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CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 1 GUÍA DE PROBLEMAS DE QUÍMICA ANALÍTICA CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 2 CAPÍTULO 5 Titulaciones por precipitación PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1: El bromuro presente en 80,00 mL de KBr 0,0500 M se titula con AgNO3 0,0800 M. Siendo el producto de solubilidad del AgBr 1,0 x 10-12, calcular la concentración molar de los iones de plata y bromuro en los siguientes puntos de la curva de titulación. a) al principio de la titulación, b) después de añadir 20,0 mL de solución de AgNO3, c) en el punto de equivalencia, d) después de agregar un exceso de 10,00 mL de solución de AgNO3. a) [Br-] = 0,0500 M y [Ag+] = 0 b) A medida que se agrega ion Ag+, éste reacciona con el Br- que está en exceso, según: 𝐴𝑔+ + 𝐵𝑟− ↔ 𝐴𝑔𝐵𝑟 ↓ [Br-] = 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐵𝑟− − 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐴𝑔+ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,0500 × 80,00 − 0,0800 × 20,00 80,00 + 20,00 [Br-] = 2,4 x 10-2 M. La única fuente de ions Ag+ proviene de la disolución del precipitado de AgBr, por lo tanto: Kps = [Ag+] x [Br-] [Ag+] = 𝐾𝑝𝑠 [𝐵𝑟−] = 1,0×10−12 2,4×10−2 = 4,2 x 10-11 M c) En el punto de equivalencia: [Br-] = [Ag+] = √𝐾𝑝𝑠𝐴𝑔𝐵𝑟 = 1,0 x 10 -6 M d) Se ha agregado exceso de solución valorante, por lo tanto, ahora es el ion Ag+ es el que se encuentra en exceso: [Ag+] = 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐴𝑔+ − 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐵𝑟− 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (1) Vtotal de vte = VBr- + VAg+ En el punto de equivalencia: n° mmolesBr- = n° mmolesAg+ 80,00 x 0,0500 = Vpto. epuiv. x 0,0800 𝑉𝑝𝑡𝑜. 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣. = 80,00 × 0,0500 0,0800 = 50,00 𝑚𝐿 Por lo tanto, el volumen total de solución valorante agregado es: CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 3 𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 50,00 + 10,00 = 60,00 𝑚𝐿 Remplazando en (1): [𝐴𝑔+] = 60,00 × 0,0800 − 80,00 × 0,0500 60,00 + 80,00 = 5,7 × 10−3 A partir del punto de equivalencia la única fuente de iones Br- es la disociación del equilibrio (1), por lo tanto: [Br-]= 𝐾𝑝𝑠 [𝐴𝑔+] = 1,0×10−12 5,7×10−3 = 1,8 × 10−10 𝑀 Problema 2: Calcular los valores de pBa después de la adición de 0,0; 5,0; 10,0; 15,0; 19,0; 20,0; 21,0 y 25,0 mL de Na2SO4 0,150 M a 100,0 mL de una solución que contiene 0,6248 g de BaCl2 (PM = 208,25). El valor de Kps para el BaSO4 es 1,3 x 10-10. 𝑀𝐵𝑎𝐶𝑙2 = 𝑝𝐵𝑎𝐶𝑙2 𝑃𝑀𝐵𝑎𝐶𝑙2 × 𝑉𝐵𝑎𝐶𝑙2 = 0,6248 0,20825 × 100,0 = 0,030002 𝑀𝐵𝑎𝐶𝑙2 = 0,03000 pBa = - log [Ba2+] = - log 0,03000 pBa = 1,52 Para 5,0 mL: [𝐵𝑎2+] = 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐵𝑎2+ − 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑆𝑂42− 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝐵𝑎2+] = 100,0 × 0,03000 − 5,0 × 0,150 105,0 = 0,02143 𝑀 pBa = 1,67 Para 10,0 mL: [𝐵𝑎2+] = 100,0 × 0,03000 − 10,0 × 0,150 110,0 = 0,01364 𝑀 pBa = 1,86 Para 15,0 mL: [𝐵𝑎2+] = 100,0 × 0,03000 − 15,0 × 0,150 115,0 = 0,006522 𝑀 pBa2+ = 2,19 Para 19,0 mL: [𝐵𝑎2+] = 100,0 × 0,03000 − 19,0 × 0,150 119,0 = 0,001261 𝑀 pBa = 2,90 Para 20,0 mL: n° mmoles Ba2+ = n° mmoles SO42- CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 4 100,0 x 0,03000 = 20,0 0 x 0,150 [𝐵𝑎2+] = √𝐾𝑝𝑠𝐵𝑎𝑆𝑂4 = √1,3 × 10 −5 = 1,14 × 10−5 𝑀 pBa = 4,94 Para 21,0 mL: [𝑆𝑂4 2−] = 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑆𝑂42− − 𝑛° 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐵𝑎2+ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑆𝑂4 2−] = 21,0 × 0,150 – 100,0 × 0,03000 121,0 = 0,001240 𝑀 [𝐵𝑎2+] = 𝐾𝑝𝑠𝐵𝑎𝑆𝑂4 [𝑆𝑂4 2−] = 1,3 × 10−10 0,001240 = 1,048 × 10−7 𝑀 pBa = 6,98 Para 25,0 mL: [𝑆𝑂4 2−] = 25,0 × 0,150 – 100,0 × 0,03000 125,0 = 0,006000 𝑀 [𝐵𝑎2+] = 1,3 × 10−10 0,006000 = 2,17 × 10−8 𝑀 pBa = 7,66 Problema 3: Se va a analiza el contenido de bario en una mezcla de BaCl2 y Na2CO3 por el método de Volhard. La solución valorante de AgNO3 se prepara disolviendo 4,9830 g de plata metálica de 99,10 % de pureza, en ácido nítrico y diluyendo con agua a 500,0 mL en un matraz volumétrico. En la valoración de la solución de KSCN, 25,00 mL de una solución de AgNO3 requieren 22,00 mL de la KSCN. Una muestra 0,5000 g se disuelve, se acidifica para eliminar el CO32-y se le agregan 40,30 mL de AgNO3. El exceso de plata se titula por retorno, requiriéndose 6,22 mL de solución de KSCN. a) Calcular la molaridad de la solución de plata (PM = 107,87). b) Calcular la molaridad de la solución de KSCN. c) Calcular el porcentaje de BaCl2 (PM = 208,25) en la mezcla. a) 𝑁 = 𝑝 × 𝑡 𝑉 × 𝑚𝐸 donde t = título Para este caso N = M, por lo tanto: 𝑀𝐴𝑔𝑁𝑂3 = 4,9830 × 0,9910 500,0 × 0,10787 = 0,091557 𝑀𝐴𝑔𝑁𝑂3 = 0,091557 b) 𝑉𝐾𝑆𝐶𝑁 × 𝑀𝐾𝑆𝐶𝑁 = 𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 × 𝑀𝐴𝑔𝑁𝑂3 𝑀𝐾𝑆𝐶𝑁 = 25,00 × 0,091557 22,00 = 0,10404 𝑀 c) %𝐵𝑎𝐶𝑙2 = (𝑛° 𝑚𝑒𝑞𝐴𝑔+ − 𝑛° 𝑚𝑒𝑞𝑆𝐶𝑁−) × 𝑚𝐸𝐵𝑎𝐶𝑙2 × 100 𝑝 CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 5 % 𝐵𝑎𝐶𝑙2 = (40,30 × 0,091557 − 6,22 × 0,10404) × 208,25 2000⁄ × 100 0,5000 = 63,3363 % 𝐵𝑎𝐶𝑙2 = 63,3 Respuesta: La molaridad del nitrato de plata es 0,091557, la del tiocianato de potasio es 0,10404 y el porcentaje de BaCl2 es 63,3. PROBLEMAS PARA RESOLVER 1- En un laboratorio de especialidades oftálmicas se desea preparar 1000 L de solución de nitrato de plata de manera tal que cada mL de la misma sea equivalente a 5,000 mg de KCl. Si se dispone de nitrato de plata de 98,00 %, calcular la cantidad a pesar. 2- En una titulación de 0,2461 g de cloruro de sodio se consumen 35,34 mL de solución de nitrato de plata. ¿Cuál es el título de cloruro de sodio de la solución de nitrato de plata? PA Na: 22,989769 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 3- Una solución de nitrato de plata se contrastó por el método de Mohr con cloruro potasio patrón primario de 99,60 % de pureza. Una alícuota de 0,3254 g de patrón primario consumió 44,40 mL de la solución de nitrato de plata, mientras que el blanco consumió 0,20 mL de valorante. Calcular la molaridad de la solución. PA K: 39,0983 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 4- ¿Cuántos mg de bromuro de potasio contiene una muestra, si la titulación de bromuro consume 28,30 mL de una solución de nitrato de plata cuyo título es 1,205 mg/mL de cloruro de sodio? PA K: 39,0983 g/mol; PA Na: 22,989769 g/mol; PA Br: 79,904 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 5- Una alícuota de 20,01 mL de una solución de cloruro de sodio se titula con nitrato de plata 0,1000 M, consumiéndose 25,32 mL. a) ¿Cuántos mg de cloruro están presentes? b) ¿Cuántos mg de cloruro de sodio hay? c) ¿Cuál es la molaridad de la solución de NaCl? PA Na: 22,989769 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 6- Una muestra de 0,5324 g de cloruro de bario se disuelve en agua y el cloruro se titula por el método de Mohr con nitrato de plata 0,0924 M. En la titulación de la muestra se consume un volumen de 27,97 mL y el blanco consume 0,2 mL. Calcular el porcentaje de cloruro en la muestra. PA Ba: 137,327 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 7- Se valora una muestra de cloruro de sodio por método de Charpentier- Volhard agregando a 0,2030 g de muestra 50,03 mL de solución de nitrato de CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 6 plata 0,1080 N. La solución resultante se filtra y se lava; el filtrado y los lavados se recogen en un matraz aforado y se llevan a volumen final de 100,02 mL. 10,12 mL de la solución resultante se titulan con 22,83 mL de solución de tiocianato de potasio 0,01042 N en medio ácido. Calcular el contenido de cloruro de sodio en mg/g. PA Na: 22,989769 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 8- Se valora una muestra de cloruro de magnesio según el método de Charpentier - Volhard de acuerdo a la siguiente técnica: Se pesan 0,2500 g de muestra, se disuelven en cantidad suficiente de agua y se tratan con50,12 mL de solución de nitrato de plata 0,1008 N. Se filtra el precipitado obtenido recogiendo el filtrado en un matraz aforado de 250,15 mL llevando a volumen. Una alícuota de 25,05 mL de esta solución requiere 20,08 mL de solución de tiocianato de amonio 0,01025 N para precipitar el ión plata presente. Calcular ppmil de cloruro de magnesio de la muestra. PA Mg: 24,305 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol 9- Se analiza una muestra de plaguicida de 1,0100 gramos. Su contenido de arsénico se transforma en ácido arsénico, posteriormente se neutraliza el ácido y se agregan exactamente 40,08 mL de nitrato de plata 0,06222 N para precipitar cuantitativamente el arsénico (V) como arseniato de plata. El exceso de catión plata del filtrado y lavados se valora con 10,76 mL de tiocianato de potasio 0,1000 N. Calcule las ppmil de trióxido de arsénico en la muestra. PA As: 74,9216 g/mol; PA O: 15,9994 g/mol 10- Una muestra de 20 tabletas de sacarina soluble se trató con 20,07 mL de nitrato de plata 0,08181 N. La reacción es: 𝐴𝑔+ + 𝐶7𝐻4𝑂3𝑁𝑆𝑁𝑎 ↔ 𝑁𝑎 + + 𝐶7𝐻4𝑂3𝑁𝑆𝐴𝑔(𝑠) Después de eliminar el sólido, en la valoración del filtrado y los lavados fueron necesarios 2,81 mL de tiocianato de potasio 0,04194 N. Calcule el contenido promedio de mg de sacarina en cada tableta. PM sacarina: 205,17 11- Una muestra está compuesta por bromuro de calcio y material inerte. Si a 0,6123 g de muestra se agregan 25,07 mL de nitrato de plata 0,2003 N y el exceso de nitrato de plata consume 15,11 mL de tiocianato de potasio 0,0808 N ¿Cuál es el porcentaje de bromuro de calcio hexahidrato y de material inerte? PA Ca: 40,078 g/mol; PA Br: 79,904 g/mol; PA H: 1,00794 g/mol; PA O: 15,9994 g/mol 12- Una muestra contiene arseniato de sodio, bromuro de sodio y materia inerte. Una alícuota de 0,3001 g de muestra se tratan con 50,09 mL de nitrato de plata 0,102 N en medio neutro, se filtra y se lava el precipitado, a continuación se realizan los siguientes protocolos: a) El filtrado y lavados, acidificados con ácido nítrico, consumen 20,05 mL de tiocianato de potasio 0,115 N b) El precipitado, resuspendido en ácido nítrico 1M, consume 14,98 mL de tiocianato de potasio. Calcular los % de bromuro de sodio y arseniato de sodio en la muestra. CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 7 PA Na: 22,989769 g/mol; PA Br: 79,904 g/mol; PA As: 74,9216 g/mol; PA O: 15,9994 g/mol 13- Se sabe que una mezcla contiene solamente bromuro de potasio y cloruro de sodio. En la titulación por el método de Mohr de 0,2500 g de la muestra se consumen 27,79 mL de nitrato de plata 0,1000 N, mientras que el blanco consume 0,15 mL. Calcular el % de cada componente en la muestra. PA Na: 22,989769 g/mol; PA K: 39,0983 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol; PA Br: 79,904 g/mol 14- Una muestra que contiene sólo cloruro de litio y bromuro de bario se titula por el método de Charpentier-Volhard. Para ello se pesan 0,5000 g de muestra, se tratan con 37,60 mL de nitrato de plata 0,200 N y se filtra. El exceso de nitrato de plata consume en su valoración 18,50 mL de tiocianato de potasio 0,1111 N. Calcular el % de bario en la muestra. PA Li: 6,941 g/mol; PA Ba: 137,327 g/mol; PA Cl: 35,453 g/mol; PA Br: 79,904 g/mol CATEDRA DE QUIMICA ANALITICA - FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 8 RESPUESTA A LOS EJERCICIOS. 1- 1,2 x 104 g. 2- t = 6,964 mg/mL 3- 0,09836 M 4- 69,44 mg 5- a) 89,77 mg; b) 148,0 mg; c) 0,1265 M 6- 17,1 % p/p 7- 878,7 mg/g 8- 570,6 ppmil 9- 46,29 ppmil 10- 15,6 mg de sacarina por tableta 11- 95,6 % bromuro de calcio hexahidrato y 4,40 % material inerte 12- 37,0 % bromuro de sodio y 39,8 % arseniato de sodio 13- 30,46 % cloruro de sodio y 69,54 % bromuro de potasio 14- 34,7 % de bario
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