Cátedra de Geoquímica Ejercicios adicionales I Semestre Equilibrios en sistemas homogéneos

Transcripción

1 Equilibrios en sistemas homogéneos 1) Calcular el ph de los siguientes sistemas sabiendo que la concentración promedio de iones hidronio en cada caso es: a. Agua de manantial: 1, b. Agua geotermal: 8, ) a. La concentración molar promedio de iones hidronio en el agua de lluvia es de 2, , la del agua de mar 6, y la del jugo de limón 6, Calcule el valor del ph para cada uno y ordene los mismos de acuerdo a una acidez decreciente. b. Calcular la concentración de iones hidronio y de oxhidrilos del amoníaco de uso doméstico cuyo ph es igual a 12,0. 3) Calcular la concentración del catión hidronio, el ph, el poh, y, si corresponde, el grado de disociación porcentual (α % ) de las siguientes soluciones: a. 0,010 N K(OH) b. 4 g de Na(OH) en 2 L de disolución. c. 0,05 N de HCN cuya K a es 4, a 25ºC. 4) Se tiene una solución que contiene ácido silícico (H 4 SiO 4 ), y cuyo ph es 6,39. La solubilidad de la sílice amorfa (SiO 2.nH 2 O) en agua es aproximadamente de 100 ppm (100 mg/l) a temperatura ambiente (25 ºC). a. Cuál será el valor de la K e de la primera disociación del ácido? b. Calcular la concentración de todas las especies disueltas en equilibrio. 5) Una solución de NH 3 0,075 M está ionizada 1,55 % a 25 ºC, calcule el valor de la constante de equilibrio de la base. 6) a. Calcular la concentración de iones hidronio y el ph para la primer disociación de una solución 0,05 M de H 3 BO 3, siendo K 1 =5, b. Cuál será el grado de disociación porcentual? 7) Calcular la concentración de hidronio y el ph de una solución 0,0001 M de H 2 CO 3, así como el grado de disociación. Considere sólo la primera disociación, y luego compare este resultado con los que se obtienen cuando la concentración aumenta a 0,01 M. Cuál es la conclusión que puede extraerse de los resultados obtenidos? K 1 (H2CO3) = 4, ) Calcular el ph de una solución 0,02 N de KNO 3, y luego compararla con una solución 0,02 M de NaC 2 H 3 O 2. K HCH3COO = 1, ) Se disuelven 1,725 g de NaNO 2 en ¼ litro de solución, cuáles serán los valores del ph y del grado de hidrólisis porcentual de la disolución? K HNO2 = 4, ) a. Calcular el porcentaje de hidrólisis de una disolución 0,1 M de hipobromito de sodio siendo K HBrO = 2, b. Determinar la constante de equilibrio del ácido acético sabiendo que el ß % de una solución de 5,925 g de acetato de calcio en ¼ litro de agua es 4, Página 1 de 7

2 c. Determinar el ph de ambas soluciones. 11) Una disolución de NaCN cuyo ph es 11,15, está 1,4 % hidrolizada. Determinar cuál es la masa de sal disuelta en 100 ml de solución, sabiendo que K HCN es ) Calcular la concentración de iones oxhidrilo y el ph de una disolución acuosa que es 0,10 M en NH 3 y 0,25 M en (NH 4 ) 2 SO 4. K b = 1, ) Calcule la variación que se producirá en la concentración de protones y en el ph si se agregaran 12 ml de NaOH 0,01 M a 490 ml a una solución que contiene 0,10 M en HC 2 H 3 O 2 y 0,10 M en NaC 2 H 3 O 2. Considere la variación de volumen. K a = 1, ) Determinar el ph de un buffer constituido por K 2 HPO 4 0,5 M y KH 2 PO 4 0,2 M. K 2H3PO4 = 7 x ) La identificación del catión Pb +2 (1º grupo de cationes) se realiza con cromato de potasio (K 2 CrO 4 ) en un medio cuyo ph debe estar regulado entre 4 y 5. La presencia de este catión se establece por un precipitado de color amarillo. Juzgue si es posible que se forme dicho compuesto cuando a 780 ml de una solución de 0,099 M de HCH 3 COO y 0,097 M de NaCH 3 COO, se le adiciona accidentalmente 10 ml de NaOH 0,010 M. Calcule el ph antes y luego del agregado de la base. K HCH3COO = 1, ) a. Cuál es la concentración en iones hidronio de una solución de 500 ml de ácido acético 0,1M si la solución contiene además 2,00g de iones acetato añadidos en forma de acetato sódico? b. Cuál será la concentración de iones hidrógeno si se agregan 8 milimoles de HCl? c. Calcule el valor del ph para los distintos casos. K HCH3COO = 1, ) Calcular la concentración de iones hidronio en una solución reguladora preparada al mezclar 200ml de una disolución 0,10 M de NaF y 100 ml de disolución 0,050 M de HF. K HF = 7, ) Calcular la variación de ph que se produce en una solución 0,20 M de HNO 2 y 0,50 M de NaNO 2, cuando a 1000 ml de la misma se le agregan 10 ml de K(OH) 1 M. Suponga que no hay variación de volumen por el agregado de la base. K a = 4, Equilibrio en sistemas heterogéneos 1) Calcular la solubilidad de las siguientes sales a partir de sus Kps, expresadas en g/l y en g/ 100 ml. a. Al(OH) 3 Kps = 3, (15ºC) b. CaF 2 Kps = 3, (18ºC) c. Cu(IO 3 ) 2 Kps = 1, (25ºC) 2) a. Calcular el Kps del Ca 3 (PO 4 ) 2, sabiendo que 2, g son solubles en un litro de agua destilada, a 20 C. b. Conociendo el resultado anterior determinar si la sal precipita cuando se disuelven 0,82 g de Na 3 (PO 4 ) y 0,555g de CaCl 2 en ½ l de solución. Página 2 de 7

3 3) Cuál es la solubilidad, en g/l, del PbSO 4 si su Kps es de 2 x10 8? Expresar el resultado con cuatro cifras decimales. 4) Cuáles serán los valores de los Kps del cinabrio (HgS), de la argentita (Ag 2 S) y de la galena (PbS) a 18ºC? s HgS = 2, g/l; s Ag2S = 7, g/l; s PbS = 2, g/l. 5) Se formará precipitado al mezclar 20 ml de una disolución 0,1 M de Ba(NO 3 ) 2 y 50 ml de 0,1 M de Na 2 CO 3? En el caso que se forme, será este visible? Kps BaCO3 = 8, ) Calcule la solubilidad (g/100 ml) del cromato de plata (Ag 2 CrO 4 ) cuyo Kps a 25ºC es en: a. solución acuosa saturada b. solución 0,1M de K 2 CrO 4 c. solución 0,1M de AgNO 3 7) Cuál es la solubilidad del Mg(OH) 2 y la del MgCO 3 a temperatura ambiente (25ºC)?Kps Mg(OH)2 = 3, ;Kps MgCO3 = 2, ) Considerando los datos de solubilidad que se dan a continuación calcular las constantes de los productos de solubilidad de los dos compuestos dados: a. BaCrO 4 : 0,00041g/100ml, a 28ºC. b. CaF 2 : 0,016g/l, a 18ºC. 9) Decidir si se formará o no precipitado en una solución que contiene 0,005 g/l de Fe +3, si a ésta se le adiciona NH 4 OH hasta alcanzar una concentración final igual a 0,05M. Kb NH4OH = 1,75 x 10 5 ; Kps Fe(OH)3 = 6 x ) Si a una solución que contiene concentraciones 1 x 10 3 M de los cationes Ca +2 ; Mg +2 ; Fe +2 y Zn +2 se le agrega anión CO 3 2, cuál será el orden de precipitación?kps CaCO3 (aragonita) = 10 8,22 ; Kps MgCO3 = 10 5,10 ; Kps ZnCO3 = 10 10,5 ; Kps ZnCO3 = 10 10,8 11) Una solución saturada de cromato de plata (Ag 2 CrO 4 ) cuyo volumen es de 2000 ml y que se encuentra a 25 C, contiene 0,0870 g de la mencionada sal. Calcule el producto de solubilidad. 12) Supóngase que se desea recoger la plata de una disolución acuosa que contiene un compuesto soluble de ella, por ejemplo nitrato de plata (AgNO 3 ), por precipitación de los iones plata en un compuesto insoluble como el AgCl. Qué concentración de ión cloruro es necesaria para reducir la concentración de catión plata a 1,0 x 10 9 M? Como fuente de ión cloruro se utiliza un compuesto iónico soluble, el NaCl.Kps AgCl = 1, (a 25ºC). 13) Qué concentración de ion Ba +2, proveniente de un compuesto soluble como el BaCl 2, se necesitará para que comience la precipitación de la sal sulfato de Bario, en una disolución que tenga 0,0015 moles en sulfato de Sodio por litro, a 25ºC? Kps BaSO4 = 1, ) Dados 2 vasos de precipitado conteniendo cada uno de ellos 100ml de las siguientes disoluciones: 0,0015 N KOH y 0,00075 M K 2 S: Página 3 de 7

4 a. Si se añade lentamente Cu(NO 3 ) 2 a cada uno de ellos, qué concentración de Cu (II) se necesita en cada caso para que comience la precipitación? b. Si se añade nitrato cúprico solo hasta alcanzar una concentración de catión cúprico igual a 0,0015M, qué concentración de OH 1 y de S 2 permanecerá en solución?kps Cu(OH)2 = 1,6 x ; Kps CuS = 8,7 x c. Cuál de las dos sales es más insoluble? 15) a. Si se prepara una solución de modo que sea 0,10 M en nitrato de magnesio y 0,10M en hidróxido de amonio, se formará un precipitado? En caso afirmativo, cuál será la reacción química en el equilibrio? Kps Mg(OH)2 = 1,5 x ; K b = 1,8 x 10 5 b. Qué concentración de NH 4 OH se necesita para que se inicie la precipitación del Mg(OH) 2, en una disolución 0,10M de Mg(NO 3 ) 2?Kps Mg(OH)2=1,5 x ; K b = 1,8 x ) Si se mezclan los volúmenes indicados de las siguientes disoluciones, se formará un precipitado? En caso afirmativo, será éste visible? a. 100ml de solución 0,20M de KCl y 100ml de solución 0,50M de Na 2 S. b. 100ml de solución de AgNO 3 0,00050N y 100ml de solución 0,002M de NaCl, siendo Kps AgCl = 1, c. 200ml de solución 0,015M de Pb(NO 3 ) 2 y 100ml de solución 0,030M de KI, siendo Kps PbI2 = 8, ) Un litro de solución contiene 0.20 g de K 2 CrO 4 y 0.02 M de Pb(NO 3 ) 2. La formación de crocoita (PbCrO 4, amarillo) se produce a ph entre 4 y 5, para ello se agrega 0,099 M de HCH 3 COO y 0,097 M NaCH 3 COO sin alterar el volumen inicial. Kps PbCrO4 = 2,0 x ; K a = 1, a. Precipitará crocoita? b. Si a 130 ml de la solución del inciso a se le agregan 9 ml de NaOH 0,980 M se verá afectada la precipitación de la crocoita? 19) En 50 ml de solución hay:150 ppm de Mg +2, 5g/l de carbonato de sodio, y una solución de NH 4 OH cuya concentración es 0,029 M y una de NH 4 Cl (s) de 0,075 M. Posteriormente se adicionan ml de NaOH 0,3 N. Calcule si podrá precipitar el carbonato de magnesio o su hidróxido o ninguno de ellos. Considere que el carbonato es estable a ph mayores de 7,8 y el hidróxido superior a 10.K b = 1,8 x10 5 ; Kps MgCO3 = 1, ; Kps Mg(OH)2 = 1, Factor gravimétrico 1) Si el contenido de Ca de una roca ígnea es de 3,10 %, cuál será dicho contenido expresado como CaO %? 2) El análisis de 0,355 g de una muestra de bauxita (laterita alumínica) arroja un contenido en aluminio expresado como Al 2 O 3 de 58 %. Determinar el factor gravimétrico y el porcentaje de aluminio expresado como Al. 4) Sobre medio gramo de muestra de un sulfuro argentífero se determinó el contenido de plata, valorándola con un cloruro soluble. El precipitado de AgCl así obtenido pesa 0,35 g. Página 4 de 7

5 a. Qué porcentaje de Ag 2 S puro representa para el total de la muestra? b. Determinar el valor del factor gravimétrico. 5) En un análisis de la salmuera del lago Searls (Canadá) se extrajo Li en forma deli 3 PO 4, con una recuperación de 0,0012g. Si el porcentaje de Li en la muestra es de 0,021%. a. Cuánto pesaba la muestra analizada? b. Calcular el valor del factor gravimétrico. 6) El contenido de berilio en una pegmatita fue determinado en 5,66 %, expresado como Be. El peso de la muestra analizada era de 0,824g. Calcule el valor del factor gravimétrico y cuántos gramos de óxido de berilio (BeO) se obtuvieron por análisis. Conversión de fórmulas minerales en elementos u óxidos 1) Calcule la composición de Ag 3 SbS 3 expresada en % en elementos. De qué mineral se trata? 2) Cuál es la composición porcentual en elementos de la Bornita (Cu 5 FeS 4 )? 3) Cuál es la composición porcentual en elementos de la Enargita (Cu 3 AsS 4 )? 4)Calcular la composición porcentual de la Calcopirita (CuFeS 2 ). 5) Determinar la composición porcentual en óxidos de la Lazulita cuya fórmula es: (Mg,Fe)Al 2 (PO 4 ) 2 (OH) 2. 6) Determinar la composición porcentual en óxidos del mineral Alunita cuya fórmula es: KAl 3 (OH) 6 (SO 4 ) 2. 7) Determinar la composición porcentual en óxidos de la Escapolita sódica cuya fórmula es Na 4 (AlSi 3 O 8 ) 3 Cl. 8) Calcular el % en óxidos de la Dolomita [CaMg(CO 3 ) 2 ]. 9) Determinar la composición porcentual en óxidos de la Haussmanita cuya fórmula es Mn 3 O 4, teniendo en cuenta que el Mn aparece en 2 de sus estados de oxidación: Mn (II) y Mn (III), a semejanza del Fe en la Magnetita. 10) Cuál es la composición porcentual en óxidos del clinopiroxeno Hedembergita?Ca(Fe 0,85, Mg 0,15 ) Si 2 O 6. 11) La Muscovita es un filosilicato trilaminar con alto contenido de potasio y sin elementos ferromagnesianos, razón por la cual su tonalidad es tan clara. Su fórmula química es: K 2 Al 4 (OH) 4 (AlSi 3 O 10 ) 2. Expresarla en porcentaje de óxidos. 12) Calcular el % en óxidos de: Na 2 Mg 3 Al 2 (Si 4 O 11 ) 2 (OH) 2. De qué mineral se trata? 13) Calcular el % en óxidos del Talco: Mg 6 (OH) 4 (Si 4 O 10 ) 4. Página 5 de 7

6 Conversión de óxidos en fórmulas minerales Nota: no considerar diadocia Al Si. 1) Determinar la fórmula del mineral cuya descomposición en óxidos se indica a continuación, y que es propio de venas hidrotermales. Considere que el arsénico, en la estructura mineral, actúa como catión y con valencia III.S = 19,39%; As = 15,15%; Ag = 65,46% 2) El resultado del análisis químico de un piroxeno es el siguiente: SiO 2 = 55,49 %; MgO= 18,61 %; CaO = 25,90 %. Con la reconstrucción de su fórmula química investigue a qué mineral pertenece. 3) Encuentre la fórmula química del mineral cuyo análisis químico se detalla: B 2 O 3 = 36,51 %; Na 2 O= 16,25 %; H 2 O = 47,24 % Cuál es el nombre del mismo? Tiene importancia económica su explotación? 4) Determinar la fórmula del mineral, que es un producto de la hidrólisis de la Ortosa, al que pertenece el siguiente análisis: SiO 2 = 46,55 %; Al 2 O 3 = 39,50 %; H 2 O = 13,95 %. Cuál es el mineral? 5) Determinar la fórmula química del siguiente mineral utilizado como piedra preciosa: SiO 2 = 38,11 %; CuO = 50,46 %; H 2 O = 11,43 %. De qué color será la gema? Una vez obtenida la fórmula mínima, sextuplicar para obtener la fórmula molecular. 6) Determinar la fórmula del siguiente mineral sabiendo que su composición en óxidos es: SiO 2 = 57,50 %; FeO = 15,04 %; MgO = 25,31 %; H 2 O = 2,15 %. En qué paragénesis se la encuentra? 7) A qué tipo de filosilicato corresponde el siguiente análisis? Cuál es su nombre? A qué debe su color? SiO 2 = 38,81 %; Al 2 O 3 = 10,98 %; MgO = 13,01 %; FeO = 23,20 %; K 2 O = 10,12 %;H 2 O + = 3,88 %. (este porcentaje de agua es de constitución, por lo tanto va comotal en la fórmula del mineral). 8) Cuál es la fórmula química del siguiente mafito? SiO 2 = 38,81%; MgO = 13,01%; K 2 O = 10,12%; Al 2 O 3 = 10,98%; FeO = 23,20 %; H 2 O = 3,88%. 9) Determine la fórmula química del granate cuyo análisis químico se da a continuación. A cuáles de las series pertenece? Esta variedad es de color verde. A qué debe su color? SiO 2 = 36,03%; Cr 2 O 3 = 30,38%; CaO = 33,58%. 10) Recomponer la fórmula química de la siguiente evaporita de origen marino a partir de su composición porcentual en óxidos: SO 3 = 47,90%; Na 2 O = 18,56%; MgO = 11,98%; H 2 O = 21,56%. 11) El análisis químico que se transcribe es el de un mineral que es utilizado como piedra semipreciosa, construya la fórmula química e investigue a qué especie mineral pertenece. CuO = 69,24%; CO 2 = 25,54%; H 2 O = 5,22%. Página 6 de 7

7 12) Determinar la fórmula química del mineral secundario formado en la zona de alteración, utilizado en joyería, cuyo análisis es dado a continuación:p 2 O 5 = 31,55%; Al 2 O 3 = 17%; Fe 2 O 3 = 26,62 %: CuO = 8,83%; H 2 O = 16%.Considerar que la molécula de este mineral contiene tanto agua como oxidrilos. 13) El resultado del análisis químico de una Ulexita es el siguiente:b 2 O 3 = 43,10%; CaO = 13, 79 %; Na 2 O = 7,64 %; H 2 O = 35,47 %. Calcule y arme su fórmula química. 14) El análisis de una muestra de Olivina arrojó el siguiente resultado:sio 2 = 40,99%; FeO = 5,45%; MnO = 0,50%; MgO = 53,06%. Cuál es su fórmula química? 15) Determinar la fórmula del mineral, producto de la hidrólisis incongruente de las Olivinas, al que pertenece el siguiente análisis: SiO 2 = 43,47%; MgO = 43,47%; H 2 O = 13,06%. 16) Reconstruya la fórmula química del siguiente mineral que es utilizado como mena de uranio: UO 2 = 63,41 %; V 2 O 5 = 20,16 %; K 2 O = 10,44 %; H 2 O = 5,99 %. 17) Determinar la fórmula de la actinolita sabiendo que su composición en óxidos es:sio 2 = 54,91 %; FeO = 16,41 %; MgO = 13,81 %; CaO = 12,81%; H 2 O = 2,06 %. 18) A qué mineral corresponde el siguiente análisis? SiO 2 = 40,11%; Al 2 O 3 = 17,02%; MgO = 8,97%; FeO = 15,99%; CaO = 12,46%; Na 2 O = 3,45%; H 2 O = 2,00%. 19) Arme la fórmula de la Hidroxiapatita(variedad rica en estroncio): P 2 O 5 = 33,58 %; CaO = 19,90 %; SrO = 44,31 %; F = 1,50 %; H 2 O = 0,71 %. No considere diadoquia entre el calcio y el estroncio. 20) El siguiente análisis es el de un mineral que es constituyente de rocas de facies de esquistos verdes: SiO 2 = 24,79 %; Al 2 O 3 = 42,07 %; FeO = 17,79 %; MgO = 4,99 %; MnO = 2,93 %; H 2 O = 7,43 % A qué mineral corresponde esta fórmula química? 21) SiO 2 = 38,81 %; Al 2 O 3 = 10,98 %; FeO = 23,20 %; MgO = 13,01 %; K 2 O = 10,12 %; H 2 O = 3,88 % A qué mineral corresponde esta fórmula? Página 7 de 7