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calculos en la titulaciones
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Métodos volumétricos
de análisis químico Juan Carlos Moreno Piraján Ph.D.
Profesor Titular2015-10
Prof. Juan Carlos Moreno-Piraján GGrupo de Investigación en Sólidos Porosos y Calorimetría
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Los métodos volumétricos o de titulación
son:
• Métodos de análisis cuantitativo: que
dependen de una medida exacta de un
volumen de una solución de concentración
conocida.
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Titulación
Es el proceso por el cual se
determina la cantidad de un
analito en una solución
basándose en una cantidad de
un reactivo estándar que este
consume.
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El reactivo de concentración
exactamente conocida usado
en una titulación se conoce
como solución estándar.
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Titulación directaTitulación directa
Analito + titulante productoDesconocido Conocido
Analito + reactivo 1 producto + exceso de reactivo 1Desconocido Conocido
exceso de reactivo 1 + reactivo 2 productoDesconocido Conocido
Titulación por retrocesoTitulación por retroceso
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El objetivo de toda titulación es añadir la solución
estándar en una cantidad o volumen que es
químicamente equivalente a la sustancia con la
cual ésta reacciona (analito). Esta condición se
cumple en el punto de equivalencia.
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Puntos Finales en Métodos Volumétricos
Los puntos finales se basan en propiedades físicas que cambian de una forma característica en o cerca del punto de equivalencia en una titulación.
• Cambios en color ya sea por el reactivo, el analito o una sustancia indicadora.
• Potencial eléctrico, la conductividad, la temperatura, y el índice de refracción.
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Cálculos en métodos volumétricos:
Para interpretar los resultados en una valoración
directa:
1. A partir de la relación estequiométrica de la
reacción de valoración, relacione el numero de
moles del analito desconocido a las moles
conocidas del titulante.
2. A partir del volumen del titulante, calcule el numero
de moles consumidas.
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Estequimetría 1:1
Considere la titulación de un solución de
concentración desconocida de Cl- con una
solución estándar de Ag+
Cl- (ac)
+ Ag+(ac) AgCl(s)
10.00 mL 22.97 mL
0.05274 M
Ejercicio 1
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¿Cual es la concentración de Cl- ?¿Cual es la concentración de Cl- ?
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molL
molL 4001211.0)05274.0)(02297.0( molaridad volumen x Ag Mol
1 mol Cl-1 reacciona con 1 mol Ag+
0.0012114 mol Cl- en los 10 mL
ML
mol4
4 1211.0)01000.0
001211.0 Cl Concen.
Solución ejercicio 1
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Ejercicio 2
• 20.0 mL de una solución que contiene 2.74 g de hidróxido de bario en exactamente 100 mL de agua fueron titulados con 18.7 mL de una solución de ácido clorhídrico.
• (a) Escriba la ecuación de la titulación.• (b) Calcule la molaridad de la sln. de hidróxido de bario.• (c) Calcule los moles de hidróxido de bario neutralizados.• (d) Calcule los moles de acido clorhídrico neutralizados.• (e) Calcule la molaridad del ácido clorhídrico.
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Sln. ejercicio 2• (a) Ba(OH)2(ac) + 2HCl(ac) BaCl2(ac) + 2H2O(ac)
• (b) PM de Ba(OH)2 = (171,34g/mol)
ML
mLx
g
molx
mL
g92 159.0
1
1000
34.171
1
100
74.2Ba(OH) molaridad
c) moles Ba(OH)2 usados en la titulación
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Sln. ejercicio 2
ML
mLx
mL
molx0
3
(aq) 342.01
1000
7.18
10396,6HCl molaridad
(d) moles HCl titulados = 2 x moles de Ba(OH)2 usados (relación 2 : 1)
= 2 x 3.198 x 10-3 = 6.396 x 10-3 mol HCl en 18.7 mL de soln. de acido.
(e) Molaridad del HCl(aq)
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Ejercicio 3El oxido de Magnesio no es muy soluble en agua, y es difícil titularlo directamente. Su pureza puede ser determinada usando una “titulación por retroceso”. 4.06 g de oxido de magnesio impuro fueron completamente disueltos en 100 mL de acido clorhídrico, de concentración 2.0 mol/L (en exceso). El exceso de ácido requiere 19.7 mL de hidróxido de sodio (0.20 mol/L) para su neutralización. (a) escriba las ecuaciones para las dos reacciones.(b) calcule los moles de ácido clorhídrico adicionados al oxido de magnesio.(c) calcule las moles de ácido clorhídrico en exceso tituladas con NaOH.(d) calcule las moles de ácido clorhídrico reaccionando con el oxido de magnesio.(e) calcule la masa de oxido de magnesio que reacciona con el ácido clorhídrico inicial, calcule el % de pureza del oxido de of magnesio.
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NaOH
MgO MgO MgO MgO MgOMgO MgO MgO MgO MgO
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HClHClHCl HClMgO MgO MgO MgO MgOMgO MgO MgO MgO MgO
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HCl
HClHClHCl HCl
NaOH--
NaOH--
NaOH--
NaOH--
NaOH--
NaOH--
NaOH--
NaOH--
NaOH--
MgO se disuelve en HCl
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a) (i) MgO + 2HCl MgCl2 + H2O (ii) NaOH + HCl NaCl + H2O
Solución ejercicio 3
(c) moles en exceso de HCL tituladas con NaOH
(b) moles de ácido clorhídrico adicionados al oxido de magnesio =
HClmolmL
molmL 20.0
1000
2100HCl moles totales
NaOH mol 1
HCL mol 1
mL1000
NaOH mol0.2 x NaOH mL19.7HCl moles NaOH x
HClmol0.00394HCl moles NaOH
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Solución ejercicio 3(d) moles de HCl reaccionando con el oxido de magnesio
moles HClMgO= moles HCltotales- moles HClNaOH = 0.20 - 0.00394 = 0.196 mol HCl
MgOmol0.098HCl mol 2
MgO mol1 xHCl mol 0.196
(e) moles MgO reaccionando (1: 2 in ecuación (i)),
El PM de MgO = 40.3 g/mol, entonces la masa de MgO reaccionando con el ácido =
MgO g95.3MgO mol 1
g 40.3 x MgOmol0.098
%3.97100muestra MgO g 4.06
MgO g95.3 pureza % x
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Ejercicio 4•Una muestra de 50.0 mL de ácido sulfúrico fue diluída a 1.00 L.
20.0 mL de esta solución diluída fueron analizados titulándolos con 25.00 mL de una solución de hidróxido de sodio de concentración 1.00 mol/L (1.00M).
Calcule la concentración del ácido sulfúrico concentrado original.
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Sln. Ejercicio 4•Una muestra de 50.0 mL de ácido sulfúrico fue diluida a 1.00 L. 20.0 mL esta solución diluida fue analizada titulándola con 25.00 mL de una solución de hidróxido de sodio de concentración 1.00 mol/L.
H2SO4 C1 ?
1.00 L
50 mL
20 mL
NaOH
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• (a) Escriba la ecuación para la neutralización del ácido sulfúrico con el hidróxido de sodio.
2NaOH(ac) + H2SO4(ac) Na2SO4(ac) + 2H2O(ac)
• (b) Cuantos moles de hidróxido de sodio fueron usados en la titulación?
Sln. Ejercicio 4
(c) Calcule la concentración del ácido sulfúrico diluído.
M625.0L 1
mL 1000x
mL 20
1 x
NaOH mol 2
SOH mol 1 x NaOH mol 0.025 ]SO[H 42
42
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Sln. Ejercicio 4
(d) Calcule la concentración del ácido sulfúrico concentrado original.
H2SO4 C1 ?
1.00 L
50 mL
20 mL
NaOH
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Sln. Ejercicio 4
(d) Calcule la concentración del ácido sulfúrico concentrado original.
22421142 Vx ]SO[H Vx ]SO[H
mL 1000 x M 0.625 mL 50x ]SO[H 142
M 12.5 ]SO[H 142
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Fundam. Análisis Quim- VSarria
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Ejercicio 5
• La titulación de 0.2121 g de Na2C2O4 puro requiere 43.31 mL de KMnO4. Cual es la molaridad de la solución de KMnO4?.
La reacción química es:
2MnO4- + 5C2O4
2- + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
PM Na2C2O4= 134.0 g/molPM Na2C2O4= 134.0 g/mol
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Sln. Ejercicio 5PM Na2C2O4= 134.0 g/molPM Na2C2O4= 134.0 g/mol
L 1
mL 0001 x
mL 43.31
KMnO mol 1 ][KMnO 4
4
M .014620 ][KMnO4
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TALLER PARA CLASE
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a. 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 ácido 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-) Ka=1.8x10-5
b. 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 volumen de NaOH que se gastaría en valorar 0.5000 g de un ácido sulfúrico fumante que contiene un 10% de SO3.REACCIONES:
SO3 + H2O --> H2SO4 H2SO4 + 2OH- --> SO4(2-)
+ 2H2O
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