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• Marco A. Castillo Ludeña

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Para determinar el contenido de sulfato en una muestra de sal de Mohr, contaminada con impurezas inertes, se requiere un volumen de disolución de CaCl 2 0.020 M cuyo valor, en ml, es igual al porcentaje de hierro en la muestra. ¿Cuál es el peso de la muestra? Dato: La muestra de sal de Mohr impurificada Fe(SO4)2. (NH4)2 .6H2O es un sulfato ferroso amónico hexahidratado.

El sulfato se va a determinar mediante una volumetría de precipitación basada en la reacción: Ba2+ + SO4(2-) BaSO4 (precip.) En el punto de equivalencia la relación estequiométrica es: mmoles Ba2+ = mmoles SO4(2-) La muestra a analizar es sal de Mohr impurificada bajo la fórmula Fe(SO4)2. (NH4)2 .6H2O que es un sulfato ferroso amónico hexahidratado y cada mol de esta sal contiene dos moles de sulfato y uno de hierro. mmol SO4(2-) 2 * mmol sal de Mohr = 2 * mmol Fe Por tanto calculamos los moles gastados en la valoración del sulfato: mmoles Ba+2 = V ml * 0.2000 = mmoles SO4(2-) V ml * 0.2000 = 2 * mmoles Fe = 2 * mg Fe/55.85 V ml = mg Fe * 100/mg muestra mg Fe* 100 * 0.2000/mg muestra = 2 * mg Fe/55.85 mg muestra = 558.5 Una muestra de 6,881g que contiene cloruro de magnesio y cloruro de sodio se disolvió en suficiente agua para formar 500 ml de solución. El análisis del contenido de cloruro en una alícuota de 50 ml dio como resultado la formación de 0,5923g de AgCl. En otra alícuota de 50 ml se precipitó magnesio como MgNH 4PO4; por calcinación se obtuvieron 0,1796g de Mg 2P2O7. Calcular el porcentaje de MgCl2.6H2O y de NaCl en la muestra. masa del AgCl = 143,4 g si en 143,4 g ----------------------------- 35,5 g de Cl en 0,5923 g ------------------------- x = 0,5923*35,5/143,4 = 0,146629 g de Cl masa del Mg2P2O7 = 222,6 g si en 222,6 g ------------------------------ 48,6 g de Mg en 0,1796 g -------------------------- x = 0,1796*48,6/222,6 = 0,0392 g de Mg gramos de muestra analizado = 6,881*50,0/500 = 0,6881 g si en 0,6881 g --------------------- 0,146629 g de Cl en 100 g ---------------------------- x = 100*0,146629/0,6881 = 21,309 g % de Cl

si en 0,6881 g --------------------- 0,0392 g de Mg en 100 g ---------------------------- x = 100*0,0392/0,6881 = 5,697 g % de Mg masa del MgCl2.6H2O = 203,3 g si 24,3 % de Mg ----------------------------- 203,3 % de MgCl2.6H2O 5,697 % de Mg ------------------------ x = 5,697*203,3/24,3 = 47,66 % si en 203,3 g de MgCl2.6H2O ---------- 71 g de Cl en 47,66 g ----------------------------------- x = 47,66*71/203,3 = 16,645 g de Cl

Cl total - Cl de MgCl2.6H2O = Cl debido al NaCl 21,309 - 16,645 = 4,664 g de Cl debido al NaCl masa molecular del NaCl = 58,5 g si 35,5 % de Cl -------------------------------- 58,5 % de NaCl 4,664 % -------------------------------------- x = 4,664*58,5/35,5 = 7,686 % de NaCl

3.- Un analista de un caso criminal presentó como evidencia principal muestras de pequeños fragmentos de virutas que se encontraron en el abrigo del acusado. El analista alegaba que los fragmentos de viruta tenían una composición idéntica a la de una ventana hecha de un rara madera de color de fabricación belga que se rompió durante el crimen. El promedio del análisis por triplicado para 5 elementos de la viruta se muestra abajo. Sobre la base de estos datos ¿El abogado defensor tiene fundamentos razonables para dudar que su cliente sea culpable? Utilizar el nivel de confianza de 99% como criterio de duda. Concentración, ppm

Desviación estándar

elemento 

Del abrigo

Del viruta

s

As

129

119

9,5

Co

0,53

0,60

0,025

La

3,92

3,52

0,20

Sb

2,75

2,71

0,25

Th

0,61

0,61

0,043

Se entregan a un químico diversas muestras para su análisis, advirtiéndole que contienen NaOH, Na2CO3, NaHCO3 o mezclas compatibles de estas sustancias, junto con sustancias inertes. A partir de los datos que se indican a continuación, identificar las sustancias y calcular el porcentaje de cada una de ellas. En todos los casos se emplean muestras de 1,000 g y HCl 0,2500 N. Muestra 1.- Con fenolftaleína como indicador, se consumen 24,32 mL. Una segunda muestra requirió 48,64 mL, con naranja de metilo como indicador.

Muestra 2.- Agregando fenolftaleína no se produjo cambio de color. Con naranja de metilo se consumieron 38,47 mL de ácido. Muestra 3.- Fue necesario agregar 15,29 mL de ácido para que se produjera el viraje de la fenolftaleína, y hubo que añadir 33,19 mL más para completar la neutralización. Muestra 4.- Se valoró con ácido hasta la desaparición del color violeta de la fenolftaleína; en este proceso se consumieron 39,96 mL. Agregando un exceso de ácido, hirviendo, y valorando por retroceso con álcali, se comprobó que el álcali era exactamente equivalente al exceso de ácido que se añadió. Sol, muestra 1: 64,45% Muestra 2: 80,79% Muestra 3: 40,52% y 37,14% Muestra 4: 39,96 % MUESTRA 1: m Na2CO3 = 48,64 mL · 0,25 eq / 1000 mL · 1 mol / 2 eq · 105,993 g / 1 mol = 0,644 g Na2CO3 P Na2CO3 = 0,644 · 100 / 1 = 64,4 % Na2CO3 El resto hasta 100 % serían impurezas MUESTRA 2: m NaHCO3 = 38,47 mL · 0,25 eq / 1000 mL · 1 mol / 1 eq · 84,01 g / 1 mol = 0,808 g NaHCO3 P NaHCO3 = 0,808 · 100 / 1 = 80,8 % NaHCO3

1.- En una muestra de 200 mL de agua natural, se determinó el contenido de calcio, mediante la precipitación del catión como oxalato de calcio CaC2O4). El filtrado se pesó, se lavó y se calcinó en un crisol cuya masa, vacío, fue de 26,6002 g. La masa del crisol mas el oxido de calcio (CaO) de masa molar 57,077 g/mol, fue de 26,7134 g. Calcular la concentración de calcio (40,078 g/mol) en gramos por 100 mL de agua. R:0.04045 g/100 mL 2.- Una disolución que contiene 1,000 g puro de un cloruro de metal trivalente(MCl3), se valora por el método de Mohr, siendo necesarios 35,84 ml de nitrato de plata 0,4000N. Halla la masa atómica del metal. NOTA: El punto final, utilizando el método de Mohr, se manifiesta por el color rojizo del cromato de plata formado (cromato de potasio como indicador). 3.- 50.00 ml. de solución que contiene Ni2+ y Pb2+ gasto 42.86 ml de solución AEDT 0.02026 M en la titulación de los dos metales. Una segunda muestra de 50.00 ml se trato con KCN para enmascarar el Ni 2+ y después se titulo con 26.34 ml de ka misma solución de AEDT. Calcule las molaridades de los iones Ni2+ y Pb2+ en la muestra. 1.- Dos analistas (A y B) compiten por un puesto en laboratorio de ensayo de productos de petróleo. Se aceptará al analista cuyos resultados concuerden a un nivel de confianza del 95% con analista que ya está trabajando en dicho laboratorio (R). Para la evaluación se analiza el contenido de vanadio en una muestra de petróleo residual (combustible R-6) obteniéndose: analist x s n ¿Qué analista será admitido? ¿Por qué? a 14,5 A 0,52 6 6 15,5 B 0,63 6 2 13,9 R 0,42 5 5

2.- Una muestra de 1.1402 g que contiene cloruro se disolvió en medio ácido y luego se le añadieron 0.6447g de MnO2 (M = 86.94g/mol) dando lugar a la siguiente reacción: MnO2 (s) + 2Cl- + 4 H+ → Mn 2+ + Cl2 (g) + 2 H2O (l) Después de completarse la reacción, el exceso de MnO2 se lavó y se secó, obteniéndose 0.3521g. Exprese el resultado de este análisis en términos del % KCl (M = 74.551g/mol). 3.- La concentración de arsénico en un insecticida se puede determinar gravimétricamente precipitándolo en forma de MgNH 4AsO4. El precipitado se lleva a ignición y se reporta su masa como Mg2As2O7. Determine el porcentaje en masa de As2O3 en una muestra de 1,627g de insecticida en la que se identifica 106,5 mg de Mg2As2O7. Un método para la determinación del ión Co2+ consiste en añadir a la disolución problema un exceso conocido de SCN-, en presencia de piridina, C5H5N, para que se produzca Co(C5H5N)4(SCN)2, después se filtra el precipitado y se valora el exceso de SCN-. Calcular la concentración de Co2+ en la disolución, si 25.0 ml se tratan con 3 ml de piridina y 25.0 ml de KSCN 0.1132 M., se filtra y el filtrado se lleva 250.0 ml, se toma una alícuota de 50.0 ml y se añade 5.00 ml de AgNO 3 0.1210 M. El exceso de plata, tras la adición de unas gotas de Fe3+, requiere 4.00 ml de KSCN 0.1132 M hasta aparición de color rojo.

El Co(2+) se va a determinar de forma indirecta mediante su precipitación en presencia de piridina con un exceso de disolución de SCN-, basada en la reacción: Co(2+) + 4 C5H5N + 2 SCN- Co(C5H5N)4(SCN)2 (precip.) El SCN- no reaccionado se trata, con un exceso conocido de disolución de AgNO3, precipitando AgSCN. Por último la cantidad de Ag+ sobrante se valora con la disolución patrón de SCN- por el método de Volhard. (mmol Ag+tot) = (mmol SCN-sin reacc) + (mmol Ag+exceso) 5.00 * 0.1210 = (mmol SCN-sin reacc) + (mmol Ag+exceso) mmol Ag+ = mmoles SCN- = 4.00 * 0.1132 = 0.453 Sustituyendo arriba: 5.00 * 0.1210 = (mmol SCN-sin reacc) + (mmol Ag+exceso) 5.00 * 0.1210 = (mmol SCN-sin reacc) + 0.453 (mmol SCN-sin reacc) = 0.605 - 0.453 = 0.152 Estos valores se refieren a una alícuota de 50 ml, por lo que ahora los referiremos a los 250 ml totales: (mmol SCN-sin reacc) = 250 * 0.152/5 = 0.760 (mmol SCN-tot) = 25.0 * 0.1132 = 2.83 (mmol SCN-sin reacc) = 2.83 - 0.760 = 2.07

Por la estequiometría de la reacción: 2 * mmol Co(2+) = mmol SCN2 * mmol Co(2+) = 2.07 mmol Co(2+) = 1.04 1.- Se desarrollo un método fotométrico para la determinación de Fe 3+ basado en su efecto catalítico sobre la oxidación del ácido sulfanilico por KClO 4. Como parte del estudio se determinó la concentración de Fe 3+ en muestras de suero humano tanto en el método propuesto en el método de referencia ¿existe una diferencia significativa entre ambos métodos a un nivel de confianza de 95%? Diga su conclusión. Método 8,25 9,75 9,75 9,75 10,75 11,25 13,88 14,25 propuesto Método de 8,06 8,84 8,36 8,73 13,13 13,65 13,85 13,43 referencia Una muestra contiene sodio, bario y amonio en forma de nitratos. Se toman 0.9996 g y se disuelven en 250 ml. Una alícuota de 100 ml se trata con H2SO4, obteniéndose un precipitado de 0.2201 g. La disolución resultante se evapora a sequedad, quedando un residuo de 0,1987 g. En otra alícuota de 100 ml se elimina el amonio y, tras tratamiento adecuado con tetrafenilborato de sodio, se obtiene un precipitado: KB(C6H5)4. ¿Cuál será su masa si el porcentaje de sodio en la muestra es del 11.20%? ¿Cuáles serán los porcentajes de bario y potasio en la muestra?

Primero se procede a precipitar el SO4Ba: Ba2+ + SO4(2-) BaSO4 (precip.) Como la masa del precipitado obtenido es de 0.2201 g, se puede calcular el peso de bario presente en la alícuota así: g Ba = g BaSO4 * Pat Ba /Pm BaSO4 = = 0.221 * 137.34/233.40 = 0.1295 g Ahora lo calculamos para los 250.0 ml totales obteniendo: gBa tot. = 0.1925 * 2.5 = 0.3235 g y referido a porcentaje: %Ba =0.3238 * 100/0.9996 = 32.49%

Al evaporar a sequedad la disolución resultante, tras separar el precipitado de BaSO4, queda un residuo de 0.1987 g constituido por las sales Na2SO4 y K2SO4. Ya que conocemos el % de sodio en la muestra, 11.20%, calculamos la masa de Na2SO4 presente en el residuo: gNa tot = 0.9966 * 0.1120 = 0.1116 g En la alícuota de 100.0 ml habrá:

g Na = 0.1116/2.5 =0.04464 g Los pesos de sulfatos sódico y potásico serán: g Na2SO4 = g Na * Pam Na2SO4/(2 * Pat Na) = = 0.04464 * 142.04/(2 * 22.99) = 0.1379 g g K2SO4 = 0.1987-0.1379 = 0.0608 g g K = g K2SO4 * (2 * Pat K)/(Pam K2SO4) = 0.0609 * (2 * 39.10)/174.26 = 0.0273 g Referido a 250.0 ml calculamos el peso pedido en 250 ml y su porcentaje: g K = 0.0273 *2.5 = 0.0683 g %K = 0.0683* 100/0.9996 = 6.85%

En la alícuota tratada con el tetrafenilborato se ha obtenido un precipitado de KB(C6H5)4: Si en 100 ml había 0.0273 g de K tendremos: g KB(C6H5)4 = g K * Pm KB(C6H5)4/Pat K = 0.0273 * 358.34/39.10 = 0.250 g Una muestra de masa 0,6000 g sólo contiene cloruro de potasio, perclorato de potasio y materia inerte. Se valora con 16,10 ml de nitrato de plata 0,01000N y cromato potásico como indicador. Otra muestra de 0,2000 g se trata con un reductor y se valoran todos los cloruros con nitrato de plata 0,04000N gastándose 36,00 ml.Halle el % de cada componente en la muestra.

A. muestra nº1= 0,6000g Se valoran los cloruros del cloruro potásico por el método de Mohr: masa de KCl = 0,0161L x 0,01eq/L x (74,6/1)g/eq = 0,01201 g KCl % KCl = 0,01201/0,6 x 100 = 2,00 % B. Muestra nº 2: 0, 2000 g ClO4(-) + Red === Cl(-) + Ox Ahora la muestra solo contiene cloruros nº eq Cl(-) = 0,036 L x 0,04 eq/L x (0,6/0,2) = 0,00432 eq cloruro

(0,6/0,2)= 3, es el factor de alícuota, ya que la muestra A es el triple de la B. masa de cloruros = 0,00432 eq x35,5g/eq=0,1534 g Cl(-) Balance de masa(cloruro): 0,01201g KCl x 35,5 g Cl/74,6 g KCl + m1 x 35,5 g Cl/138,6g KClO4 = 0,1534 g m1 = 0,5764 g KClO4 % KClO4 = 0,5764/0,6 x 100 = 96,06 % 5.- Una muestra de ácido débil monoprótico que tiene una masa de 1,25g se disuelve en 50 ml de agua. Se gastan 41,2 ml de NaOH 0,09M para alcanzar el punto final de la valoración. En el curso de la misma se observa que en el momento de añadir 8,24 ml de NaOH el pH vale 4,3 calcule: a) la masa molecular del ácido. b) La constante de acidez del acido. c) El pH en el punto de equivalencia.

a) Masa molar del ácido= 337 g/mol b) Su constante de acidez = 1,25 x 105 c) El pH del punto de equivalencia de la valoración = 8,76 6.- El ion Cu2+ forma dos complejos con el ion acetato: Cu2+ + CH3CO2→ Cu(CH3CO2)+ log k1 = 2.23 Cu(CH3CO2)+ + CH3CO2- → Cu(CH3CO2)2 logk2 = 1.40 a) Determine el valor de la constante β2 correspondiente a la reacción: Cu2+ + CH3CO2- → Cu(CH3CO2)2 β2 b) Se prepara 1000ml de una disolución mezclando 0,0001mol de perclorato de cobre(II) yo,1 mol de CH3COONa, determine la fracción de Cu2+ (αM)

1.-Lord Rayleigh preparó muestras de nitrógeno (N 2) utilizando distintos métodos. La densidad de cada muestra se midió como la suma de gas necesario para llenar un matraz especial bajo ciertas condiciones de presión y temperatura. Las masas de las muestras de N2 preparado por descomposición de varios compuestos de N2 fueron de: 2,29890; 2,29940; 2,29849 y 2,30054 g. Las masas de N 2 preparado por eliminación de oxígeno del aire mediante diversos procedimientos fueron: 2,3100; 2,31163 y 2,31028g ¿la densidad del N2 preparado a partir de los compuestos de N2 difiere significativamente de la densidad del N2 preparado a partir del aire? ¿Cuál es la probabilidad de llegar a una conclusión errónea? (El estudio de esta diferencia llevó a Sir William Ramsey, Lord Reyleigh, al descubrimiento de los gases nobles) Una muestra de 5,00g de un pesticida se descompuso con sodio metálico en alcohol y el ion cloruro liberado se precipitó como AgCl. Expresar el resultado de este análisis en términos de porcentaje de DDT (C14H9Cl5, cuya masa molar es 354,50 g / mol), basado en la obtención de 0,1606 g de coluro de plata. PM Cl: 35,453g/mol PM AgCl: 143.3213 g/mol

143.3213g ------------------->1 mol AgCl 0.1478 g----------------------> x mol AgCl x=(0.1478*1)/143.3213 = 0.001031249 moles AgCl 1 mol AgCl= 1 mol Cl 5 moles Cl = 1 mol DDT 0.001031249 / 5 = 2.06249874 *10^-4 moles de DDT (2.06249874 *10^-4) x 354,50 = 0.07311558 g DDT ( 0.07311558 / 5800) *100 = 0.0012606% en DDT

3.- Una muestra de 1.1402 g que contiene cloruro se disolvió en medio ácido y luego se le añadieron 0.6447g de MnO2 (M = 86.94g/mol) dando lugar a la siguiente reacción: MnO2 (s) + 2Cl- + 4 H+ → Mn 2+ + Cl2 (g) + 2 H2O (l) Después de completarse la reacción, el exceso de MnO2 se lavó y se secó, obteniéndose 0.3521g. Exprese el resultado de este análisis en términos del % KCl (M = 74.551g/mol) MnO2 = 0,6447g – 0,3521g= 0,2926g MnO2 g ClK = ¿? g muestra = 1,1402 g 0,2926g MnO2 (1mol MnO2/86,94g MnO2)(2moles Cl/1mol MnO2)(1mol ClK/1 mol Cl)(74,551g ClK/1molClK) = 0,5018g ClK % ClK = (0,5018g ClK/1,1402g muestra) x 100 = 44,01 R.: 44,01 % ClK 4.- Una mezcla que contiene NaBr, KCN y KSCN se pone en disolución y requiere 14.6 ml de AgNO3 0.100 M hasta aparición de una tenue turbidez. A otra muestra idéntica se le añaden 52.5 ml de AgNO3 0.100 M, necesitándose a continuación 8.25 ml de KSCN 0.0920 M para valorar el exceso de Ag+ por el método de Volhard. El precipitado total obtenido se trata hasta descomposición de todos los precipitados, a excepción del de AgBr. La disolución resultante se valora seguidamente con KSCN 0.00920 M, del cual se requieren 39.1 ml. Calcular las masas de NaBr, KCN y KSCN presentes en la muestra.

En la primera muestra se lleva a cabo una determinación de cianuro de acuerdo con el método de Liebig, mediante la reacción: Ag+ + 2CN- Ag(CN-)2 (precip.) En el punto de equivalencia la relación estequiométrica es: 2 * mmoles Ag+ = mmoles CN1 * 14.6 * 0.100 = 2.92 mmol CN-

A la segunda muestra, idéntica a la primera, se añade suficiente cantidad de AgNO3 para que precipiten las sales de plata como AgCN, AgSCN y AgBr, quedando un exceso de Ag+ que se valora con SCN- por el método de Volhard. Por tanto en esta segunda muestra: (mmol Ag+tot) = mmolCN- + mmol SCN- + mmol Br + (mmol Ag+exceso) Para valorar el exceso se requieren 8.25 ml de disolución patrón de SCN0.0920 M. Por tanto: (mmol Ag+exceso) = 8.25 * 0.0920 = 0.759 La cantidad de CN- presente en la muestra es de 2.92 mmoles de CN- según se ha valorado previamente y sustituyendo : 52.5 * 0.100 = 2.92 + mmol SCN- + mmol Br + 0.759 Como el exceso de Ag+, tras precipitar el Br-, ha precisado 39.1 ml de SCN0.0920 M, tenemos: mmol Ag+ = 39.1 * 0.0920 = 3.60 Y como este exceso proviene de la disolución de los precipitados de AgCN y AgSCN, tendremos: mmol Ag+ = 3.60 = 2.92 + mmol SCNmmol SCN- = 0.680 Calculamos ahora Br-, sustituyendo y despejando en la ecuación de arriba: (mmol Ag+tot) = mmolCN- + mmol SCN- + mmol Br + (mmol Ag+exceso) 52.5 * 0.100 = mmol CN- + mmol SCN- + mmol Br- + 0.759 52.5 = 2.92 + 0.680 + mmol Br- + 0.759 mmol Br = 0.891 Y por último calculamos las masas de las sales: mg KCN = mmol KCN * 65.12 = 2.92 * 65.12 = 190 mg mg NaBr = mmol NBr * 102.90 = 0.891 * 102.90 = 91.7 mg mg KSCN = mmol KSCN * 97.18 = 0.680 * 97.18 = 66.1 mg

5.- Construir una curva de titulación para 50 ml de Fe 2+ 0,0150M con EDTA 0,0300M en una solución amortiguada a pH =7. Calcule los valores de pFe después de añadir. 0,00, 10.00; 24,00; 24,90; 25,00; 25,10; 26,00 y 30,00 ml del titulante. 2. El ortofosfato (PO43-) se determina pesándolo como fosfomolibdato de amonio (NH4)3PO4.12MoO3. Calcule el porcentaje de fosforo en la muestra y el porcentaje de P2O5 si se obtuvieron 1,1682g de precipitado de una muestra de 0,2711g. Realizar el cálculo del porcentaje de fosforo utilizando el factor gravimétrico. 3. El mineral pirita (FeS2 impuro) se analizó convirtiendo el azufre en sulfato y precipitando BaSO4 ¿Qué masa de mineral se debe tomar para el análisis para que los gramos de precipitado sean igual a 0,1000 veces el porcentaje de FeS2? 4. Se determina cloruro en una solución de salmuera por el método de Volhard. Se trata una alícuota de 10,00 mL con 15,00 mL de solución 0,1182 de AgNO 3. El exceso de plata se titula con una solución estándar de KSCN 0,101M, con el consumo de 2,38 mL para alcanzar el punto final de Fe(SCN) 2+ rojo. Calcule la concentración de cloruro en la solución de salmuera en g /L.