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QUÍMICA ANALÍTICASERIE 5 – VOLUMETRÍA ÁCIDO BASE
5.1) Calcular el equivalente gramo de las siguientes sustancias suponiendo neutralización completa:
Elementos Elementos
B 10,811 K 39,0983C 12,0107 N 14,0067
H 1,00794 Na 22,98977
Hg 200,59 O 15,9994
I 126,90447 S 32,065
136,17 136,17
97,07 97,07
96,06 96,06
17,03 17,03
18,04 18,04
216,6 108,3
214,0 35,67
174,9 29,15
106,0 106,0
60,01 60,01
61,02 61,02
106,0 105,99
60,01 60,01
61,02 61,02
106,0 52,99
60,01 30,00
61,02 30,51
a) KHSO4
b) As2O5 PA (g mol1) PA (g mol1)c) NH3
d) HgOe) KIO3 (+ KI en exceso)
f) Na2CO3
g) Na2B4O7 . 10 H2O
h) C6H4(COOH)COOK
“El peso equivalente de una sustancia que interviene en una reacción de neutralización es la cantidad de sustancia (molécula, ión o par iónico como NaOH) que o bien reacciona con 1 mol de iones hidrógeno o bien suministra 1 mol de iones hidrógeno en esa reacción.”Fuente: Fundamentos de química analítica, Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, 4 edición.
PM o PF (g mol1) PE (g eq1)
a) KHSO4 K→ + + HSO4 KHSO4
HSO4 + OH SO→ 42 + H2O HSO4
SO42
c) NH3 + H+ NH→ 4+ NH3
NH4+
d) HgO + 4I + H2O HgI→ 42 + 2 OH HgO
e) KIO3 K→ + + IO3 KIO3
KI K→ + + I IO3
IO3 + 5 I + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O
f) i) Na2CO3 2 Na→ + + CO32 Na2CO3
CO32 + H+ HCO→ 3 CO32
HCO3
f) ii) HCO3 + H+ H→ 2CO3 Na2CO3
CO32
HCO3
f) iii) CO32 + 2 H+ H→ 2CO3 Na2CO3
CO32
HCO3
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381,4 190,7
155,2 77,62
180,2 180,2
141,1 141,1
PM o PF (g mol1) PE (g eq1)
g) Na2B4O7 . 10 H2O 2 Na→ + + B4O72 + 10 H2O Borax
B4O72 + 2 H+ + 5 H2O 4 H→ 3BO3 B4O72
h) C6H4(COOH)COOK K→ + + C6H4(COOH)COO C8H5O4K
C6H4(COOH)COO + OH K→ + + C6H4(COO)2 + H2O C8H5O4
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ElementosC 12,0107H 1,00794K 39,0983O 15,9994
= 254,2
=
= 84,73
=
=
= 0,100
= 0,300
5.2) ¿Cuál es la normalidad como ácido de una solución 0,100 M de KHC2O4.H2C2O4.2H2O?
PA (g mol1)
PM KHC2O4.H2C2O4.2H2O (g mol1)
PE KHC2O4.H2C2O4.2H2O (g eq1) (PM KHC2O4.H2C2O4.2H2O) x (1/3)
PE KHC2O4.H2C2O4.2H2O (g eq1)
ne KHC2O4.H2C2O4.2H2O (eq) 3 n KHC2O4.H2C2O4.2H2O (mol)
N KHC2O4.H2C2O4.2H2O (eq l1) 3 M KHC2O4.H2C2O4.2H2O (mol l1)
M KHC2O4.H2C2O4.2H2O (mol l1)
N KHC2O4.H2C2O4.2H2O (eq l1)
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ElementoBa 137,327H 1,00794
Na 22,98977O 15,9994
Sustancia40,00 40,00
315,5 157,7
=
=
=
=
=
Sustancia %6,73 99,5 6,70 0,1674 0,1674
9,42 100 9,42 2,99E002 5,97E002
=
= 0,2271
= 850
N solución =N solución = 2,67E001
5.3) ¿Cuál es la normalidad de una solución alcalina preparada disolviendo en agua 6,73 g de NaOH (99,5% de NaOH 0,5 % de H2O) y 9,42 g de Ba(OH)2.8H2O y diluyendo a 850 ml ?
PA (g mol1)
PF (g mol1) PE (g eq1)NaOH
Ba(OH)2.8H2O
n (mol) m/PF
ne NaOH (eq) (m NaOH)/(PE NaOH)ne NaOH (eq) n NaOH
ne Ba(OH)2.8H2O (eq) (m Ba(OH)2.8H2O)/(PE Ba(OH)2.8H2O)
ne Ba(OH)2.8H2O (eq) 2 n Ba(OH)2.8H2O
m impura (g) m pura (g) n (mol) ne (eq)
NaOHBa(OH)2.8H2O
ne totales ne NaOH + ne Ba(OH)2.8H2O
ne totales (eq)
V solución (ml)
(ne NaOH + ne Ba(OH)2.8H2O) / (V solución (ml) x 103)
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ElementoC 12,0107H 1,00794
Na 22,98977O 15,9994
Sustancia40,00 40,00
106,0 53,0
18,0
=
=
=
=
=
Sustancia %40,00 92,00 36,80 0,9201 0,9201
40,00 2,00 0,80 0,0075 0,0151
40,00 6,00 2,40100,00 40,00 0,9352
=
= 0,9352
= 1,00
N solución =N solución = 9,35E001
5.4) Para preparar 1,00 litro de una solución de NaOH se usan 40,0 g de NaOH que contiene 2,00 % en peso de Na2CO3 y 6,00
% en peso de H2O. Calcular la normalidad de la solución resultante considerando neutralización completa.
PA (g mol1)
PM o PF (g mol1) PE (g eq1)NaOH
Na2CO3
H2O
n (mol) m/PF
ne NaOH (eq) (m NaOH)/(PE NaOH)ne NaOH (eq) n NaOH
ne Na2CO3 (eq) (m Na2CO3)/(PE Na2CO3)
ne Na2CO3 2 n Na2CO3
m impura (g) m pura (g) n (mol) ne (eq)
NaOHNa2CO3
H2O
ne totales ne NaOH + ne Na2CO3
ne totales (eq)
V solución (l)
(ne NaOH + ne Na2CO3) / (V solución (l))
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ElementoC 12,0107
Na 22,98977O 15,9994
Sustancia
134,0
106,0 53,0
=
=
=
=
=
= 0,3320= 24,76E003= 0,2001
5.5) Una muestra de 0,3320 g de Na2C2O4 se descompuso en Na2CO3 y se necesitaron 24,76 ml de solución de HCl para neutralizarla totalmente ¿Cuál es la normalidad de la solución del ácido?
PA (g mol1)
Na2C2O4 CO + Na→ 2CO3
2 HCl + Na2CO3 2 NaCl + H→ 2CO3
PF (g mol1) PE (g eq1)Na2C2O4
Na2CO3
ne HCl (eq) ne Na2CO3 (eq)
ne Na2CO3 (eq) 2 n Na2CO3 (mol)
n Na2CO3 (mol) n Na2C2O4 (mol)
ne HCl (eq) 2 n Na2C2O4 (mol)
N HCl x V HCl (l) 2 {m Na2C2O4 (g)} / {PM Na2C2O4 (g mol1)}
m Na2C2O4 (g)
V HCl (l)N HCl
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ElementoC 12,0107
Na 22,98977O 15,9994
Sustancia
106,0 53,0
=
= 0,1024
= 50,00E003
=
= 51,20E004
= 0,1042
=
= 1,966E003
=
=
== 3,154E003
= 0,1120= 0,02816= 28,16
5.6) Se disuelven 0,1042 g de Na2CO3 puro en 50,00 ml de solución de H2SO4 0,1024 N. La solución se hierve para desprender el CO2 liberado en la reacción. Luego se titula por retorno con solución de NaOH 0,1120 N ¿ Qué volumen de solución de NaOH se necesita?
PA (g mol1)
H2SO4 + Na2CO3 Na→ 2SO4 + H2CO3
H2SO4 + 2 NaOH Na→ 2SO4 + 2 H2O
PF (g mol1) PE (g eq1)Na2CO3
ne H2SO4 (eq) ne Na2CO3 (eq) + ne NaOH (eq)
N H2SO4
V H2SO4 (l)
ne H2SO4 (eq) N H2SO4 x V H2SO4 (l)
ne H2SO4 (eq)
m Na2CO3 (g)
ne Na2CO3 (eq) {m Na2CO3 (g)} / {PE Na2CO3 (g eq1)}
ne Na2CO3 (eq)
ne NaOH (eq) N NaOH x V NaOH (l)ne NaOH (eq) ne H2SO4 (eq) ne Na2CO3 (eq)
N NaOH x V NaOH (l) ne H2SO4 (eq) ne Na2CO3 (eq)
N NaOH x V NaOH (l)
N NaOH V NaOH (l)
V NaOH (ml)
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ElementoC 12,0107H 1,00794
Na 22,98977O 15,9994S 32,065
Zn 65,409
Sustancia81,41 40,70
98,08 49,0440,00 40,00
=
= 0,5000
= 100,00E003
=
= 5,00E002
= 0,1312= 2,96E003
=
= 3,88E004
=
= 4,96E002= 2,02E+000
= 2,02E+000= 100,0
5.7) Una nuestra de 2,020 g de ZnO impuro se pone en digestión con 100 ml de solución de H2SO4 0,5000 N y el exceso de
ácido se neutraliza con 2,96 ml de solución de NaOH 0,1312 N. Calcular el % de pureza de la muestra, suponiendo que sólo contiene impurezas inertes.
PA (g mol1)
H2SO4 + ZnO ZnSO→ 4 + H2O
H2SO4 + 2 NaOH Na→ 2SO4 + 2 H2O
PM o PF (g mol1) PE (g eq1)ZnO
H2SO4
NaOH
ne H2SO4 (eq) ne ZnO (eq) + ne NaOH (eq)
N H2SO4
V H2SO4 (l)
ne H2SO4 (eq) N H2SO4 x V H2SO4 (l)
ne H2SO4 (eq)
N NaOH V NaOH (l)
ne NaOH (eq) N NaOH x V NaOH (l)ne NaOH (eq)
ne ZnO (eq) ne H2SO4 (eq) ne NaOH (eq)
ne ZnO (eq)
m ZnO (g)
m muestra (g)% ZnO
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= 0,1042
=
= 2,560E003
== 4,744E002
= 2,96
m Na2CO3 (g)
ne Na2CO3 (eq) {m Na2CO3 (g)} / {PE Na2CO3 (g eq1)}
ne Na2CO3 (eq)
N NaOH x V NaOH (l) ne H2SO4 (eq) ne Na2CO3 (eq)
N NaOH x V NaOH (l)
V NaOH (ml)
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ElementoBa 137,327C 12,0107Li 6,941O 15,9994
Sustancia
197,34 98,67
73,89 36,95
= (1)
+ = (2)
+ = (3)
= (4)
= (5)
= (6)
= (7)
+ = (8)
+ = masa total (9)
= (10)
+ = masa total (11)
= 15,00E003 (12)= 1,0000 (13)
masa total = 1,000
5.8) Una muestra constituida por Li2CO3 y BaCO3 pesa 1,000 g y requiere para su neutralización 15,00 ml de solución de HCl
1,000 N. Calcular el % de Li y el % de BaCO3 en la muestra.
PA (g mol1)
2 HCl + Li2CO3 2 LiCl + H→ 2CO3
2 HCl + BaCO3 BaCl→ 2 + H2CO3
PM o PF (g mol1) PE (g eq1)BaCO3
Li2CO3
ne Li2CO3 + ne BaCO3 ne HCl
masa Li2CO3 masa BaCO3N HCl x V HCl
PE Li2CO3 PE BaCO3
2 masa Li2CO3 2 masa BaCO3N HCl x V HCl
PM Li2CO3 PM BaCO3
2 masa Li2CO3 2 n Li2CO3PM Li2CO3
n Li 2 n Li2CO3
2 masa Li2CO3n Li
PM Li2CO3
2 masa Li2CO3 masa LiPM Li2CO3 PA Li
masa Li 2 masa BaCO3N HCl x V HCl
PA Li PM BaCO3
masa Li2CO3 masa BaCO3
masa Li2CO3 masa Li xPM Li2CO3
2 PA Li
masa Li xPM Li2CO3 masa BaCO3
2 PA Li
(8) y (11) constituyen un sistema de 2 ecuaciones con dos incognitas.
V HCl (l)N HCl
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1,44E001 + 1,01E002 = 1,50E002 (14)
5,32E+000 + 1,00E+000 = 1,00E+000 (15)
1,44E001 + 1,01E002 y = 1,50E0021,44E001 + 2,71E002 y = 2,71E0020,00E+000 + 1,69E002 y = 1,21E002
y = 7,13E001= 5,40E002
= 5,40E002= 7,13E001
= 5,4= 71,3
masa Li masa BaCO3
masa Li masa BaCO3
xxx
x
masa Limasa BaCO3
% Li% BaCO3
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Elemento Sustancia
H 1,00794 80,06 40,03
S 32,065 98,08 49,04
O 15,9994
= (1)
+ =(2)
+ =(3)
= (4)
=(5)
De (3) y (5):
+ =(6)
= masa muestra (7)
= 80,06
= 98,08
= 1,000= 21,41E003
masa muestra = 1,000
5.9) Se disuelve en agua 1,000 g de ácido sulfúrico fumante (mezcla de H2SO4 y SO3), siendo necesarios para su neutralización
21,41 ml de solución de NaOH 1,000 N. Calcular el % de cada componente.
PA (g mol1) PM (g mol1) PE (g eq1)SO3
H2SO4
SO3 + H2O H→ 2SO4
H2SO4 + 2 NaOH Na→ 2SO4 + 2 H2O
ne H2SO4 (SO3) + ne H2SO4 (H2SO4 original) ne NaOH
masa H2SO4 (SO3) masa H2SO4 (H2SO4 original) N NaOH x V NaOHPE H2SO4 PE H2SO4
2 x (masa H2SO4 (SO3)) 2 x (masa H2SO4 (H2SO4 original)) N NaOH x V NaOH
PM H2SO4 PM H2SO4
n H2SO4 n SO3
masa H2SO4 (SO3) masa SO3
PM H2SO4 PM SO3
2 x (masa SO3) 2 x (masa H2SO4 (H2SO4 original)) N NaOH x V NaOHPM SO3 PM H2SO4
masa SO3 + masa H2SO4 (H2SO4 original)
PM SO3 g mol1
PM H2SO4 g mol1
N NaOH eq l1
V NaOH lg
(6) y (7) constituyen un sistema de 2 ecuaciones con dos incognitas a partir de las cuales se puede calcular las masas de ambos componentes de la muestra y luego el porcentaje en masa para cada componente.
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Elemento SustanciaNa 22,98977 40,00 40,00
O 15,9994 105,99 105,99
H 1,00794C 12,0107
= (1)
+ =250,0 (2)
50,00
=250,0 (3)50,00
= 40,00
= 105,99= 0,0860= 41,70E003= 7,60E003
masa muestra = 3,500
5.11) Una muestra de 3,500 g contiene NaOH y Na2CO3. Se disolvió en 250,0 ml. Una alícuota de 50,00 ml requiere 41,70 ml
de solución de HCl 0,0860 N para virar la fenolftaleína. Una segunda alícuota de 50,00 ml se trató con BaCl2 para precipitar el
carbonato. La solución necesita 7,60 ml de solución del ácido para virar la fenolftaleína. Calcular el % de cada componente de la muestra.
PA (g mol1) PF (g mol1) PE (g eq1)NaOH
Na2CO3
NaOH + HCl NaCl + H→ 2O
Na2CO3 + HCl NaHCO→ 3 + NaCl
Na2CO3 + BaCl2↓ BaCO→ 3 + 2 NaCl
NaOH + HCl NaCl + H→ 2O
ne NaOH + ne Na2CO3 ne HCl
masa NaOH masa Na2CO3 N HCl x V HCl (1) x
PE NaOH PE Na2CO3
masa NaOH N HCl x V HCl (2) xPE NaOH
PE NaOH = PF NaOH g mol1
PE Na2CO3 = PM Na2CO3 g mol1
N HCl eq l1
V HCl (1) lV HCl (2) l
g
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Ag 107.8682(2) Er 167.259(3) Mg 24.3050(6) Ru 101.07(2) Y 88.90585(2)Al 26.981538(2) Eu 151.964(1) Mn 54.938049(9) S 32.065(5) Yb 173.04(3)Ar 39.948(1) F 18.9984032(5) Mo 95.94(2) Sb 121.760(1) Zn 65.409(4)As 74.92160(2) Fe 55.845(2) N 14.0067(2) Sc 44.955910(8)Au 196.96655(2) Ga 69.723(1) Na 22.989770(2) Se 78.96(3)B 10.811(7) Gd 157.25(3) Nb 92.90638(2) Si 28.0855(3)Ba 137.327(7) Ge 72.64(1) Nd 144.24(3) Sm 150.36(3)Be 9.012182(3) H 1.00794(7) Ne 20.1797(6) Sn 118.710(7)Bi 208.9838(2) He 4.002602(2) Ni 58.6934(2) Sr 87.62(1)Br 79.904(1) Hf 178.49(2) O 15.9994(3) Ta 180.9479(1)C 12.0107(8) Hg 200.59(2) Os 190.23(3) Tb 158.92534(2)Ca 40.078(4) Ho 164.9332(2) P 30.973761(2) Te 127.60(3)Cd 112.411(8) I 126.90447(3) Pa 231.03588(2) Th 232.0381(1)Ce 140.116(1) In 114.818(3) Pb 207.2(1) Ti 47.867(1)Cl 35.453(2) Ir 192.217(3) Pd 106.42(1) Tl 204.3833(2)Co 58.933200(9) K 39.0983(1) Pr 140.90765(2) Tm 168.93421(2)Cr 51.9961(6) Kr 83.798(2) Pt 195.078(2) U 238.02891(3)Cs 132.90545(2) La 138.9055(2) Rb 85.4678(3) V 50.9415(1)Cu 63.546(3) Li [6.941(2)]† Re 186.207(1) W 183.84(1)Dy 162.500(1) Lu 174.967(1) Rh 102.90550(2) Xe 131.293(6)