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problemas de Qumica Analtica 2010:

CLASE DE PROBLEMAS de 1 ra semana

TEMA: SOLUCIONES. BM, BQ, EBP.

CONTENIDO:Se explica brevemente el concepto de equivalente qumico.

Calcular peso equivalente (E) para los siguientes casos:- eq cido base: H2SO4, Na2CO3- eq rdox: As2O3 , K2Cr2O7- eq complejacin: NH3 en Ag(NH3)2+- eq.precipitacin: BaCl2, CaOx

Balance de masa, carga y EBP:- BM yBQ para Na2SO4 0,0200M- Ag(NH3)2Cl 0,0500 M

BM Ag+, BM NH3, BQ- Na3 PO4 0,0500 M

BM Na+, BM PO43-, BQ, EBP

Soluciones:Se resuleven los siguientes problemas:

65 litros de aire conteniendo sulfuro de hidrgeno se hacen burbujear a travs de 120 mL de yodo 0,100 N. Lasolucin resultante (presenta yodo que no ha reaccionado con H2S) se trata luego con tiosulfato de sodio 0,200 N,necesitndose 10,2 mL para su decoloracin. Qu porcentaje en volumen de H2S contena el aire (g/100 litros)?

H2S + I2 I- + SS2O32- + I2 S4O62- + I-

El cido ascrbico (C6H8O6) es fcilmente oxidado de acuerdo a la siguiente semiecuacin:C6H8O6 C6H6O6

El contenido de dicha especie en comprimidos puede determinarse disolviendo la muestra en agua, agregando unvolumen de solucin de I2 en exceso con respecto al cido ascrbico, y luego otra solucin de tiosulfato de sodio hastadecoloracin del yodo remanente, de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

C6H8O6 + I2 C6H6O6 + 2 I-

I2 + S2O32- I- + S4O62-

(remanente)

Se agregan 50,00 mL de solucin de I 2 0,1000 N a una muestra que contiene cido ascrbico. Luego de la reaccin senecesitan 19,30 mL de S2O32- 0,2000 N para decolorar el I2 remanente. Calcular los gramos de cido ascrbicopresentes en la muestra.

Una muestra de 0,6120 g de CaCO3 puro se utiliz para valorar una solucin de un cido. Se adicionaronexactamente 40,00 mL del cido a dicha muestra y se hirvi la solucin hasta expulsar todo el CO2 liberado. El cidoremanente se valor con 7,41 mL de base, de la cual se saba que 1,00 mL era equivalente a 0,936 mL del cido.Calcular la N de las soluciones del cido y de la base.

Una alicuota de 25,00 mL de una solucin de oxalato cido de potasio (KHC 2O4) requiere 31,30 mL de NaOH 0,1250

N para su neutralizacin. Otra alcuota de 25,00 mL de aquella solucin utilizada para valorar una solucin deKMnO4 consume 48,50 mL de sta. Calcular la N del KMnO4 referida a la reaccin:MnO4- + C2O42- CO2 + Mn2+

CLASE DE PROBLEMAS de 2da semana

TEMA: CATIONES Y ANIONES.

CONTENIDO:

Al realizar el anlisis de cationes de una muestra lquida se obtienen los siguientes resultados:a) reaccin a medio: cida.b) por el agregado de hidrxido de sodio a una alcuota de muestra se obtienne un precipitado, parcialmente

soluble en exceso de reactivo.c) por el agregado de amonaco a una segunda alcuota de muestra se obtienne un precipitado, parcialmente

soluble en exceso de reactivo.

Cul de las siguientes opciones es la correspondiente a la composicin de la muestra? Justifique su respuesta con lateora y ecuaciones balanceadas correspondientes.

a) K+/ Zn2+/ Bi3+


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b) Na+/ Pb2+/ Fe3+

c) Ca2+/ Cr3+/ Mn2+

Una solucin contiene Na+, Co2+ y Al3+ cmo separa cada catin utilizando reactivos generales? Justifique surespuesta con la teora y ecuaciones balanceadas correspondientes.

Al realizar el anlisis de aniones de una muestra lquida se obtienen los siguientes resultados:i. reaccin al medio alcalina.

ii. por el agregado de cido sulfrico desprende un gas cido.iii. por agregado de nitrato de plata y cido ntrico se observa la aparicin de un precipitado amarillo insoluble en

amonaco concentrado.iv. por el agregado de cloruro de bario no se observa cambio alguno.

Cul de las siguientes opciones es la composicin de la muestra?a) ioduro y bicarbonato.b) sulfato y cloruro.c) bromuro y fosfato.d) ninguna opcin es correcta.e) ioduro y carbonato.

Justifique su respuesta con la teora y ecuaciones balanceadas correspondientes.

CLASE DE PROBLEMAS de 3era semana:

TEMA: CLCULO DE pH DE CIDOS Y BASES DBILES. EJEMPLOS SENCILLOS DE BUFFERS Y DE

ANFOLITOS.

CONTENIDO:

Calcular el pH de una solucin de NH4Cl 0,100 M. Kb=1,80x10 -5

Calcular el pH de una solucin de piridina 0,02 M. pKb: 8,70. Rta: pH: 8,80

Calcular el pH de una solucin obtenida mezclando 100 mL de solucin de NH3 0,2 M con 50 mL de HCl 0,05 M. Kb=1,8x10-5.

Se desea preparar una solucin reguladora de pH= 2,60 y molaridad total = 0,05 para ser empleada como eluyente enuna cromatografa de afinidad. Si dispone de los siguientes compuestos: I) Acido Ctrico de 90 % de pureza. II) Citratodicido de sodio puro. III) Citrato monocido de potasio de 80 % de pureza y IV) Citrato de sodio puro. Se pregunta:Cuntos gramos de los componentes adecuados se necesitarn para preparar 100 mL de dicho buffer? PM cidoctrico = 192; K1 = 8x10-4 ; K2= 2x10-5 ; K3 = 4,9x10-7 .

Calcular cuntos mL de solucin de H3PO4 0,50 M, de solucin de NaOH 0,50 M y de agua se requieren para preparar1 litro de buffer de pH 7,00 y MT: 0,100. Ka1: 7 x 10-3; Ka2: 6,8 x 10-8; Ka3: 5 x 10-13.Rta: 280 mL de NaOH 0,50 M, 200 mL de H3PO4 0,50 M y 520 mL de H2O.

Calcular el pH de una solucin de NaHCO3 0,1. pKa1 = 6,38 ; pKa2 = 10,32. Rta: pH = 8,35.

CLASE DE PROBLEMAS de 4 ta semana:

TEMA: BUFFERS. CAPACIDAD REGULADORA. ALFA.

CONTENIDO:

Qu volumen de NaOH 3 M se deber agregar a 100 mL de fosfato dicido de potasio 0,6 M para preparar 300 mL debuffer de pH 7,2. Calcule la molaridad total y la capacidad reguladora si agrega al buffer ya preparado 5 mL de NaOH0,1 M. Dato: pKa2: 7,20.

Se desea preparar 300 mL de una solucin reguladora de pH =5,40 y M T = 0,2. Para ello de cuenta con una solucinde NaOH 0,5 M, cido actico ( = 1,05; 90% P/P; Ka = 1,8 x 10 -5; PM = 60,052) y ftalato cido de potasio puro (PF =200; Ka1 = 1,12 x 10-3; Ka2 = 3,89 x 10-6)a) Qu compuestos usara?b) Calcule la cantidad necesaria de cada compuesto.c) Si a 50 mL del buffer obtenido se agrega 1 mL de HCl 0,1 M Cul ser la variacin de pH y la capacidadreguladora?

El porcentaje de ionizacin de un cido HA en una solucin 0,05 M es 5,8 % Cul es el % de ionizacin de unasolucin 0,2 M?

Se mezclan 23,0 mmoles de H3PO4 con 58 mmoles de KOH llevndose a 1000 mL con agua destilada. Calcular el pHresultante. Ka1: 7 x 10-3; Ka2: 6,8 x 10-8; Ka3: 5 x 10-13.

Se incorpora a un matraz aforado de 1000,0 mL las cuatro sustancias que se indican llevndose a volumen con H2O

destilada. Calcular el pH de la solucin resultante. Ka = 1,8 x 10-5

a- 8,00 gramos de AcH al 90% P/Pb- 50,00 mL de HCl 1,080 N


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c- 10,3 g de NaAc al 99,5% P/Pd- 50,00 mL de NaOH 1,220N

Calcular la concentracin de todas las especies presentes en una solucin de cido succnico 10 -3 M de pH = 6,0empleando el concepto de alfa. Indicar cul es la especie predominante a ese pH. Ka1 = 6,2 x 10-5, Ka2 = 2,3 x 10-6.

CLASE DE PROBLEMAS de 5 ta semana :

TEMA: MEZCLAS DE CIDOS Y DE BASES. TITULACIONES CIDO BASE CON ERROR DE TITULACIN.

CONTENIDO:

Calcule el pH resultante de mezclar:a) 4,32 g de benzoato de sodio (PF: 144) + 200 mL de cido benzoico 0,25 M + 0,80 mL de cido sulfrico 98,0 %,densidad: 1,875 g/mL (PF: 98). Ka: 6,28x10-5.b) 75 mL de cido succnico 0,20 M + 3,60 gramos de hidrxido de bario 95,0 % (PF: 171) + 100 mL de nitrato depotasio 0,22 M. Ka1: 6,21x10-5; Ka2: 2,31x10-6.c) 120 mL de cido butanoico (PF: 88) 924,0 mg/1000 mL + 10 mL de hidrxido de potasio 0,206 M + 50 mL de cidoclorhdrico 160 mM. Ka: 1,52x10-5.

18,0 mL de una solucin de butilamina 0,0560 M y pH 11,70 se titulan con solucin de HCl 0,0630 M.a) Qu clase de sustancia monofuncional se est titulando (cido o base, dbil o fuerte)?b) Qu volumen de solucin valorante es necesario agregar para que el error de titulacin sea nulo?

c) Para determinar el punto final se us -naftolftalena (pKa=8,20) y se observ el punto final cuando la relacin deconcentraciones de la forma cida/bsica fue 0,35. A qu pH se determin el punto final?d) Si el salto de pH en la zona del punto de equivalencia es de 3,9 unidades es adecuado el uso de dicho indicador?

Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y si el pH de la solucin ser cido, neutro o alcalino:a) Al mezclar 35 milimoles de cido fosfrico + 15 milimoles de hidrxido de calcio + 10 milimoles de cido clorhdrico,la solucin final contiene 17,5 milimoles de fosfato dicido y 17,5 milimoles de fosfato monocido.b) Si se mezclan 130 milimoles de bromuro de amonio + 65 milimoles de hidrxido de calcio se obtiene una solucinque contiene 65 milimoles de amonio y 65 milimoles de amonaco.c) Al mezclar 40 milimoles de hidrxido de bario + 22,5 milimoles de cido sulfrico + 25 milimoles de carbonato depotasio, la solucin obtenida contiene 2,5 milimoles de iones hidrxido y 75 milimoles de carbonato cido.cido fosfrico: Ka1: 7,64 x 10-3; Ka2: 6,3 x 10-8; Ka3: 4,4 x 10-13.Kb amonaco: 1,8 x 10-5; Ka cido sulfrico: 1x10-2

cido carbnico: Ka1: 4,4 x 10-7; Ka2: 4,7 x 10-11.

Se realiza una titulacin por neutralizacin: 20,00 mL de una sustancia monofuncional 0,0328 M y pH 11,54 se titulan

con solucin de HCl 0,0656 M.a) Qu clase de sustancia se est titulando?b) Escriba los balances de masa, carga y protnico para la solucin en el punto de equivalencia.c) Qu cantidad de solucin valorante deber agregar para no cometer error?d) Si se observa el punto final con un indicador ( pKa = 4,11) cuando la relacin de concentraciones de sus formascida/bsica es de 1,85: d1) Qu valor tendr el pH cuando se finaliza la titulacin? d2) Qu conclusiones puedesacar?.

CLASE DE PROBLEMAS de 6 ta semana :

TEMA: CLASE INTEGRADORA

CONTENIDO:

1) Construir la curva de titulacin para cada situacin:a) 10,00 mL de una solucin de cido fosfrico 0,05 M con NaOH 0,10 M.

b) 10,00 mL de una solucin de fosfato tribsico de sodio 0,10 M con HCl 0,05M.Indicar en cada caso las frmulas de clculo y los valores de pH para los puntos ms significativos de la curva, culesson las especies que predominan, qu indicador deben emplear para cada punto de equivalencia y que volumen devalorante se consume en cada titulacin.Pensar los problemas 17 y 19 del Captulo 3 (soluciones reguladoras) observando las curvas de titulacin. Tambinproblema 27. (para el Prob. 19: HCl cc: 1.19g/ml y 37% P/P.)

2) Problema de parcialitoSe prepara una solucin mezclando 10 milimoles de cido fosfrico con 10 milimoles de fosfato monobsico de sodio.a) A esta solucin se le aaden 75 mL de una solucin de hidrxido de bario 0,2 M y se lleva a volumen con aguadestilada en una matraz de 100,0 mL. Calcule el pH final de la mezcla.b) Calcule el pH final de la mezcla si a la solucin inicial se le aaden 50 mL de la solucin de hidrxido de bario de 0,2M y se lleva a volumen con agua destilada en una matraz de 100,0 mL.

pKa1=2,12; pKa2=7,20; pKa3=12,35

3) Otro problema ms para pensarA) Se mezclan 10 mL de acido fosfrico 0.05M con 10 mL de NaOH 0.15 M. Calcular el pH resultante.B) Calcule el pH de una solucin de fosfato de sodio 0.025 M.


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4) Dada una zona buffer, por ejemplo fosfato dicido/fosfato monocido pH = pKa2

Buffer pH 7,20/0,10 M 100 mL.Agrego 1 ml de hidroxido de bario 0.2 MAgrego 5 ml de hidroxido de bario 2 M

5) Cuntos saltos apreciables con una titulacin usando indicadores coloreados de pH se evidencian en la titulacin del

acido ctrico, que indicador usara?a) 4 (amarillo) - 5(rojo)b) 5,5 (amarillo) - 6,8(verde)c) 8 (incoloro) 9(celeste)

Calcule el volumen de valorante y el pH para el Punto de equivalencia, considerando que titula una alcuota de 20 mLde acido ctrico 0.1M con KOH 0.1M.

6) Se construye la curva de titulacin para 20 mL de cido frmico 0.68 M con KOH 0.68M.

CLASE DE PROBLEMAS de 7ma semana:

TEMA: TITULACIONES POR PRECIPITACIN.

CONTENIDO:

Se sabe que una mezcla contiene solamente NaCl (58,44) y KBr (119,0). En una titulacin argentomtrica de los

haluros totales de una muestra de 0,2500 g de esta mezcla, se consumen 27,64 mL de AgNO 3 0,1000 M. Calclese lacomposicin de la mezcla.

Se valora una muestra de cloruro de magnesio segn el mtodo de Charpentier-Volhard de acuerdo a la siguientetcnica: Se pesan 0,2500 g de muestra, disuelve en cantidad suficiente de agua y trata con 50,00 mL de solucin denitrato de plata 0,1008 N. Se filtra el precipitado obtenido recogiendo el lquido filtrado en un matraz aforado de 250,0mL llevando a volumen. Una alcuota de 25,05 mL de esta solucin requiere 20,08 mL de solucin de KSCN 0,01025 Npara precipitar el in plata presente. Calcular % P/P de cloruro de magnesio de la muestra.

El arsnico en una muestra de 1,010 gramos de un plaguicida se convierte en H3AsO4 mediante el tratamientoadecuado. Posteriormente se neutraliza el cido y se agregan exactamente 40,00 mL de AgNO 3 0,06222 M paraprecipitar cuantitativamente el arsnico como Ag3AsO4. El exceso de Ag+ en el filtrado y lavados del precipitado sevalora con 10,76 mL de KSCN 0,1000 M. La reaccin es:

Ag+ + SCN- AgSCN (s)Calcule el porcentaje de As2O3 en la muestra.Una alcuota de 45,00 mL de AgNO3 0,1200 M se titula con K2CrO4 0,0855 M. a) Qu volumen se requerir para

alcanzar el punto de equivalencia? b) Cul ser la concentracin de Ag+ en el punto de equivalencia? c) Cul ser laconcentracin de Ag+ para Ft = 0,5? d) Cul ser la concentracin de Ag+ para un agregado de 40,00 mL devalorante?Kps Ag2CrO4 = 2,56x10-13.

Una solucin que contiene 25,00 mL de Hg2(NO3)2 0,04132 M se titula con KIO3 0,05789 M.Hg22+ + 2 IO3- Hg2(IO3)2

Calcular [Hg22+] despus de la adicin de 34,00 mL de KIO3 y en el punto de equivalencia. Kps =1,3 x 10 -18

El contenido de Co2+ puede cuantificarse por tratamiento con un exceso conocido de tiocianato en presencia depiridina:

Co2+ + 4 Py + 2 SCN- Co(Py)4(SCN)2

El precipitado se separa por filtracin, y el contenido de SCN- en el filtrado se determina por la titulacin de Volhard. Un

volumen de 25,00 mL de una solucin problema se trata con 3 mL de piridina y 25,00 mL de KSCN 0,1028 M en unmatraz aforado de 250,0 mL. La solucin se diluye hasta la marca de aforo, se mezcla y se filtra. Despus de descartarlos primeros mL de filtrado, un volumen de 50,00 mL del mismo se acidifica con HNO3 y se trata con 5,00 mL de AgNO30,1055 M. Despus de la adicin de Fe3+ como indicador, el exceso de plata requiere 3,76 mL de KSCN 0,1028 M paraalcanzar el punto final. Calcule la concentracin de Co2+ en la solucin problema.PA Co: 58,9332

CLASE DE PROBLEMAS de 8va semana:

TEMA: EQUILIBRIOS DE COMPLEJACIN. TITULACIONES CON EDTA.

El catin Ag+ forma el complejo Ag(CN)2- en exceso de CN-. Cuntos moles de KCN se deben agregar a 1 L desolucin de catin Ag+ 5 x 10-4 M para que su concentracin se reduzca a 9 x 10-6 M? Ki = 1 x 10-20

El complejo FeSCN2+ tiene un pKi = 2,1 y se ve de color rojo a partir de una concentracin 3,16 x 10-6 M. Si se tiene unamezcla que contiene CFe3+ = 10-3 M y CSCN- = 10-1 M. Qu concentracin de F- es necesario agregar para que el color

rojo desaparezca por formacin de FeF2+

de pKi = 5,5?


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Una muestra lquida contena Mg2+ y Fe3+ como nicos cationes titulables con EDTA (Y). Una alcuota de 50,00 mL fueajustada a pH 10,00 con buffer NH3/NH4+ y se aadi KCN (condicin A). En esas condiciones la fraccin del Fe3+ quese hallaba libre era 6,4010-25 por formacin de Fe(CN)63- y no precipit Fe(OH)3. Esa alcuota as tratada consumi15,50 mL de EDTA 0,002508 M. Luego, otra alcuota de 50,00 mL de la muestra se ajust a pH 2,50 ( condicin B) y setitul con 30,85 mL de EDTA 0,002508 M.

1. Elija, sin necesidad de justificar con clculos, la opcin que presente los valores ms probables para la fraccindel EDTA no complejado que se hallaba completamente desprotonado (4) en cada condicin:i. Condicin A: 4 = 0,365 y condicin B: 4 = 1,7110-12

ii. Condicin A: 4 = 3,7110-7 y condicin B: 4 = 0,8812. Justifique qu catin(es) se titula(n) en cada condicin y calcule la concentracin de cada uno en mg/L.3. El tem 3 no se resuelve en clase.

pKa1, EDTA = 2,00 pKa3, EDTA = 6,16 Mg2+ + Y4- MgY2- log Kf= 8,79pKa2, EDTA = 2,66 pKa4, EDTA = 10,24 Fe3+ + Y4- FeY- log Kf= 25,1

PA Mg = 24,3050 PA Fe = 55,847

La locin de calamina, que se emplea para aliviar la irritacin de la piel, es una mezcla de xidos de hierro y de zinc.Una muestra seca de 1,0220 gramos de calamina se disolvi y diluy en cido hasta 250,0 mL. Una alcuota de 10,00mL de la solucin diluida se mezcl con fluoruro de potasio para enmascarar el hierro; despus de ajustar a un pHadecuado, la titulacin del zinc consumi 28,70 mL de EDTA 0,02588 N. Una segunda alcuota de 50,00 mL,amortiguada a pH 3, se titul con 9,85 mL del mismo valorante.Calcular los porcentajes de oxido de zinc y de xido frrico en la muestra de calamina.

Kf FeY-

: 1,3 x 1025

; Kf ZnY2-

: 3,2x 1016

; 4=2,51x 10-11

(pH=3)Una alcuota de 0,2574 g de muestra slida se disuelve en HCl y se diluye con agua a 100,0 mL (solucin A). Unaalcuota de 25,00 mL de la solucin A es titulada a pH 13 con 30,04 mL de una solucin de EDTA que tiene un ttulo de1,600 mg CaCO3 /mL, en presencia de calcn como indicador. Otra alcuota de 25,00 mL de solucin A es titulada a pH10,0 con 32,75 mL de la misma solucin de EDTA, en presencia de NET como indicador. Calcular el % de Ca 2+ y deMg2+ en la muestra.

CLASE DE PROBLEMAS de 9na semana:

TEMA: TITULACIONES RDOX.

CONTENIDO:

Calcular el porcentaje de MnO2 en un mineral si el I2 liberado de una muestra de 0,1944 g en la reaccin:MnO2 + 4 H+ + 2 I- Mn2+ + I2 + 2 H2O

Requiere 32,30 mL de Na2S2O3 0,0722 N

Se disuelve una muestra de 2,5000 g que contiene As 2O5, Na2HAsO3, y material inerte y se ajusta el pH a un valorneutro con NaHCO3. El As(III) se titula con solucin de I2 0,150 M y se emplean 11,3 mL para alcanzar el punto final.Una vez que todo el arsnico se encuentra en estado + 5, la solucin se acidifica con HCl y se aade exceso de KI. ElI2 liberado se titula con Na2S2O3 0,120 M para lo cual se emplean 41,2 mL. Calcular el porcentaje de As2O5 y deNa2HAsO3 en la muestra.

La materia orgnica contenida en una muestra de 0,9280 g de ungento para quemaduras, se elimin por calcinaciny seguidamente el residuo slido de ZnO se disolvi en cido. Mediante un tratamiento con (NH 4)2C2O4 se obtuvoZnC2O4 muy poco soluble. El precipitado, filtrado y lavado, se disolvi en cido diluido. En la valoracin del H 2C2O4liberado se gastaron 37,81 mL de KMnO4 0,07540 N. Calcular de ZnO en el medicamento.

Se trata una solucin acuosa de glicerol que pesa 100,0 mg con 50,00 mL de Ce 4+ 0,0837 M en HClO4 4 M a 60 Cdurante 15 minutos para oxidar el glicerol (C3H8O3) a cido frmico (CO2H2).El exceso de Ce4+ consume 12,11 mL de Fe2+ 0,0448 M para alcanzar el punto final de la ferrona. Cul es elporcentaje en peso de glicerol en la muestra problema?

La hidrazina es oxidada con bromo a nitrgeno gaseoso:N2H4 + 2 Br2 N2 + 4 H+ + 4 Br

El bromo es producido por la reaccin de bromato de potasio con exceso de bromuro:BrO3 + 5 Br + 6 H+ 3 Br2 + 3 H2OSe requieren 10,55 mL de KBrO3 0,1008 M para oxidar la hidrazina presente en 25 mL de muestra. Calcular elcontenido de hidrazina en la muestra expresada en g/L. PF hidrazina: 32,046

El in nitrito se puede determinar por oxidacin con exceso de Ce 4+, seguida de valoracin por retroceso del Ce 4+ queno ha reaccionado. En la primera etapa el NO2- se oxida a NO3- y el Ce4+ se reduce a Ce3+; en la segunda etapa el Ce4+

se reduce a Ce3+ y el Fe2+ se oxida a Fe3+. Una alcuota de 4,0300 g de una muestra slida que contiene slo NaNO 2 yNaNO3 se disuelve en 500,0 mL. Una alcuota de 25,00 mL de esta solucin se trata con 50,00 mL de Ce4+ 0,1186 M encido fuerte durante 5 minutos y el exceso de Ce4+ se valora por retroceso con 31,13 mL de sulfato ferroso amnico0,04289 M. Calcular el %P/P de NaNO2 en el slido. PF NaNO2: 68,995.


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