]HA[]A[logpKpH

3

a

−

−

=

=

−+=

+=

→ )mL65,92(L10x265286,9M100,0

moles10x265286,9M

moles 23

HCl

HClHCl

−−

===V

b) Se disuelve en primer lugar la masa de acetato de sodio dihidratado en un pequeño volumen de agua. Se

agrega lentamente la disolución de ácido clorhídrico, controlando el valor de pH continuamente hasta que el mismo alcance el valor de 5,00. Se transfiere la disolución a un matraz aforado de 250 mL. Idealmente, el volumen en este instante debería ser cercano al volumen final para que, a la hora del enrase, el valor de pH no sufra variaciones.



REPARTIDO N° 6: Gravimetría y precipitación 1. Una muestra de 0.396 g que contiene cloruro de bario dihidratado fue totalmente disuelta en un volumen total de 50.00 mL.

Posteriormente todo el cloruro fue precipitado con una disolución de nitrato de plata y se produjo 0.328 g de cloruro de plata. a. ¿Qué porcentaje de la muestra representa el cloruro de bario dihidratado? b. ¿Qué molaridad corresponde al ión bario en la disolución de partida? c. ¿Qué masa corresponde al agua en la molécula de la muestra original? PM (AgCl) = 143.32 g.mol-1 PM (BaCl2.2H2O) = 244.23 g.mol-1 PM (H2O) = 18.01 g.mol-1 Respuesta: a. 70,57 %. b. 2,29 x 10-2 M. c. 4,12 x 10-2 g.

2. Una muestra de 0.886 g que contiene oxalato de calcio (CaC2O4) fue calcinada a alta temperatura hasta una masa constante que resultó ser de 0.614 g. Calcule qué porcentaje de CaC2O4 está presente en la muestra.

Reacción gravimétrica: CaC2O4 → ∆ CaO (s) + CO2 (g) + CO (g)

PM (CO) = 28.01 g.mol-1

PM (CO2) = 44.01 g.mol-1 PM (CaC2O4) = 128.10 g.mol-1 Respuesta: 54,60 %

3. Al mentol le corresponde la fórmula molecular C10H20O. Una muestra de 0.1105 g que contiene mentol se analiza por combustión obteniéndose 0.2829 g de dióxido de carbono y 0.1159 g de agua. a. Determine la pureza del mentol en la muestra. b. Determine el porcentaje de oxígeno presente en la muestra.

Reacción gravimétrica: C10H20O + O2 CO→ ∆2 (g) + H2O (g)

PM (CO2) = 44.01 g.mol-1 PM (H2O) = 18.01 g.mol-1 PM (C10H20O) = 156.27 g.mol-1 Respuesta: a. 90,91 %. b. 9,30 %.

4. La sosa para lavar tiene la fórmula molecular Na2CO3 . x H2O. Una muestra de 2.558 g de sosa pura, de hidratación desconocida, se calienta a 125 °C hasta obtener una masa constante de 0.948 g que corresponde al carbonato de sodio anhidro. Determine el valor de x. PM (Na2CO3) = 105.99 g.mol-1 Respuesta: Na2CO3 .10H2O.

5. Una muestra de 27,73 mg contiene solamente cloruro de hierro (II) y cloruro de potasio. Disuelta en agua, requirió 18,49 mL de disolución de nitrato de plata 0,02237 M para la titulación completa de sus cloruros. Calcule la masa de cloruro de hierro (II) y el porcentaje en masa de hierro en la muestra. PM (Fe) = 55,85 g.mol-1 PM (FeCl2) = 126,75 g.mol-1

PM (KCl) = 74,55 g.mol-1

Respuesta: 17,61 mg de FeCl2 y 27,98 % de Fe.

6. Se disuelve una muestra de 0.410 g de bromuro de potasio impuro en 25.00 mL de agua y se agregan a la disolución 50.00 mL de

nitrato de plata 0.0492 N en exceso para precipitar todo el ión bromuro presente en la muestra. De acuerdo al método de Volhard, se requieren 7.50 mL de tiocianato de potasio (KSCN) 0.0600 N para valorar el exceso de plata. Calcule el porcentaje de pureza de la muestra original. PM (KBr) = 119.01 g.mol-1 Respuesta: 58,34 %.

7. Una toma de 0.1719 g de una materia prima determinada que contiene clorato de magnesio se disuelve y todo el clorato se reduce

a cloruro con un reductor adecuado; el cloruro resultante se titula con una solución de nitrato de plata 0.1020 M, gastándose 15.02 mL de dicha disolución. Calcule el porcentaje de magnesio en la materia prima analizada. PA (Mg2+) = 24.31 g.mol-1 Respuesta: 10,83 % de Mg.

8. Para determinar el contenido de cloruro de calcio y de cloruro de hierro (III) en una muestra se procede de la siguiente manera:

0.4000 g de muestra se disuelve en amoníaco diluido y se calienta a ebullición. El precipitado obtenido se calcina, obteniéndose una masa de óxido de hierro (III) de 0.1090 g. 0.6500 g de la misma muestra se disuelve en 100.00 mL, se toma una alicuota de 10.00 mL y se valora con 9.05 mL de nitrato de plata 0.1000 N, formándose cloruro de plata, precipitado de color blanco. Calcule el porcentaje de cloruro de calcio y de cloruro de hierro (III) en la muestra. Datos: PM (Fe2O3) = 159.70 g.mol-1 PM (CaCl2) = 110.99 g.mol-1 PM (FeCl3) = 162.22 g.mol-1

Respuesta: 55,36 % de FeCl3 y 20,15 % de CaCl2.



REPARTIDO N° 6: Gravimetría y precipitación - RESOLUCIÓN 1. a) 143,32 g de AgCl ---- 1 mol

0,328 g ---- x → x = 2,288585 x 10-3 moles de AgCl 1 mol de AgCl ---- 1 mol de Cl- ⇒ 2,288585 x 10-3 moles de Cl- 1 mol de BaCl2.2H2O ---- 2 moles de Cl-

x´ ---- 2,288585 x 10-3 moles de Cl- → x´= 1,144292 x 10-3 moles de BaCl2.2H2O 244,23 g de BaCl2.2H2O ---- 1 mol x´´ ---- 1,144292 x 10-3 moles de BaCl2.2H2O → x´´= 0,279471 g de BaCl2.2H2O 0,396 g ---- 100 % de muestra 0,279471 g ---- x´´´ → x´´´= 70,57 % de BaCl2.2H2O en la muestra

b) 1 mol de BaCl2.2H2O ---- 1 mol de Ba2+

→ M10x288584,2L10x50moles10x144292,1 2

3

3

2Ba−

−

−

+ ==M

c) 1 mol de BaCl2.2H2O ---- 2 moles de H2O

1,144292 x 10-3 moles ---- x → x = 2,288584 x 10-3 moles de H2O 1 mol de H2O ---- 18,01 g 2,288584 x 10-3 moles ---- x´ → x´= 4,121740 x 10-2 g de H2O

2. Dos de los tres productos son gaseosos, por lo tanto:

0,886 - 0,614 = 0,272 g de mezcla gaseosa 1 mol de mezcla gaseosa = 1 mol de CO2 + 1 mol de CO 1 mol de mezcla gaseosa = 44,01 g.mol-1 de CO2 + 28,01g.mol-1 de CO = 72,02 g 1 mol de mezcla gaseosa ---- 72,02 g x ---- 0,272 g → x = 3,776729 x 10-3 moles de mezcla gaseosa 1 mol de mezcla gaseosa contiene 1 mol de CO2 y 1 mol de CO, por lo que la reacción gravimétrica produjo:



→ 3,776729 x 10-3 moles de CO2

→ 3,776729 x 10-3 moles de CO Tomo uno de los dos productos, por ejemplo el CO2: 1 mol de CO2 se produjo a partir de 1 mol de CaC2O4 → la muestra contiene 3,776729 x 10-3 moles de CaC2O4 1 mol de CaC2O4 ---- 128,10 g.mol-1

3,776729 x 10-3 moles de CaC2O4 ---- x → x = 0,483799 g de Ca2C2O4 0,886 g ---- 100 % de muestra 0,483799 g ---- x´ → x´= 54,60 % de Ca2C2O4 en la muestra

3. La combustión completa del mentol produce CO2 y H2O. a) Todo el carbono del CO2 proviene del mentol:

44,01 g ---- 1 mol de CO2 0,2829 g ---- x → x = 6,428085 x 10-3 moles de CO2

C10H20O + 2

29 O2 10 CO→ ∆2 (g) + 10 H2O (g)

1 mol de C10H20O ---- 10 moles de CO2 x´ ---- 6,428085 x 10-3 moles de CO2 → x´ = 6,428085 x 10-4 moles de C10H20O 1 mol de C10H20O ---- 156,27 g 6,428085 x 10-4 moles ---- x´´ → x´´= 0,100452 g de C10H20O 0,1105 g ---- 100 % de muestra 0,100452 g ---- x´´´ → x´´´= 90,91 % de C10H20O en la muestra

b) El mentol contiene sólo C, H y O.

Se sabe que se produjo 6,428085 x 10-3 moles de CO2, por lo tanto el mentol contiene 6,428085 x 10-3 moles de C. El H del mentol sólo lo contiene el H2O producida, por lo tanto:



1 mol de H2O ---- 18,01 g x ---- 0,1159 g → x = 6,435314 x 10-3 moles de H2O 1 mol de H2O contiene 2 moles de H → 1,287063 x 10-2 moles de H que provinieron del mentol

mentolelenOdeg01027196,001297231,007720773,0100452,0m

mHdeg01297231,0Cdeg07720773,0m

mmmm

O

O1mol.g0079,1.moles210x287063,11mol.g011,12.moles310x428085,6

O20H10C

OHCO20H10C

=−−=

++=

++=

−−−−444 3444 21444 3444 21

0,1105 g ---- 100 % de muestra 0,01027196 g ---- x´ → x´= 9,295891 % de O en la muestra

4. Na2CO3 . x H2O Na→ ∆

2CO3 + x H2O 2,558 g 0,948 g

g610,1948,0558,2m O2H =−= 1 mol de H2O ---- 18 g x ---- 1,610 g → x = 8,944444 x 10-2 moles de H2O 1 mol de Na2CO3 ---- 105,99 g x´ ---- 0,948 g → x´= 8,944240 x 10-3 moles de Na2CO3 8,944240 x 10-3 moles de Na2CO3 ---- 8,944444 x 10-2 moles de H2O 1 mol de Na2CO3 ---- x´´ moles de H2O → x´´= 10 moles de H2O → Na2CO3 . 10 H2O

5. En primer lugar, se sabe que la estequiometría de la reacción entre el nitrato de plata y los cloruros que aportan

el cloruro de potasio y el cloruro ferroso es 1:1 :

AgNO3 + Cl- totales → AgCl + NO3-



KClCl2FeClClAg

totalesClAg

molesmolesmoles

molesmoles

−−+

−+

+=

=

1 mol de FeCl2 ---- 2 moles de Cl- ⇒ moles 2FeCl

2FeClClmoles.2=−

1 mol de KCl ---- 1 mol de Cl- ⇒ KCl

KClClmolesmoles =−

moles10x136213,4M02237,0.L10x49,18molesmoles.2moles 43

KCl2FeClAg−−

+ ==+= (1)

Por otro lado, la muestra inicial de 27 mg está solamente compuesta por las dos sales de cloruro, por lo tanto:

)2(moles.mol.g55,74moles.mol.g75,126g10x73,27

moles.PMmoles.PMg10x73,27

mmg10x73,27

KCl1

2FeCl13

KClKCl2FeCl2FeCl3

KCl2FeCl3

−−−

−

−

+=

+=

+=

moles10x389472,1moles

moles.35,2210x105470,3

moles.10,14910x083547,3moles.75,12610x73,27

)moles.210x136213,4(.55,74moles.75,12610x73,27

moles.55,74moles.75,12610x73,27

moles.210x136213,4moles10x136213,4molesmoles.2

42FeCl

2FeCl3

2FeCl2

2FeCl3

2FeCl4

2FeCl3

KCl2FeCl3

2FeCl4

KCl4

KCl2FeCl

−

−

−−

−−

−

−−

=⇔

−=−⇔

−+=⇔

−+=→

+=

−=⇔=+

1 mol de FeCl2 ---- 126,75 g 1,389472 x 10-4 moles ---- x

→ x = 1,761156 x 10-2 g de FeCl2 (17,61 mg) 1 mol de FeCl2 ---- 1 mol de Fe → 1,389472 x 10-4 moles de Fe 1 mol de Fe ---- 55,847 g 1,389472 x 10-4 moles ---- x´ → x´= 7,759784 x 10-3 g de Fe



27,73 x 10-3 g ---- 100 % de muestra 7,759784 x 10-3 g de Fe ---- x´´ → x´´= 27,98 % de Fe en la muestra

6. KBr + AgNO3 → AgBr + KNO3

AgNO3 + KSCN → AgSCN + KNO3

muestralaenKBrdeesequivalent10x01,2eqeq

esequivalent10x01,210x5,410x46,2eqeqeq

esequivalent10x5,4L10x50,7.N0600,0eqeq

esequivalent10x46,2L10x00,50.N0492,0eq

3KBr3AgNOtesreaccionan

3433AgNOexceso3AgNOtotales3AgNOtesreaccionan

43KSCN3AgNOexceso

333AgNOtotales

−

−−−

−−

−−

==

=−=−=

===

==

Las estequiometrías de las dos reacciones precedentes son 1:1, por lo tanto: eq de KBr = moles de KBr = 2,01 x 10-3 moles de KBr 1 mol de KBr ---- 119,01 g 2,01 x 10-3 moles ---- x → x = 2,392101 x 10-1 g de KBr en la muestra 0,410 g ---- 100 % de muestra 0,2392101 g ---- x´´ → x´´= 58,343927 % de KBr en la muestra

7. Mg(ClO3)2 se reduce a MgCl2

MgCl2 + 2 AgNO3 → 2 AgCl + Mg(NO3)2 moles de AgNO3 reaccionantes = 0,1020 M . 15,02 x 10-3 L = 1,532040 x 10-3 moles 2 moles de AgNO3 ---- 1 mol de MgCl2 1,532040 x 10-3 moles ---- x → x = 7,6602 x 10-4 moles de MgCl2 1 mol de MgCl2 ---- 1 mol de Mg(ClO3)2 ---- 1 mol de Mg2+ → 7,6602 x 10-4 moles de Mg2+



1 mol de Mg2+ ---- 24,31 g 7,6602 x 10-4 moles ---- x´ → x´= 1,862146 x 10-2 g de Mg2+ en la muestra 0,1719 g ---- 100 % de muestra 1,862146 x 10-2 g ---- x´´ → x´´= 10,832728 % de Mg2+ en la muestra

8. A partir de 0,400 g de muestra que contiene CaCl2 y FeCl3, se obtiene 0,1090 g de Fe2O3 luego de una

calcinación: 1 mol de Fe2O3 ---- 159,70 g x ---- 0,1090 g → x = 6,825297 x 10-4 moles de Fe2O3 Todo el hierro presente en el óxido férrico provino del cloruro correspondiente, por lo tanto: 1 mol de Fe2O3 ---- 2 moles de FeCl3 6,825297 x 10-4 moles ---- x´ → x´= 1,365059 x 10-3 moles de FeCl3 1 mol de FeCl3 ---- 162,22 g 1,365059 x 10-3 moles ---- x´´ → x´= 0,2214399 g de FeCl3 0,400 g ---- 100 % de la muestra 0,2214399 g ---- x´´ → x´´= 55,36 % de FeCl3 en la muestra A partir de 0,6500 g de la misma muestra disuelta en 100,00 mL, se determinan los cloruros totales mediante una titulación argentométrica en una alícuota de 10,00 mL:

tomademL100entotalesCl3

2CaClCl3FeClCl

2CaClCl3FeClCltomademL100entotalesCltomademL100entotalesCl

3tomademL100entotalesCl

43tomademL10enCl

tomademL10enClAg

moles10x05,9molesmoles

molesmolesmoleseq

esequivalent10x05,9eq

:totanloPor

esequivalent10x05,9N1000,0.L10x05,9eq

eqeq

−−

−−

−−−−

−−

−−−

−+

=+

+==

=

==

=



Para determinar los cloruros que aporta el cloruro férrico, se emplean los datos de la muestra de 0,400 g: 0,400 g ---- 1,365059 x 10-3 moles de FeCl3 0,6500 g ---- x → x = 2,218221 x 10-3 moles de FeCl3 en 0,6500 g de muestra 1 mol de FeCl3 ---- 3 moles de Cl- 2,218221 x 10-3 moles ---- x´ → x´= 6,654663 x 10-3 moles de Cl- que aporta el FeCl3 en 0,6500 g de muestra


moles10x05,9molesmoles10x654663,6


3

2CaClCl


2CaClCl3


2CaClCl3FeClCl

−−

−−

−−

−−

−−

=⇒

=+

=+

2 moles de Cl- ---- 1 mol de CaCl2 2,395337 x 10-3 moles ---- x´´ → x´´= 1,197668 x 10-3 moles de CaCl2 en 0,6500 g de muestra 1 mol de CaCl2 ---- 110,99 g 1,197668 x 10-3 moles ---- x´´´ → x´´´= 0,1329292 g de CaCl2 en 0,6500 g de muestra 0,6500 g ---- 100 % de la muestra 0,1329292 g ---- x´´´´ → x´´´´= 20,45 % de CaCl2 en la muestra



REPARTIDO N° 7: Titulaciones complejométricas

1. 50.0 mL de una disolución que contiene ión níquel (Ni2+) se trata con 25 mL de EDTA 0.050 M para complejar todo el Ni2+ y dejar un exceso de EDTA en la disolución. Dicho exceso se titula por retroceso y para ello se requieren 5.00 mL de ión zinc (Zn2+) 0.050 M. ¿Cuál es la concentración de Ni2+ en la disolución original? Respuesta: 0,02 M.

2. Para titular 50.0 mL de una disolución de 500 mL que contiene 0.450 g de sulfato de magnesio, se requieren 37.6 mL de una

disolución de EDTA. ¿Cuántos miligramos de carbonato de calcio reaccionarán con 1.00 mL de la disolución anterior? PM (MgSO4) = 120.376 g.mol-1

PM (CaCO3) = 100.088 g.mol-1

Respuesta: 0,9951mg.

3. Se desea determinar la concentración de una disolución de un metal M2+ para lo cual se dispone de una disolución de

amoníaco y de EDTA como posibles agentes valorantes. Explique qué debe considerar para seleccionar uno de ellos y elija el más adecuado.

Constantes de formación [M(NH3)] 2+ = 1 x 104 [M(NH3)2] 2+ = 1 x 103

[M(NH3)3] 2+ = 1 x 103

[M(NH3)4] 2+ = 1 x 102

[MEDTA] 2- = 1 x 1019

4. Se diluyeron 0.3265 g de una sal de fosfato de níquel en 100.00 mL de disolución. Se efectuó una valoración, colocándose en

un matraz 10.00 mL de una disolución de EDTA, 5.00 mL de la disolución de níquel, 5.0 mL de disolución amortiguadora pH 10 y una punta de espátula de NET, obteniéndose un gasto de 2.06 mL de una disolución de sulfato de magnesio heptahidratado 0.01256 M. Una toma de 10.03 mL de la disolución de EDTA se estandarizó obteniéndose un gasto de 7.98 mL de la misma disolución de sulfato de magnesio heptahidratado. Determine la pureza de la sal de fosfato de níquel. PM (Ni3(PO4)2)= 366,068 g.mol-1

Respuesta: 55,35 %.

5. El ión potasio contenido en una muestra de 250.0 mL de agua mineral se precipitó con tetrafenilborato de sodio:

K+ + B(C6H4)4

- → KB(C6H5)4 (s)

El precipitado se filtró, se lavó y se redisolvió en un disolvente orgánico. Se añadió un exceso del quelato mercurio (II) - EDTA:

4 HgY2- + B(C6H4)4

- + 4 H2O → H3BO3 + 4 C6H5Hg+ + 4 HY3- + OH-

El EDTA liberado se tituló con 29.64 mL de Mg2+ 0.05881 M. Calcule la concentración de K+ en partes por millón. PA (K) = 39.102 g.mol-1

Respuesta: 68,16 ppm de K+.

6. El cromel es una aleación formada por níquel, hierro y cromo. Una muestra de 0.6472 g se disolvió y se diluyó hasta 250.0

mL. Al mezclar una alícuota de 50.00 mL de EDTA 0.05182 M con 50.00 mL de muestra diluida, se quelaron los tres iones, necesitándose 5.11 mL de disolución de cobre (II) 0.06241 M en una titulación por retroceso. El cromo en una segunda alícuota de 50.00 mL se enmascaró con la adición de hexametilentetramina; la titulación del hierro y níquel requirió 36.28 mL de EDTA 0.05182 M. El hierro y el cromo se enmascaron con pirofosfato en una tercera alícuota de 50.00 mL, y el níquel se tituló con 25.91 mL de la disolución de EDTA. Calcule los porcentajes de los tres metales en la aleación. Respuesta: 59,09 % de Ni ; 23,65 % de Fe ; 17,26 % de Cr.

7. Una muestra de orina de 24 horas se diluyó hasta 2 L. Después de ajustar el pH de la disolución a 10, se tituló una alícuota de 10.00 mL con 26.81 mL de una disolución de EDTA 0.003474 M. El calcio de una segunda alícuota de 10.00 mL se precipitó como oxalato de calcio (CaC2O4), se redisolvió en ácido y se tituló con 11.63 mL de la misma disolución de EDTA. Si se considera que en la orina de un paciente normal, los valores de calcio y magnesio están entre los 50 y 400 mg y entre los 15 y 300 mg respectivamente, ¿la muestra de orina corresponde a un paciente normal? PA (Mg) = 24.305 g.mol-1 PA (Ca) = 40.08 g.mol-1 Respuesta: 256,35 mg de Mg y 323,87 mg de Ca ⇒ paciente normal.

8. 50.0 mL de una disolución que contiene Ni+2 y Zn+2 se trata con 25 mL de EDTA 0.0452 M a fin de complejar todo el metal en

disolución. El exceso de EDTA sin reaccionar requiere 12.4 mL de disolución de Mg+2 0.0123 M para que reaccione completamente. A continuación, se añade un exceso de 2,3-dimercapto-1-propanol para desplazar el EDTA de su complejo con zinc. Se requiere un volumen adicional de 29.2 mL de la misma disolución de Mg+2 para reaccionar con el EDTA liberado. Calcule la molaridad de Ni+2 y Zn+2 en la disolución de partida. Respuesta: [Zn2+] = 7,18 mM ; [Ni2+] = 12,37 mM.



REPARTIDO N° 7: Titulaciones complejométricas - RESOLUCIÓN 1.

33totalesEDTA 10x25,1M050,0.L10x25moles −− ==

La estequiometría en la formación de complejos entre el EDTA y los cationes metálicos es 1:1, por lo tanto:

M02,0L10x0,50

moles10x1M

moles10x1molesmoles

moles10x110x5,210x25,1molesmolesmoles

moles10x5,2M050,0.L10x00,5molesmoles

3

3

2Ni

32Ni]2NiEDTA[complejo

343excesoEDTAtotalesEDTA]2NiEDTA[complejo

432ZnexcesoEDTA

==

==

=−=−=

===

−

−

+

−++−

−−−+−

−−+

2. 500 mL ---- 0,450 g

50 mL ---- x → 0,0450 g

→ M10x476573,7L10x0,50.mol.g376,120

g0450,0M 331MgSO4

−−−

==

La estequiometría en la formación de complejos entre el EDTA y el Mg2+ es 1:1, por lo tanto:

M10x942251,9mL6,37

mL0,50.M10x476573,7V

V.MM

molesmoles

33

EDTA

MgSOMgSOEDTA

EDTAMgSO

44

4

−−

===

=

De igual modo, la estequiometría en la formación de complejos entre el EDTA y el Ca2+ es 1:1, por lo tanto:

)mg9951,0(g10x9510000,9mol.g088,100.L10x00,1.M10x942251,9m

PM.V.Mm

molesmoles

4133CaCO

CaCOEDTAEDTACaCO

EDTACaCO

3

33

3

−−−− ==

=

=

3. 19

f242 10x1K]MY[YM =⇔+ −−+

[ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ] 4

2433

233

32

3332

23

22

2332

3

12

332

K)NH(MNH)NH(M

K)NH(MNH)NH(M

K)NH(MNH)NH(M

K)NH(MNHM

++

++

++

++

⇔+

⇔+

⇔+

⇔+

_______________________________________ [ ] 12

43212

4332 10x1K.K.K.K)NH(MNH4M ==⇔+ ++ β

La constante de formación del complejo metal – EDTA es 107 veces mayor que la constante de formación global del complejo metal – amoníaco, por lo que el agente valorante más adecuado es el EDTA.



4. M10x992901,9mL03,10

mL98,7.M01256,0T

G.MM 3

EDTA

O2H7.4MgSOO2H7.4MgSOEDTA

−===

moles10x992901,9M10x992901,9.L10x00,10moles 533

totalesEDTA−−− ==



10x58736,210x992901,9molesmolesmoles

moles10x58736,2M01256,0.L10x06,2molesmoles

3tomademL100en2Ni

5tomademL5en2NitomademL5en]2NiEDTA[complejo

55excesoEDTAtotalesEDTAtomademL5en]2NiEDTA[complejo

532MgexcesoEDTA

−+

−++−

−−+−

−−+

=⇒

==

−=−=

===

3 moles de Ni2+ ---- 1 mol de Ni3(PO4)2 1,481108 x 10-3 moles ---- x → x = 4,937027 x 10-4 moles de Ni3(PO4)2 1 mol de Ni3(PO4)2 ---- 366,068 g 4,937027 x 10-4 moles ---- x´ → x´= 0,1807288 g de Ni3(PO4)2 0,3265 g ---- 100 % de la sal 0,1807288 g ---- x´´ → x´´= 55,35 % de Ni3(PO4)2 en la sal.

5. moles10x743128,1L10x64,29.M05881,0molesmoles 33

2Mg)3HY(liberadoEDTA−−

+− ===

4 moles de HY3- ---- 1 mol de B(C6H4)4- ---- 1 mol de K+ 1,743128 x 10-3 moles ---- x → x = 4,357820 x 10-4 moles de K+ 250 mL ---- 4,357820 x 10-4 moles 106 mL ---- x´ → x´= 1,743128 moles de K+ en 106 mL de disolución 1 mol de K+ ---- 39,102 g 1,743128 moles ---- x´´ → x´´= 68,159791 g de K+ en 106 mL de disolución (≈ 106 g de disolución) ⇒ 68,16 ppm


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. moles10x591,2M05182,0.L10x00,50moles 33

totalesEDTA−− ==

---

moles moles10x189151,3M06241,0.L10x11,5moles 432CuexcesoEDTA

−−+ ===

_________________________________________________________________________

)1(moles10x272085,2molesmolesmoles)A(

)A(molesmolesmoles

3mL50en2Ni3Cr2Fe

mL50en]2NiEDTA[complejo]3CrEDTA[complejo]2FeEDTA[complejo

−+++

+−+−+−

=

++=

++

El cromo se enmascara en una segunda alícuota, por lo tanto:

)2(moles10x880030,1M05182,0.L10x28,36molesmoles 33mL50en2Ni2Fe

−−++ ==

+

El hierro y el cromo se enmascaran en una tercera alícuota, por lo tanto:

)3(moles10x342656,1M05182,0.L10x91,25moles 33mL50en2Ni

−−+ ==

moles10x373740,5)3()2(moles

moles10x920550,3)2()1(moles

4mL50en2Fe

4mL50en3Cr

−+

−+

=−=⇒

=−=⇒

2,272085 x 10-3 moles ---- 100 % 1,342656 x 10-3 moles ---- x → x = 59,09 % de níquel presente en la aleación 2,272085 x 10-3 moles ---- 100 % 3,920550 x 10-4 moles ---- x´ → x´= 17,26 % de cromo presente en la aleación 2,272085 x 10-3 moles ---- 100 % 5,373740 x 10-4 moles ---- x´´ → x´´= 23,65 % de hierro presente en la aleación

7. A partir de la segunda alícuota de 10 mL, se puede determinar los moles de Ca2+ ya que el mismo fue

precipitado totalmente como oxalato de calcio y finalmente redisuelto para su determinación con EDTA:

moles10x040262,4M10x474,3.L10x63,11molesmoles 533EDTA2Ca

−−+ ===

10 x 10-3 L ---- 4,040262 x 10-5 moles de Ca2+ 2 L ---- x → x = 8,080524 x 10-3 moles de Ca2+en 2 L de orina 1 mol de Ca ---- 40,08 g 8,080524 x 10-3 moles ---- x´



→ x´= 0,3238674 g de Ca2+ (323,87 mg)


moles10x040262,4M10x474,3.L10x81,26moles

molesmolesmoles

5mL10en2Mg

533mL10en2Mg

]2CaEDTA[complejototalesEDTAmL10en2Mg

−+

−−−+

+−+

=

−=

−=

10 x 10-3 L ---- 5,273532 x 10-5 moles de Mg2+ 2 L ---- x → x = 1,054706 x 10-2 moles de Mg2+en 2 L de orina 1 mol de Mg ---- 24,305 g 1,054706 x 10-3 moles ---- x´ → x´= 0,2563463 g de Mg2+ (256,35 mg) ⇒ La muestra de orina corresponde a un paciente normal

8. moles10x13,1M0452,0.L10x00,25moles 33

totalesEDTA−− ==

---

moles moles10x5252,1M0123,0.L10x4,12moles 432MgexcesoEDTA

−−+ ===

_________________________________________________________________________

moles10x7748,9molesmoles)A(

)A(molesmoles

4mL50en2Ni2Zn

mL50en]2NiEDTA[complejo]2ZnEDTA[complejo

−++

+−+−

=

+=

+

Los moles de Zn2+ se pueden determinar a partir de los moles de EDTA desplazados:

moles10x1832,6)B()A(moles

)B(moles10x5916,3M0123,0.L10x2,29molesmolesmoles

4mL50en2Ni

432MgmL50en2ZndesplazadoEDTA

−+

−−++

=−=⇒

====

33

4

2Zn10x1832,7

L10x50moles10x5916,3M −

−

−

+ == M10x23664,1L10x50moles10x1832,6M 2

3

4

2Ni−

−

−

+ ==



REPARTIDO N° 8: Titulaciones redox 1. Los grupos nitro (NO2) de la nitroglicerina, C3H5O3(NO2)3, son reducidos cuantitativamente en medio alcalino por

una disolución titanosa dando como producto C3H5O3(NH2)3. Una muestra de 1.000 g de esta sustancia fue disuelta en metanol hasta un volumen de 100.00 mL. Una alícuota de 10.0 mL fue tratada entonces con 25.0 mL de disolución de cloruro de titanio (III) 0.0509 N. El exceso de ión titanoso fue valorado por retroceso con 10.6 mL de una disolución de hierro (III) 0.0906 N. Calcule el porcentaje en masa de nitroglicerina en la muestra. PM (C3H5O3(NO2)3) = 227.082 g.mol-1. El ión titanoso (Ti3+) se oxida a ión titánico (Ti4+). Respuesta: 3,94 %.

2. Se desea determinar la molaridad de una disolución de peróxido de hidrógeno para lo cual se valora en medio

ácido 10.00 mL de la misma con una disolución de permanganato de potasio, obteniéndose un gasto de 8.32 mL. Anteriormente, una toma de 5.00 mL del agente titulante se valoró con ácido oxálico dihidratado, consumiéndose de este último la misma cantidad de equivalentes que neutralizan una alícuota de 10.00 mL de hidróxido de potasio 0.067 N. En medio ácido: MnO4

- + H2O2 → Mn 2+ + O2 Respuesta: 5,57 x 10-2 M.

3. Cuando se hacen pasar 25.00 mL de una disolución problema a través de un reductor de Jones, el molibdato (MoO4

2-) se convierte en el catión molibdeno (III). El filtrado requiere en medio ácido 16.43 mL de disolución de permanganato 0.01033 M para alcanzar el punto final. Halle la molaridad del molibdato en la disolución original. En medio ácido: MnO4

- + Mo3+ → Mn2+ + MoO22+

Respuesta: 1,13 x 10-2 M. 4. En una industria de jugos envasados, se desea conocer la concentración de 50 mL de una disolución de glucosa

desconocida. El análisis de la misma (y de otros azúcares reductores) se llevó a cabo allí utilizando una titulación por retroceso con triyoduro. Se agregó a la disolución de glucosa un volumen en exceso de 75.00 mL de disolución patrón de triyoduro 0.328 M en medio alcalino. La disolución resultante se acidificó y el exceso de triyoduro se tituló con 18.27 mL de disolución de tiosulfato patrón 0.528 M. Calcule la molaridad de la disolución original. En medio alcalino: Glucosa (C6H12O6) / Gluconato ( C6H11O7

- ) , Triyoduro ( I3- ) / Ioduro ( I- )

En medio ácido: Tiosulfato (S2O32-) / Tetrationato (S4O6

2-) , Triyoduro ( I3- ) / Ioduro ( I- )


5. Una disolución acuosa de glicerol (C3H8O3) de 100.00 mg se hace reaccionar con 50.00 mL de ión cerio (IV) 0.0837

M en ácido perclórico 4 M a 60°C durante 15 minutos con el fin de oxidar el glicerol a ácido fórmico (HCOOH). Para alcanzar el punto final con la ferroína en la titulación del exceso de titulante, se requieren 12.11 mL de ión ferroso 0.0448 M. ¿Cuál es el porcentaje en masa de glicerol en la muestra problema? PM (C3H8O3) = 92.093 g.mol-1. En medio ácido: C3H8O3 + Ce4+ → HCOOH + Ce3+

Respuesta: 41,93 %.

6. Una muestra de 0.500 g de un meteorito se disuelve en ácido dando la siguiente reacción:

Fe3O4 (magnetita) + 8 H+ → 4 H2O + 2 Fe3+ + Fe2+

La valoración de la disolución consume 15.00 mL de permanganato de potasio 0.1200 N. Calcule el porcentaje de magnetita (óxido mixto de hierro (II) y hierro (III)) en la muestra. PM (Fe3O4) = 231.537 g.mol-1.

Respuesta: 83,35 %. 7. Una muestra de 0.1462 g de alambre de hierro puro fue disuelta en ácido de manera que todo el hierro fue

convertido en hierro (II). La disolución resultante de ión ferroso requirió 30.62 mL de disolución de dicromato de potasio para su titulación. Calcule la molaridad de la disolución de dicromato de potasio. PA (Fe) = 55.847 g.mol-1. En medio ácido: Cr2O7

2- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+

Respuesta: 1,42 x 10-2 M. 8. Una muestra de 0.9500 g de mineral de vanadio (óxido de vanadio (V)) se disuelve en ácido y se pasa por un

reductor de Jones. El vanadio reducido se recoge sobre alumbre férrico en exceso:

V2+ + 2 Fe3+ + H2O → VO2+ + 2 Fe2+ + 2 H+ El VO2+ y el hierro (II) obtenidos se valoran con 27.10 mL de permanganato de potasio 0.09250 N. Calcule el porcentaje de óxido de vanadio (V) en el mineral. PM (V2O5) = 181.879 g.mol-1. En medio ácido: VO2+ → VO3

-.

Respuesta: 8 %.



REPARTIDO N° 8: Titulaciones redox - RESOLUCIÓN 1.

−+

−+

+

−++

−

−+

−

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−+→

+→++

OH18Ti18)NH(OHC)NO(OHCTi18OH12

18.)eTiTi(

OH18)NH(OHC)NO(OHCOH12e18

4

632353

1232353

32

43

632353

12323532

4342143421

4342143421

_

esequivalent10x6036,9N0906,0.L10x6,10eqeq

esequivalent10x2725,1N0509,0.L10x0,25eq

433Feexcesoen3Ti

33totales3Ti

−−++

−−+

===

==

___________________________________________________________________

g10x937854,3m

g10x937854,3mol.eq18

mol.g082,227.eq10x1214,3i

PM.eqm

PE.eqmPEm

eq

eqesequivalent10x1214,3eq

2mL100enrinanitroglice

31

14rinanitroglice

mL10enrinanitroglicemL10enrinanitroglice

rinanitroglicerinanitroglicerinanitroglicerinanitroglice

rinanitroglicerinanitroglice

mL10enrinanitroglice4

rinanitroglicelaredujeronque3Ti

−

−−

−−

−+

=⇒

===

=⇔=

==

1,000 g ---- 100 % de la muestra 3,937854 x 10-2 g ---- x → x = 3,937854 % de nitroglicerina en la muestra

2. En el punto equivalente:

eq10x7,6L10x10.N067,0eqeq 43O2H2.4O2C2HKOH

−− === Si se consumen 6,7 x 10-4 equivalentes de H2C2O4.2H2O, en la toma de 5 mL de KMnO4 hay la misma cantidad de equivalentes de KMnO4.

N111488,0mL00,10

mL32,8.N134,0T

G.NN

N134,0L10x00,5

esequivalent10x7,6N

2O2H

4KMnO4KMnO2O2H

3

4

4KMnO

===⇒

==⇒−

−



{

{ {

OH8O5Mn2OH5H6MnO2

5.)e2H2OOH(

2.)OH4Mne5H8OMn(

222

224

02

222

22

24

7

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

++→

+→++

++−

−+

−

+

+−+−

+321

M055744,02

111488,0i

NM 2O2H

2O2H ===⇒

3.

{

{

OH2MoO5Mn3H4Mo5MnO3

5.)e3H4OMoOH2Mo(

3.)OH4Mne5H8OMn(

222

234

22

62

3

3

22

24

7

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

++→+

+→++

++++−

−++

++

++

+−+−

+

321

321

3 moles de MnO4- ---- 5 moles de Mo3+ 0,01033 M . 16,43 x 10-3 L de MnO4- ---- x → x = 2,828698 x10-4 moles de Mo3+

M01131479,0L10x00,25moles10x828698,2M 3

4

molibdato == −

−

4.

{ {

{ {

−−−−

−

−

−

−−

−−

+

−

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

→+

++→+

I3OH2OHCIOH3OHC

I3Ie2

e2OH2OHCOH3OHC

2711636126

313

271126612

06

{ {

{ {

−−−−

−

−

−

−−

−−

+

−

+

+→+

−−−−−−−−−−−−−−−−−

→+

+→

I3OSIOS2

I3Ie2

e2OSOS2

2643

232

313

26

104

23

82

Se sabe que en el punto equivalente: 2 moles de S2O32- ---- 1 mol de I3- 0,528 M . 18,27 x 10-3 L de S2O32- ---- x → x = moles en exceso de I3- = 4,82328 x 10-3 moles

moles en exceso de I3- = moles totales de I3- - moles de I3- que reaccionaron con la glucosa



⇔ moles de I3- que reaccionaron con la glucosa = moles totales de I3- - moles en exceso de I3- moles de I3-que reaccionaron con la glucosa = 0,328 M . 75,00 x 10-3 L - 4,82328 x 10-3 moles moles de I3-que reaccionaron con la glucosa = 1,1977672 x 10-2 moles

Se sabe que en el punto equivalente:

1 mol de C6H12O6 ---- 1 mol de I3-

⇒ 1,1977672 x 10-2 moles de glucosa están presentes en los 50 mL de disolución

⇒ Molaridad de glucosa = 0,3955344 M 5.

{ {

+++

+−+

−++

+−

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−→+

++→+

H8Ce8HCOOH3OH3Ce8OHC

8.)CeeCe(

e8H8OOHCH3OH3OHC

32

4383

34

6

2238

23

876

+−+ →+ 34 CeeCe

−−−−−−−−−−−−−−−−−+→ −++ eFeFe 32

++++ +→+ 3324 FeCeFeCe

moles totales de Ce4+ = 0,0837 M . 50,00 x 10-3 L = 4,185 x 10-3 moles En el punto equivalente: 1 mol de Ce4+ ---- 1 mol de Fe2+

⇒ moles en exceso de Ce4+ = moles Fe2+ = 0,0448 M . 12,11 x 10-3 L = 5,42528 x 10-4 moles ⇒ moles de Ce4+que reaccionaron con el glicerol = 4,185 x 10-3 - 5,42528 x 10-4 = 3,642472 x 10-3 moles En el punto equivalente: 8 moles de Ce4+ ---- 1 mol de C3H8O3 3,642472 x 10-3 moles ---- x → x = 4,55309 x 10-4 moles de C3H O3 8

→ masa de C3H8O3 = 4,55309 x 10-4 moles . 92,093 g.mol-1 = 4,193077 x 10-2 g

0,100 g ---- 100 % de la muestra 4,193077 x 10-2 g ---- x → x = 41,93 %



{

++++−

−+++

+−+−

+

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−+→

+→++

32

224

32

22

24

7

Fe5OH4MnFe5H8MnO

5.)eFeFe(

OH4Mne5H8OMn 321

equivalentes consumidos de KMnO4 = 0,1200 N . 15,00 x 10-3 L = 1,8 x 10-3 eq

moles10x8,1moleseq

eq10x8,1eqeq

32Fe2Fe

32Fe4MnO

−++

−+−

==

==

La disolución de 1 mol de Fe3O4 en ácido genera sólo 1 mol de Fe2+ ⇒ 1,8 x 10-3 moles de Fe3O4 hay en el meteorito. masa de Fe3O4 = 1,8 x 10-3 moles . 231,537 g.mol-1 = 0,4167666 g 0,500 g ---- 100 % 0,4167666 g ---- x → x = 83,3533 %

7.

{

++++−

−++

+

+−+−

+

++→++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−+→

+→++

22

32272

32

26

327

122

Fe6OH7Cr2Fe6H14OCr

6.)eFeFe(

OH7Cr2e6H14OCr321

0,1462 g de Fe → 2,617867 x 10-3 moles de Fe En el punto equivalente: 6 moles de Fe2+ ---- 1 mol de Cr2O72-

2,617867 x 10-3 moles de Fe3+ ---- x → x = 4,363112 x 10-4 moles de Cr2O72-

M10x424922,1L10x62,30moles10x363112,4M 2

3

4

7O2Cr2K−

−

−

==



{

{ {

−+++++−

+−+++++−

−+−

+

+

+

−+++

+−+−

+

+++→+++

++++→++++

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

++→+

+→

+→++

33

2222

4

33

22

222

4

34

22

3

32

22

24

7

VO5eF10OH2Mn3VO5eF10H4MnO3

H20VO5eF10OH12Mn3OH10VO5eF10H24MnO3

5.)eH4OVOH2OV(

5.)e2Fe2Fe2(

3.)OH4Mne5H8OMn( 321

En el punto equivalente:

moles10x0135,5mol.eq5

eq10x50675,2i

eqmoles

i.moleseq

eq10x50675,2L10x10,27.N09250,0eq

41

34MnO

4MnO

4MnO4MnO

334MnO

−−

−−

−

−−

−−−

===⇔

=

==

De acuerdo a la ecuación redox anterior, se requieren 3 moles de permanganato de potasio para valorar el VO2+ y el Fe2+. De estos tres moles, sólo un mol es para oxidar el VO2+. Por lo tanto, para el VO2+, se requiere un tercio de los 5,0135 x 10-4 moles de KMnO4. 1 mol de MnO4- ---- 5 moles de VO2+

1,671167 x 10-4 moles ---- x ⇒ x = moles VO2+ = 8,355833 x 10-4 moles 1 mol de V2O5 ---- 2 moles de V2+ ---- 2 moles de VO2+ x´ ---- 8,355833 x 10-4 moles x´ = 4,177917 x 10-4 moles de V2O5 → masa de V2O5 = 4,177917 x 10-4 moles . 181,879 g.mol-1 = 0,07598754 g 0,9500 g ---- 100 % de la muestra 0,07598754 g ---- x´´

→ x´´ ≅ 8 %



REPARTIDO N° 9: Espectrofotometría I 1.

a. Indique el valor de absorbancia correspondiente a un valor de T = 45.0 %. b. Si una disolución de concentración 0.0100 M tiene una T = 45.0 % a una longitud de onda dada, ¿cuál será

el valor de transmitancia que corresponde a una disolución 0.0200 M de la misma sustancia? Respuesta: a. 0,347. b. 20,25 %.

2. Se toman 15 mg de un compuesto cuya masa molar es 384.63 g.mol-1 para formar 5 mL de disolución.

Posteriormente, se toma una alícuota de 1.00 mL de dicha disolución para diluirla en un matraz aforado de 10 mL hasta el enrase. a. Halle la concentración de la muestra en el matraz de 5 mL. b. Determine la concentración de la sustancia en el matraz de 10 mL. c. La muestra de 10 mL se coloca en una celda de b = 0.5000 cm obteniéndose una absorbancia de 0.634 a 495

nm. Determine el valor de la absortividad molar de la sustancia a dicha longitud de onda.

Respuesta: a. 7,80 x 10-3 M. b. 7,80 x 10-4 M. c. 1625,64 M-1.cm-1.

3. Una cantidad de compuesto cuya masa molar es 292.16 g.mol-1 se disuelve en un matraz aforado de 5 mL. Se

toma una alícuota de 1.00 mL de la disolución obtenida, diluyéndola hasta 10 mL. La absorbancia de esta última disolución medida en una celda de b = 1.00 cm a 340 nm es de 0.427. La absortividad molar del compuesto a esta longitud de onda es ε = 6130 M-1 cm-1. a. calcule la concentración de la disolución colocada en la celda. b. ¿cuál es la concentración de la disolución preparada inicialmente en el matraz de 5 mL? c. ¿cuántos miligramos de compuesto fueron empleados para preparar la disolución de 5 mL?

Respuesta: a. 6,97 x 10-5 M. b. 6,97 x 10-4 M. c. 1,02 mg.

4. Durante un experimento realizado para determinar la cantidad de tiamina (vitamina B1) en un preparado

farmacéutico, se leyó inadvertidamente en la escala de transmitancia en lugar de hacerlo en la escala de absorbancia del espectrofotómetro. La primer muestra da una lectura de T1 = 82.2 % y la segunda T2 = 50.7 % a la longitud de onda de máxima absorbancia. ¿Cuál es la relación de concentraciones entre las concentraciones de tiamina en ambas muestras? Respuesta: 3,47.

5. El amoníaco puede ser determinado espectrofotométricamente mediante su reacción con fenol en presencia de

hipoclorito, dando lugar a una sustancia de color azul que tiene su absorción máxima a 625 nm. Una muestra de 4.37 mg de proteína se digiere químicamente para convertir en amoníaco todo el nitrógeno presente, y al final del tratamiento el volumen de la muestra es de 100.00 mL. Una alícuota de 10.00 mL de esta disolución se trata con 5.00 mL de fenol y 2 mL de hipoclorito de sodio, y la muestra se diluye a 50 mL, midiéndose su absorbancia a 625 nm en una celda de 1.00 cm de espesor después de 30 minutos. Se prepara también una disolución de referencia patrón con 1.00 x 10 -2 g de cloruro de amonio disueltos en un litro de agua; una alícuota de 10 mL de esta disolución patrón se trata de la misma manera que la disolución problema. El blanco se prepara usando agua destilada en lugar del problema. PM (NH4Cl) = 53.50 g.mol-1 PA (N) = 14.006 g.mol-1

Muestra A 625 nm blanco 0.140

referencia 0.308 problema 0.582

a. Calcule la absortividad molar del producto azul. b. Calcule el porcentaje en masa de nitrógeno en la proteína.

Respuesta: a. 4494 M-1.cm-1. b. 15,76 %.


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. El ión cobre (I) forma un complejo coloreado con la neocupreína el cual presenta un máximo de absorbancia a 454

nm. Dicho complejo puede extraerse con alcohol isoamílico, el cual no es soluble en agua. Suponga que aplica el siguiente procedimiento: 1) una roca que contiene cobre se pulveriza y los metales se extraen con un ácido fuerte. La disolución ácida se neutraliza con una base, y la disolución resultante se lleva a 250 mL. 2) una alícuota de 10 mL de la misma se trata con 10 mL de agente reductor para pasar todo el cobre a ión cuproso, agregándose 10 mL de buffer para mantener el pH en un valor adecuado para la formación del complejo. 3) Se toman 15 mL de esta disolución, se agregan 10 mL de neocupreína y 20 mL de alcohol isoamílico. Luego de agitar fuertemente, las dos fases se separan y el complejo de cobre está en su totalidad en la fase orgánica. Se mide la absorbancia de la fase orgánica a 454 nm en una celda de 1.00 cm. El blanco preparado presenta una absorbancia de 0.056. a. Si la muestra de roca tiene un miligramo de cobre, ¿cuál es la concentración del mismo presente en la fase

orgánica? b. Si ε = 7.90 x 103 M-1.cm-1 para el complejo, ¿cuál será el valor de absorbancia medido? c. Si se analiza una roca diferente y se obtiene una absorbancia no corregida de 0.874 ¿Cuántos miligramos de

cobre hay en la roca? PA (Cu) = 63.546 g.mol-1

Respuesta: a. 1,57 x 10-5 M. b. 0,180. c. 6,58 mg.

7. El ión nitrito se emplea como conservador para el tocino y otros alimentos, generándose una controversia con

relación a su potencial efecto carcinogénico. En una determinación espectrofotométrica de nitrito, se llevan a cabo una serie de reacciones que concluyen con la formación de un producto coloreado con absorbancia máxima a 520 nm. El procedimiento seguido para desarrollar color puede abreviarse de la siguiente manera: 1) a 50.00 mL de la disolución problema que contiene nitrito, se le agrega 1.00 mL de disolución de ácido sulfamílico (reacción 1:1). 2) luego de 10 minutos, se agregan 2.00 mL de disolución de 1- aminonaftaleno (reacción 1:1) y 1.00 mL de disolución buffer. 3) 15 minutos más tarde, se lee la absorbancia a 520 nm en una celda de b = 5.00 cm. Con esta técnica se analizan 3 soluciones:

Disolución Volumen y características A 520 A 50 mL de extracto de alimento con cantidad despreciable de nitritos 0.153 B 50 mL de extracto de alimento del que se sospecha tiene nitrito 0.622 C Idem que B, con el agregado de 10 µL de disolución de NaNO2 7.50 x 10-3 M 0.967

a. Calcule la absortividad molar del producto coloreado. b. ¿Cuántos microgramos de nitrito están presentes en los 50.0 mL del extracto de alimento B?

PM (NO2-) = 46.004 g.mol-1

Respuesta: a. 49701,71 M-1.cm-1. b. 4,69 µg.

8. El análisis espectrofotométrico de fosfatos puede realizarse mediante el siguiente procedimiento:

a) se coloca la toma de muestra en un matraz aforado de 5 mL y se agregan 0.500 mL de disolución de molibdato de sodio y ácido sulfúrico y 0.200 mL de disolución de sulfato de hidrazina, y se diluye casi hasta el enrase con agua destilada. b) la disolución diluida se calienta 10 minutos a 100 ºC, formándose un compuesto azul (ácido 1,2 molibdofosfórico). c) se enfría el matraz, se enrasa con agua destilada y se mide la absorbancia de la disolución resultante a 830 nm empleando una celda de 1.00 cm. a. Al analizar 0.140 mL de disolución patrón de fosfato - KH2PO4 (PM 136.09 g.mol-1) - preparada por disolución

de 81.37 mg del mismo en 500.00 mL de agua, se obtiene una absorbancia de 0.829. Un blanco preparado en forma idéntica tiene absorbancia 0.017. Halle la absortividad molar del producto coloreado.

b. 0.300 mL de disolución de ferritina (proteína almacenadora de hierro que contiene fosfato) obtenidos por digestión de 1.35 mg de proteína en 1.00 mL de solvente se analiza con este procedimiento, obteniéndose una absorbancia de 0.836. El blanco da una absorbancia de 0.038. Halle el porcentaje en masa de fosfato en la ferritina. PM (PO4

3-) = 94.972 g.mol-1

Respuesta: a. 24251 M-1.cm-1. b. 1,16 %.



REPARTIDO N° 9: Espectrofotometría I - RESOLUCIÓN

1. a) A = - log T = - log (0,45) = 0,346787 b) A = ε.b.c

A´= ε.b.c´

693575,0M0100,0

M0200,0.346787,0c

´c.AA´c

Ab.cA

===⇔== ε

T = 10-A = 10-0,693575 = 0,2025 → T = 20,25 %

2.

a) M10x799704,7L10x5.mol.g63,384

g10x15M 331

3−

−−

−

==

b) moles iniciales = moles finales

Mi . Vi = Mf . Vf

M10x80,7mL10

mL1.M10x80,7V

V.MM 4

3

f

iif

−−

===

c) A = ε.b.c ⇔ 114 cmM64,1625

M10x80,7.cm5000,0634,0

c.bA −−

−===ε

3.

a) M10x965742,6cmM6130.cm000,1

427,0b.

Ac 511

−−−

===ε

b) moles iniciales = moles finales

Mi . Vi = Mf . Vf

M10x97,6mL00,1

mL10.M10x97,6V

V.MM 4

5

i

ffi

−−

===

c) m = M . V . PM

m = 6,97 x 10-4 M . 5 x 10-3 L . 292,16 g.mol-1 = 1,018178 x 10-3 g (1,018178 mg)

4. A = - log T

A1 = - log (0,822) = 8,512818 x 10-2

A2 = - log (0,507) = 0,294992

465269,308512818,0

294992,0cc

AA

1

2

1

2 ===



a) )patróndisolución(M10x869159,1L1.mol.g50,53

g10x00,1M 41

2

ClNH4

−−

−

==

A partir de la misma, se lleva a cabo una dilución al 1/5 para la reacción de color:

→ M10x738318,3mL50

mL10.M10x869159,1 54

f−

−

==M

A corregida = A referencia - A blanco = ε.b.c ⇔ 115

neta cmM9997,4493M10x738318,3.cm00,1

140,0308,0c.b

A −−−

=−

==ε

b) M10x835336,9cmM4494.cm00,1

140,0582,0b.

Ac 5

11corregidtaproblema

mL50enproblema−

−−=

−==

ε

M10x917668,4mL10

mL50.M10x835336,9c 45

mL10enproblema−

−

==

moles10x917668,4L100,0.M10x917668,4moles 54

NH3

−− == 1 mol de NH3 contiene un mol de N, por lo tanto: mN = 4,917668 x 10-5 moles . 14,006 g.mol-1 = 6,887686 x 10-4 g 4,37 x 10-3 g de proteína ---- 100% 6,887686 x 10-4 g ---- x → x = 15,76 %

6. a) Procedimiento:

1 mg de Cu en 250 mL de disolución (1) De (1), se toman 10 mL y se llevan a 30 mL – disolución (2) – De (2), se toman 15 mL y el complejo se extrae totalmente en los 20 mL de fase orgánica. 250 mL ---- 1 mg 10 mL ---- x → x = 0,04 mg 30 mL ---- 0,04 mg 15 mL ---- x´ → x´= 0,02 mg Estos 0,02 mg de Cu se encuentran disueltos en los 20 mL de fase orgánica, por lo tanto:

M10x573663,1L10x20.mol.g546,63

g10x2M 531

5

Cu−

−−

−

==


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo b) A corregida = ε.b.c = 7,90 x 103 M-1cm-1 . 1,00 cm . 1,573663 x 10-5 M = 0,124

→ A medida = A blanco + A corregida = 0,056 + 0,124 = 0,180

c) A corregida = A medida – A blanco = 0,874 – 0,056 = 0,818

M10x035443,1cmM10x90,7.cm00,1

818,0b.

Ac 4113orgánicafaselaen

−−−

===ε

m Cu en la fase orgánica = 1,035443 x 10-4 M . 20 x 10-3 L . 63,546 g.mol-1 = 1,315965 x 10-4 g Esta masa de Cu disuelta en la fase orgánica provino de la extracción realizada a partir de los 15 mL de la disolución (2): 15 mL ---- 1,315965 x 10-4 g 30 mL ---- x → x = 2,631930 x 10-4 g Esta masa de Cu provino de la alícuota de 10 mL de la disolución (1): 10 mL ---- 2,631930 x 10-4 g 250 mL---- x´ → x´= 6,579825 x 10-3 g (6,58 mg)

7. La disolución A puede considerarse como la disolución blanco a los efectos de corregir los valores de

absorbancia medidos:

a) Disolución B: AB corregida = 0,622 – 0,153 = 0,469 Disolución C: AC corregida = 0,967 – 0,153 = 0,814 Las absorbancias son aditivas, por lo tanto:

1163

3

patrón2NaNO

final

final

patrón2NaNO

patrón2NaNO

patrón2NaNOBC

cmM2,49689L10x10.M10x5,7.cm5

L10x)01,012150(.345,0

moles.bV.345,0

Vmoles

.b.469,0814,0

c.b.469,0814,0

AAA

−−−−

−=

++++=

=

+=

+=

+=

ε

ε

ε

ε

b) moles10x019376,1cm5.cmM2,49689

L10x54.469,0moles 711

3

Ben2NO−

−−

−

− ==



)g69,4(g10x689537,4mol.g004,46.moles10x019376,1m 617Ben2NO

µ−−−− ==

8.

a) M10x195836,1L500,0.mol.g09,136

g10x37,81M 31

3

POKH 42

−−

−

==

M10x348314,3mL5

mL140,0.10x195836,1V

V.MM 5

3

f

iif 4PO2KH

−−

===

A corregida = A medida – A blanco = 0,829 – 0,017 = 0,812

→ 115

corregida cmM24251M10x348314,3.cm00,1

812,0c.b

A −−−

===ε

b) A corregida = A medida – A blanco = 0,836 – 0,038 = 0,798

g10x562567,1mol.g972,94.L10x5.M10x290584,3m

M10x290584,3cmM24251.cm00,1

798,0b.

Ac

5135ferritinaen3

4PO

511mL5enferritinaen3

4PO

−−−−−

−−−−

==

===ε

1,35 mg de ferritina ---- 100% 0,01562567 mg de PO43- ---- x → x = 1,16 % en masa de fosfato en ferritina



REPARTIDO N° 10: Espectrofotometría II 1. Una toma de 25.00 mL de muestra problema que contiene hierro es analizada tratándola con ácido nítrico y

haciéndola reaccionar con un exceso de cianuro de potasio para formar un complejo rojo. La disolución se diluye a 100.00 mL y una alícuota de la misma es colocada en una celda de camino óptico variable. Una muestra de referencia de 10.00 mL cuya [Fe3+] = 6.80 x 10-4 M se trata de la misma forma diluyéndose a 50.00 mL y colocándose una alícuota de la misma en una celda de 1.00 cm. La disolución problema da la misma absorbancia que la disolución de referencia cuando se coloca en una celda de 2.48 cm. ¿Cuál es la concentración de hierro en la muestra problema?


2. La absorbancia de nitrato de cobalto (Co(NO3)2) y nitrato de cromo (Cr(NO3)3) son aditivas sobre el espectro

visible. Se decide analizar una disolución que contiene ambos compuestos. Para ello se escoge dos longitudes de onda: 400 y 505 nm y se emplea una celda de 1 cm para el ensayo. Los resultados son los siguientes: A 400 = 1.167 A 505 = 0.674

Co2+ Cr3+

ε 400 0.530 15.2 ε 505 5.07 5.60

Calcule las concentraciones de cromo y cobalto en la mezcla problema. Respuesta: [Cr3+] = 7,50 x 10-2 M ; [Co2+] = 5,01 x 10-2 M.

3. Se desea analizar una muestra que contiene los analitos A y B. En el laboratorio se dispone de disoluciones patrón

de ambos analitos de concentraciones exactamente conocidas. Luego de un proceso de preparación para el análisis en que la muestra es diluida al décimo, 1 mL de la misma se mide a 425 nm y a 580 nm en una cubeta de 1.00 cm de camino óptico, obteniéndose los datos de la tabla I. Los estándares de laboratorio se someten al mismo procedimiento. Los resultados obtenidos aparecen en la tabla II. Determine la concentración de A y B en la muestra.

TABLA I (MUESTRA) Longitud de onda Absorbancia

425 nm 0.095 580 nm 0.301

TABLA II (DISOLUCIONES PATRÓN)

Analito Molaridad (M) Longitud de onda Absorbancia A 0.0992 425 nm 0.545 580 nm 0.125 B 0.1023 425 nm 0.227 580 nm 0.823

Respuesta: [A] = 2,33 X 10-2 M ; [B] = 3,71 X 10-1 M.

4. La transferrina (PM 81000 g.mol-1) y la desferrioxamina B (PM 650 g.mol-1) son compuestos incoloros capaces de

unirse al Fe3+ formando complejos coloreados en relación 1:2 y 1:1 con longitudes de onda máximas de absorción a 470 nm y 428 nm respectivamente. La absortividad molar de estos dos compuestos formando complejos con hierro viene dada a dos longitudes de onda diferentes:

ε [M-1 cm-1]

λ (nm) transferrina-2 Fe(III) desferrioxamina-Fe(III) 428 3540 2730 470 4170 2290

a. Una disolución de transferrina presenta absorbancia de 0.463 a 470 nm en una celda de 1.00 cm. Calcule la

concentración de transferrina en mg.mL-1 y la de hierro en µg.mL-1. b. Poco tiempo después de agregar desferrioxamina (la cual diluye la muestra) la absorbancia a 470 nm es de

0.424 y a 428 nm es de 0.401. Calcule el porcentaje de hierro que se halla complejado con transferrina y desferrioxiamina. PA (Fe) = 55.847 g.mol-1 Respuesta: a. 8,99 mg.mL-1 ; 12,40 µg.mL-1. b. 73,65 % complejado con transferrina ; 26,35 % complejado con desferrioxamina.


Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 5. Los espectros mostrados en la figura corresponden a disoluciones de MnO4

- 1.00 x 10-4 M, Cr2O72- 1.00 x 10-4 M y

una mezcla de ambos de composición desconocida.

En la tabla se muestran las absorbancias obtenidas a diferentes longitudes de onda, halle la concentración de cada especie en la mezcla.

λ (nm) MnO4- patrón Cr2O7

2- patrón Mezcla 266 0.042 0.410 0.766 288 0.082 0.283 0.571 320 0.168 0.158 0.422 350 0.125 0.318 0.672 360 0.056 0.181 0.366

Respuesta: [Cr2O72-] = 1,78 x 10-4 M ; [MnO4-] = 8,14 x 10-5 M.

6. Los espectros infrarrojos (IR) suelen registrarse en términos de porcentaje de transmitancia de forma que tanto las bandas débiles como las fuertes caigan dentro de escala. En la siguiente figura se muestra el espectro IR de los compuestos A y B en una región próxima a los 2000 cm-1. Note que la absorción corresponde a un pico hacia abajo en este caso. Los espectros fueron tomados usando celdas de 0.00500 cm de espesor y una disolución 0.0100 M de cada compuesto. Una mezcla de A y B de composición desconocida produce una transmitancia de 34 % a 2022 cm-1 y de 38.3 % a 1993 cm-1 empleando la misma celda. Encuentre las concentraciones de A y B.

λ (cm-1) 2022 1993

A pura 31.0 % T 79.7 % T B pura 97.4 % T 20.0 % T

Respuesta: [A] = 9,11 x 10-3 M ; [B] = 4,67 x 10-3 M.



REPARTIDO N° 10: Espectrofotometría II - RESOLUCIÓN 1. La disolución de hierro (III) de referencia se diluye al 1/5:

M10x193548,2mL25

mL100.M10x483871,5c

M10x483871,5cm48,2

M10x36,1.cm00,1c

M10x36,1.cm00,1.c.cm48,2.AA

M10x36,1mL50

mL10.M10x80,6V

V.MM

45

)mL25(originalmuestralaenproblemaFe

54

mL100enproblemaFe

4mL100enproblemaFemL50enreferenciademuestramL100enproblemamuestra

44

f

iif

−−

−−

−

−−

==

==

=⇔=

===

εε

2.

+=

+=

++

++

nm5053Crnm5052Conm505mezcla

nm4003Crnm4002Conm400mezcla

AAA

AAA

=

=

+=⇔−+=⇔

−+=→

+=

−=⇔+=

+=

+=

−+

−+

+++

++

++

++++

++++

++++

M10x50,7c

M10x01,5c

4299474,0c.874737,4674,0c.1952632,04299474,0c.07,5674,0

2,15

c.530,0167,1.60,5c.07,5674,0

c.1.60,5c.1.07,5674,02,15

c.530,0167,1cc.1.2,15c.1.530,0167,1

c.1.c.1.A

c.1.c.1.A

23Cr

22Co

2Co2Co2Co

2Co2Co

3Cr2Co

2Co3Cr3Cr2Co

3Crnm5053Cr2Conm5052Conm505mezcla

3Crnm4003Cr2Conm4002Conm400mezcla

εε

εε

3. En primer lugar, a partir de los datos de la Tabla II, se deben calcular los valores de las absortividades molares de A y de B a 425 y 580 nm:

11

B

Bnm425Bnm425

11

A

Anm425Anm425

cmM218964,2M1023,0.cm00,1

227,0c.b

A

cmM493952,5M0992,0.cm00,1

545,0c.b

A

−−

−−

===

===

ε

ε



11

B

Bnm580Bnm580

11

A

Anm580Anm580

cmM044966,8M1023,0.cm00,1

823,0c.b

A

cmM260081,1M0992,0.cm00,1

125,0c.b

A

−−

−−

===

===

ε

ε

+=

+=

Bnm580Anm580nm580mezcla

Bnm425Anm425nm425mezcla

AAAAAA

=

=

−+=⇔

−+=→

+=

−=⇔+=

+=

+=

−

−

M10x705015,3c

M10x327478,2c

c.918600,193444273,0c.260081,1301,0

218964,2c.493952,5095,0

.044966,8c.260081,1301,0

c.1.044966,8c.1.260081,1301,0218964,2

c.493952,5095,0cc.1.218964,2c.1.493952,5095,0

c.1.c.1.Ac.1.c.1.A

2B

3A

AA

AA

BA

ABBA

BBnm580AAnm580nm580mezcla

BBnm425AAnm425nm425mezcla

εε

εε

Estas concentraciones de A y de B están diluidas al décimo, por lo tanto, en la muestra original:

=

=−

−

M10x705015,3c

M10x327478,2c1

B

2A

4.

a) M10x110312,1cm00,1.cmM4170

463,0b.

Ac 4

11complejo

complejo−

−−===

ε

1 mol de complejo contiene 1 mol de transferrina, por lo tanto: 1,110312 x 10-4 moles de transferrina por L de disolución → 1 de transferrina por L de disolución (8,993525 mg.mL

444444444444 21g993525,8

14 mol.g81000.moles10x110312, −−3

3

-1)

1 mol de complejo contiene 2 moles de hierro, por lo tanto: 2.(1,110312 x 10-4) moles de hierro por L de disolución → 2 de hierro por L de disolución (12,40152 µg.mL

44444444444444 21g10x240152,1

14

2

mol.g847,55.)moles10x110312,1(.−

−− -1)



b)

+=

+=

aminadesferrioxnatransferri


nm428nm428nm428mezcla

nm470nm470nm470mezcla

AAA

AAA

=

=

−+=⇔

−+=→

+=

−=⇔+=

+=

+=

−

−

M10x223780,5c

M10x299171,7c

c.22,49715054672,0c.3540401,0

2290c.4170424,0

.2730c.1.3540401,0

c.1.2730c.1.3540401,02290

c.4170424,0cc.1.2290c.1.4170424,0

c.1.c.1.A

c.1.c.1.A

5aminadesferriox

5natransferri

natransferrinatransferri

natransferrinatransferri


natransferriaminadesferrioxaminadesferrioxnatransferri

aminadesferrioxnm428natransferrinm428nm428mezcla

aminadesferrioxnm470natransferrinm470nm470mezcla



εε

εε

1 mol de complejo transferrina - hierro contiene 2 moles de hierro, por lo tanto: → 2.(7,299171 x 10-5) moles de hierro por L de disolución 1 mol de complejo desferrioxamina - hierro contiene 1 mol de hierro, por lo tanto: → 5,223780 x 10-5 moles de hierro por L de disolución moles de hierro totales en 1 L de disolución = 2.(7,299171 x 10-5) moles + 5,223780 x 10-5 moles = 1,982212 x 10-4 moles totales 1,982212 x 10-4 moles ---- 100 % 5,223780 x 10-5 moles ---- x x = 26,35 % de hierro complejado con desferrioxamina 1,982212 x 10-4 moles ---- 100 % 1,459834 x 10-4 moles ---- x´ x´= 73,65 % de hierro complejado con transferrina

5. Los espectros de la figura presentan una superposición importante. Este hecho modifica el análisis que debe

llevarse a cabo para calcular la concentración de ambos iones en la mezcla. A cualquier longitud de onda: (1) −−−− += 2

7227244 OCrOCrMnOMnOmezcla c.b.c.b.A εε

En este caso particular, se debe partir de dos disoluciones patrón de ambos iones:



4patrónOCr

OCr4

OCrpatrónOCr

4patrónMnO

MnO4

MnOpatrónMnO

10x00,1

A.b10x00,1.b.A

10x00,1

A.b10x00,1.b.A

272

272

272

272

4

444

−−

−−

−

−−−

−

−−−

=⇔=

=⇔=

εε

εε

Sustituyo en (1):

−

−

−

−

−−+= 2

72

272

4

4

OCr4patrónOCr

MnO4patrónMnO

mezcla c.10x00,1

Ac.

10x00,1

AA

Divido entre : patrónMnO4

A −

43421434214342143421b

4MnO

x

patrónMnO

patrónOCr

m

4OCr

y

patrónMnO

mezcla

10x00,1

c

A

A.

10x00,1

c

AA 4

4

272

272

4

−−

−

−

−−

−

+= (y = mx + b)

Se debe medir a diferentes longitudes de onda los valores de absorbancia de la ecuación anterior. A partir de la pendiente (m), se obtiene la concentración de dicromato en la mezcla desconocida. A partir de la ordenada en el origen (b), se obtiene la concentración de permanganato.

λ (nm) patrónMnO4A − patrónOCr 2

72A − mezclaA

266 0.042 0.410 0.766 288 0.082 0.283 0.571 320 0.168 0.158 0.422 350 0.125 0.318 0.672 360 0.056 0.181 0.366

patrón4MnO

mezclai A

Ay−

= patrón4MnO

patrón27O2Cr

i A

Ax

−

−

= xi2 xi yi

18,2381 9,7619 95,2947 178,0385 6,9634 3,4512 11,9108 24,0321 2,5119 0,9405 0,8845 2,3624 5,3760 2,5440 6,4719 13,6765 6,5357 3,2321 10,4465 21,1240

Σ 39,6251 19,9297 125,0084 239,2335

A partir del método de los mínimos cuadrados, se obtiene:

[ ]2i

2i )x(n.)x(D ∑−∑=

783861,1D

yxn.yxm i i

iii

ii=

∑ ∑−

∑

=

M10x783861,1c10x00,1

c783861,1 4

27O2Cr4

27O2Cr −

−−

−

=⇔=⇒



814655,0D

x.yxy.xb i

ii

iii

ii

2i

=

∑

∑−

∑

∑

=

44MnO

10x00,1

c814655,0

−

−=⇒ M10x14655,8c 5

4MnO−

− =⇔

6. En este último caso, los espectros de estas dos sustancias están bien resueltos por lo que el análisis de sus

concentraciones en la mezcla es el habitual:

Número de onda (cm-1) A = - log T 2022 1993 A2022 A1993

A pura 31.0 % T 79.7 % T 0,509 0,099 B pura 97.4 % T 20.0 % T 0,011 0,699 Mezcla 34.0 % T 38.3 % T 0,469 0,417

11

B

B1cm1993

B1cm1993

11

B

B1cm2022

B1cm2022

11

A

A1cm1993

A1cm1993

11

A

A1cm2022

A1cm2022

cmM13980M0100,0.cm00500,0

699,0c.b

A

cmM220M0100,0.cm00500,0

011,0c.b

A

cmM1980M0100,0.cm00500,0

099,0c.b

A

cmM10180M0100,0.cm00500,0

509,0c.b

A

−−−

−

−−−

−

−−−

−

−−−

−

===

===

===

===

ε

ε

ε

ε

+=

+=

−−−

−−−

B1cm1993A1cm19931cm1993mezcla

B1cm2022A1cm20221cm2022mezcla

AAA

AAA

=

=

−+=⇔

−

+=→

+=

−=⇔+=

+=

+=

−

−

−−−

−−−

M10x674969,4c

M10x113115,9c

c.463636,3234802818,29c.9,9417,0

1,1c.9,50469,0.9,69c.9,9417,0

c.00500,0.13980c.00500,0.1980417,01,1

c.9,50469,0cc.00500,0.220c.00500,0.10180469,0

c.00500,0.c.00500,0.A

c.00500,0.c.00500,0.A

3B

3A

AA

AA

BA

ABBA

BB1cm1993AA1cm19931cm1993mezcla

BB1cm2022AA1cm20221cm2022mezcla

εε

εε

Fin Unidad de Bioquímica Analítica 81 CIN - Facultad de Ciencias

ejercicios de quimica analitica con resolucion edicion 2004

Documents

resolucin repartido

concentracin en trminos

integrndose en

porcentaje en

julio berbejillo unidad

qu expresiones

qu volumen y qu masa

julio berbejillo agosto