Ejercicios de Química Analítica con Resolución Edición 2004 (J. Berbejillo).pdf

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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)
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
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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 , µ g.L -1 , µ g.mL -1 , mg.L -1 .
Respuesta: 1 x 10 -3 g.L -1 ; 1000 µ g.L -1 ; 1 µ g.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 10 6 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 “H 2 SO 4 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 (H 2 SO 4 ) = 98.076 g.mol -1
Respuesta: 1765,37 g.L -1 ; 55,56 mL.
8. Dada la ecuación:
2 NaNH 2 + N 2 O → NaN 3 + NaOH + NH 3
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 (NaNH 2 ) = 39.011 g.mol -1
PM (N 2 O) = 44.011 g.mol -1
PM (NaN 3 ) = 65.007 g.mol -1
PM (NH 3 ) = 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.
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Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo
9. Dada la ecuación:
3 NaNH 2 + NaNO 3 → NaN 3 + 3 NaOH + NH 3
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 (NaNO 3 ) = 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 (KIO 3 ) = 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:
Na 2 CrO 4 + 2 AgNO 3 → Ag 2 CrO 4 + 2 NaNO 3
Respuesta: 105 mL.
12. Dada la reacción:
Na 2 CO 3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO 2 + H 2 O
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 (Na 2 CO 3 ) = 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 C 6 H 8 O 7 . 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 (C 6 H 8 O 7 ) = 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:
SeO 4 2- + Hg + Cl - ⇔ SeO 3 2- + Hg 2 Cl 2
CH 3 CHO + Cr 2 O 7 2- ⇔ Cr 3+ + CH 3 COOH
Respuesta: 2 H + + SeO 4 2- + 2 Hg + 2 Cl - ⇔ SeO 3 2- + H 2 O + Hg 2 Cl 2
16. Balancee las siguientes ecuaciones en medio básico por el método del ión - electrón:
BH 4 - + H 2 O ⇔ H 3 BO 3 + H 2
Mn 2 O 3 + Hg + CN - ⇔ Mn(CN) 6 4- + Hg(CN) 2
Respuesta: 3 CH 3 CHO + 8 H + + Cr 2 O 7 2- ⇔ 2 Cr 3+ + 4 H 2 O + 3 CH 3 COOH
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REPARTIDO N° 1: Expresiones de concentración, estequiometría,
ecuaciones redox - RESOLUCIÓN
1.
molalidad
=
moles
soluto
masa
disolvente
(
kg
)
%
m
=
masa
soluto
.
100
m
masa
disolución
Concentrac
iones
independie
ntes
de
T
X
=
moles
a
a
moles
totales
de
disolución
ppm
=
"
partes
"
de
soluto
10
6
"
partes
"
de
disolución
"
partes
"
de
soluto
ppb
=
9
10
"
partes
"
de
disolución
Molaridad
=
moles
soluto
V
disolución
(
L
)
equivalent
es
soluto
Normalidad
=
V
disolución
(
L
)
Concentrac
iones
dependient
es
de
T
Formalidad
=
moles
soluto
V
disolución
(
L
)
%
v
=
V
soluto
.
100
v
V
disolución
%
m
=
masa
soluto
.
100
v
V
disolución
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.
%
m
=
masa
soluto
.
100
=
159
984
g
de
NaOH
.
100
=
13
,
33
%
m
masa
1200
g
de
disolución
disolución
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.
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