QUIMICA ANALITICA I. FEBRERO SOLUCIÓN

Transcripción

1 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN PRIRA PART. Se toman, ml de hidrógenoarbonato sódio, y se añaden,96 g de hidróxido sódio sólido, enrasando a, ml. ) Determine la onentraión total nominal o analítia de los dos sistemas áidobase impliados. ) Qué reaión químia áidobase tiene lugar al mezlar los reativos? Calule su onstante de equilibrio. ) stime la onentraión de las espeies químias mayoritarias en el equilibrio a partir de las antidades de reativos mezladas, ómo podríamos alifiar la disoluión resultante desde el punto de vista áidobase? ) A partir de lo deduido en ), uáles serán las aproximaiones más probables que deberá realizar, al apliar a la disoluión resultante el proedimiento general sistemátio, para determinar la onentraión de equilibrio de todas las espeies en disoluión? ) Calule las onentraiones de equilibrio mediante diho proedimiento sistemátio, y justifique adeuadamente las aproximaiones realizadas. Datos H CO / /CO p 6, ; p, H O w,. NaOH P mol, g/mol ) Determine la onentraión total nominal o analítia de los dos sistemas áidobase impliados. Sistema del hidrógenoarbonato sódio Sistema del hidróxido sódio, *,,96,,96 /,,8,. ) Qué reaión químia áidobase tiene lugar al mezlar los reativos? Calule su onstante de equilibrio. Na Na NaOH HO Na OH HO Al mezlarse y OH se produe una reaión entre ambas espeies, ya que una es una base (OH ) y la otra un áido ( ). La reaión que se produe es: OH CO HO CO, HO,7 r * OH w ) stime la onentraión de las espeies químias mayoritarias en el equilibrio a partir de las antidades de reativos mezladas, ómo podríamos alifiar la disoluión resultante desde el punto de vista áidobase? Dado que hay más que OH, éste último se onsumirá ompletamente, transformando parte del en CO, por lo que la mezla se omportará omo una DISOLUCIÓN RGULADORA, formada por CO en onentraión,8 y en onentraión,96,8,8. La otra espeie que se puede alular diretamente es el Na que estará en onentraión,96,8, ) A partir de lo deduido en ), uáles serán las aproximaiones más probables que deberá realizar, al apliar a la disoluión resultante el proedimiento general sistemátio, para determinar la onentraión de equilibrio de todas las espeies en disoluión? Puesto que se trata de una disoluión reguladora /CO, la aproximaión onsistirá en onsiderar úniamente ese sistema áidobase. l ph estará en el entorno del p del sistema (p ), y omo la disoluión es equimoleular en ambas espeies, oinidirá on él. Por tanto ph,.

2 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN ) Calule las onentraiones de equilibrio mediante diho proedimiento sistemátio, y justifique adeuadamente las aproximaiones realizadas. ) Reaiones químias ajustadas Na Na NaOH Na H CO OH OH CO CO OH H CO ) speies: Na, H CO,, CO, H O, OH : Seis espeies ) euaiones matemátias.) Balanes de materia Na, H CO CO,96.) Constantes de equilibrio w HO CO HO OH.) Condiión de eletroneutralidad H O Na OH CO ) Nº de inógnitas Nº de euaiones. l sistema es resoluble ) Resoluión exata H O w uaión de uarto grado 6) Resoluión aproximada Dado que tenemos onentraiones elevadas de CO y, podemos onsiderar úniamente ese sistema áido base, despreiando H CO y no utilizando CO Sustituyendo ese balane de materia aproximado, en la ondiión de eletroneutralidad (junto on el del Na ) se llega a H O CO y de ahí OH OH CO que sustituidos en dan finalmente CO OH CO OH OH y si despreiamos H O y OH, llegamos a,,96,8 HO,8 ph,,

3 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN Nótese que habríamos llegado a la misma soluión onsiderando diretamente las aproximaiones iniiales, dado que la disoluión se omporta omo si estuviera preparada on CO,8 y,8 ph, CO,,8,8, Comprobaión de las aproximaiones H CO,. 6 CO OH Na,6. w,78.,,8,8. Se dispone de una disoluión de FeSO, y uyo ph está tamponado a,. A esta disoluión se le añade permanganato potásio sólido, KnO, hasta que su onentraión nominal iniial es,. ) Calule la onstante de la reaión químia redox que tiene lugar. ) A partir de la onstante de la reaión redox y de las onentraiones iniiales de reativos, estime la onentraión de los ompuestos en el equilibrio. ) Deduza la expresión neesaria para alular el potenial de equilibrio de la disoluión y alule diho potenial de equilibrio, teniendo en uenta las onentraiones aluladas en el apartado anterior. Datos: Fe /Fe o o.77 V ; no /n o.9 V ; p w. ) Calule la onstante de la reaión químia redox que tiene lugar. FeSO Fe SO, KnO K no Fe Fe e o o no 8 H O e n H O o Reaión: no Fe 8 H O K n Fe H O r [ n [ Fe [ no [ Fe [ 8,9 [ Fe,9 [ no[ HO log ; log [ Fe [ n Se igualan las euaiones y se reordenan los términos: 8

4 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN,9 log [ no [ HO [ n [ Fe [ Fe 8,9 log [ n [ no [ 8,9 log ; [ Fe [ Fe (.9 6. ) log K r Kr ) A partir de la onstante de la reaión redox y de las onentraiones iniiales de reativos, estime la onentraión de los ompuestos en el equilibrio. no Fe 8 H O n Fe H O C no., C Fe., ph. (disoluión reguladora) K r >> la reaión está desplazada haia los produtos l Fe es el reativo limitante, hay un exeso de no. Los ompuestos de la reaión químia reaionan entre sí según la proporión: [ no [ Fe [ n [ Fe luego la onentraión de los ompuestos mayoritarios en el equilibrio es la siguiente: no C no (C Fe / ). Fe C Fe. n (C Fe / ). H O. (regulada) La onentraión de Fe en el equilibrio es minoritaria y la podemos alular a partir de la expresión de K r Fe.6. ) Deduza la expresión neesaria para alular el potenial de equilibrio de la disoluión y alule diho potenial de equilibrio, teniendo en uenta las onentraiones aluladas en el apartado anterior. Apliamos el proedimiento de álulo de poteniales en equilibrio. Fe Fe e o o no 8 H O e n H O o,9 [ Fe,9 [ no [ HO log (e.)x ; log [ Fe [ n (e.)x 8,9 [ Fe,9 [ no [ HO log ; [ Fe log [ n l potenial de la disoluión es únio,, sumamos las euaiones: [ Fe [ Fe [ no [ HO [ n,9 6 log, simplifiando: 6.9log [ [ [ [ [ 8 Fe no HO Fe n Teniendo en uenta el ph y las onentraiones en equilibrio:.6 V.

5 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN SGUNDA PART. n un proeso de obtenión de plata a partir de una mena de plomo, se quiere utilizar un omplejante H Y y se desea onoer si el atión reaiona uantitativamente on su anión. ) Calule la onstante ondiional del omplejo Y a ph,. ) Calule la onentraión de, Y y Y utilizado magnitudes ondiionales, si se dispone de una disoluión preparada a partir de, ml de NO,,, ml de omplejante H Y, y, ml de una disoluión reguladora, de manera que el ph final sea,. Considere que los volúmenes son aditivos. ) Calule la onentraión de las demás espeies químias que ontienen plata y el ligando omplejante Y en esa disoluión. ) Cuál es el porentaje de plata omplejado on Y? Datos Y log β 7,8 (OH) log β,, (OH) log β,6, (OH) log β,8 Sistema H Y/H Y /HY /Y p 8,6 ; p 9,67 ; p,7 ) Calule la onstante ondiional del omplejo Y a ph,. Reaión prinipal: Y Y, ph [Y' [Y [' [ [OH [(OH) [(OH) [Y' [Y [HY [H Y [H Y Y Y [ Y' [ Y [ ' [ [ (OH) [ (OH) [ (OH) β [ [ [ OH β[ OH β [ OH [ Y' [ Y [ HY [ HY [ HY [ HO [ HO [ HO, 9 [ Y [ Y. Cálulo β : [ Y' [ ' [ Y' [ Y Y [ [ Y β β' Y Y 7. ) Calule la onentraión de, Y y Y utilizado magnitudes ondiionales, si se dispone de una disoluión preparada a partir de, ml de NO,,, ml de omplejante H Y, y, ml de una disoluión reguladora, de manera que el ph final sea,. Considere que los volúmenes son aditivos. s omo si sólo se produjera diho equilibrio, por lo que sólo hay que onoer las onentraiones de espeies, para lo que se neesitan úniamente euaiones: C [' [Y', x,/,, C Y [Y' [Y'. x./,, β' [Y'/[' [Y' Al igualar C y C Y resulta que [' [Y' y queda una de euaión de º grado: β [Y [Y C Y. [' [Y' 8., [Y. A partir de las onentraiones analítias (primadas) se enuentran las onentraiones en equilibrio.

6 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN [ [ ' 8,. [ [ Y' Y,9. Y [ Y [ Y', ) Calule la onentraión de las demás espeies químias que ontienen plata y el ligando omplejante Y en esa disoluión. Cálulo de onentraiones de las demás espeies que ontienen plata y ligando. m OH (OH) m β m 6 [ OH β[ [ OH,66. 9 [ (OH) β[ [ OH,. [ (OH) β [ [ OH,6. Y ahora utilizamos las onstantes de aidez del sistema H Y/H Y /HY /Y [ [ Y [ HO HY [ [ HY [ HO H Y H Y,.,8. [ [ [ 7 H Y 9.8. ) Cuál es el porentaje de plata omplejado on Y? Cálulo del porentaje de plata omplejado on el ligando. % omplejado [ Y' C x %

7 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN. l arseniato álio (P mol 98,7 g/mol) es un ompuesto pulverulento, blano, que se utiliza omo herbiida, insetiida, fungiida y antilimao y que es también un ompuesto muy peligroso para la salud (venenoso, arinogénio, et.) ) Se desribe omo insoluble en agua, así que alule la solubilidad del arseniato álio en mg/l a ph8, (agua del Canal de Castilla) utilizando magnitudes ondiionales. ) Calule su solubilidad, utilizando magnitudes ondiionales, en una disoluión preparada diluyendo vinagre (uya onentraión en HAO es de 6 g/ ml) al doble on agua. Calule previamente de forma rápida, el ph aproximado de esta disoluión.. Datos Ca (AsO ) p ps 8,7 H AsO /H AsO / HAsO /AsO p,; p 6,7; p, Ca(OH) log β, H O w,. CH COOH (HAO) P mol 6, g/mol; p a,7 ) Se desribe omo insoluble en agua, así que alule la solubilidad del arseniato álio en mg/l a ph8, (agua del Canal de Castilla) utilizando magnitudes ondiionales. Ca (AsO ) Ca AsO ps [Ca [AsO Ca [Ca AsO [AsO ps Ca AsO Los oefiientes de reaiones laterales serán: Ca [ Ca' [ Ca [ Ca(OH) [ Ca(OH) β [ [ [ [ OH Ca Ca Ca [ AsO' [ AsO [ HAsO [ HAsO [ HAsO [ AsO [ AsO [ HO [ [ [ HAsO [ AsO [ HAsO [ AsO [ H AsO [ AsO AsO AsO Dando valores: p H 8, AsO,67 Ca, ps,88 La solubilidad ondiional será Ca (AsO ) Ca AsO S S S ps [Ca [AsO (S ) (S ) 8 (S ) S' ',77. 8 ps,77. * 98,7 * 7,6 mg / l ) Calule su solubilidad, utilizando magnitudes ondiionales, en una disoluión preparada diluyendo vinagre (uya onentraión en HAO es de 6 g/ ml) al doble on agua. Calule previamente de forma rápida, el ph aproximado de esta disoluión. l áido aétio es un áido débil de p a,7, luego de forma aproximada H O a a ó ph (p log ) a a Ya wue diluimos al doble el vinagre, la onentraión final de HAO será la mitad de la onentraión del HaO en el vinagre:

8 QUIICA ANALITICA I. FBRRO. SOLUCIÓN a 6 / 6 ( ),, ph,,7 Dando valores:,,6. p H, PO. Ca. ps 8, 7 S' ' ps 8,, * 98,7 *,99. 6 mg / l,99 g / l Obsérvese que el arseniato álio tiene una solubilidad elevadísima al ph del vinagre diluido!