Departamento de Química Analítica Facultad de Farmacia

CUADERNILLOCUADERNILLOCUADERNILLOCUADERNILLO DE DE DE DE PROBLEMASPROBLEMASPROBLEMASPROBLEMAS

QUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICAQUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICAQUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICAQUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICA

Curso académico Curso académico Curso académico Curso académico 2020202011112222/1/1/1/13333

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EJERCICIOS DE CONCEJERCICIOS DE CONCEJERCICIOS DE CONCEJERCICIOS DE CONCENTRACIÓNENTRACIÓNENTRACIÓNENTRACIÓN 1.- Se disuelven 100 mg de NaCl en 1 l de agua. Calcular en la disolución resultante: a) Molaridad; b) % p/v; c) %

p/p; d) mg/l de NaCl (PF = 58,5); e) µg/l de Cl (PF = 35,5).

R. a) 1,71 x 10-3

M; b) 0,01 %; c) 0,01 %; d) 100 ppm; e) 6,07 x 104 ppb

2.- A partir de una disolución comercial de ácido nítrico del 70,5 % p/p de riqueza y 1,42 de densidad, calcular: a) la

concentración molar de dicha disolución; b) el volumen de dicha disolución que debemos tomar para preparar

1 l de ácido nítrico 0,01 M; c) los mg/l de ácido nítrico contenidos en la disolución de ácido nítrico 0,01 M; y d)

los mg/l de nitrógeno que contiene dicha disolución.

Datos: HNO3: PF = 63; N: PF=14.

R. a) 15,91 M; b) 0,63 ml; c) 630 mg/l; d) 140 mg/l

3.- Una disolución de HCl comercial tiene en su etiqueta la siguiente información: densidad = 1,1850 g/ml y riqueza

del 36,5 % p/p. Calcular: a) la molaridad de esta disolución; b) ¿Cómo se prepararía a partir de esta disolución

de clorhídrico comercial 250 ml de HCl de concentración 1,00 M?.

Dato: HCl: PF = 36,5.

R. a) 11,90 M; b) 21,09 ml

4.- Un comprimido de aspirina que pesa 0,600 g contiene 580 mg de ácido acetil salicílico (AAS) y el resto son

excipientes. Calcular el contenido en AAS y expresarlo en porcentaje peso-peso (% p/p).

R.- 96,67 %

5.- Si 0,250 litros de una disolución acuosa con una densidad de 1,00 g/ml contiene 13,70 μg de pesticida, expresar

la concentración del pesticida en: a) ppm; b) ppb.

R.- a) 0,0548 ppm; b) 54,80 ppb

6.- Si el contenido en Cu (PF = 63,5) del agua de un desagüe es de 0,15 ppm. ¿Cuál es el pCu de esta agua?

R.- 5,63

7.- Expresar en mg/l la concentración de cloruro (PF = 35,5) de una disolución de HCl 1,6 x 10-5

M.

R.- 0,57 ppm

8.- Los nitratos (NO3-) en aguas de consumo pueden suponer un riesgo para la salud si su concentración es superior

a 10,0 ppm. ¿Será apta para consumo un agua que contenga una concentración de 0,0080 g/l de nitratos?

R.- 8,0 ppm; sí, es apta

9.- La concentración de glucosa (C6H12O6, PF = 180,0) en sangre humana va desde 80,0 mg/dl antes de las comidas,

hasta 120,0 mg/dl después de las comidas. Calcular la molaridad de la glucosa en sangre antes y después de las

comidas.

R.-[Glucosa] antes = 4,40 x 10-3

M; [Glucosa] después = 6,70 x 10-3

M.

10.- ¿Qué volumen de agua se debe añadir a 300 ml de HNO3 0,250 M para obtener una disolución de HNO3

0,200 M de concentración?

R.- 75 ml

11.- Disponemos de un matraz que contiene 200 ml de una disolución de Fe3+

(PF = 55,9) de 50 mg/l. Si de esta

disolución, se toma 1 ml y se lleva hasta 25 ml en un matraz aforado, ¿cuál es la concentración molar de Fe3+

de esa nueva disolución?

R.- 3,58 x 10-5

M

3

12.- ¿Qué peso de agua debe emplearse en disolver 25,00 g de NaCl, para obtener una disolución al 8% p/p?

R.- 287,50 g

13- La información que aparece en varios envases de dentífricos indica que una cierta cantidad de fluoruro sódico

(NaF, PF = 41,99) es equivalente a una cantidad de flúor (PF = 19,0), como se indica en los siguientes ejemplos:

Dentífrico A: 0,325 % de fluoruro sódico (1477 ppm F).

Dentífrico B: 0,32 % de fluoruro sódico (1450 ppm F).

Dentífrico C: 0,177 % de fluoruro sódico (805 ppm F).

Dentífrico D: 0,055 % de fluoruro sódico (250 ppm F).

Comprobar si es correcta la información suministrada en los envases.

R. - 1471 ppm; 1448 ppm; 801 ppm; 249 ppm

EQUILIBRIOS ÁCIDOEQUILIBRIOS ÁCIDOEQUILIBRIOS ÁCIDOEQUILIBRIOS ÁCIDO----BASEBASEBASEBASE

1.- Calcular: a) la concentración de protones en una disolución de pH 6,80.

b) la concentración de hidroxilos en una disolución de pH 9,60.

R.- a) 1,58 x 10-7

M; b) 3,98 x 10-5

M

2.- Calcular el pH del jugo gástrico que contiene 0,020 moles por litro de HCl.

R.- pH = 1,70

3.- ¿Cuál sería el pH de una disolución de hidróxido de sodio de concentración 0,400 N?

R.- pH = 13,60

4.- Calcular el pH de una disolución de un ácido monoprótico fuerte de concentración 10-7

M.

R.- pH = 6,79

5.- El principio activo de los comprimidos de aspirina es el ácido acetilsalicílico (PF =180,0) que es un ácido

monoprótico débil con una Ka = 3,30 x 10-4

. Supóngase que dos comprimidos, cada uno con un contenido de

315 mg de ácido acetilsalicílico, se disolvieron en 100 ml de agua. Calcular el pH de esta disolución.

R.- pH = 2,49

6.- Calcular el pH de una disolución de amoniaco de concentración 0,10 M.

Dato: NH3, pKb = 4,74

R.-pH = 11,12

7.- La codeína, principio activo utilizado para el tratamiento de la tos, es una base débil con un pKb de 5,79.

Calcular el pH de una disolución de codeína de concentración 0,020 M.

R.- pH = 10,25

8.- El plasma sanguíneo puede contener una cantidad elevada de ión amonio (considere como NH4X) del orden de

0,040 M. Suponiendo que no hay más ácidos o bases presentes, calcúlese el pH de esta disolución.

Dato: NH4+, pKa = 9,26

R.- pH = 5,33

9.- El pH de una disolución de etilamina de concentración 0,10 M es 11,80, calcular su Kb. A partir de este dato,

calcular el pH de una disolución 0,10 M de cloruro de etilamonio.

R.- 4,20 x 10-4

; pH=5,81

4

10.- Calcular la concentración de una disolución de acetato de sodio (NaCH3COO) cuyo pH es igual a 8,97.

Dato: CH3COOH, Ka = 1,80 x 10-5

R.- 0,157 M

11.- Calcular la concentración de protones de una disolución de concentración 1,00 x 10-2

M de Na2HPO4.

Datos: H3PO4, Ka1 = 7,50 x 10-3

; Ka2 = 6,20 x 10-8

; Ka3 = 4,80 x 10-13

R.- 1,74 x 10-10

M

EQUILIBRIOS DE FORMACEQUILIBRIOS DE FORMACEQUILIBRIOS DE FORMACEQUILIBRIOS DE FORMACIÓIÓIÓIÓN DE COMPLEJOSN DE COMPLEJOSN DE COMPLEJOSN DE COMPLEJOS 1.- El complejo BaY

= formado por el ión Ba

2+ y el ácido etilendiaminotetraacético (AEDT, Y

4-) tiene una constante de

formación de 6,31 x 107. Calcular las concentraciones de las diferentes especies químicas, cuando se mezclan:

a) Ba2+

a una concentración de 1,00 x 10-2

M y AEDT de concentración 1,00 x 10-2

M.

b) Ba2+

a una concentración de 1,00 x 10-2

M y AEDT de concentración 1,00 x 10-1

M.

c) Ba2+

a una concentración de 1,00 x 10-1

M y AEDT de concentración 1,00 x 10-2

M.

R.- [Ba2+

] = a) 1,26 x 10-5

M; b) 1,76 x 10-9

M; c) 9,00 x 10-2

M

[Y4-

] = a) 1,26 x 10-5

M; b) 9,00 x 10-2

M; c) 1,76 x 10-9

M M

[BaY=] = a) 9,98 x 10

-3M; b) 1,00 x 10

-2M; c) 1,00 x 10

-2M

2 ·.- Calcular:

a) El coeficiente de reacción lateral del AEDT (αAEDT(H)) cuando el pH de la disolución es 3.

Datos: AEDT, pKa1= 2,00; pKa2= 2,67; pKa3= 6,16; pKa4= 10,26

b) Cuando se compleja el ión Zn2+

con el AEDT en disolución acuosa es posible que en la disolución existan

especies como el NH3, CN-, Cl

-, SCN

-, etc., capaces de formar compuestos más o menos estables con el ión

Zn2+

. Calcular el coeficiente de reacción lateral del Zn2+

con el NH3 (αZn(NH3)) en una disolución acuosa si la

concentración de NH3 libre es 0,100 M.

Datos: Zn-NH3: K1 = 102,18

; K2 = 102,25

; K3 = 102,31

; K4 = 101,96

.

R.- a) 3,99 x 1010

; b) 5,40 x 104

3.- El Cu(II) forma con el AEDT el complejo CuY

2- con una constante de formación de 6,17 x 10

18. Se prepara una

disolución diluyendo 0,10 moles de Cu(II) y 2,40 moles de AEDT en un litro de tampón amoniacal (NH3/NH4Cl)

de pH 10, en el que la concentración de NH3 libre es 0,100 M. Calcular en esta disolución:

a) El coeficiente de reacción lateral para el AEDT (αAEDT(H)).

b) El coeficiente de reacción lateral del Cu2+

con el NH3 (αCu(NH3)).

c) La constante de formación condicional (K´) para el complejo CuY=.

d) La concentración molar en el equilibrio de [Cu

2+] y [Y

4-] libre, y del complejo [CuY

2-].

Datos: AEDT, pKa1= 2,00; pKa2= 2,67; pKa3= 6,16; pKa4= 10,26

Cu-NH3, K1=104,1

; K2= 103,5

; K3=102,9

; K4= 102,1

; K5=10-0,5

R.- a) 2,86; b) 4,43 x 108; c) 4,87 x 10

9; d) [Cu

2+] =2,05 x 10

-20 M; [Y

4-] = 0,80 M; [CuY

2-] = 0,10 M

4.- Calcular la concentración de Ni(II) en una disolución preparada mezclando 50 ml de Ni2+

0,030 M con 50 ml de

AEDT 0,050 M. Se ajusta la disolución a pH=5,00. ¿Cuánto AEDT libre queda?.

Datos: NiY=, K = 4,20 x 10

18

AEDT, pKa1= 2,00; pKa2= 2,67; pKa3= 6,16; pKa4= 10,26

R.- [Ni2+

] =1,07 x 10-12

M; [Y4-

] =3,45 x 10-9

M

5

EQUILIBRIOS DE PRECIPITACIÓNEQUILIBRIOS DE PRECIPITACIÓNEQUILIBRIOS DE PRECIPITACIÓNEQUILIBRIOS DE PRECIPITACIÓN

1.- A una disolución 0,010 M de AgNO3 se le añade cromato potásico hasta que la concentración del ión CrO4= es

1,00 x 10-4

M. ¿Se formará un precipitado de Ag2CrO4?

Datos: Ag2CrO4, Kps = 2,00 x 10-12

R.- Sí

2.- El agua fluorada, utilizada para prevenir la caries dental, suele contener alrededor de 1 mg/l de ión fluoruro.

a) ¿Cuál es la concentración molar de ión F-(PF = 18,99) en dicho agua?. b) Si tenemos un agua dura, en la que

existe una concentración de iones Ca2+

igual a 1,00 x 10-4

M, ¿se formará un precipitado en el proceso de

fluoración?

Datos: CaF2, Kps = 4,00 x 10-11

R.- 5,27 x 10

-5 M; No

3.- El sulfato de bario (empleado como medio de contraste en exploraciones radiológicas) es tan insoluble que

puede ingerirse sin riesgo, a pesar de que el Ba2+

es tóxico. A 25 ºC, en un litro de agua se disuelven solamente

0,00245 g de BaSO4 (PF = 233,33). a) ¿Cuáles son las concentraciones molares de Ba2+

y SO4= en una disolución

saturada de BaSO4?; b) Calcule el valor del Kps para esta sal.

R.- [Ba2] = [SO4

=] = 1,05 x 10

-5 M ; Kps = 1,10 x 10

-10

4.- ¿Cuántos gramos de magnesio (PF = 24,31) quedarían disueltos en 500 ml de una disolución de hidróxido de

sodio que tiene un valor de pH de 11,60?

Dato: Mg(OH)2, Kps = 7,10.10-12

R.- 5,39 x 10-6

g

5.- La solubilidad del CaCO3 a 25 ºC es 7,50 x 10-5

M. Calcular la solubilidad de esta sal en una disolución 0,050 M de

CaCl2.

R.- 1,10 x 10-7

M

6.- Calcular la solubilidad del BaC2O4:

a) En una disolución reguladora HA/NaA en la que la concentración de HA es 0,030 M y la de NaA es 0,010 M;

b) si a la disolución anterior se le adicionan 1,58 g/l de Na2C2O4 (PF = 134,0).

Datos: HA, Ka = 1,25 x 10-4

;

BaC2O4, Kps = 2,30 x 10-8

H2C2O4, Ka1 = 6,50 x 10-2

; Ka2= 6,10 x 10-5

R.- 4,07 x 10-4

M; 1,38 x 10-5

M

EQUILIBRIOS REDOXEQUILIBRIOS REDOXEQUILIBRIOS REDOXEQUILIBRIOS REDOX

1.- Calcular el potencial de reducción de la semicelda constituida por un hilo de Ag inmerso en cada una de las

siguientes disoluciones:

a) Disolución de AgNO3 de concentración 6,00 x 10-3

M.

b) Disolución saturada de AgI.

Datos: Eo Ag

+ /Ag = 0,799 V

AgI, Kps = 8,30 x 10-17

R.-a) 0,666 V; b) 0,324 V

6

2.- Dada la siguiente pila:

Pt(s) |H2(g) (1,0 atm) |H+ (1,0M) || M

2+ (0,010M) | M

Electrodo Normal de Hidrógeno (ENH)

Calcular:

a) El potencial de la misma.

b) El potencial de la pila después de que se modificará la concentración de H+ de la disolución del ENH hasta un

valor de pH de 3,0.

c) El potencial de la pila después de añadir un ligando A-

que forma un complejo con el ión M2+

, con una

estequiometria 1:1, siendo la concentración añadida suficiente para que su concentración final libre, después

del equilibrio, sea 0,010M.

Datos: Eo

M2+

/M = 0,23 V

MA+, K1= 10

6,5

R.- a) 0,171 V; b) 0,348 V; c) 0,038 V

3.- Dada la siguiente pila:

Zn(s) | Zn2+

(1M) ||H+ (¿? M) | H2(g) (1,0 atm) |Pt(s)

Calcular el valor del pH para el cual la fuerza electromotriz de la pila tiene un valor de 0,60 V.

Datos: Eo

Zn2+

/ Zn = -0,76 V

R.- 2,71

4.- Una pila consta de una semicelda que contiene una barra de platino sumergida en una disolución de Fe (II) y de

Fe (III). Si la disolución presenta unas concentraciones molares de 1,00 x 10-3

M de FeCl3 y 1,00 x 10

-2 M de FeCl2,

calcular:

a) El potencial de electrodo de la semicelda.

b) La variación de potencial si a la disolución anterior se le adicionan 1,00 x 10-1

M de KSCN

c) ¿Cuál será el potencial normal condicional del nuevo sistema (E0´)?

Datos: Eo

Fe3+

/Fe2+

= 0,760 V

Fe3+

-SCN: β1=10

3,0

; β2=10

4,3

; β3=10

4,6

; β4=10

4,5

; β5=10

4,2

; β6=10

3,2

R.- a) 0,701 V; b) ΔE = -0,150 V; c) E0´= 0,610 V

5.- Calcular la constante de equilibrio que se produciría entre los pares redox: Cr2O7= / Cr3+ (E

o

= 1,33 V) y

Fe3+ /Fe2+ (Eo

= 0,76 V).

R.- 8,91 x 1056