Objetivos Operacionales para Examen III Por: Rolando Oyola

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1 Objetivos Operacionales para Examen III Por: Rolando Oyola ROLANDO OYOLA MARTÍNEZ UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO HUMACAO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CALL BOX 860 HUMACAO, PR TEL. (787) EFECTO DE FORTALEZA IÓNICA EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO (CAP. 10) 1.1 Definir los siguientes términos: a) actividad, b) fortaleza iónica, c) coeficiente de actividad, d) ecuación Debye-Hückel, e) aplicación de ecuación de Debye- Hückel Extended and Limiting laws, f) constante de equilibrio termodinámica (K eq0 ) y g) constante de equilibrio de concentración (K eq). 1.2 Establecer cualitativamente la relación entre fortaleza iónica, actividad y coeficiente actividad. 1.3 Establecer cuantitativamente la relación entre fortaleza iónica, actividad y coeficiente actividad. 1.4 Conocer el aspecto cualitativo y cuantitativo el efecto de fortaleza iónica en la constante de equilibrio para sistemas ácido-base. Equilibrio Químico - K ps 1. Determinar la solubilidad molar, en cualquier unidad, de una sal poco soluble en una solución saturada dada la constante de producto de solubilidad (K ps). (Cap. 9B-5) 2. Calcular la solubilidad molar, en cualquier unidad, de una sal poco soluble en presencia de un ion común. (Cap. 9B-5) 3. Determinar cualitativamente y cuantitativamente los efectos de los siguientes factores en la solubilidad de un sólido: 3.1. Efecto de ion común (Cap. 9B-5) 3.2. Efecto de temperatura (Cap. 9B-5) 3.3. Efecto formación de complejos (Caps. 11A1-3, 11B1, 11B3-4) 3.4. Efecto de fortaleza iónica (Cap. 10B-3) 3.5. efecto de ph (Caps. 11A1-3, 11B1-2) 4. Conocer y aplicar los requisitos básicos, tanto cualitativa como cuantitativamente, para poder separar iones en solución por precipitación fraccionada. (Cap. 11C-1) 5. Identificar e interpretar una titulación por precipitación 6. Determinar el volumen que se requiere de un agente precipitante para precipitar cuantitativamente un ion, dada la concentración y el K ps de la sal insoluble que se produce entre el analito y el agente precipitante. (Cap. 17B2) 7. Conocer, identificar y saber los posibles errores en los siguientes métodos de detección del punto final en titulación de precipitación: (Cap. 17B2) 7.1. Método Mohr 7.2. Método de Fajans 7.3. Método de Volhard 8. Derivar curva teórica para una titulación de precipitación de un solo analito. (Cap. 17B2) 9. Poder usar curvas de titulación de mezclas de analitos para efectos cuantitativos. (Cap.17B2) Conceptos de Gravimetría (Cap. 12) 1. Definir y/o describir proceso de precipitación incluyendo términos más comunes: 1.1. Método por volatización 1.2. Precipitación homogénea 1.3. Licor madre 1.4. Peptización 1.5. Coagulación/floculación

2 Quim 3025 Objetivos Examen III Factor gravimétrico 1.7. Sobresaturación relativa 1.8. Ostwald rippening 1.9. Nucleación Adsorción Suspensión Coloidal Digestión Co-precipitación 2. Conocer las propiedades que debe tener un agente precipitante para un análisis gravimétrico. 3. Conocer y dar ejemplos de agentes precipitantes comunes. 4. Determinar el factor gravimétrico y conocer su uso en los cálculos de análisis gravimétrico. 5. Poder establecer sistema de ecuaciones en análisis gravimétrico para dos o más componentes en una muestra. 6. Determinar el tamaño máximo y mínimo de una muestra que debe pesarse conociendo su porciento para que el precipitado se encuentre en cierto intervalo de pesada. 7. Conocer las variables experimentales que se pueden tener en cuenta para controlar la sobresaturación relativa en una precipitación y así controlar el tamaño de las partículas en una precipitación según la ecuación de VonWeirman. 8. Conocer los diferentes tipos de contaminación a los que está sujeto un precipitado. 9. Describir la manera de generar homogéneamente algunos agentes precipitantes que se usan comúnmente en el análisis gravimétrico y conocer los elementos que precipitan. Ejercicios de práctica: Concepto Actividad 1) Determine si la fortaleza iónica de cada solución aumenta, disminuye o se mantiene igual al añadir NaOH: a. MgCl 2 tenga en cuenta que: MgCl2( ac) 2 NaOH(ac) Mg( OH ) 2(s) 2 NaCl(ac) b. HCl c. Ácido acético 2) Calcule la fortaleza iónica de las siguientes soluciones: a M FeSO 4 Respuesta: 0.16 b M en FeCl 3 y 0.20 M en FeCl 2 Respuesta: 1.2 3) Considere la siguiente solución: M NH 3 y M NH 4Cl a. Calcule la fortaleza iónica (µ) de la solución b. Calcule el ph de la solución sin considerar la µ c. Calcule el ph de la solución considerando µ d. Identifique si existe alguna diferencia en los valores de ph. Explique 4) Se mezclan volúmenes iguales de una solución 0.30 M en ThCl 4 y 0.18 M en KCl. Asumiendo que todas las especies están totalmente ionizadas, determine la fortaleza iónica (μ), el coeficiente de actividad y la actividad de cada ion en la solución resultante. 5) Calcule el coeficiente de actividad de hidronio (H 3O ) en una solución que contiene M HCl y M de KClO 4. Respuesta: γ H= 0.86, ph= ) Calcule la actividad del ión (C 3H 7) 4N (α = 0.8 nm) en una solución que contiene 5.0 mm (C 3H 7) 4N Br - y 5.0 mm (CH 3) 4N Cl -. Respuesta: f ì=0.010, A=0.0046

3 Quim 3025 Objetivos Examen III 3 7) Ordene en forma descendente de actividad, los iones monovalentes (Z=1) si se mezclan volúmenes iguales de 0.40 M en KNO 3 y 0.10 M en BaCl 2. Explique su razonamiento. 8) Describa como preparar ml de amortiguador de fosfato con ph = 7.40 y con fortaleza iónica de 0.20 a partir de las sales Na 2HPO 4 y NaH 2PO 4. 9) Describa los factores experimentales que se deben tener en consideración para llevar a cabo una precipitación adecuada. Explique la contribución de cada factor en la ecuación von Weimarn: Q S SSR = S 10) Calcule la constante de producto solubilidad para cada substancia si la solubilidad molar es el valor que aparece entre paréntesis. 2 2 a. CuSeO Cu SeO (S m = 1.42 x 10-4 M) Respuesta: 2.02 x ( s) ( ac) 3 ( ac) 2 b. Pb( IO ) Pb 2IO (S m = 4.3 x 10-5 M) Respuesta: 3.2 x ( s) ( ac) 3 ( ac) 4 c. Th( OH ) Th 4OH (S m = 3.3 x 10-4 M) Respuesta: 1.0 x ( s) ( ac) ( ac) 11) Determine la solubilidad molar en una solución saturada de una sal poco soluble M 4X 3 donde M es un catión y X es el anión si el K ps = 4.0 x Respuesta: 1.3 x ) La solubilidad de sulfato de lantano(iii), La 2(SO 4) 3 (PM=566) es 3.0 mg/ml. d. Determine el K ps del sólido. Respuesta: 4.5 x e. Determine la solubilidad molar en una solución que contiene M en La 3. Respuesta: 3.3 x ) Calcule la solubilidad molar de las siguientes substancias en una solución que contiene M del catión. Ver ejercicio #2 para las reacciones químicas. f. CuSeO 3 Respuesta: 4.0 x 10-7 g. Pb(IO 3) 2 Respuesta: 1.3 x 10-6 h. Th(OH) 4 Respuesta: 9.4 x ) Calcule la solubilidad molar de las siguientes substancias en una solución que contiene M del anión. Ver ejercicio #2 para las reacciones químicas. i. CuSeO 3 Respuesta: 4.0 x 10-7 j. Pb(IO 3) 2 Respuesta: 1.3 x k. Th(OH) 4 Respuesta: 1.6 x ) Calcule la solubilidad molar de Ag 2C 2O 4 (K ps = 3.5 x 10-11, K a1 H 2C 2O 4 = 0.056, K a2 = 5.4 x 10-5 ) en una solución cuyo ph se mantiene constante al valor expresado: l. ph = 2.50 m. ph = 6.00 Respuesta: s = 2.1 x 10-4 n. ph = 9.00 Respuesta: s = 2.1 x ) Considere los siguientes equilibrios: AgCl() s Ag Cl 10 Kps= 1.8 x10 ( ac) ( ac) K f 1 = 5000 ( ac) ( ac) [ ( )] Ag en Ag en K f 2 = 1400 ( ac) 2 [ A( gen)] en [ Ag( en) ]

4 Quim 3025 Objetivos Examen III 4 Donde en es el ligando etilendiamina. Calcule la solubilidad molar de AgCl en una solución donde [en] = M. Respuesta: 3.6 x ) Demuestre numéricamente si se forma precipitado al mezclar 50.0 ml de M de AgNO 3 con 50.0 ml de una solución 1.3 x 10-3 M K 2SO 4. El K ps de Ag 2SO 4 es 1.7 x Respuesta: No se precipita. 18) Considere una solución que contiene M de Sr 2 (K ps= 3.2 x 10-7 ) y 0.30 M Ba 2 (K ps= 1.1 x ) Demuestre numéricamente si es posible la separación cuantitativa de estos dos iones usando SO 4 2- como agente precipitante. Puede asumir que una precipitación cuantitativa corresponde a cuando la concentración del catión en solución es de 1.0 x 10-6 M. Respuesta: No se pueden separar cuantitativamente. 19) Una muestra de g que consiste de Pb 3O 4 (PM=685.57) y material inerte, se le hace análisis gravimétrico obteniendo como precipitado PbSO 4 (PM=303.25) con una masa de g. Determine el porciento de pureza de Pb 3O 4 y el porciento de Pb (PA=207.19) en la muestra. Respuesta: Pb 3O 4 = 75.6% w/w, Pb = 68.6% w/w 20) Una muestra de 5.95 g consiste solamente de FeCl 3 (PM= ) y AlCl 3 (PM= ) anhídridos. Ambos compuestos se convierten en sus hidróxidos, se incineran para convertirlos en sus óxidos correspondientes, Fe 2O 3 (PM = ) y Al 2O 3 (PM = ) con una masa total de 2.62 gramos. Determine el porciento de Fe y de Al en la muestra. Respuesta: %Fe=18, %Al = ) Una muestra de gramos que solo contiene NaBr y KBr se hace reaccionar con Ag produciendo gramos de AgBr. Calcule el % de NaBr y %KBr en la muestra original. Respuesta: 39.6% KBr y 60.4% NaBr 22) Una muestra de g que consiste de una mezcla de cloruro, yoduro e impurezas inertes se hace reaccionar con AgNO 3 (PM=169.87) para precipitar AgCl (PM=143.32) y AgI (PM=234.77) obteniendo un peso de g de sólido. El AgI presente se pasa a AgCl al calentarse el sólido en presencia de cloro gaseoso obteniéndose una masa de g. Determine el porciento de cloruro y yoduro en la muestra. Respuesta: Cl - = 4.72% w/w, I - = 27.05% w/w 23) Una muestra que contiene entre 11 y 15% de Fe (PA=55.847) se quiere analizar por gravimetría pesando Fe 2O 3 (PM=159.69) como producto sólido. El análisis químico requiere que los resultados tengan cuatro cifras significativas. Determine el peso mínimo de la muestra que se requiere para obtener mg de precipitado. Respuesta: g. 24) El contenido de azufre (S, PA=32.064) en una muestra de ocho tabletas con captodiamine (C 21H 29NS 2, PM=359.6) como ingrediente activo se convierte a sulfato en un análisis gravimétrico. Determine el peso promedio de captodiamine por tableta si se obtienen g de BaSO 4 (PM=233.40) del producto sólido en el análisis. Respuesta: 32.2 mg/pastilla 25) Un analista químico colecta 20 pastillas que corresponden a un peso de gramos. Las pastillas se pulverizan para producir un polvo fino. Se procede a colectar gramos del polvo y se disuelven en HNO 3. La solución se calienta para convertir todo el hierro presente en la muestra al ion férrico. El ion férrico se precipita mediante la adición de NH 3 para producir el sólidofe 2O 3 xh 2O. El óxido de hierro III se incinera para producir gramos de Fe 2O 3 (PM = ). Calcule el peso promedio por pastilla de Fe 2SO 4 7H 2O (PM = ). Respuesta: g/pastilla 26) Una muestra de gramos se analiza para el contenido de arsénico (As, PA = ). El As primero se transforma en H 3AsO 4 por un cierto método. El ácido producido se neutraliza y luego

5 Quim 3025 Objetivos Examen III 5 se trata exactamente con ml de M AgNO 3. La adición de AgNO 3 resulta en la precipitación cuantitativa del arsénico como Ag 3AsO 4. El exceso de Ag requiere ml de M KSCN según el método de Volhard. Calcule el porciento de As 2O 3 en la muestra original. Respuesta: 4.612% 27) Calcule el valor de pso 4 2- para la titulación de una solución que contiene M Ba 2 en un volumen de ml usando Na 2SO M como agente titulante. El valor de K ps de BaSO 4 es 1.1 x Considere los volúmenes correspondientes a ±10%, ± 35%, ± 50% del punto de equivalencia y al punto de equivalencia. 28) Construya curva de titulación de precipitación de ml de M Hg(NO 3) 2 con M KSCN. El producto es Hg(SCN) 2 con K ps de 2.8 x Calcule el valor de phg 2 para los siguientes volúmenes de KSCN: 0.25V Peq, 0.50V Peq, 0.75V Peq, V Peq, 1.05V Peq y 1.25V Peq donde V Peq es el volumen del punto de equivalencia.