PROBLEMAS DEL LIBRO DE QUÍMICA CHANG- GOLDSBY pag 162-163 (1)

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UNIVERSIDAD NACIONAL “JORGE BASADRE 
GROHMANN” 
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD 
FARMACIA Y BIOQUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISIS INSTRUMENTAL 
 
TEMA: 
PROBLEMAS DEL LIBRO DE QUÍMICA CHANG- GOLDSBY 
PÁGINA 162 - 163 
DESDE 4.73 HASTA 4.78 Y DESDE 4.85 HASTA 4.102 
INTEGRANTES: 
CHRISTIAN CHIPANA JIMENEZ 2020-125001 
JOSE TICONA TICONA 2020-125005 
CARLOS VIDAL AVILES VILCANQUI 2020-125006 
LUIS ANGEL TICONA FLORES 2020-125036 
DOCENTE: MSC. Q.F. JUAN JOSÉ VARGAS MAMANI 
TACNA- PERÚ 
2022 
DILUCIÓN DE DISOLUCIONES 
PROBLEMAS: 
4.73 Describa cómo se prepara 1.00 L de una disolución de HCl 0.646 M a 
partir de una disolución de HCl 2.00 M. 
Solución: 
Numero de moles de HCl requerido: 
Nro mol HCl = 
0.646 mol HCl
L
x 1 L = 0.646 mol HCl 
Volumen del reactivo concentrado: 
Vol concd reactivo = 0.646 mol HCl x
1 L
2 mol HCl
= 𝟎. 𝟑𝟐𝟑 𝐋 𝐨 𝟑𝟐𝟑 𝐦𝐋. 
Diluir 323 mL del reactivo concentrado (HCl 2.00 M) a 1 L. 
4.74 A 25.0 mL de una disolución de KNO3 0.866 M se le agrega agua hasta 
que el volumen de la disolución es de 500 mL exactos. ¿Cuál es la 
concentración de la disolución final? 
Solución: 
Nro de moles KNO3: 
Nro mol KNO3 = 
0.866 mol KNO3
103 mL
x 25 ml = 0.02165 mol KNO3 
Conc. molar disolución: 
Conc. molar = 
0.02165 mol KNO3
0.5 L
= 𝟎. 𝟎𝟒𝟑𝟑 𝐌 
La concentración de la disolución final es 0.0433 M. 
4.75 ¿Cómo prepararía 60?0 mL de disolución de HNO3 0.200 M a partir de 
una disolución concentrada de HNO3 4.00 M? 
Solución: 
Numero de moles de HCl requerido: 
Nro mol HNO3 = 
0.200 mol HNO3
L
x 60 mL x
1L
103 mL
= 0.012 mol HNO3 
Volumen del reactivo concentrado: 
Vol concd reactivo = 0.012 mol HNO3 x 
L
4 mol HNO3
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟑 𝐋 𝐨 𝟑 𝐦𝐋 
Diluir 3 mL del reactivo concentrado (HNO3 4.00 M) a 60 mL. 
 
4.76 Se tienen 505 mL de una disolución de HCl 0.125 M y se desea diluir 
para hacerla exactamente 0.100 M. ¿Qué cantidad de agua debe añadirse? 
Suponga que los volúmenes son aditivos. 
Solución: 
 V1 x C1 = V2 x C2 
0.125M ∗ 505 mL = 0.100M x X 
 X = 631.25 mL 
 
Volumen que debe añadirse = 631.25 mL − 505 mL 
 = 𝟏𝟐𝟔. 𝟐𝟓 𝐦𝐋 
Debe añadirse 126.25 mL de agua para que la nueva concentración de HCl sea 
de 0.100 M. 
4.77 Se mezclan 35.2 mL de una disolución de KMnO4 1.66 M con 16.7 mL 
de disolución de KMnO4 0.892 M. Calcule la concentración de la disolución 
final. 
Solución: 
Cf =
na + nb
Va + Vb
 
Cf =
Ca x Va + Cb x Vb 
Va + Vb
 
Cf =
1.66M x 35.2mL + 0.892M x 16.7mL
35.2 mL + 16.7 mL
 
Cf = 𝟏. 𝟒𝟏 𝐌 
La concentración de la disolución final es de 1.41 M. 
4.78 Se mezclan 46.2 mL de una disolución de nitrato de calcio [Ca(NO3)2] 
0.568 M con 80.5 mL de una disolución de nitrato de calcio 1.396 M. Calcule 
la concentración de la disolución final. 
 Solución: 
Cf =
na + nb
Va + Vb
 
Cf =
Ca x Va + Cb x Vb 
Va + Vb
 
Cf =
0.568M x 46.2mL + 1.396M x 80.5mL
46.2 mL + 80.5 mL
 
Cf = 𝟏. 𝟎𝟗𝐌 
La concentración de la disolución final es de 1.09 M. 
VALORACIONES ÁCIDO-BASE 
PREGUNTAS DE REPASO: 
4.85 Describa las etapas básicas de una valoración ácido - base. ¿Por qué 
esta técnica es de gran valor práctico? 
Etapas para una Valoración: 
“Primero se transfiere a un matraz Erlenmeyer una cantidad conocida de KHP y 
se le agrega un poco de agua destilada para disolverlo. A continuación, se le 
agrega cuidadosamente una disolución de NaOH contenida en una bureta hasta 
que se alcanza el punto de equivalencia, es decir, el punto en el cual el ácido ha 
reaccionado o neutralizado completamente la base.” 
a. Dispositivo para la valoración ácido-base. Se agrega una disolución de 
NaOH de la bureta a la disolución de KHP en un matraz Erlenmeyer. 
b. Cuando se alcanza el punto de equivalencia, aparece un color rosa rojizo. 
El color ha sido intensificado aquí para su representación visual. 
4.86 ¿Cómo funciona un indicador Ácido-Base? 
“Los indicadores son sustancias que tienen colores muy distintos en medio ácido 
y básico” 
• Al adicionar un indicador a una muestra, generalmente una disolución, 
sobre la que se desea realizar el análisis, este comienza a producir un 
cambio químico en el que es apreciable, generalmente, un cambio de 
color en el indicador. Este cambio ocurre porque estas sustancias sin 
ionizar tienen un color distinto al que tienen cuando están ionizadas. 
• La mayoría de los indicadores son de hecho ácidos débiles por si mismos, 
por lo que son capaces de reaccionar tanto con ácidos como bases. Cada 
reacción produce un color diferente. Esa es la razón por la cual los 
indicadores son capaces de cambiar el color de una solución. 
• Desde un punto de vista molecular, los indicadores son colorantes con 
una estructura relativamente compleja cuyo color cambia según estén en 
presencia de un medio ácido o un medio básico. La variación de color se 
denomina viraje. 
 
4.87 Una estudiante llevó a cabo dos valoraciones usando una disolución 
de NaOH de una concentración desconocida en la bureta. En una 
valoración pesó 0.2458 g de KHP (vea la página 152) y lo transfirió a un 
matraz Erlenmeyer. Después agregó 20.00 mL de agua destilada para 
disolver el ácido. En la otra valoración, pesó 0.2507 g de KHP pero agregó 
40.00 mL de agua destilada para disolver el ácido. En caso de que no 
hubiera error experimental, ¿obtendría el mismo resultado para la 
concentración de la disolución de NaOH? 
 
 
Solución: 
Primera valoración: 
Moles de KHP = 0.2458 x 
1 mol KHP
204.22 g KHP
= 0.0012 mol 
Molaridad de NaOH =
0.0012 mol
0.02 L
= 𝟎. 𝟎𝟔 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐎𝐇 
Segunda valoración: 
Moles de KHP = 0.2507 x 
1 mol KHP
204.22 g KHP
= 0.00123 mol 
Molaridad de NaOH =
0.00123 mol
0.04 L
= 𝟎. 𝟎𝟑 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐎𝐇 
Conclusión: No se obtendría la misma concentración de la disolución de NaOH 
por que la cantidad de ml que se le está agregando son muy diferentes. 
4.88 ¿El volumen de una disolución de NaOH 0.10 M necesario para valorar 
25.0 mL de una disolución de HNO2 0.10 M (un ácido débil) sería diferente 
de la necesaria para valorar 25.0 mL de una disolución HCl 0.10 M (un ácido 
fuerte)? 
Solución: 
Acido débil: 
V1 x C1 = V2 x C2 
0.025 x 0.10 = V2 x 0.10 
 V de NaOH = 0.025 L 
Acido fuerte: 
V1 x C1 = V2 x C2 
0.025 x 0.10 = V2 x 0.10 
V de NaOH = 0.025 L 
En conclusión: El volumen de NaOH para hacer las valoraciones no sería 
diferente. 
PROBLEMAS: 
4.89 Se necesitan 18.68 mL de una disolución KOH para neutralizar 0.4218 
g de KHP. ¿Cuál es la concentración (en molaridad) de la disolución de 
KOH? 
Solución: 
KOH + KHP → K2P + H2O 
"1 mol de KOH neutraliza 1 mol de KHP" 
moles de KHP = 0.4218g x 
mol
204,22 g
= 0.002 mol de KHP 
M de KOH =
0.002 mol
0.01868 L
= 𝟎. 𝟏𝟎𝟕 𝐌 𝐝𝐞 𝐊𝐎𝐇 
4.90 Calcule la concentración (en molaridad) de una disolución de NaOH si 
se necesitan 25.0 mL de la disolución para neutralizar 17.4 mL de una 
disolución de HCl 0.312 M. 
Solución: 
𝐇𝐂𝐥 + 𝐍𝐚𝐎𝐇 → 𝐍𝐚𝐂𝐥 + 𝐇𝟐𝐎 
"1 mol de HCL neutraliza 1 mol de NaOH" 
Moles de HCl = 0.312 M x 0.0174 L = 0.0054 mol de HCl 
Molaridad de NaOH = 
0.0054 mol
0.025 L
= 𝟎. 𝟐𝟏𝟔 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐎𝐇 
4.91 Calcule el volumen en mL de una disolución de NaOH 1.420 M 
requerido para valorar las disoluciones siguientes: 
a) 25.00 mL de una disolución de HCl 2.430 M 
b) 25.00 mL de una disolución de H2SO4 4.500 M 
c) 25.00 mL de una disolución de H3PO4 1.500 M 
Solución: 
a) NaOH + HCl → NaCl + H2O 
NaOH = 1.420M 
HCl = 2.430M ; 25.00 mL. 
25.00 mLSol ×
2.430 molHCl
1000 mLSol
×
1 molNaOH 
1 molHCl
×
1000 mLSol
1.420 molNaOH
= 𝟒𝟐. 𝟕𝟖 𝐦𝐋 
b) 2NaOH + H2SO4 → Na2(SO4) + 2H2O 
2NaOH = 1.420 M 
H2SO4 = 4.500 M; 25. 00 mL. 
25.00 mLSol ×
4.500 molH2SO4
1000 mLSol
×
2 molNaOH 
1 molH2SO4
×
1000 mLSol
1.420 molNaOH
= 𝟏𝟓𝟖. 𝟒𝟓 𝐦𝐋 
c) H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2OH3PO4 = 1.500 M; 25.00 mL. 
NaOH = 1,420M 
25.00 mLSol ×
1.500 molH3PO4
1000 mLSol
×
3 molNaOH 
1 molH3PO4
×
1000 mLSol
1.420 molNaOH
= 𝟕𝟗. 𝟐𝟐 𝐦𝐋 
4.92 Qué volumen de una disolución de HCl 0.500 M se necesita para 
neutralizar por completo cada una de las disoluciones siguientes: 
a) 10.0 mL de una disolución de NaOH 0.300 M 
b) 10.0 mL de una disolución de Ba(OH)2 0.200 M 
Solución: 
a) 𝐇𝐂𝐥 + 𝐍𝐚𝐎𝐇 → 𝐍𝐚𝐂𝐥 + 𝐇𝟐𝐎 
HCl = 0.500 M 
NaOH = 0.300 M; 10. 0 mL. 
10.0 mLSol ×
0.300 molNaOH
1000 mLSol
×
1 molHCl 
1 molNaOH
×
1000 mLSol
0.500 molHCl
= 𝟔. 𝟎𝟎 𝐦𝐋 
b) 𝟐𝐇𝐂𝐥 + 𝐁𝐚(𝐎𝐇)𝟐 → 𝐁𝐚𝐂𝐥𝟐 + 𝟐𝐇𝟐𝐎 
HCl = 0.500 M 
Ba(OH)2 = 0.200 M; 10. 0 mL. 
10.0 mLSol ×
0.200 molBa(OH)2
1000 mLSol
×
2 molHCl 
1 molBa(OH)2
×
1000 mLSol
0.500 molHCl
= 𝟖. 𝟎𝟎 𝐦𝐋 
 
VALORACIONES REDOX 
PREGUNTAS DE REPASO: 
4.93 ¿Cuáles son las semejanzas y las diferencias entre las valoraciones 
ácido-base y las valoraciones redox? 
• La semejanza de la valoración acido-base y la valoración redox, es que 
se usa un indicador químico para encontrar el punto de equivalencia de la 
valoración y el indicador generalmente se agrega a la solución en el 
matraz de titulación. Un indicador es sensible al medio en el que se 
encuentra y puede cambiar de color en consecuencia. 
• La principal diferencia entre la valoración ácido-base y la valoración redox 
es que la valoración ácido-base tiene lugar en presencia de ácido y una 
base, mientras que la valoración redox tiene lugar en presencia de dos 
especies redox. 
4.94 Explique por qué el permanganato de potasio (KMnO4) y el dicromato 
de potasio (K2Cr2O7) pueden funcionar como indicadores internos en las 
valoraciones redox. 
El Permanganato de Potasio (KMnO4) y el Dicromato de Potasio (K2Cr2O7) son 
dos agentes oxidantes muy comunes, ya que los colores de los aniones 
permanganato y dicromato son muy diferentes de los colores que tienen las 
especies reducidas. Por ello, estos agentes oxidantes se pueden utilizar por sí 
mismos como indicadores internos en una valoración redox, ya que los colores 
de las formas oxidada y reducida son muy distintos. 
El Permanganato de Potasio (KMnO4) si puede funcionar como un indicador 
interno ya que puede ser usado como oxidante y como indicador redox al mismo 
tiempo, su forma para hacer una valoración de Permanganato de Potasio 
(KMnO4), presenta un color rosa muy pálido cuando esta reducido y un color 
violeta fuerte cuando esta oxidado. La primera gota en exceso de oxidante 
causara la aparición de este color violeta al final la valoración. 
El Dicromato de Potasio (K2Cr2O7) tiene similitud en la característica que el 
Permanganato de Potasio, pero se utiliza debido a que posee otras ventajas en 
la potenciometría y que tiene reacciones de oxidación y reducción. 
 
PROBLEMAS: 
4.95 El hierro (II) se puede oxidar por una disolución ácida de K2Cr2O7 de 
acuerdo con la ecuación iónica neta: 
𝐂𝐫𝟐𝐎𝟕
𝟐− + 𝟔𝐅𝐞𝟐+ + 𝟏𝟒𝐇+ → 𝟐𝐂𝐫𝟑+ + 𝟔𝐅𝐞𝟑+ + 𝟕𝐇𝟐𝐎 
Si se utilizan 26.0 mL de una disolución de K2Cr2O7 0.0250 M para valorar 
25.0 mL de una disolución que contiene iones Fe2+, ¿cuál es la 
concentración molar del Fe2+? 
Solución: 
14H+ + Cr2O7
2− + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 
Cr2O7
2− = 0.0250 M; 26.0 mL 
6Fe3+ = 25.0 mL 
26.0 mLCr2O7 =
0.0250 molCr2O72−
1000 mLCr2O72−
×
6 molFe2+
1molCr2O72−
= 3.9 × 10−3 molFe2+ 
M =
molsoluto
V(L) disolución 
 
Volumen en Litro = 25.0 mL → 0.025 L ; 2.50 × 10−2L 
M =
3.9 × 10−3molFe2+
2.50 × 10−2L 
= 𝟎. 𝟏𝟓𝟔 𝐌 
 
4.96 El SO2 presente en el aire es el principal responsable del fenómeno de 
la lluvia ácida. Se puede determinar su concentración al valorarlo con una 
disolución patrón de permanganato de potasio, en la forma siguiente: 
𝟓𝐒𝐎𝟐 + 𝟐𝐌𝐧𝐎𝟒
− + 𝟐𝐇𝟐𝐎 → 𝟓𝐒𝐎𝟒
𝟐− + 𝟐𝐌𝐧𝟐+ + 𝟐𝐌𝐧𝟐+ + 𝟒𝐇+ 
Calcule el número de gramos de SO2 presentes en una muestra de aire si 
en la valoración se requieren 7.37 mL de una disolución de KMnO4 0.00800 
M. 
Solución: 
nKMnO4 = 7.37 mL (
1L
100 mL
) (0.008
mol
L
) = 0.00005896 molKMnO4 
 
Los moles de KMnO4 es necesario para oxidar todo el SO2, por lo tanto, dada la 
estequiometria de la reacción, la asa de SO2 presente en la muestra es: 
0.00005896 mol KMnO4 (
1 molMnO4−
1 molKMnO4
) × (
5 molSO2
2 molMnO4−
) × (
64.07 g SO2
1 molSO2
)
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟗𝟒𝟒 𝐠 𝐒𝐎𝟐 
 
4.97 Una muestra de un mineral de hierro (que contiene únicamente iones 
Fe2+) que pesa 0.2792 g se disolvió en una disolución de un ácido diluido; 
todo el Fe(II) se convirtió en iones Fe(III). La disolución requirió en la 
valoración 23.30 mL de una disolución de K2Cr2O7 0.0194 M. Calcule el 
porcentaje en masa de hierro en la muestra. (Sugerencia: Vea el problema 
4.95 para la ecuación balanceada.) 
Solución: 
%w(Fe2+) =
1
0,2792g
x 56
g
mol
 x 6 x 0,0194
mol
L
 x 0,02330L x 100% = 𝟓𝟒, 𝟒% 
 
4.98 La concentración de una disolución de peróxido de hidrógeno se 
puede determinar adecuadamente al valorarla contra una disolución 
estándar de permanganato de potasio, en medio ácido, de acuerdo con la 
ecuación siguiente: 
𝟐𝐌𝐧𝐎𝟒
− + 𝟓𝐇𝟐𝐎𝟐 + 𝟔𝐇
+ → 𝟓𝐎𝟐 + 𝟐𝐌𝐧
𝟐+ + 𝟖𝐇𝟐𝐎 
Si se requieren 36.44 mL de una disolución de KMnO4 0.01652 M para 
oxidar completamente 25.00 mL de una disolución de H2O2, calcule la 
molaridad de esta disolución. 
nKMnO4 = 36,44mL = (
1L
1000mL
) (0,01652
mol
L
) = 0,00060198molKMnO4 
0,00060198molKMnO4 (
1molMnO4−
1molKMnO4
) (
5molH2O2
2molMnO4 −
) = 0,001504272molH2O2 
MH2O2 =
0,001504272molH2O2
25 ml
(
1000ml
1L
) = 𝟎, 𝟎𝟔𝟎𝟏𝟗𝐌 
4.99 El ácido oxálico (H2C2O4) está presente en muchas plantas y 
vegetales. Si se requieren 24.0 mL de una disolución de KMnO4 0.0100 M 
para valorar 1.00 g de una muestra de H2C2O4 hasta el punto de 
equivalencia, ¿cuál es el porcentaje en masa de H2C2O4 en la muestra? La 
ecuación iónica neta es 
𝟐𝐌𝐧𝐎𝟒
− + 𝟏𝟔𝑯+ + 𝟓𝐂𝟐𝑶𝟒
𝟐− → 𝟐𝑴𝒏𝟐+ + 𝟏𝟎𝐂𝐎𝟐 + 𝟖𝐇𝟐𝐎 
M(H2C2O4) = 90g/mol 
%w(ácido oxálico) = 
1
1,00 g
 x 90
g
mol
 x 
5
2
 x 0,0100
mol
L
 x 0,0240L x 100%
= 𝟓, 𝟒𝟎% 
 
4.100 Una muestra de 15.0 mL de una disolución de ácido oxálico requiere 
25.2 mL de NaOH 0.149 M para la neutralización. Calcule el volumen 
necesario de una disolución KMnO4 0.122 M para hacer reaccionar una 
segunda muestra de 15.0 mL de la disolución de ácido oxálico. 
(Sugerencia: El ácido oxálico es un ácido diprótico. Vea el problema 4.99 
para la ecuación redox.) 
5C2O4
2− + 10Na+ → 5Na2C2O4 
Vp = 
Vp
Vb
 x 
Cb
Cp
 x Vb 
Vp = 
1
5
 x 
0,149
0,122
 x 25,2 ml = 𝟔, 𝟏𝟔 𝐦𝐥 
 
4.101 El ion yodato, IO3-, oxida al ion SO32- en disolución ácida. La 
semirreacción para la oxidación es 
𝐒𝐎𝟑
𝟐− + 𝐇𝟐𝐎 → 𝐒𝐎𝟒
𝟐− + 𝟐𝐇+ + 𝟐𝐞− 
2𝐼5+ + 10𝑒− → 𝐼2
0 
Una muestra de 100.0 mL de una disolución que contiene 1.390 g de KIO3, 
reacciona con 32.5 mL de disolución de Na2SO3 0.500 M. ¿Cuál es el estado 
de oxidación fi nal del yodo después de que la reacción ha ocurrido? 
v x KIO3 + v x Na2SO3 → Productos? ? 
v(KIO3)
v(Na2SO3)
= 
1,390g
214
g
mol
 x 0,500
mol
L x 0,0325 L
= 𝟎, 𝟒 = 
𝟐
𝟓
 
 
 
4.102 El oxalato de calcio (CaC2O4), componente principal de los cálculos 
renales, es insoluble en agua. Por esta razón, se puede usar para 
determinar la cantidad de iones Ca2+ presentes en los fluidos como la 
sangre. El oxalato de calcio aislado de la sangre se disuelve en ácido y se 
valora con una disolución patrón de KMnO4, como se muestra en el 
problema 4.99. En una prueba se encontró que la valoración del oxalato de 
calcio obtenido de una muestra de 10.0 mL de sangre consumió 24.2 mL de 
disolución de KMnO4 9.56x10-4 M. Calcule el número de miligramos de 
calcio por mililitro de sangre. 
nKMnO4 = 0,024L (9,56x10
−4
𝑚𝑜𝑙
𝐿
) = 0,2313x10−4molKMnO4 
Estos son los moles de permanganato de potasio necesarios para oxidar todos 
los iones C2O42-en lamuestra, por lo tanto, dada la estequiometría de la reacción, 
la masa Ca2+ en la muestra es: 
0,2313x10−4molKMnO4 (
1molMnO4
−
1molKMnO4
) (
5molC2O4
2−
2molMnO4
−) (
5molCa2+
1molC2O4
2−) (
40,08gCa2+
1molCa2+
)
= 2,31mgCa2+ 
 
2,31mgCa2+
10mLsangre
= 𝟎, 𝟐𝟑𝟏
𝐦𝐠𝐂𝐚𝟐+
𝐦𝐋𝐬𝐚𝐧𝐠𝐫𝐞