Manual de Ejercicios resueltos de Química Analítica ...

1 Manual de Ejercicios resueltos de Qu mica Anal tica cuantitativa Jos Mar a Fern ndez lvarez Este libro contiene una amplia selecci n de Ejercicios resueltos y explicados cuyos enunciados en su mayor a est n tomados y adaptados de libros de texto conocidos- que cubren un variado espectro del mbito de la Qu mica Anal tica, aunque no completo, muy relacionado con el abanico de intereses docentes del autor a lo largo de su dilatada experiencia docente universitaria, que ahora se publica en una edici n ampliada y revisada con respecto a la 2002 en la que . Salinas e I. Guardado hab an hecho una excelente labor de edici n. Jos Mar a Fern ndez lvarez Department of Chemistry School of Sciences University of Navarra Pamplona, 25th March 2020 ISBN 978-84-09-19606-7 URL: Cover: Photo by Hans Reniers on Unsplash CONTENIDO Cap tulo 1. Concentraci n y c lculo de errores.

2 5 Expresi n de la concentraci n .. 5 C lculo de errores .. 15 Cap tulo 2. Actividad y coeficientes de actividad .. 20 C lculos de actividad y coeficientes de actividad .. 20 Influencia de la actividad sobre los equilibrios .. 39 Cap tulo 3. Expresi n de la sensibilidad y an lisis cualitativo .. 49 Cap tulo 4. Equilibrios cido-base .. 55 Caracter sticas de las disoluciones de cidos y bases en equilibrio .. 55 Curvas de valoraci n cido-base .. 115 Determinaciones volum tricas cido-base .. 148 Determinaci n de mezclas b sicas .. 150 M todolog a Warder para an lisis de mezclas b sicas .. 154 M todolog a Winkler para an lisis de mezclas b sicas .. 168 M todo Kjeldahl para determinar nitr geno en las prote nas .. 172 Cap tulo 5: Equilibrios de formaci n de complejos .. 177 Equilibrios de complejaci n y especies predominantes .. 177 Curvas de valoraci n y determinaciones complexom tricas .. 197 Cap tulo 6. Equilibrios de precipitaci n.

3 220 Precipitaci n y solubilidad .. 220 Precipitaci n fraccionada .. 230 Determinaciones gravim tricas .. 253 Curvas de valoraci n y volumetr as de precipitaci n .. 270 Cap tulo 7. Equilibrios redox .. 289 Celdas galv nicas y electrol ticas .. 289 Curvas de valoraci n redox e indicadores .. 308 Oxidimetrias y reductimetrias .. 323 Cap tulo 8. Equilibrios de reparto y de intercambio i nico .. 348 Equilibrio de reparto .. 348 Equilibrio de intercambio i nico .. 359 Cap tulo 9. Electroan lisis .. 361 Electrodos selectivos de iones .. 361 Culombimetr as y electrogravimetr as .. 373 Amperometr as y Potenciometr as .. 385 Polarograf a .. 409 Cap tulo 10. Espectroscop a anal tica .. 425 La radiaci n electromagn tica .. 425 An lisis basados en espectroscop a molecular y at mica .. 439 5 Cap tulo 1. Concentraci n y c lculo de errores Expresi n de la concentraci n 1. Una disoluci n de H2SO4 del 40% en peso tiene una densidad de 1,30 g/mL.

4 Exprese la concentraci n de la misma en: a) mg/mL; b) molaridad; c) normalidad; d) molalidad; e) fracci n molar, y f) ppm. Qu volumen de esta disoluci n ser necesario para preparar 500 mL de otra disoluci n 0,2 N en cido sulf rico? a) , b) M5,30 SOHg98, , c) N10, ,304242 d) m6,80 SOHg98,09 SOH1moldisolventeKg1disolventeg10disolve nteg60 SOHg 404242342 e) 109,002,186009,984009,9840 totalesmolesSOHmol42 f) g) 500mL 0,2 N = x mL 10,60 N x = 9,4 mL 2. Una muestra de aluminio met lico de 2,70 g de peso se ataca con 75,0 mL de H2SO4 de densidad 1,18 g/mL y del 24,7% en peso de riqueza, disolvi ndose el metal por medio de la reacci n: 2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2 La disoluci n resultante se diluye a un volumen total de 400 mL. Calcule: a) la normalidad de esta disoluci n en cido sulf rico libre; b) la normalidad de esta disoluci n respecto a la sal de aluminio que contiene; c) el volumen de amon aco 6,00 N necesario para neutralizar el cido sulf rico presente y precipitar el Al3+ como Al(OH)3 de 50 mL de la disoluci n.

5 A) 42424242 SOHmoles0,19 SOHg98, , , ,0 Cap tulo 1 Expresi n de la concentraci n 6 consumidosSOHmoles0,15 Almol2 SOHmol3 Alg26,98 Almol1Al2,7g4242 0,19 - 0,15 = 0,04 moles de H2SO4 que quedan libres en 0,4 L de disoluci n: 0,04 moles de H2SO4/ 0,4 L = 0,1 M = 0,2 N b) N0,75)(SOAl 1moleq6 Almol 2)(SOAlmol1 Alg26,98 Almol1L0,4Al 2,7g342342 c) 50 mL 0,2 N = x mL 6,0 N x = 1,66 mL necesarios para neutralizar el sulf rico presente. Adem s el amon aco necesario para precipitar el Al3+ ser : 50mL 0,75 N = y mL 6,0 N y= 6,25 mL. Volumen total: (1,66+6,25) mL = 7,91 mL de Amon aco. 3. a) Qu peso de KMnO4 ha de pesarse para preparar 500 mL de disoluci n 0,100 N para ser utilizada como oxidante en medio cido? b) Qu volumen de esta disoluci n se necesitar a para oxidar, en medio cido, el Fe contenido en 10,0 mL de una disoluci n del 0,50% en Fe2+? c) Si la citada disoluci n se utiliza como oxidante en medio alcalino, qu normalidad tendr a?

6 A) 4444 KMnOg1,58 KMnOmg1580,4 KMnOmmol1 KMnOmg158,04meq51mmolmLmeq0,1500mL b) O4H5 FeMn8H5 FeMnO23224 23222 Femeq0,8951eqmeq10 Feg55, 100 Feg0, meq Fe2+ = meq MnO4-; 0,895 meq = x mL 0,1 N x = 8,95 mL c) 4 OHMnO3e02 HMnO224 0,060N)5(H)3(OHdis. LKMnO eq 0,14 4. Al analizar una muestra de suero sangu neo se encuentra que contiene 102,5 g de Ca2+/mL de suero. Si la densidad del suero es 1,053 g/mL y el peso at mico O4 HMn5e8 HMnO224 Cap tulo 1 Expresi n de la concentraci n 7 del calcio es 40,08, cu l es la concentraci n de Ca2+ expresada en: a) molaridad; b) meq Ca2+/L de suero; c) ppm de Ca2+ en peso? a) M2,56 10suero1 LsueromL10 Cag 40,08Ca mol1Ca g10Ca1gsueromLCa g102,533222622 b) sueroL1 Cameq5,12 Caeq1 Cameq10 Camol1 Caeq2sueroLCamol2,56 1022232223 c) . ,3suerog1,053sueromLsueromLCa g102,52 5. Cu ntos gramos de FeSO4(NH4)2SO4 6H2O (peso molecular: 392,14 g/mol) se deben disolver y diluir a 250 mL para preparar una disoluci n acuosa de densidad 1,0 g/mL y 1 ppm (en peso) de Fe2+?

7 (Peso at mico del Fe: 55,85) mg1,75 Femg55,85O 6 HSO)(NHFeSOmg392,14 ,0dismL25022424432 6. Cu ntos mL de HCl del 37% en peso y densidad 1,18 g/mL se precisan para preparar 100 mL de HCl 6M? 7. Qu volumen de una disoluci n de NaOH es preciso tomar para preparar 1 L de una disoluci n 1N si se ha encontrado que 20,0 mL de esta sosa neutralizan exactamente 40,0 mL de HCl 0,95 N? 40,0 mL 0,95 meq/mL = 20,0 mL x N NaOH es 1,9 N 1 L 1 eq/L = y L 1,9 eq/L y = 0,526 L = 526 mL 8. Se disuelven 7 g de NaCl en 43 g de H2O. Calcule la concentraci n de la disoluci n en tanto por ciento en peso 14% 9. Un cido n trico concentrado, de densidad 1,405 g/mL, contiene 68,1% en peso de HNO3. Calcule la molaridad y la normalidad de este cido. N15,19M15, , ,4053333 mL6,86g1,18mLg 100g37molg36,45mL10mol6mL0013 Cap tulo 1 Expresi n de la concentraci n 8 10. Cu nto alcohol et lico se puede producir por la fermentaci n de 500 g de az car en la reacci n: C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 ?

8 OHHC g 256 OHHC molOHHC g 46 OHC molOHHC mol 2 OHC g 180 OHC molOHC g 500525252612652612661266126 11. Calcule la molaridad de una disoluci n que contiene 9,0 g de H2C2O4 en 500,0 mL de la misma. M 0,2dis Ldis mL 10 OCH g 90 OCH moldis mL 500 OCH g 93422422422 12. Halle el peso de ox geno que puede obtenerse al calentar 75 g de xido merc rico. 2 HgO 2 Hg + O2 222O g 5,5O molg 32 HgO mol 2O molHgO g 216,59 HgO molHgO g 75 13. Calcule la cantidad de clorato pot sico que se precisa para obtener 1,0 Kg de ox geno. 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 33323222 KClO g 2553 KClO molKClO g 122,54O mol 3 KClO mol 2O g 32O molO g 1000 14. Determine la cantidad de nitrato de cobre que se puede obtener al tratar 25,0 g de cobre con un exceso de cido n trico. 3 Cu + 8 HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 23232323)Cu(NO g 74,6)Cu(NO mol)Cu(NO g 189,55Cu mol 3)Cu(NO mol 3Cu g 63,55Cu molCu g 25 15. En la obtenci n del cido sulf rico por el m todo de contacto, el azufre constituyente de la pirita (FeS2) se transforma en cido sulf rico.

9 Suponiendo una conversi n total, calcule la cantidad de cido sulf rico que puede obtenerse a partir de 5 toneladas de pirita de una pureza en FeS2 del 93%. Cap tulo 1 Expresi n de la concentraci n 9 42642422422226 SOH g7,6 10 SOH molSOH g 98 FeS molSOH mol 2 FeS g 119,97 FeS molpirita g 100 FeS g 93pirita g5 10 16. Se disuelven 180 g de sosa c ustica en 400 g de agua. La densidad de la disoluci n resultante es de 1,340 g/mL. Calcule la concentraci n de esta disoluci n en a) tanto por ciento en peso; b) gramos por litro; c) molaridad y d) molalidad. peso en 31%100100dis g 580 NaOH g 180 a) dis NaOH/L g 416dis Ldis mL10dis mLNaOH g 1,340dis g 580 NaOH g 180 b)3 M 10,4dis Ldis mL 10 NaOH g 40 NaOH moldis mLNaOH g 1,340dis g 580 NaOH g 180 c)3 m 11,3 NaOH g 40 NaOH moldisolvente Kgdisolvente g 1000disolvente g 400 NaOH g 180 d) 17. Se a aden 6 g de cloruro pot sico a 80 g de una disoluci n de cloruro pot sico al 12%.

10 Calcule el tanto por ciento en peso de KCl de la disoluci n que resulta. KCl de peso en % 18,14100100dis g 6)(80 KCl g 6)(9,6 KCl; g 9,6dis g 100 KCl g 12dis g 80 Cap tulo 1 Expresi n de la concentraci n 10 18. 100 mL de una disoluci n contiene 0,2083 g de cloruro de bario. a) Cu ntos moles de cloruro de bario, ion bario e ion cloruro est n presentes en dicha disoluci n? b) Cu l es la molaridad de la disoluci n? c) Qu peso de bario y de cloruro hay presente en la disoluci n? d) Halle el peso de nitrato de plata requerido para precipitar el cloruro de la disoluci n y el peso de cloruro de plata obtenido; e) Qu volumen de soluci n de nitrato de plata 0,100 M se necesita para precipitar todo el cloruro? f) Cu ntos mililitros de disoluci n de nitrato de plata que contiene 10,0 g de la sal por litro se necesitan para precipitar el cloruro? g) Con qu peso de sulfato de aluminio reaccionar la disoluci n y cu nto sulfato de bario se obtendr ?