36706328 - Problemas - resueltos - de - Quimica - analitica

36706328 - Problemas - resueltos - de - Quimica - analitica

(Parte 1 de 4)

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.50.

2.50. Para analizar una muestra de aspirina se pesa 0.3470 g de componentes triturados y se tratan con 50.0 ml de sosa 0.1155 M, calentando a ebullición durante 10 minutos. A continuación el exceso de sosa se valora con 11.5 ml HCl 0.2100 M ¿Cuál es la riqueza de la muestra en á. acetilsalicílico (En adelante usar H2Ac)? Reacción: CH3COO-C6H4-COOH + 2 OH- -->--> HO-C6H4-COO- + CH3-COO-De la reacción se deduce que:(mmol OH-tot) = 2 * mmol H2Ac/Pm H2Ac + Vclo * Mclo50.0 * 0.1155 = 2 * mg H2Ac/180 + 11.5 * 0.2100mg H2Ac = 303 mg% H2Ac = 0.303 * 100/0.347 = 87.3 %Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.49.

2.49. Una muestra de 7.000 g de vinagre se diluye con agua hasta 50.0 ml. A continuación se trata con 13.5 ml de NaOH 0.505 M y se valora por retroceso con HCl 0.605 M, necesitándose 25 ml para alcanzar el punto final de la fenolftleína. a) Cual es la acidez del vinagre expresada como porcentaje de á. acético? b) Suponiendo que éste es el único ácido presente en la muestra ¿ Cuál sería el pH de la disolución en el punto de equivalencia de la valoración? (Usar Ac como abreviatura del radical CH3-COO-)

a) Reacciones:HAc + OH- --> Ac- + H2OH+ + (OH-exceso) -->H2OPor tanto:(mmol OHtot) = mmolHAC + (mmol OH-exceso)mmol H+ = (mmol OH-exceso)Vsosa * Msosa = mg HAc/Pm HAc + Vclo * Mclo13.5 * 0.505 = mg HAc/60 + 2.5 * 0.605mg HAc = 318 mg% HAc = 0.318 * 100/7.0000 = 4.5 %b) En el punto de equivalencia se habrá valorado todo el exceso de OH- quedándo en la disolución el anión Ac-. Para alcanzar dicho punto se le añaden a los 50 ml iniciales un volúmen de V2 = 13.5 + 2.5 = 16 ml. La disolución contendrá:mmol Ac- =318/60 = 5.3 mmol ó 5.3/66 = 0.080 M y su pH será:[OH-] =raiz(0.080 * 10^-9.2) =  7.1 * 10 ^-6 M y de aquí: pH = 8.9

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.48.

2.48. Una muestra de oleum (ácido sulfúrico fumante), que consiste en una disolución de SO3 en ácido sulfúrico, gastó 27.5 ml de NaOH 0.2500 en su valoración. Si la masa de la muestra analizada era de 0.3140 g, calcular a) la riqueza en SO3 y en H2SO4 de la muestra y b) el volúmen de NaOH que se gastaría en valorar 0.5000 g de un ácido sulfúrico fumante que contiene un 10% de SO3.

a) El trióxido de azufre se transforma en á. sulfúrico en presencia de agua, y se valora junto con el ácido que contiene inicialmente la muestra:SO3 + H2O --> H2SO4Reacción de valoración:H2SO4 + 2OH- --> SO4(2-) + 2H2OPara calcular la cantidad de ácido sulfúrico valorada:mmol NaOH = 2 mmol H2SO427.5 * 0.2500/2 = 3.4 mmol H2SO43.4 * 98 = 333 mg H2SO4% H2SO4 = 333 * 100/314 = 106 %El 6% corresponde al ácido formado a partir del SO3 y agua.Como SO3 <>H2SO4mg H2SO4(muestra) + mg SO3 = 314 mgmgH2SO4(SO3) = mg SO3 * Pm H2SO4/Pm SO3mg H2SO4(muestra) + mgH2SO4(SO3) = 333 mg333 mg = 314 - mg SO3 + mg SO3 * 98/80mg SO3 = 84.4 mg% SO3 = 26.9 %mg H2SO4(muestra) = 314 -84.4 = 230 mg% H2SO4(muestra) = 73.2 %b) El porcentaje de SO3 calculado corresponde a:0.10 * 0.5000 mg SO3 proporcionando un á. sulfúrico de:mg H2SO4(SO3) = 50.0 * 98/80 = 61.3 mg H2SO4 valorado es: 500 - 50.0 + 61.3 = 551 mg H2SO4luego * 0.2500 = 2 * 551/98 de donde V = 45.0 mnl NaOH

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.47.

2.47. Se disuelve una muestra impura de 0.6580 g de tartrato ácido de potasio de fórmula empírica KHC4H4O6 y Pm 188.1, en 45.0 ml de una disolución de sosa 0.0987 M, cuyo exceso consume 6.4 ml de á. sulfúrico 0.1100 M en su valoración por retroceso. Calcular: a) la pureza de la muestra expresada como porcentaje de sal y b) el porcentaje de potasio en dicha muestra.

a) Disociación de la sal:KHC4H4O6 --> K+ + HC4H4O6-Reacción con la base:HC4H4O6- + OH- --> C4H4O6(2-)Valoración por retroceso:H2SO4 + 2OH --> SO4(2-) + 2H2Ommol OH- = mmol HC4H4O6- + 2 mmol H2SO445.0 * 00987 = mg KHC4H4O6/Pm + 2 * ( 6.4 * 0.1100)mg KHC4H4O6 = 570 mg% KHC4H4O6 = 0.570 * 100/0.650 = 86.6 %El porcentaje de potasio (Pat = 39.1) será:(570 * 39.1 * 100)/(188.1 * 658) = 18.0 %

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.46.

2.46. Se transformó el azufre de una muestra de 0.2500 g de mineral en trióxido de azufre, el cual fue absorbido sobre 40.0 ml de una disolución de NaOH 0.1250 M. El exceso de sosa consumió para su valoración 22.0 ml de una disolución de á. clorhídrico equivalente a otra de 0.0096 g/ml de Na2CO3. Calcular el porcentaje de azufre en la muestra. mmol OH- = 2 * mg S/Pat S + mmol H+40.0 * 0.1250 = 2 * mg S/32 + 22.0 * MClHmmol HCl = V * MClH = 2 * mg Na2CO3/Pm Na2CO3 = 2 * 9.6/106 = 0.181 mmol HCl/mlmg S = 16.3 mg%S = 6.5 %

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.45.

2.45. Para determinar el contenido en azufre de una muestra orgánica se aplicó el siguiente procedimiento: 0.7500 g de muestra se sometieron a combustión en corriente de oxígeno, formándose dióxido de azufre y algo de trióxido. Estos gases se recogieron sobre una disolución diluída de peróxido de hidrógeno, transformándose en H2SO4. Si en la valoración de este ácido se consumieron 5.3 ml de una disolución de NaOH 0.0365 M, calcular el porcentaje de azufre en la muestra.

Reacciones del procedimiento:S + O2 --> SO2 (SO3)SO2 (SO3) + H2O2 --> H2SO4Reacciones de valoración:H2SO4 + 2OH- -->SO4(2-) + 2 H2OReacción estequiométrica:S <> SO2 <> SO3 <> H2SO4mmol OH- = 2 * mg S/Pat S5.3 * 0.0365 = 2 * mg S/32mg S = 3.1 mg% S = 0.0031 * 100/0.7500 = 0.41%

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.44.

2.44. Para determinar la pureza de un material constituído por óxido de calcio e impurezas inertes, se procedió a la disolución de 0.3250 g de muestra en 100 ml de á.clorhídrico (en exceso), determinándose dicho exceso por valoración con una disolución de NaOH 0.275 M, de la que se gastaron 12.5 ml. Si las concentraciones del ácido y de la base son tales que 2.0 ml de HCl <> 1.0 ml NaOH, calcular el porcentaje de CaO y Ca en la muestra.

La Reacción del ácido sobre el óxido de calcio esCaO + 2 H+ --> Ca2+ + H2Ommol HCl = 2* mmol CaO + mmol OH-100 * MClH = 2 * mg CaO/56.1 + 12.5 * 0.2752 * MClH = 1 * 0.275MCLH = 0.1375 mol/lmg CaO = 289 mg% CaO = 88.9 % mg Ca = 289 * 40.1/56.1 = 207 mg % Ca = 63.7

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.43.

2.43. Se sabe que una muestra contiene exclusivamente óxidos de calcio y magnesio. Para proceder a su análisis se pesaron 0.2000 g, se disolvieron en 50.0 ml de á. clorhídrico 0.2500 M, y el exceso de ácido se valoró con 40.5 ml de NaOH. Si en la normalización de 25.0 ml de la disolución base se consumieron 13.5 ml de á. ftálico 0.1002 M, calcular los porcentajes de CaO y MgO en la muestra.

La reacción de valoración ajustada y la relación estequiométrica es:H2Ph + 2 OH- --> Ph2- + 2 H2O2 * mol H2Ph = mmol OH-2 * 13.5 * 0.1002 = 25.0 * MM = 0.1082 mol/lLa reacción de disolución de ambos óxidos en el ácido transcurre según:MO + 2H+ --> M2+ + H2OMO <> 2 H+ <> 2OH-mmol H+ = 2* mmol CaO + 2 * mmol MgO + mmol OH- Se cumple que mg CaO + mg MgO = 200 mg muestra y sustituyendo datos, masas y pesos moleculares y despejando:50.0 * 0.2500 = 2 * mg CaO/56.1 + 2 * mg MgO/40.3 + 40.5 * 0.1082mg MgO = 131 mg y mg CaO = 69 mg

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.42.

2.42. Se determina el N de una muestra de leche en polvo que pesa 3.000 g mediante el método de Kjeldahl. Para ello se hace destilar el amoniaco sobre 50.0 ml de una disolución de á. clorhídrico 0.1210 M, valorándose el exceso de ácido con otra disolución de NaOH 0.1540 M, de la que se gastaron 32.2 mlCalcular a) Porcentaje de Nitrógeno en la muestra.b) Si el factor de conversión de Nitrógeno en proteína es 6.38, ¿qué cantidad de proteínas contiene la masa de muestra analizada?.a) Las transformaciones que tienen lugar son como las de 2.41, con la única diferencia de que se recoge el amoníaco destilado en ácido fuerte en exceso para valorar éste con sosa.En la valoración por retroceso del exceso de ácido con sosa, tenemos:mmol HCl = mmol NH3 + mmol NaOH50.0 * 0.1210 = mg N/14 + 32.2 * 0.1540 mg N = 15.3 mg% N = 0.0153 * 100/3.0000

b) % Proteínas en la leche0.51 * 6.38 = 3.25%En la muestra de 3.0000 g habrá pues:g prot tot = 0.0975 g

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.41.

2.41. Un cereal contiene el 2.8% de proteínas. Calcular el peso máximo del mismo que debe tomarse para que, una vez tratado por el método de Kjeldahl, y recogido el amoníaco formado sobre á. bórico, se gasten no más de 50.0 ml de á. clorhídrico 0.0320 M en la valoración. (Dato: factor N en proteína = 5.70).

Las reacciones que tienen lugar son:a) Digestión: Nprot -- H+ --> NH4+b) Destilación: NH4+ -- OH- --> NH3NH3 + HBO2 --> NH4+ + BO2-c) Valoración: H2 + BO2- --> HBO2Y las relaciones estequiométricas:H+ <> BO2- <> NH3 <> N por lo que deducimos:mmol HCl = mg N/Pat NComo sólo pueden ser consumidos un máximo de 50.0 ml de HCl, que suponen en mmoles 50.0 * 0.0320 = 1.60 mmoles HCl equivalentes 1.60 * 14 = 22.4 mg N ó22.4 * 5.70 = 128 mg de ProteínaPor tanto la masa de muestra necesaria será como máximo dem = 0.128/0.028 = 4.571 g

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.39.

2.39. Se sabe que cierta disolución contiene una combinación de dos de las siguientes sustancias: HCl, H3PO4, NaH2PO4 y Na2HPO4. La valoración de una alícuota con NaOH 0.450 M usando fenolftleína requiere 28.0 ml y otra con naranja de metilo, para el mismo volúmen de muestra, requiere 16.4 ml de NaOH. ¿Cuántos mg de qué componentes están presentes en la alícuota valorada? Las mezclas binarias posibles son:a) HCl + H3PO4b) H3PO4 + NaH2PO4c) NaNH2PO4 + Na2HPO4De éstas queda descartada la c) ya que al valorar con sosa sólo podría usarse la fenolftaleína, pues el naranja ya estaría virado.Calculamos el gasto de sosa en la 1ª alícuota para mezcla b)V sosa = 2 * V1 + V2Gasto V1 para las reaccionesH3PO4 + OH- --> H2PO4- + H2O y H2PO4- --> HPO4(2-) + H2O y V2 para (H2PO4-ini) + OH- --> HPO4(2-) + H2OCalculamos el gasto de sosa en la 2ª alícuotaVsosa = V1Reacción:H3PO4 + OH- --> H2PO4- + H2OComo V1 = 16.4 ml, el volúmen consumido hasta viraje de la fenolftleína debería ser mayor que 28.0 ml. Por tanto, no puede tratarse de esta mezcla b).En el caso de la mezcla a) Para la 1ª alícuota el gasto de sosa sería Vsosa = V1 + 2 * V2 Para las reaccionesV1 en H+ + OH- --> H2OV2 para H3PO4 + OH- --> H2PO4- + H2Oy V2 para H2PO4- + OH- --> HPO4(2-) + H2OPara la 2ª alícuota el gasto de sosa sería Vsosa = V1 + V2 Para las reaccionesV1 en H+ + OH- --> H2OV2 para H3PO4 + OH- --> H2PO4- + H2OEsta mezcla se ajusta a los datos del problema, ya que se tendría:V1 + 2 * V2 = 28.0 ml y V1 + V2 = 16.4 mlDe dónde deducimos V1 = 4.8 ml y V2 = 11.6 mlPara calcular las concentraciones se plantea en la 2ª valoración:mmol NaOH = mmol HCl + mmol H3PO4(V1 + V2) * Msosa = mg HCl/Pm HCl + mg H3PO4/Pm H3PO416.4 * 0.450 = mg HCl/36.5 + mg H3PO4/98 Además V2 * Msosa = mg H3PO4/Pm H3PO411.6 * 0.450 = mg H3PO4/98De dónde deducimos mg H3PO4 = 512 mg y mg HCl = 79 mg

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.38.

2.38. Se analiza una muestra que contiene carbonato y bicarbonato sódicos e impurezas inertes. Para ello se pesan 0.4817 g, se disuelven en agua y se valora con HCl 0.1176 M, consumiéndose 12.3 ml hasta viraje de la fenolftaleína. Otra muestra idéntica se disuelve en exceso de HCl, se calienta, y se elimina el CO2 por burbujeo sobre 25.0 ml de NaOH 0.1863 M. La disolución resultante se valora con HCl 0.1176 M, consumiéndose 14.6 ml hasta el viraje de la fenolftaleína. Calcular los porcentajes de las dos sales en la muestra. En la primera valoración:CO3(2-) + H+ -->HCO3-mmol H+ = mmol CO3(2-) = mg Na2CO3/Pm Na2CO312.3 * 0.1176 = mg Na2CO3/106mg Na2CO3 = 153 mg% Na2CO3 = 153 * 100/481.7 = 31.8%Las reacciones de transformación a CO2 son:CO3(2-) + 2H+ --> CO2 + H2OHCO3- + H+ -->CO2 + H2OA partir del carbonato sódico se forman:153/106 = 1.44 mmol CO2Y el total de CO2 será:mmol CO2 = 1.44 + mg NHCO3/84Al reaccionar con NaOH:CO2 + 2OH- --> CO3 + H2O(mmol OH-tot) = 2 * mmol CO2 + (mmol OH exceso)Al valorar con HCl se neutraliza el exceso de sosa y el carbonato formado:mmol H+ = mmol OH exceso + mmol CO3(2-)y teniendo en cuenta que mmol CO3(2-) =mmol CO2mmol H+ = (mmol OH-tot) - mmol CO2 = (mmol OH-tot) - 1.44 - mg NaHCO3/84mg NaHCO3 = 126 mg% NaHCO3 = 1216 * 100/481.7 = 26.2%

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.37.

2.37. Una muestra de 1.000 g, que se sospecha que contenga NaOH, Na2CO3 y/o NaHCO3 aislados o mezclados, se disuelve y se valora con HCl 0.500 M. Con fenolftaleína como indicador (pKi = 9.4) la disolución se vuelve incolora después de la adición de 32.0 ml de ácido. Luego se añade naranja de metilo (pKi = 3.4) y se requieren 7.5 ml más de valorante hasta el punto final del indicador. ¿Cuál es la composición de la mezcla?

Si la mezcla contuviera sólo sosa o sólo carbonato, se gastaría el mismo volúmen de valorante hasta el viraje con cualquiera de los indicadores. Para el bicarbonato sólo se requiriría de un indicador. Para una mezcla de carbonato-bicarbonato se requiriría mayor volúmen de ácido para alcanzar el viraje del naranja de metilo. Por tanto, la única posibilidad es que se trate de una mezcla de NaOH-Na2CO3. En la primera parte de la valoración:OH+ + H+ -->H2O y CO3(2-) + H+ --> HCO3-Por tnto:mmol H+ = mmol OH- + mmol CO3(2-)V * M = mg NaOH/Pm NaOH + mg Na2CO3/Pm Na2CO332.0 * 0.500 = mg NaOH/40 + mg Na2CO3/106En la segunda prte de la valoración:H+ +HCO3- --> H2CO3mmol H+ = mmol HCO3 = mmol CO3(2-)V * M = mg Na2CO3/Pm Na2CO37.5 * 0.500 = mg Na2CO3/106mg Na2CO3 = 398 mg% Na2CO3 = 0.398 * 100/1.000 = 39.8%Sustituyendo:mg mg NaOH = 492 mg% NaOH = 0.490 * 100/1.000 = 49.0%

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.25.

2.25. Se valoran 50.0 ml de NH3 0.125 M con HCl 0.100 M. Calcular el pH en los puntos de la curva de valoración que corresponden a la adición de 0; 25.0; 50.0; 62.5; 75.0; y 90.0 ml.

La disolución a valorar contiene 50.0 ml * 0.125 M = 6.25 mmol de NH3La reacción de valoración es:NH3 + H+ --> NH4+Inicialmente, para V = 0.0 ml, el pH de la disolución viene dado por la hidrólisis básica del amoníaco, con pKb = 14-9.2 = 4.8[OH] = raiz(0.125 * 10^-4.8) = 1.4 * 10^-3 M y por tanto pH = 11.1Para V = 25. mlmoles HCl añadido = 25.0 * 0.100 = 2.50 mmol, equivalente al NH4+ formado. Volúmen final: f = 50 + 25 = 75 ml. NH3 sin valorar = 6.25 - 2.50 = 3.75 mmol. La disolución contiene una mezcla reguladora NH4+/NH3 cuyo pH vendrá dado por:pH = 9.2 + log(3.75/75)/(2.50/75) = 9.4Para V = 50 mlHCl añadidos = 5.00 mmol equivalentes a los mmoles de NH4+ formadosNH3 sin valorar: 6.25 - 5.00 = 1.25 mmol en un volúmen vf = 50 + 50 = 100 ml. Por tanto:pH = 9.2 + log(1.25/100)/(5.00/100) = 8.6Para V = 62.5 mlHCl añadidos = 6.25 mmoles y se ha neutralizado todo el NH3, formándose una cantidad equivalente de NH4+ en un volúmen Vf = 50 + 62.5 = 112.5 ml. Estamos pues en el punto de equivalencia, en el que el pH viene dado por la disociación ácida del NH4+ a un concentración Ci = 6.25/112.5 = 0.056 M[H+] = raiz(10^9.2 * 0.056) = 5.9 * 10^-6 M y por tanto pH = 5.2Para V = 75.0 mlHCl añadidos = 7.50 mmoles, formándose 6.25 mmol de NH4+ y quedando un exceso de 7.50 - 6.25 = 1.25 mmol de H+ en un volúmen Vf = 75 + 50 = 125.0 ml. El pH viene dado por la concentración de protones en exceso:[H+] = 1.25/125 = 0.01 M y por tanto pH = 2.0Para V = 90.0 mlHCl añadidos = 9.00 mmoles, formándose un exceso de H+ de 9.00 - 6.25 = 2.75 mmol en un volúmen Vf = 90 + 50 = 140.0 ml. [H+] = -log (2.75/140) = 1.7

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.20.

2.20. Se disuelven 520.0 mg de arseniato sódico en agua y la disolución se lleva a pH 7.0. Calcular qué volúmen de sosa 1M será necesario añadir para preparar, a partir de la anterior, 250 ml de una disolución de pH 11.5.

Teniendo en cuenta las constantes de disociación del ácido arsénico pK1 = 2.2; pK2 = 7.0; pK3 = 11.5, se deduce que la disolución inicial a pH 7.0, contiene una mezcla equimolar de las especies H2AsO4- y HsO4(2-). Para alcanzar el pH final 11.5, deberá formarse una nueva mezcla equimolar de las especies HAsO4(2-) y AsO4(3-), para lo que será necesario añadir una cantidad de NaOH equivalente a la de las especies neutralizadas.Se calcula primero la cantidad de arsenito sódico en mmoles, con el peso molecular de la sal Na3AsO4, Pm = 207.9:520.0/207.9 = 2.50 mmol Na3AsO4A pH 7.0, la disolución contendrá 1.25 mmol de H2AsO4- y 1.25 mmol de HAsO4(2-). Para llegar a formar una disolución que contenga 1.25 mmol de HAsO4(2-) y 1.25 mmol de AsO4(3-). será necesario neutralizar los dos protones del H2AsO4-, según la reacción:H2AsO4- + 2OH- --> AsO4(3-) + 2H2Opor lo que:mmol NaOH = 2 * mmol H2AsO4- = 2 * 1.25 = 2.50 mmolComo se dispone de una disolución de NaOH 1M, habrá que añadir:V = 2.50 mmol/(1 mmol/l) = 2.50 mlDespués de añadir este volúmen, la disolución se llevará a 250 ml, enrasando con agua.

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 2.19.

2.19. a) ¿Qué peso de etilendiamina (NH2CH2CH2NH2), se deberá añadir a 200 mmol de HCl para obtener un litro de disolución reguladora de pH 10.5? b) ¿Cuantos moles de ácido o de base admiten 100 ml de esta disolución para que su pH varíe como máximo +/- 0.1 unidades?

a) Las constantes de disociación ácida del sistema de la etilendiamina (a partir de ahora En) son:H2En2+ <--> HEn+ + H+ pK1 = 7.1 y HEn+ <--> En + H+ pK2 = 9.9Por lo que a pH = 10.5 se tendrá el regulador HEn+/En, cumpliéndose:10.5 = 9.9 + log [En]/[HEn+] de donde:0.6 = log [En]/[HEn+]10^0.6 = [En]/[HEn+][En]] = 4.0 * [HEn+]Al añadir En a 200 mol de HCl se producirá la reacción:H+ + En --> HEn+Primero se neutralizarán los 200 mmol de HCl, formándose 200 mmol de HEn+. Si se sigue añadiendo En a la disolución, se obtendrá la mezcla deseada. La relación de concentraciones calculada anteriormente para las dos especies de la En puede expresarse como moles, ya que el volúmen de la disolución final es el mismo. Entonces se cumplirá:mmol En = 4 * mmol HEn+mmol En = 4 * 200 = 800mmol En tot = 200 + 800 = 1000Será preciso añadir pues 1 mol de En, diluyendo posteriormente a un litro de disolución. Ya que el peso molecular es 60.0, la masa de En es de 60.0 g.b) Al añadir mínimas cantidades de una base se producirá un ligero aumento del pH. Para amortiguarla +/- 0.1 unidades de pH, la disolución final deberá mantenerse en pH = 10.6, cumpliéndose:pH = 10.6 = 9.9 + log [En]/[HEn+]0.7 = log [En]/[HEn+]10^7 = [En]/[HEn+][En] 5.0 * [HEn+]La concentración total de En es Ctotal = [HEn+] + [En] = 1M Resolviendo el sistema obtenemos:[HEn+] = 0.17 M[En] = 0.83Respecto de la disolución inicial, ésta contiene 0.03 moles más de especie disociada y formados a expensas de la base añadida, por tanto la cantidad de base que admite dicha disolución será de 30 mmol/litro, es decir 3.0 mmol /100 ml.Al añadir una mínima cantidad de ácido esta disolución se producirá una ligera disminución del pH. Para que sea como máximo de -0.1 unidad, la disolución deberá llegar a pH = 10.4, cumpliéndose: pH = 10.4 = 9.9 + log [En]/[HEn+]0.5 = log [En]/[HEn+]10^5 = [En]/[HEn+][En] = 3.2 * [HEn+]Como la concentración total de En es Ctot = [HEn+] + [En] = 1MResolviendo el sistema, se obtiene:[HEn+] = 0.24 y [En] = 0.76 MRespecto a la disolución inicial, ésta contiene 0.04 moles más de especie protonada. Como éstos se han formado a expensas del ácido añadido, la cantidad de ácido que admite dicha disolución será de 40 mmol/litro, es decir 4.0 mmol /100 ml.

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 3.20.

3.20. Una disolución contiene una mezcla de Mg2+ y Zn2+. Para determinar ambos iones se valoran 20.0 ml de muestra con EDTA 0.0436 M en medio amoniacal, empleando NET (negro de eriocromo T) como indicador, gastándose 22.7 ml hasta color azul. Seguidamente se añadieron 2.5 g de NaF a la disolución, observándose la aparición de un precipitado y liberándose una cantidad de EDTA tal que se necesitaron 18.6 ml de una disolución patrón de Mn2+ 0.0230 M para su valoración. Datos: Pat Mg = 24.3 Pat Zn = 65.4a) Justificar el procedimiento seguido y b) Calcular los mg de Mg2+ y Zn2+ en la alícuota valorada.

a) Las reacciones que tienen lugar son:Valoración: Mg2+ + Zn2+ + Y4- --> MgY2- + ZnY2- Indicador: MgNET + Y4- --> MgY2- +NETDesplazamiento: MgY2- + 2F- <--> MgF2 (precip.) + Y4-Valoración: Y4- + Mn2+ --> MnY2-Para validar el método, el fluoruro debe reccionar y desplazar al Mg complejado cuantitativamente al EDTA. Para ello se calculará la constante de la reacción de desplazamiento: K = [H2Y2-]/([MgY2-][F-]^2) Si multiplicamos por [Mg2+]/[Mg2+] obtenemos:K = 1/KsubMgY * Ksubs(MgF2) = 1/10^8.6 * 10^-8.2 = 10^0.4Dicho valor de K es pequeño, pero el desplazamiento de la reacción se asegura añadiendo un fuerte exceso de NaF, tal como indica el procedimiento. b) En la primera valoración:mmol EDTA = mmol Mg2+ + mmol Zn2+mmol Mn2+ = mmol EDT (desplaz.) = mmol Mg2+22.7 * 0.0436 = mg Mg2+/Pat Mg +mg Zn2+/Pat Zn18.6 * 0.0230 = Mg2+/Pt Mg Sustituyendo y despejando:Mg2+ = 10.4 mg y Zn+2 = 36.7 mg

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 3.19.

3.19. El contenido en sulfato de un mineral se determina mediante un método indirecto. Para ello se toman 0.4782 g de muestra, se disuelven en ácido nítrico y se añade un exceso de nitrato de plomo. A continuación, el sulfato de plomo formado se separa por filtración, se lava y se disuelve en 25.0 ml de una disolución amoniacal de EDTA de la que 2.5 ml equivalen a 16.2 mg de Zn. Finalmente el exceso de EDTA se valora con una disolución de Zn(II) 0.0986 M, consumiéndosen 7,4 ml. Calcular el porcentaje de SO4(2-) en la muestra. Datos: Pm SO2(2-) = 96; Pt Zn = 65.4

Las reacciones que tienen lugar son:SO4(2-) + Pb2+ <--> PbSO4 (precip)PbSO4 (precip) +Y4- --> PbY2- + SO4(2-) + Y4- (exceso)Y en la valoración:YY4- (eceso) +Zn2+ --> ZnY4-Es un valoración por retroceso y se cumple que:mmol Y4- (total) = mmol Pb2+ + mmol Zn2+ = mgSO4(2-)/Pm SO2(2-) + VZn2+ * MZn2+Para calcular la concentración de la disolución de EDTA se sabe que:mmol Y4- = mmol Zn2+2.5 *MY4- = mgZn/Pt Zn = 16.2/65.4MH2Y2- = 0.0991 mol/l y sustituyendo: 25.0 * 0.0991 = mg SO4(2-)/96 + 7.4 * 0.0986y despejando mg SO4(2-) = 168 mgpasando a porcentaje:%SO4(2-) = 168* 100/478.2 = 35.1 %

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 3.18.

3.18. Para determinar la composición de una disolución de Bi(III) y Pb(II) se aplicó el siguiente procedimiento:Se tomó una alícuota de 50.0 ml y una vez ajustado el pH a 1.7 se valoró con EDTA 0.050 M hasta viraje del naranja de xilenol, consumiéndose 24.5 ml. A continuación, la disolución obtenida se llevó a pH 5.0 y se siguió adicionando EDTA 0.050 M hasta completar la valoración, gastándose 42.0 ml en total.

a) Justificar el procedimiento seguido, indicando las especies que se valoran en cada uno de los pasos. b) Determinar las cantidades exactas de Bi(III) y Pb(II) presentes en 50.0 ml de disolución.

a) A ph=1.7:

alfasubgamma^4-[H+] = 1 + 10^11[H+] + 10^17.3[H+]^2 + 10^19.8[H+]^3 + 10^21.7[H+]^4 = 10^15.1alfasubBi3+(OH-) = 1 + 10^12.7[OH-] + 10^15.8[OH-]^2 + 10^35.2[OH-]^3 = 10^3.5alfasubPb2+(OH-) = 1 + 10^7.8[OH-] + 10^10.9[OH-]^2 + + 10^14.6[OH-]^3 ~= 1log K'subBiY- = 22.8 - 15.1 - 0.5 = 7.2log K'subPbY2- = 18.0 - 15.1 - 0 = 2.9Los valores de las constantes indican que a este pH la única especie valorada es el Bi(III).

A ph 5.0:

alfasubY4-(H+) = 10^7.3; alfsubBi3+(OH-) = 10^3.7; alfsubPb2+(OH-) ~= 1;log K'subBiY- = 22.8 - 7.3 - 3.7 = 11.8log K'subPbY2- = 18.0 - 7.3 - 0 = 10.7

A este pH el Bi(III) sigue acomplejado y se valora el Pb(II).b) A pH=1.7 (Pat Bi = 209; Pat Pb = 207)mmol EDTA = mmol Bi(III)24.5 * 0.050 = mgBi/209 mgBi = 256 mg Bi/50.0 mlA pH=5.0 mmol EDTA = mmol Pb(II)(42.5 - 24.5) * 0.050 = mgPb/207 mgPb = 181 mg Bi/50.0 ml

Problemas resueltos de Química analítica.  PQA 3.17.

3.17. Se quiere determinar la riqueza de un agua. Para ello se valoran 100 ml de muestra con una disolución de EDTA de la que se sabe que 1.0 ml de la misma equivalen a 5.0 ml de una disolución de Mg2+ preparada disolviendo 0.600 g/l de MgCl2. Sabiendo que el volúmen de valorante consumido hasta viraje del negro de eriocromo T fue de 9.6 ml, Expresar el resultado de la dureza obtenida como partes por millón de CaCO3.

Calculamos la concentración de la disolución de Mg2+, aplicando Pm MgCl2 = 95.3; Pm CaCO3 = 100.0MMg2+ = 0.600/95.3 = 0.0063 mol/lPara la concentración de la disolución de EDTA conocemos la relación mmol EDTA = mmol Mg2+ y mmol EDTA = mmol CaCO3

1.0 * M(EDTA) = 5.0 * 0.0063 despejando: M(EDTA) = 9.6 * 0.0315 = mg CaCO3/100 obteniéndosen:30.2 mg/100 ml de CaCO3 ó 302 mg/l de CaCO3 ó 303 ppm de CaCO3Problemas resueltos de Química analítica. PQA 3.16.

3.16. Se preparó un disolución mercúrica disolviendo 1.250 g de HgO en ácido nítrico y diluyendo hasta 250 ml. A continuación, esta disolución se empleó para determinar las impurezas de NCl en una muestra de NaNO3. Si se consumieron 25.5 ml de Hg2+ en la valoración de 1.580 g de muestra, empleando nitroprusiato sódico como indicador, y 0.2 ml de la misma disolución en el ensayo en blanco, ¿Cuál es el porcentaje de NaCl en dicha muestra?

Pm NaCl = 58.5; Pm HgO = 216.6La reacción de valoración es:Hg2+ + 2Cl- --> HgCl2por lo que deducimos la relación mmol Cl-/2 mmol Hg2+

NCl/58.5.5 = 2*(25.5 - 0.2) * MHg2+ de dóndeMHg2+ = (1.2500/216.6)/0.250 = 0.0231 mol/l Hg2+ y pasando a porcentaje: %NaCl = 0.0684*100/1.580 = 4.3%

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 3.15.

3.15. Se valoró por retroceso el Ni2+ presente en una disolución. Para ello se añadió amoniaco en exceso y a continuación, 52.1 ml de una disolución de cianuro que contenía 8,147 mg/ml de KCN. Seguidamente, el exceso de CN- se hízo reaccionar en presencia de KI, con una disolución de Ag+ 0.126M, consumiéndose 4.3 ml hasta aparición de turbidez. Calcular los gramos de níquel contenidos en la disolución analizada.

Las reacciones que tienen lugar son:

Ni2+ + 4NH3 -->Ni(NH3)4(2-) Ni(NH3)4(2-) + 4CN- --> Ni(CN)4(2-) + 4NH3Ag+ + 2CN- --> Ag(CN)(2-)I- + Ag+ --> AgI (precip.)mmol KCN (total) 4 mmol Ni2+ + 2 mmol Ag+ Pm. KCN = 65.0 Pt.Ni =58.7

52.1 * 8.147/65.0 = 4 * Ni/58.7 + 2 * 4.3 * 0.126 Ni = 79.9 mg Ni

Problemas resueltos de Química analítica. PQA 3.14.

(Parte 1 de 4)

Comentários