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8970155 ejercicios-de-quimica-analitica-con-resolucion

  1. 1. 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)
  2. 2. 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
  3. 3. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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
  4. 4. 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- ⇔ SeO3 2- + Hg2Cl2 CH3CHO + Cr2O7 2- ⇔ Cr3+ + CH3COOH Respuesta: 2 H+ + SeO4 2- + 2 Hg + 2 Cl- ⇔ SeO3 2- + 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+ + Cr2O7 2- ⇔ 2 Cr3+ + 4 H2O + 3 CH3COOH Unidad de Bioquímica Analítica 4 CIN - Facultad de Ciencias
  5. 5. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N° 1: Expresiones de concentración, estequiometría, ecuaciones redox - RESOLUCIÓN 1.                 = = = = =                  = = = = = 100. disoluciónV solutomasa v m% 100. disoluciónV solutoV v v% )L(disoluciónV solutomoles Formalidad )L(disoluciónV solutoesequivalent Normalidad )L(disoluciónV solutomoles Molaridad TdeesdependientionesConcentrac disoluciónde"partes"10 solutode"partes" ppb disoluciónde"partes"10 solutode"partes" ppm disolucióndetotalesmoles amoles X 100. disoluciónmasa solutomasa m m% )kg(disolventemasa solutomoles molalidad 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 NaOHdeg984,159 100. masa masa m 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. Unidad de Bioquímica Analítica 5 CIN - Facultad de Ciencias
  6. 6. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo F095,1 L500,0.mol.g442,58 NaCldeg0,32 V moles 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. NaFdemolesmismoslosaencorrespondquemoles219392,84 mol.g998,18 g1600 moles 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) mL56,55 M0,18 mL1000.M00,1 M V.M V i ff i === 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 Unidad de Bioquímica Analítica 6 CIN - Facultad de Ciencias
  7. 7. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9. a) moles0411803,0 mol.g992,84 NaNOdeg50,3 moles0897182,0 mol.g011,39 NaNHdeg50,3 1 3 1 2 = = − − 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 g20,1 100. teteóricamencalculadamasa erimentalexpmasa ientodimren% === 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 3 disolución 3AgNO AgNOdemL105L105,0 M500,0 moles0525,0 M moles V ⇒=== 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 g4636887,0 100. masa masa m m% disolución soluto === 13. i.M V i PM masa V.PE masa V esequivalent Normalidad )L(disolución soluto soluto )L(disoluciónsoluto soluto )L(disolución soluto = = = = Unidad de Bioquímica Analítica 7 CIN - Facultad de Ciencias
  8. 8. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 1 3 7O8H6C 7O8H6C 7O8H6C 7O8H6C 7O8H6C 7O8H6C eq.g98,63 eq10.925,8 g571,0 esequivalent masa PE PE masa esequivalent − − === = b) 1 1 1 7O8H6C 7O8H6C 7O8H6C 7O8H6C mol.eq3 eq.g98,63 mol.g122,192 PE PM i i PM 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 Unidad de Bioquímica Analítica 8 CIN - Facultad de Ciencias
  9. 9. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 %). Unidad de Bioquímica Analítica 9 CIN - Facultad de Ciencias
  10. 10. 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) Unidad de Bioquímica Analítica 10 CIN - Facultad de Ciencias
  11. 11. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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-1 b) C31H32O8N2 PM = 372,341 + 32,25408 + 127,9952 + 28,01348 = 560,60376 ⇒ 560,604 g.mol-1 4. a) 3 10x24,5 100 12356,3.16789,0 100 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 22 resultado =+= %647619,10 1,2 100.2236,0 %.r.i resultado == ⇒ 2,1 (± 0,2) ⇒ 2,1 (± 11 %) b) 2724506,6)25,6()5302226,0(%.r.i 25,6 016,0 100.001,0 %.r.i 5302226,0 43,9 100.05,0 %.r.i 22 resultado 2 1 =+=        == == % 4638734009,0 100 15088,0.2724506,6 100 medida.%.r.i .a.i === Unidad de Bioquímica Analítica 11 CIN - Facultad de Ciencias
  12. 12. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo ⇒ 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 18,10 100.07,0 %.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 9478673,0 1,21 100.2,0 %.r.i 4962779,0 3,40 100.2,0 %.r. 109529,0 3,91 100.1,0 %.r.i i 2 3 2 2 2 1resultado 3 2 1 =++=          == == == 8754754,1 100 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.i 9478673,0 1,21 100.2,0 %.r.i 607717,1 11,3 100.05,0 %.r.i )2,0(1,21 )05,0(11,3 0509901,0)01,0()05,0(.a.i 2 2 2 1resultado 2 1 22 numerador =+=        == == ⇒ ± ± =+= 002750854,0 100 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 =++= Unidad de Bioquímica Analítica 12 CIN - Facultad de Ciencias
  13. 13. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo %1301545,0 8594,7 100.0102293,0 %.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 =++= %0380026,0 8,2185 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?)(4506994,0 L)00008,0(10000,0.mol.g)0009,0(58,4425 g)002,0(634,2 M 1 ±= ±± ± = − %1102968,0 10000,0 100.00008,0 4425,58 100.0009,0 634,2 100.002,0 .%r.i 222 =      +      +      = 70004971070,0 100 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 amplitud desvío Q = Si Q tabulado < Q calculado, el dato dudoso puede ser descartado con un nivel de confianza del 90 % 192, 195, 202, 204, 216 ⇒ 5,0 192216 204216 Q calculado = − − = Como 0,64 > 0,5 ⇒ no debe descartarse. Unidad de Bioquímica Analítica 13 CIN - Facultad de Ciencias
  14. 14. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 11. y = [ - 12987 (± 13) ] x + 257 (± 324) 12. 63, 65, 68, 72, n. 64,0 63n 72n Q calculado = − − = n = 88 13. D n.2 y2 m σ σ = D )x(. 2 i 2 y2 b ∑ = σ σ 2n )d( 2 i2 y − ∑ =σ [ ]2 i 2 i )x(n)x(D ∑−∑= xi yi xi 2 di (yi - m xi - b) di 2 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 1666668,0 23 1666668,02 y = − =σ D = 35 x 3 - 92 = 24 4930068,0 24 35.1666668,0 b ==σ 1443376,0 24 3.1666668,0 m ==σ m = - 0,75 b = 3,91666 ⇒ y = [- 0,8 (± 0,1)] x + 3,9 (± 0,5) Unidad de Bioquímica Analítica 14 CIN - Facultad de Ciencias
  15. 15. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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. PO4 3- + 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+ + SO4 2- 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 7 2 K.K 10 K 10 1 1 ]A[ Unidad de Bioquímica Analítica 15 CIN - Facultad de Ciencias
  16. 16. 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. Respuesta: 2,11 x 10-24 M. 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 [CO3 2-] ; [H2CO3] = 124,10 [CO3 2-]. 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 Respuesta: 1,09 x 10-3 M. 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+ + PO4 3- Kps = 2.8 x 10-18 HPO4 2- 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 Respuesta: 1,73 x 10-3 M. Unidad de Bioquímica Analítica 16 CIN - Facultad de Ciencias
  17. 17. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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. M10x321722,7 4 K ]Ba[ ])Ba[.2(.]Ba[K :)1(enSustituyo )2(]IO[]Ba[2 )1(]IO[.]Ba[KIO2Ba)IO(Ba 43 ps eq 2 222 ps eq3eq 2 2 3 2 ps3 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 [ SO4 2-] + [OH-] b) [NH4 +]0 = 2 [SO4 2-]0 [SO4 2-]0 = [SO4 2-]eq + [HSO4 –]eq [NH4 +]0 = [NH4 +] eq + [NH3] eq [NH4 +] eq + [NH3] eq = 2 ([SO4 2-]eq + [HSO4 –]eq) Unidad de Bioquímica Analítica 17 CIN - Facultad de Ciencias
  18. 18. 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[ K 4 3 a + + + == HSO4– H+ + SO42- D ]H[.C ]HSO[ ]H[.]SO[ K 4 2 4´ a + − +− == (NH4)2SO4 (s) 2 NH4+ + SO42- C.B]SO[.]NH[K 22 4 2 4ps == −+ Balance de masa A + B = 2 (C + D) 'K ]H[.]SO[2 ]SO[2 ]H[ ]NH[.K ]NH[ a 2 42 4 4a 4 +− − + + + +=+         +=         + + − + + 'K ]H[ 1.]SO[2 ]H[ K 1.]NH[ a 2 4 a 4         +=         + + ++ + 'K ]H[ 1. ]NH[ K 2 ]H[ K 1.]NH[ a 2 4 psa 4 M496118,6 ]H[ K 1 'K ]H[ 1.K2 ]NH[ 3 a a ps 4 =         +         + = + + + M58459,6 ]H[ ]NH[.K ]NH[ 4a 3 == + + 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 00 2 b2 22 ps 2 )s(2 113 − − − + −+ −+ − − −− −+−+ −−−+ += += = =+⇔+ =+⇔ =⇒=⇒= Unidad de Bioquímica Analítica 18 CIN - Facultad de Ciencias
  19. 19. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo ( ) M10x9351523,3 4 10x9,3.1 10x0,1 10x5,1 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 4 3 112 11 11 3 ps 2b 2 2 b 32 2 b 2 2 ps b 2 b2 − − − − − + − + − + + − + − − −+ =         + =         + =         + =                         + =         + =⇔         += K 6. Pb(NO3)2 + H2SO4 → PbSO4 + 2 HNO3 PbSO4 ⇔ Pb2+ + SO42- HSO4- ⇔ H+ + SO42-         + =⇔         += += += = =+⇔ =+⇔ + + − + −+ −+ −+ −−+ −+ − −+ +−− −+−+ 2a 2 2 4 2a 2 4 2 2a 2 42 4 2 4 2 4 2 0 2 40 2 4 2 4 2a 2 44 2 4 2 ps 2 4 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 M05,0 1K. K ]H[ 1]Pb[ K ]H[ 1 ]Pb[ .]Pb[K 48 2ps 2a 2 2a 2 2 ps −− − + + + + + =         +=         +=         + = ([H+] = 0,05 M debido a la primera disociación completa del H2SO4, ácido que se encuentra en exceso) Unidad de Bioquímica Analítica 19 CIN - Facultad de Ciencias
  20. 20. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7.         ++ =         ++=         ++= ++= ++= ++= ++= = =+⇔ =+⇔ +→ =⇒= −− − −− − ++ − − +−+− − +−+− −− +− −− − − +− −+− +− −+ −+ −+ 1 K 10 K.K 10 1 ]A[ 1 K 10 K.K 10 ]A[M00,1 1 K ]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 14 2 2a 7 2a1a 14 2 2a2a1a 2 2 2 2a 2 2a1a 22 2 2a 2 1a 2 1a 2 2 o 2 2 2a 2 2 1a2 2 2 7 8. ]HAc[ ]Ac[.]H[ KHAcHAc ]Ac[.]M[KAc2M)Ac(M M10x5555,5 ]OH[ K ]H[M10x8,1]OH[ a 22 ps 2 )s(2 5w10 −+ +− −+−+ − − +−− =+⇔ =+⇔ ==⇒= Unidad de Bioquímica Analítica 20 CIN - Facultad de Ciencias
  21. 21. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo ]M[2]HAc[]Ac[ ]M[2]Ac[ 2 o 2 o +− +− =+ = M10x96851,3 )10x9843411,3( 10x3,6 ]Ac[ K ]M[ M10x9843411,3 10x6,5 10x5555,5 1 10x3,6.2 K ]H[ 1 K.2 ]Ac[ ]Ac[ K 2 K ]H[ 1]Ac[ ]Ac[ K 2 K ]Ac[.]H[ ]Ac[ ]M[2 K ]Ac[.]H[ ]Ac[ 5 25 14 2 ps2 5 3 5 5 14 3 a ps 2 ps a 2 ps 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 2 2 2 o 2 o 2 2 2b22 21b2 2 22 ps 22 )s( 68 −−+ −+ − − −− − −− −−− −+−+ −−−+ ++= = =+⇔+ =+⇔+ =+⇔ =⇒=⇒= Unidad de Bioquímica Analítica 21 CIN - Facultad de Ciencias
  22. 22. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo )2(]S[]HS[ ]OH[ K.]HS[ ]Hg[ 22b2 −− − − + ++= M10x1071319,21 10 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[ 24 6 1 26 71 542 1b 2 2b1b ps 2 1b 2 2b1b 2 2 ps 1b 2 2b1b 2 21b 2 2b1b22 21b 2 2 2b1b 2 2 21b 2 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[.10x77916,8 10x01187,5 ]HCO[.10x4,4 ]H[ ]HCO[.K ]CO[ ]HCO[ ]H[.]CO[ K ]HCO[.1089537,0]COH[]COH[.1782,9]HCO[ ]COH[.1782,9 10x01187,5 ]COH[.10x6,4 ]H[ ]COH[.K ]HCO[ ]COH[ ]H[.]HCO[ K 2 332 2 332 2 33 3 4 8 3 11 32a2 3 3 2 3 2a 332323 328 32 7 321a 3 32 3 1a −− −− −− − −− + − − − +− −− − − + − +− =⇔= =⇔ ===⇔= =⇔= ===⇔= Unidad de Bioquímica Analítica 22 CIN - Facultad de Ciencias
  23. 23. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 11. M10x0886773,1 10x1854584,9 10x1 ]Ba[ M10x1854584,9 1 10x4,5 10x1 10x4,5.10x6,5 )10x1( 10x1 1 K ]H[ K.K ]H[ K ]OC[ 1 K ]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 3 4 6 2 4 5 5 52 25 6 2a2a1a 2 ps2 42 2a2a1a 2 2 422 42 ps 2 42 2a 2 42 2a1a 22 42 2 42 ps 2 42 2a 2 42 2a1a 22 422 2 42 2a 2 42 1a 422 2 4242 1a 422 2 4242422 2 o 2 42o 2 42 2 42 2a 2 4242 422 42 1a42422 2 42 2 ps 2 42 2 )s(42 5 − − − + − − − −− − − ++ − ++ − − − +−+− − − +−+− + − +−+− + −− +− + −−+ −+ − +− −+− +− −+ −+−+ −+ == = ++ = ++ =         ++= ++= ++= ++= ++= ++= = =+⇔ =+⇔ =+⇔ =⇒= Unidad de Bioquímica Analítica 23 CIN - Facultad de Ciencias
  24. 24. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 12. ( ) M10x7252518,1]Ag[ 1 )10x6,1( )10x1( )10x6,1(.)10x3,6( )10x1( )10x6,1(.)10x3,6(.)10x1,7( )10x1( 10x8,2.3]Ag[ 1 K ]H[ K.K ]H[ K.K.K ]H[ K3]Ag[ 1 K ]H[ K.K ]H[ K.K.K ]H[ ]Ag[ K3 ]Ag[ )4(y)3()2()1( ]Ag[ K K.]Ag[ ]H[.K K.K.]Ag[ ]H[.K K.K.K.]Ag[ ]H[.K 3]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 4 11 6 118 26 1183 36 18 4 3a3a2a 2 3a2a1a 3 ps 3a3a2a 2 3a2a1a 3 3 ps 3 ps 3a 3 ps 3a2a 3 2 ps 3a2a1a 3 3 ps 3 4 3a 3 4 3a2a 23 4 3a2a1a 33 4 3 4 2 4 2a 2 4 2a1a 22 4 3 4 2 442 1a 42 3 4 2 44243 o 3 4o 3 2 4 3 4 3a 3 4 2 4 42 2 4 2a 2 442 43 42 1a4243 3 4 3 ps 3 4)s(43 6 −+ − − −− − −−− − −+ +++ + +++ + + ++ + + + + + + − +−+−+− + −− +−+− + −−− +− + −−−+ −+ − +− −+− − +− −+− +− −+ −+−+ −+ =         +++=         +++=         +++=         +++=         +++=         +++=         +++= +++= = =+⇔ =+⇔ =+⇔ =+⇔ =⇒= Unidad de Bioquímica Analítica 24 CIN - Facultad de Ciencias
  25. 25. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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. Unidad de Bioquímica Analítica 25 CIN - Facultad de Ciencias
  26. 26. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7. 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. Unidad de Bioquímica Analítica 26 CIN - Facultad de Ciencias
  27. 27. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 M10x940039,1 1.2 )K.050,0(.1.4)K(K x 0K.050,0x.Kx x050,0 x xC x ]SOH[ ]HSO[.]H[ K 21a 2 1a1a 1a1a 2 2 0 2 32 3 1a − −+ = −−±− = =−+⇔ − = − == x = [HSO3-] = [H+] = 1,940039 x 10-2 M ⇒ [H2SO3] = [H2SO3]0 - [HSO3-] = 0,050 – x = 0,03059961 M ]HSO[ ]SO[.]H[ K 3 2 3 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- 13 2 14 1a w 3 32 2b 10x13,8 10x23,1 10x1 K K ]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: 5453,4 2 180456,7910095,1 2 pKpK pH 2a1a = + = + = Balance de masa: [HSO3-]0 = [HSO3-] + [SO32-] + [H2SO3] Unidad de Bioquímica Analítica 27 CIN - Facultad de Ciencias
  28. 28. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo ]OH[ ]HSO[.K ]H[ ]HSO[.K ]HSO[050,0 ]SOH[]SO[]HSO[050,0 32b32a 3 32 2 33 − − + − − −− ++= ++= M049768,0]HSO[ ]OH[ K ]H[ K 1 050,0 3 1010x917725,3 1310x13,8 2b 510x552502,2 810x60,6 2a == ++ − − − − − − + 321321 M10x286850,1 10x552502,2 10x9768,4.10x60,6 ]H[ ]HSO[.K ]SO[ ]HSO[ ]H[.]SO[ K M10x032777,1 10x917726,3 10x9768,4.10x13,8 ]OH[ ]HSO[.K ]SOH[ ]HSO[ ]OH[.]SOH[ K 4 5 28 32a2 3 3 2 3 2a 4 10 213 32b 32 3 32 2b − − −− + − − − +− − − −− − − − − ===⇔= ===⇔= c) Na2SO3 → 2 Na+ + SO32- H2O + SO32- ⇔ HSO3- + OH- 7 8 14 2a w 2 3 3 1b 10x5151,1 10x60,6 10x1 K K ]SO[ ]OH[.]HSO[ − − − − −− ====K C0 0,050 - - Ceq 0,050 – x x x M10x696163,8 1.2 )K.050,0(.1.4)K(K x 0K.050,0x.Kx x050,0 x xC x K 51b 2 1b1b 1b1b 2 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 939328,9pHM10x149932,1 10x696163,8 10x1 ]OH[ K ]H[ 10 5 14 w =⇒=== − − − − + M10x13,8K ]OH[ ]HSO[.K ]SOH[ 13 2b 32b 32 − − − === Unidad de Bioquímica Analítica 28 CIN - Facultad de Ciencias
  29. 29. 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- 10 pK 14 a w b 10x584893,1 10 10 K K K a − − − === Cf 0,01 - - Ceq 0,01 - x x x xC x ]COOHC[ ]COOHHC[.]OH[ K 0 2 56 56 b − == − − Unidad de Bioquímica Analítica 29 CIN - Facultad de Ciencias
  30. 30. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo M10x258846,1 1.2 )K.01,0(.1.4)K(K x 0K.01,0x.Kx x01,0 x xC x K 6b 2 bb bb 2 2 0 2 b − = −−±− = =−+⇔ − = − = x = [OH-] = 1,258846 x 10-6 M 10,8pHM10x943783,7 10x258846,1 10x1 ]OH[ K ]H[ 9 6 14 w =⇒=== − − − − + 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 M10x545367,9 1.2 )K.01,0(.1.4)K(K x 0K.01,0x.Kx x01,0 x ]AzH[ ]H[.]Az[ K 6a 2 aa aa 2 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 Unidad de Bioquímica Analítica 30 CIN - Facultad de Ciencias
  31. 31. 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 M10x011746,5 1.2 )K.01,0(.1.4)K(K x 0K.01,0x.Kx x01,0 x ]EtNH[ ]H[.]EtNH[ K 7a 2 aa aa 2 2 3 2 a − + + = −−±− = =−+⇔ − == 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- → L10x293501,1 M0954,0 moles10x234,1 2 3 OHdeagregado − − ==−V Unidad de Bioquímica Analítica 31 CIN - Facultad de Ciencias
  32. 32. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo → M10x6902,2 L10x93501,12L10x10 moles10x17,6 2 33 4 Su2 − −− − = + =−M Su2- + H2O ⇔ HSu- + OH- 9 6 14 2a w 1b 10x021148,3 10x31,3 10x1 K K K − − − === C0 0,026902 - - Ceq 0,026902 - x x x xC x ]Su[ ]HSu[.]OH[ K 0 2 21b − == − −− M10x013750,9 1.2 )K.026902,0(.1.4)K(K x 0K.026902,0x.Kx x026902,0 x K 61b 2 1b1b 1b1b 2 2 1b − = −−±− = =−+⇔ − = x = [OH-] = 9,013750 x 10-6 M 95,8pHM10x109416,1 10x013750,9 10x1 ]OH[ K ]H[ 9 6 14 w =⇒=== − − − − + 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 moles10x030847,2 L10.)00,10063,27( moles10x591970,2 M 2 3 3 A − − − = + =− A- + H2O ⇔ HA + OH- C0 0,02030847 - - Ceq 0,02030847 - x x x xC x ]A[ ]HA[.]OH[ K 0 2 b − == − − Unidad de Bioquímica Analítica 32 CIN - Facultad de Ciencias
  33. 33. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo El valor de pH en el punto equivalente es 10,99, por lo tanto: [H+] = 10-10,99 = 1,023293 x 10-11 M → M10x772372,9 10x023293,1 10x1 ]H[ K ]OH[x 4 11 14 w − − − + − ==== 5 42- 24 b 10x940153,4 10x772372,910x2,030847 )10x772372,9( ]A[ ]HA[.]OH[ K − − − − − = − == 69,9pK10x024228,2 10x940153,4 10x1 K K K a 10 5 14 b w a =⇒=== − − − 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 10x5,2 10x0,4 10x1 K K xC x ]CN[ ]HCN[.]OH[ K − − − − − === − == M10x568688,1 1.2 )K.100,0(.1.4)K(K x 0K.100,0x.Kx x100,0 x K 3b 2 bb bb 2 2 b − = −−±− = =−+⇔ − = x = [OH-] = 1,568688 x 10-3 M 20,11pHM10x374754,6 10x568688,1 10x1 ]OH[ K ]H[ 12 3 14 w =⇒=== − − − − + 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 Unidad de Bioquímica Analítica 33 CIN - Facultad de Ciencias
  34. 34. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 0,100 M . 0,050 L = V . 0,438 M → V4HClO L10x141553,1 M438,0 L050,0.M100,0 2 4HClOdeagregado − == M081413,0 L)01141553,0050,0( L050,0.M100,0 MHCN = + = En el punto equivalente: HCN ⇔ CN + H K = 4,0 x 10- + a -10 C0 0,081413 - - Ceq 0,081413 - x x x M10x706380,5 1.2 )K.081413,0(.1.4)K(K x 0K.081413,0x.Kx x081413,0 x ]HCN[ ]H[.]CN[ K 6a 2 aa aa 2 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 M10x078625,8 1.2 )K.100,0(.1.4)K(K x 0K.100,0x.Kx x100,0 x ]HNO[ ]H[.]NO[ K 3a 2 aa aa 2 2 2 2 a − +− = −−±− = =−+⇔ − == 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 Unidad de Bioquímica Analítica 34 CIN - Facultad de Ciencias
  35. 35. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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: → 15,3 moles moles logpK 0 1 2HNO 2NO a =             += − 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 → M050,0 L)050,0050,0( moles0050,0 2NO = + =−M NO2- + H2O ⇔ HNO2 + OH- C0 0,050 - - Ceq 0,050 - x x x 11 4 14 a w 0 2 2 2 b 10x408451,1 10x1,7 10x1 K K xC x ]NO[ ]HNO[.]OH[ K − − − − − === − == M10x391743,8 1.2 )K.050,0(.1.4)K(K x 0K.050,0x.Kx x050,0 x K 7b 2 bb bb 2 2 b − = −−±− = =−+⇔ − = x = [OH-] = 8,391743 x 10-7 M 92,7pHM10x191648,1 10x391743,8 10x1 ]OH[ K ]H[ 8 7 14 w =⇒=== − − − − + 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 =⇒==⇒= + =→ − − +−− Unidad de Bioquímica Analítica 35 CIN - Facultad de Ciencias
  36. 36. 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(L10x2 M50,0 moles001,0 3 OHdeagregado − ==−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(L10x4 M50,0 moles002,0 3 OHdeagregado − ==−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 M10x572384,1 1.2 )K.1,0(.1.4)K(K x 0K.1,0x.Kx x1,0 x xC x ]AH[ ]HA[.]H[ K 31a 2 1a1a 1a1a 2 2 0 2 2 1a − −+ = −−±− = =−+⇔ − = − == 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 Unidad de Bioquímica Analítica 36 CIN - Facultad de Ciencias
  37. 37. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6,4 10x5 10x5 log6,4 moles moles logpKpH 4 4 A2H HA 1a =         +=         += − −− 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-). 9,6 2 2,96,4 2 pKpK pH 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 2,9 10x5 10x5 log2,9 moles moles logpKpH 4 4 HA 2A 2a =         +=         += − − − − 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-. M10x142857,7 L10.)410( moles001,0 M 2 3A2 − − = + =− A2- + H2O ⇔ HA- + OH- C0 0,07142857 - - Ceq 0,07142857 - x x x 5 10 14 2a w 0 2 21b 10x584893,1 10x309573,6 10x1 K K xC x ]A[ ]HA[.]OH[ K − − − − −− === − == M10x056091,1 1.2 )K.07142857,0(.1.4)K(K x 0K.07142857,0x.Kx x07142857,0 x K 31b 2 1b1b 1b1b 2 2 1b − = −−±− = =−+⇔ − = x = [OH-] = 1,056091 x 10-3 M → 02,11pHM10x468880,9 10x056091,1 10x1 ]OH[ K ]H[ 12 3 14 w =⇒=== − − − − + Unidad de Bioquímica Analítica 37 CIN - Facultad de Ciencias
  38. 38. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 M10x887851,4 1.2 )K.01,0(.1.4)K(K x 0K.01,0x.Kx x01,0 x xC x ]AH[ ]HA[.]H[ K 41a 2 1a1a 1a1a 2 2 0 2 2 1a − −+ = −−±− = =−+⇔ − = − == 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 6,4 10x5 10x5 log6,4 moles moles logpKpH 5 5 A2H HA 1a =         +=         += − −− 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-). 9,6 2 2,96,4 2 pKpK pH 2a1a = + = + = Unidad de Bioquímica Analítica 38 CIN - Facultad de Ciencias
  39. 39. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 2,9 10x5 10x5 log2,9 moles moles logpKpH 5 5 HA 2A 2a =         +=         += − − − − 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-. M10x142857,7 L10.)410( moles0001,0 M 3 3A2 − − = + =− A2- + H2O ⇔ HA- + OH- C0 0,007142857 - - Ceq 0,007142857 - x x X 5 10 14 2a w 0 2 21b 10x584893,1 10x309573,6 10x1 K K xC x ]A[ ]HA[.]OH[ K − − − − −− === − == M10x286308,3 1.2 )K.007142857,0(.1.4)K(K x 0K.007142857,0x.Kx x007142857,0 x K 41b 2 1b1b 1b1b 2 2 1b − = −−±− = =−+⇔ − = x = [OH-] = 3,286308 x 10-4 M 52,10pHM10x042929,3 10x286308,3 10x1 ]OH[ K ]H[ 11 4 14 w =⇒=== − − − − + 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 =⇒==⇒= + =→ − − +−− Unidad de Bioquímica Analítica 39 CIN - Facultad de Ciencias
  40. 40. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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. Unidad de Bioquímica Analítica 40 CIN - Facultad de Ciencias
  41. 41. 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. Unidad de Bioquímica Analítica 41 CIN - Facultad de Ciencias
  42. 42. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N° 5: Disoluciones Amortiguadoras - RESOLUCIÓN 1. a) g823818,0mol.g84.L500,0.M01961471,0masa M01961471,0 951209,2 disolucióndeL500,0 COdemoles10x894356,2 ]HCO[ moles10x894356,2 mol.g2,138 g4 moles 951209,2 ]HCO[ ]CO[ 1047,0 ]HCO[ ]CO[ log33,108,10 )33,10pK( ]HCO[ ]CO[ logpKpH 1 moles310x807355,9 3NaHCO 2 3 2 3 2 13CO2K 3 2 347,0 3 2 3 2a 3 2 3 2a ==⇒ ==⇒ == ==⇔=         =− =         += − − −− − − − − − − − − − 4444 34444 21 b) CO32- + H+ → HCO3- 0,02894356 – 0,01 9,807355 . 10-3 + 0,01 31,10pH M10x890630,4 01894356,0 019807355,0.10x677351,4 ]CO[ ]HCO[.K ]H[ 11 11 2 3 3a2 =⇒ === − − − − + c) CO32- + H+ → HCO3- 0,02894356 – x x “x” representa los moles de ácido nítrico consumidos y los moles de hidrógeno carbonato generados L10x1625,6 M320,0 moles10x971988,1 V moles10x971988,1x 33,0 x x02894356,0 log ]HCO[ ]CO[ log33,1010 )33,10pK( ]HCO[ ]CO[ logpKpH 2 2 HNO 2 3 2 3 a 3 2 3 a 3 22 − − − − − − − ==⇒ =⇒ −=      − =         =− =         += Unidad de Bioquímica Analítica 42 CIN - Facultad de Ciencias
  43. 43. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 2. −−− − −− − − − − − − −− −+ ==⇒ =⇒ =           +=         += == +→ 42 12 4PO2H 42 2 4PO2H 2 4HPO 2 42 2 4 2a 2 12 4HPO 2 )ac(4)ac(42 POHdeg739063,2mol.g120.moles10x282552,2masa POHdemoles10x282552,2x 7 molesx moles10.873563,2 log9,6 ]POH[ ]HPO[ logpKpH moles10x873563,2 mol.g174 g5 moles 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 66,6 moles03282552,0 moles01873563,0 log9,6 ]POH[ ]HPO[ logpKpH 4PO2H 2 4HPO 42 2 4 a =         +=         += − − − − 3. moles10x331556,3 mol.g08,150 g00,5 moles 2 1A2H − − == H2A + OH- → HA- + H2O n0 0,0331556 - - neq 0,0331556 – x x x 3 molesx0331556,0 molesx log036,3 ]AH[ ]HA[ logpKpH 2 a1 =      − +=         += − → x = 1,589110 x 10-2 moles = moles agregados de OH- → L10x756761,3 M423,0 moles10x589110,1 2 2 OHdeagregado − − ==−V Unidad de Bioquímica Analítica 43 CIN - Facultad de Ciencias
  44. 44. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 4. a) M2048,0 )L10x250(.)mol.g105( g376,5 M 31Ser == −− b) Ser es una sustancia anfótera, por lo tanto: 7,5 2 21,919,2 2 pKpK pH 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 M01298,0 L10x10 moles10x298,1 M 3 4 Ser == − − M0075,0 L10x10 moles10x5,7 M 3 5 Ser == − − − d) El valor de pH en la disolución B está determinado por el par conjugado Ser / Ser -: 97,8 M01298,0 M0075,0 log21,9 ]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 M07235,0 L10x10 moles10x235,7 M 3 4 Ser == − − M00015,0 L10x10 moles10x5,1 M 3 6 Ser == − − + Unidad de Bioquímica Analítica 44 CIN - Facultad de Ciencias
  45. 45. 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 : 87,4 M00015,0 M07235,0 log19,2 ]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 4 ´ a a ´ a a4333 a33 ´ a 43 10x7542,2 K K K 1 .KKNHCOOCHNHCOOHCH ___________________________________ KHCOOCHCOOHCH K 1 NHHNH ===+⇔+ +⇔ ⇔+ +− +− ++ 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+ 97,3 062,0 01,0 log76,4 ]COOHCH[ ]COOCH[ logpKpH M01,0M01,0M062,0final M01,0M072,0inicial 3 3 a mL50 M1,0.mL5 mL50 M3,0.mL12 =      +=         +=→ − 32143421 d) CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O 53,5 M01,0 M10x833,5 log76,4 ]COOHCH[ ]COOCH[ logpKpH M10.833,5M01,0final M10x33,8M05,0M06,0inicial 2 3 3 a 2 mL60 M01,0.mL50 3 mL60 M3,0.mL10 mL60 M072,0.mL50 =         +=         += −− − − 44 344 21321321 Unidad de Bioquímica Analítica 45 CIN - Facultad de Ciencias
  46. 46. 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´ a a 344 2 4 ´ a34 a 4 2 4 10x623413,5 K K K. K 1 KNHHSONHSO ___________________________________ KHNHNH K 1 HSOHSO −−+− ++ −+− ===+⇔+ +⇔ ⇔+ 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) M10x676393,1 1.2 )K.005,0(.1.4)K.15,0(K.15,0 x 0K.005,0x.K.15,0x.)K1( xK.005,0x.K.15,0x.K 005,0x.15,0x x )x100,0(.)x05,0( x K 5 2 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: 46,5 M10x676393,1 M04998324,0 log99,1 ]HSO[ ]SO[ logpKpH 5 4 2 4 a2 =         +=         += −− − 46,5 M09998324,0 M10x676393,1 log24,9 ]NH[ ]NH[ logpKpH 5 4 3 a =         +=         += − + Unidad de Bioquímica Analítica 46 CIN - Facultad de Ciencias
  47. 47. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7. a) M2521,0 L10x0.10 L10x7,13.M184,0 V V.M M molesmoles:eequivalentpuntoelEn HAHA M2901,0 L10x5 L10x3,15.M0948,0 V V.M M molesmoles:eequivalentpuntoelEn OHAOHHA 3 3 A HClHCl A HA 3 3 HA NaOHNaOH HA OHHA 2 ===⇒ = →+ ===⇒ = +→+ − − − − +− +− − − − −− b) M090756,0 L10x36.M2521,0V.M M M0092832,0 L10x100 L10x2.3.M2901,0 V V.M M :IorAmortiguad 3 3 inicialAinicialA finalA 3 3 finalHA inicialHAinicialHA finalHA === === − − − − −− − L10x100V finalA− 84,8 M0092832,0 M090756,0 log85,7 ]HA[ ]A[ logpKpH a =      +=         += − [Amortiguador I] = 0,090756 M + 0,0092832 M = 0,100 M M031933,0 L10x0,15 L10x9,1.M2521,0 V V.M M M092832,0 L10x0,15 L10x8,4.M2901,0 V V.M M :IIorAmortiguad 3 3 finalA inicialAinicialA finalA 3 3 finalHA inicialHAinicialHA finalHA === === − − − − − −− − 39,7 M092832,0 M031933,0 log85,7 ]HA[ ]A[ logpKpH a =      +=+= − [Amortiguador II] = 0,031933 M + 0,092832 M = 0,124765 M Unidad de Bioquímica Analítica 47 CIN - Facultad de Ciencias
  48. 48. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo M073109,0 L10x100 L10x29.M2521,0 V V.M M M072525,0 L10x100 L10x25.M2901,0 V V.M M :IIIorAmortiguad 3 3 finalA inicialAinicialA finalA 3 3 finalHA inicialHAinicialHA finalHA === === − − − − − −− − 8535,7 M072525,0 M073109,0 log85,7 ]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 → mL98,2 mL.g048,1 g125,3 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. Unidad de Bioquímica Analítica 48 CIN - Facultad de Ciencias
  49. 49. 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 00,5 x x0250,0 log77,4 ]HA[ ]A[ logpKpH 3 a − − = =      − +=         += → )mL65,92(L10x265286,9 M100,0 moles10x265286,9 M moles 2 3 HCl HCl HCl − − ===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. Unidad de Bioquímica Analítica 49 CIN - Facultad de Ciencias
  50. 50. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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. Unidad de Bioquímica Analítica 50 CIN - Facultad de Ciencias
  51. 51. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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+ → M10x288584,2 L10x50 moles10x144292,1 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: Unidad de Bioquímica Analítica 51 CIN - Facultad de Ciencias
  52. 52. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo → 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: Unidad de Bioquímica Analítica 52 CIN - Facultad de Ciencias
  53. 53. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 O 1mol.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- Unidad de Bioquímica Analítica 53 CIN - Facultad de Ciencias
  54. 54. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo KClCl 2FeClClAg totalesClAg molesmolesmoles molesmoles −−+ −+ += = 1 mol de FeCl2 ---- 2 moles de Cl- ⇒ moles 2FeCl 2FeClCl moles.2=− 1 mol de KCl ---- 1 mol de Cl- ⇒ KCl KClCl molesmoles =− 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 KCl 1 2FeCl 13 KClKCl2FeCl2FeCl 3 KCl2FeCl 3 −−− − − += += += 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 4 2FeCl 2FeCl 3 2FeCl 2 2FeCl 3 2FeCl 4 2FeCl 3 KCl2FeCl 3 2FeCl 4 KCl 4 KCl 2FeCl − − −− −− − −− =⇔ −=−⇔ −+=⇔ −+=→       += −=⇔=+ 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 Unidad de Bioquímica Analítica 54 CIN - Facultad de Ciencias
  55. 55. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 3 KBr 3AgNOtesreaccionan 343 3AgNOexceso3AgNOtotales3AgNOtesreaccionan 43 KSCN3AgNOexceso 33 3AgNOtotales − −−− −− −− == =−=−= === == 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+ Unidad de Bioquímica Analítica 55 CIN - Facultad de Ciencias
  56. 56. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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: tomademL100entotalesCl 3 2CaClCl 3FeClCl 2CaClCl 3FeClCltomademL100entotalesCltomademL100entotalesCl 3 tomademL100entotalesCl 43 tomademL10enCl tomademL10enClAg moles10x05,9molesmoles molesmolesmoleseq esequivalent10x05,9eq :totanloPor esequivalent10x05,9N1000,0.L10x05,9eq eqeq − − −− −−−− − − −− − −+ =+ +== = == = Unidad de Bioquímica Analítica 56 CIN - Facultad de Ciencias
  57. 57. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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 moles10x395337,2moles moles10x05,9molesmoles10x654663,6 moles10x05,9molesmoles 3 2CaClCl tomademL100entotalesCl 3 2CaClCl 3 tomademL100entotalesCl 3 2CaClCl 3FeClCl − − − − − − − − −− =⇒ =+ =+ 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 Unidad de Bioquímica Analítica 57 CIN - Facultad de Ciencias
  58. 58. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 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. Unidad de Bioquímica Analítica 58 CIN - Facultad de Ciencias
  59. 59. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N° 7: Titulaciones complejométricas - RESOLUCIÓN 1. 33 totalesEDTA 10x25,1M050,0.L10x25moles −− == La estequiometría en la formación de complejos entre el EDTA y los cationes metálicos es 1:1, por lo tanto: M02,0 L10x0,50 moles10x1 M moles10x1molesmoles moles10x110x5,210x25,1molesmolesmoles moles10x5,2M050,0.L10x00,5molesmoles 3 3 2Ni 3 2Ni]2NiEDTA[complejo 343 excesoEDTAtotalesEDTA]2NiEDTA[complejo 43 2ZnexcesoEDTA == == =−=−= === − − + − ++− −−− +− −− + 2. 500 mL ---- 0,450 g 50 mL ---- x → 0,0450 g → M10x476573,7 L10x0,50.mol.g376,120 g0450,0 M 3 31MgSO4 − −− == La estequiometría en la formación de complejos entre el EDTA y el Mg2+ es 1:1, por lo tanto: M10x942251,9 mL6,37 mL0,50.M10x476573,7 V V.M M molesmoles 3 3 EDTA MgSOMgSO EDTA 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 4133 CaCO CaCOEDTAEDTACaCO EDTACaCO 3 33 3 −−−− == = = 3. 19 f 242 10x1K]MY[YM =⇔+ −−+ [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 4 2 433 2 33 3 2 333 2 23 2 2 233 2 3 1 2 33 2 K)NH(MNH)NH(M K)NH(MNH)NH(M K)NH(MNH)NH(M K)NH(MNHM ++ ++ ++ ++ ⇔+ ⇔+ ⇔+ ⇔+ _______________________________________ [ ] 12 4321 2 433 2 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. Unidad de Bioquímica Analítica 59 CIN - Facultad de Ciencias
  60. 60. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 4. M10x992901,9 mL03,10 mL98,7.M01256,0 T G.M M 3 EDTA O2H7.4MgSOO2H7.4MgSO EDTA − === moles10x992901,9M10x992901,9.L10x00,10moles 533 totalesEDTA −−− == moles10x481108,1moles moles10x405541,7molesmoles 10x58736,210x992901,9molesmolesmoles moles10x58736,2M01256,0.L10x06,2molesmoles 3 tomademL100en2Ni 5 tomademL5en2NitomademL5en]2NiEDTA[complejo 55 excesoEDTAtotalesEDTAtomademL5en]2NiEDTA[complejo 53 2MgexcesoEDTA − + − ++− −− +− −− + =⇒ == −=−= === 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 Unidad de Bioquímica Analítica 60 CIN - Facultad de Ciencias
  61. 61. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. moles10x591,2M05182,0.L10x00,50moles 33 totalesEDTA −− == --- moles moles10x189151,3M06241,0.L10x11,5moles 43 2CuexcesoEDTA −− + === _________________________________________________________________________ )1(moles10x272085,2molesmolesmoles)A( )A(molesmolesmoles 3 mL50en2Ni3Cr2Fe mL50en]2NiEDTA[complejo]3CrEDTA[complejo]2FeEDTA[complejo − +++ +−+−+− =     ++=     ++ El cromo se enmascara en una segunda alícuota, por lo tanto: )2(moles10x880030,1M05182,0.L10x28,36molesmoles 33 mL50en2Ni2Fe −− ++ ==     + El hierro y el cromo se enmascaran en una tercera alícuota, por lo tanto: )3(moles10x342656,1M05182,0.L10x91,25moles 33 mL50en 2Ni −− + == moles10x373740,5)3()2(moles moles10x920550,3)2()1(moles 4 mL50en 2Fe 4 mL50en 3Cr − + − + =−=⇒ =−=⇒ 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 533 EDTA2Ca −− + === 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´ Unidad de Bioquímica Analítica 61 CIN - Facultad de Ciencias
  62. 62. Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo → x´= 0,3238674 g de Ca2+ (323,87 mg) moles10x273532,5moles moles10x040262,4M10x474,3.L10x81,26moles molesmolesmoles 5 mL10en2Mg 533 mL10en2Mg ]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 43 2MgexcesoEDTA −− + === _________________________________________________________________________ moles10x7748,9molesmoles)A( )A(molesmoles 4 mL50en2Ni2Zn 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 4 mL50en 2Ni 43 2MgmL50en 2ZndesplazadoEDTA − + −− ++ =−=⇒ ==== 3 3 4 2Zn 10x1832,7 L10x50 moles10x5916,3 M − − − + == M10x23664,1 L10x50 moles10x1832,6 M 2 3 4 2Ni − − − + == Unidad de Bioquímica Analítica 62 CIN - Facultad de Ciencias

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