Taller de Química Analítica [PDF]

Zitiervorschau

Taller de química analítica Nombres: Jeimy Sánchez, Loraine Gil, Neil Álvarez, Laura Navarro. 1) A y B reaccionan como sigue: 𝐴 + 𝐵 → 𝐶 + 𝐷. La constante de equilibrio es 20𝑥103 . Si 0.30 mol de A y 0.80 mol de B se mezclan en 1L ¿Cuáles serían las concentraciones de A, B, C, Y D una vez finalizada la reacción? 𝐾=

[𝐶][𝐷] = 2.0𝑋103 [𝐴][𝐵]

[A] = X [𝐵] = [0.80 − 0.30] + 𝑋 = 0.50 + 𝑋 ≈ 0.50 𝑀 [𝐶] = [𝐷] = 0.30 − 𝑋 = 0.30𝑀 [(0.30)(0.30)] = 2.0𝑋103 [(𝑋)(0.50)] 𝑿 = 𝟗. 𝟎𝑿𝟏𝟎−𝟓 𝑴 = [𝑨] 3) La constante de disociación para el ácido salicílico, 𝐶6 𝐻4 (𝑂𝐻)𝐶𝑂𝑂𝐻, es 1.0𝑥10−3. Calcular el porcentaje de disociación de una solución 1.0𝑥10−3 . Hay protón disociable. 𝐻𝐴 = 𝐻 + + 𝐴− [𝐻 + ][𝐴] = 𝐾𝑒𝑞 = 1.0𝑋10−3 [𝐻𝐴] En equilibrio: [𝐻 + ] = [𝐴− ] = 𝑋 [𝐻𝐴] = 1.0𝑋10−3 − 𝑋 Aquí [𝐻𝐴] < 100 𝑋 𝐾𝑒𝑞 Solucionando las x (𝑋)(𝑋) = 1.0𝑥10−3 1.0𝑥10−3 − 𝑋 𝑋 2 + 1.0𝑋10−3 𝑋 − 1.0𝑋10−6 = 0 𝑥 = (1.0X10−3 ) ±

√(1.0𝑋10−3 )2 − 4.0X10−6 = 𝟔. 𝟎𝑿𝟏𝟎−𝟒 𝑴 2

6.0𝑥10−4 𝑋 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 = [ ] 𝑥 100 % = 𝟔𝟎 % 1.0𝑥10−3

5) Calcular el porcentaje de disociación del ácido salicílico en el problema 3 si la solución contuviera también salicilato de sodio 1.0𝑥10−2 𝑀 (La sal del ácido salicílico). 𝐻𝐴 = 𝐻 + + 𝐴− En equilibrio [𝐻 + ] = 𝑋 [𝐴− ] = 1.0𝑋10−2 + 𝑋 ≈ 1.0𝑋10−2 [𝐻𝐴] = 1.0𝑋10−3 − 𝑋 ≈ 1.0𝑋10−3 𝐴− Suprimirá la disociación y así supondremos que x es pequeño [𝐻 + ][𝐴− ] = 1.0𝑋10−3 [𝐻𝐴] (𝑋)(1.0𝑋10−2 ) = 1.0𝑋10−3 (1.0𝑋10−3 ) 𝑿 = 𝟏. 𝟎𝑿𝟏𝟎−𝟒 𝑴 =Consentracion disociada 1.0𝑥10−4 % 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜 = [ ] 𝑥100 % = 𝟏𝟎 % 1.0𝑥10−3 8) Escribir expresiones de balance de carga para: a) Una solución saturada de 𝐵𝑖2 𝑆3, b) Una solución 𝑁𝑎2 𝑆. a) Equilibrios 𝐵𝑖2 𝑆3 → 2𝐵𝑖 3+ + 3𝑆 2− 𝑆 2− + 𝐻 + → 𝐻𝑆 − 𝐻𝑆 − + 𝐻 + → 𝐻2 𝑆 𝐻2 𝑂 → 𝐻 + + 𝑂𝐻 − 𝟑[𝑩𝒊𝟑+ ] + [𝑯+ ] = 𝟐[𝑺𝟐− ] + [𝑯𝑺− ] + [𝑶𝑯− ] b) Equilibrios 𝑁𝑎2 𝑆 → 2𝑁𝑎+ + 𝑠 2− 𝑆 2− + 𝐻 − → 𝐻𝑆 − 𝐻𝑆 − + 𝐻 + → 𝐻2 𝑆 𝐻2 𝑂 → 𝐻 + + 𝑂𝐻 − [𝑵𝒂+ ] + [𝑯+ ] = 𝟐[𝑺𝟐− ] + [𝑯𝑺− ] + [𝑶𝑯− ]

13) Calcular el pH de una solución 0.100 M de ácido acético usando el procedimiento de balance de carga/ masa. Equilibrios 𝐻𝑂𝐴𝑐 → 𝐻 + + 𝑂𝐴𝑐 − 𝐻2 𝑂 → 𝐻 + + 𝑂𝐻 − Expresiones de equilibrio [𝐻 + ][𝑂𝐴𝑐 − ] 𝐾𝑎 = = 1.75𝑥10−5 [𝐻𝑂𝐴𝑐]

[1]

𝐾𝑤 = [𝐻 + ][𝑂𝐻 − ] = 1.00𝑋10−14

[2]

Expresiones de balance de masa 𝐶𝐻𝑂𝐴𝑐 = [𝐻𝑂𝐴𝑐][𝑂𝐴𝑐 − ] = 0.100 𝑀

[3]

[𝐻 + ] = [𝑂𝐴𝑐 − ] + [𝑂𝐻 − ]

[4]

Expresiones de equilibrio de carga [𝐻 + ] = [𝑂𝐴𝑐 − ] + [𝑂𝐻 − ]

[5]

Números de expresiones vs número de incógnitas Tenemos 4 incógnitas [𝐻𝑂𝐴𝑐], [𝑂𝐴𝑐 − ], [𝐻 + ], [𝑂𝐻 − ] Las expresiones son (dos equilibrios y dos balances de masa) Simplificado: en una solución acida [𝑂𝐻 − ] < [𝐻 + ] Suponiendo [𝑂𝐴𝑐 − ] < [𝐻𝑂𝐴𝑐], ya que 𝐾𝑎 < 0.01𝐶 De (4): [𝑂𝐴𝑐 − ] = [𝐻 + ] De (3): [𝐻𝑂𝐴𝑐] = 0.100 𝑀 De (1):

[𝐻 + ]2 0.100

= 1.75𝑋10−5

[𝐻 + ] = 3.77𝑋10−3 pH: 2.43 14) Calcular las fuerzas iónicas de las siguientes soluciones: a) 0.30 𝑀 𝑁𝑎𝐶𝑙, b) 0.30 𝑀 𝑁𝑎2𝑆𝑜4, c) 0.30 𝑀 𝑁𝑎𝐶𝑙 y 0.20 𝑀 𝐾2𝑆𝑜4, d) 0.20 𝑀 𝐴𝑙2(𝑆𝑜4)3 𝑌 0.10 𝑀 𝑁𝑎2𝑆𝑜4. a)

𝑢=

b) 𝑢 =

[𝑁𝑎+ ](1)2 +[𝐶𝑙 − ](1)2 2

=

[𝑁𝑎+ ](1)2 +[𝑆𝑂4 2− ](2)2 2

[(0.30)(1)+(0.30)(1)] 2

=

= 0.30

[(0.60)(1)+(0.30)(4)] 2

= 0.90

c) 𝑢 =

[𝑁𝑎+ ](1)+[𝐶𝑙 − ](1)2 +[𝐾 + ](1)2 +[𝑆𝑂4 2− ](2)2 ]

2 [(0.30)(1)+(0.30)(1)+(0.40)(1)+(0.20)(4)] 2

d) 𝑢 =

=

= 0.90

[𝐴𝑙 3+ ](3)2 +[𝑆𝑂4 2− ](2)2 +[𝑁𝑎+ ](1)2 ] 2

=

[(0.40)(9)+(0.60+0.10)(4)+(0.20)(1) 2

18) Calcular la actividad del Ion 𝑁𝑂3 − en una solución 0.0020 M 𝐾𝑁𝑂3

𝑢=

[(0.0020)(1)2 +(0.0020)(1)2 2

= 0.0020

Ya que 𝑢 < 0.01 usamos la siguiente ecuación 1

−𝐿𝑜𝑔𝑁𝑜3 − =

[(0.51)(1)2 (0.0020)2 ] 1

= 0.022

[1+(0.0020)2 ]

𝑓𝑁𝑂3 − = 0.95 𝑎𝑁𝑂3− = (0.0020) (0.95) = 0.0019 M 21) Calcular el pH de una solución 5.0𝑋10−3 𝑀 de ácido benzoico en agua. a) 𝐻𝑏𝑒𝑛𝑧 = 𝐻 + + 𝐻𝑏𝑒𝑛𝑧 − [𝐻 + ][𝐻𝑏𝑒𝑛𝑧 − ] 𝑁𝑎 = = 6.3𝑋10−5 [𝐻𝑏𝑒𝑛𝑧] +

[𝑋][𝑋] = 6.3𝑋10−5 −3 5.0𝑋10 𝑋 = 5.6𝑋10−4 𝑀 = [𝐻 + ] 𝑃𝐻 = −𝐿𝑜𝑔(5.6𝑋10−4 ) = 𝟑. 𝟐𝟓

= 3.3