Guía 4. Problemario de Gravimetría 2013

Universidad de Oriente- Núcleo Anzoátegui Unidad de Estudios Básicos Departamento de Ciencias Cátedra de Química Analítica Ingeniería Química

Guía 3. Problemario de Gravimetría 1) En una muestra de 200mL de agua mineral se determinó el contenido de calcio mediante la precipitación del catión en forma de Oxalato de Calcio. El precipitado obtenido se filtró, se lavó y se calcinó en crisol obteniéndose una masa de 26,7134g. Calcular la concentración de Ca en g/100mlLde H2O si la masa del crisol vacío era de 26,6002g 2) Una muestra de pirita impura que contiene aproximadamente 90-95% de FeS 2 se analiza oxidando el azufre a SO4-2 y precipitándolo como sulfato de bario. ¿Cuántos gramos de muestra deben analizarse si se quiere obtener un mínimo de 1g de sulfato de bario? 3) La concentración de arsénico en un insecticida puede determinarse gravimétricamente precipitándolo como MgNH4As2O4, posteriormente se lleva a ignición y se pesa como Mg 2As2O7. Determine el porcentaje en peso de As 2O3 en una muestra de 1,627g de insecticida en la que se identificaron 106,5mg de Mg2As2O7. 4) Se tiene una muestra de 2g Alumbre K 2SO4.Al2(SO4)3.24H2O la cual se disolvió, precipitando el aluminio en forma de su hidróxido, se recogió el precipitado mediante filtración, se lavó y luego de someterlo a ignición se obtuvo 0,2g de óxido de aluminio. Determine la pureza de la muestra de alumbre. 5) En una muestra de 1,4639g de piedra caliza se analizan el hierro, calcio y magnesio. Del primero se obtienen 0,0357g de óxido férrico. El calcio se precipita obteniendo 1,4058g de sulfato de calcio y el magnesio se aísla como pirofostafo de magnesio con un peso de 0,0672g. Reportar el contenido de estos metales en la muestra como porcentaje en peso de sus respetivos óxidos. 6) Para determinar la cantidad de hierro en un suplemento dietético se molió una muestra aleatoria de 15 comprimidos que pesó 20,505g de la cual se tomó 3,116g se disolvió y se trató para que le hierro precipitara como hidróxido férrico; este precipitado se recogió, se lavó y se llevó a ignición, hasta obtener un peso constante de 0,355g de óxido férrico. Informe el contenido de hierro por cada comprimido en forma de sulfato de hierro heptahidratado. 7) Las primeras determinaciones de pesos atómicos se hicieron con métodos gravimétricos. Para determinar el peso atómico del manganeso, se disolvió una muestra cuidadosamente purificada de bromuro de manganeso II de 7,16539g y el bromo precipitado en forma de bromuro de plata resultante pesó 12,53112g. Determine el peso atómico del Mn si los pesos atómicos de la plata y el bromo son 107,868 y 79,904 respectivamente.

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8) El contenido de hierro en un compuesto organometálico se determinó tratando una muestra de 0,4873 con ácido nítrico y calentando para volatilizar el material orgánico, tras la ignición el residuo de óxido férrico pesó 0,2091g. En una segunda muestra de 0,5123g del mismo compuesto se determinaron el carbono y el hidrógeno mediante análisis de combustión, obteniéndose 1,2119g de dióxido de carbono y 0,2482g de agua. Determine el porcentaje de hierro, carbono e hidrógeno en el compuesto. 9) Una muestra de 101,3mg de un compuesto orgánico del que se sabe que contiene cloro se somete a combustión y los gases se recogen en tubos absorbentes. El incremento de la masa del tubo utilizado para atrapar el dióxido de carbono es de 167,7mg y el del tubo que atrapa el agua es de 13,7mg. Una segunda muestra de 121,8mg se trata con ácido nítrico concentrado para producir el Cl 2 que posteriormente reacciona con Ag + formando 262,7mg de AgCl. Determine el porcentaje de carbono, hidrógeno y cloro en la muestra. 10) Una muestra de 0,7095g de detergente comercial se calcinó al rojo para destruir sus componentes orgánicos. El tratamiento del residuo con ácido clorhídrico en caliente dio fósforo en solución en forma de ácido fosfórico, el fosfato se precipitó como fosfato de magnesio y amonio hexahidratado mediante adición de magnesio y amoniaco acuoso; el precipitado se filtró, se lavó y una cuarta parte del mismo se convirtió en pirofosfato de magnesio mediante calcinación obteniéndose un residuo que pesó 0,1080g. Tomando como referencia esta información, calcule:   

El porcentaje de fósforo en la muestra reportado como trifosfato de sodio. Los gramos de fosfato de sodio presentes en un kilogramo de detergente. ¿Cuántos gramos de pirofosfato de magnesio se obtendrán si se trata medio kilogramo de detergente?

11) La bauxita es un mineral constituido por hidróxido de aluminio (Gibbsita) y silicato hidratado de aluminio (Caolinita). Se llevó a un laboratorio 2,5g de una muestra del mineral y se pulverizó, de allí se pesaron 1,2048g para su disolución en medio ácido y luego se añadió un exceso de 8-hidroxiquinolina, obteniéndose un precipitado de Al(C 9H6NO)3 que se secó y se calcinó obteniéndose finalmente 0,2584g de óxido de aluminio. En otro análisis se llevó a digestión por microondas 0,8224g de la muestra y se obtuvo un precipitado de 0,2412g de silicato de sodio. En base a este análisis realice los siguientes cálculos:   

Porcentaje de Gibbsita y Caolinita presentes en la muestra ¿Cuántos gramos de aluminio metálico había en la muestra? Si se toman 500g de una muestra con 23,8% de Caolinita, ¿cuántos gramos de óxido de aluminio debieron aislarse en el proceso?

12) El fulminato Hg(CON)2 es un compuesto altamente corrosivo y venenoso utilizado como detonante. En una fábrica de explosivos se desea analizar una muestra de 0,5231g de donde se toma una submuestra de 105,2mg y se disuelve en medio ácido hasta un volumen de 200mL, de esta solución se toman 50mL y se le añade lentamente ácido paraperyódico (H 5IO6), obteniéndose parapeyodato de mercurio Hg 5(IO6)2 que luego de ser filtrado, lavado y secado tuvo una masa de 21,4mg. Calcule el porcentaje de fulminato en la muestra y los gramos de mercurio en la muestra original, reportados como calomelanos (Hg2Cl2).

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13) Una muestra de 6,881g que contiene cloruro de magnesio y cloruro de sodio se disolvió en suficiente agua para formar 500ml de solución. El análisis del contenido de cloro en una alícuota de 50ml dio como resultado la formación de 0,5923g de cloruro de plata; mientras que en otra alícuota de 50ml se precipitó magnesio como fosfato de magnesio y amonio, luego se calcinó y se obtuvo 0,1796g de pirofosfato de magnesio. Calcule el porcentaje de cloruro de magnesio hexahidratado y de cloruro de sodio en la muestra. 14) Una muestra de 716,5mg que contiene una mezcla de sulfato de potasio y sulfato de amonio entre otras sustancias, se disolvió en agua y se trató con cloruro de bario precipitando todo el ion sulfato como sulfato de bario. El precipitado se filtró, se lavó y se secó hasta alcanzar una masa constante de 0,8835g. Posteriormente se tomó un tercio de la solución sobrenadante, la cual se alcalinizó eliminando el ion amonio en forma de amoniaco; a la solución resultante se le añadió tetrafenilborato de sodio, obteniéndose 0,1025g de tetrafenilborato de potasio. Determine el porcentaje de cada sal en la muestra. 15) Una muestra de 0,2510g compuesta únicamente de magnesio y zinc se disolvió en ácido y se trató con fosfato de amonio y amoniaco. El precipitado obtenido se filtró y se calcinó formando un sólido compuesto por pirofosfato de magnesio y pirofosfato de zinc de masa 0.9513g. Determine el porcentaje de magnesio y zinc en la muestra. 16) Una muestra compuesta exclusivamente de cloruro de cadmio y nitrato plumboso de masa 1,9245g se disuelve en medio acuoso. A la mitad de esta solución se le añade lentamente molibdato de amonio (NH4)2MoO4, obteniéndose un precipitado de molibdato plumboso (PbMoO 4) y molibdato de cadmio (CdMoO4) de masa 1,2844g. Determine el porcentaje de cada sal en la muestra. 17) Una mezcla de 0,8612g formada únicamente por bromuro de sodio, yoduro de sodio y nitrato de sodio, se analizó mediante la adición de nitrato de plata para precipitar el bromuro y el yoduro, obteniéndose 1,0186g de una mezcla de bromuro de plata y yoduro de plata. Posteriormente se calentó el precipitado en un flujo de Cl 2 para convertirlo en 0,7125g de cloruro de plata. Calcule el porcentaje en peso de cada especia existente en la mezcla. 18) Se tiene 0,5012g de una muestra que contiene yoduro de potasio y cloruro de amonio, la cual se disolvió completamente en medio ácido y se le añadió un exceso de nitrato de plata obteniéndose una precipitado de cloruro de plata y yoduro de plata que pesó 0,4715g; dicho precipitado se calentó en una corriente de Cl 2 para convertir el yoduro de plata en cloruro de plata. Si el precipitado obtenido después de este tratamiento pesó 0,3922g, determine el porcentaje de yoduro de potasio y cloruro de amonio en la muestra. 19) Dos muestras de una aleación compuesta de plata y cobre, ambas de 0,2175g se disuelven por separado con ácido nítrico concentrado. En una disolución se añade yodato de potasio en exceso, obteniéndose un precipitado de yodato de plata y yodato cúprico de masa 0,3152g; mientras que a la otra disolución se le añadió lentamente un exceso de yoduro de potasio, precipitando 0,1356g de yoduro de plata. Con esta información, determine el porcentaje en peso de plata y cobre en la muestra.

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20) Una muestra de 2,00g de metal Dow que contiene aluminio, magnesio y otros metales, se disolvió y trató para evitar interferencias por otros metales. El aluminio y el magnesio se precipitaron con 8-hidroxiquinolina, tras filtrar y secar el peso de la mezcla de Al(C 9H6NO)3 y Mg(C9H6NO)2 era de 7,8154g. Posteriormente se calentó la mezcla de precipitado seco convirtiéndola en una mezcla de óxido de aluminio y óxido de magnesio que pesó 1,0022g. Calcule el porcentaje en peso de aluminio y magnesio en la aleación. 21) Una muestra de 0,2056g compuesta solamente de cloruro de zinc, cloruro de bismuto y cloruro de sodio se disuelve en medio acuoso y se le añade lentamente (NH 4)2HPO4, obteniéndose 172,2mg de un precipitado compuesto de pirofostato de zinc y fosfato de bismuto. Posteriormente se tomó una cuarta parte de este precipitado, previamente secado y homogeneizado y se redisolvió en medio acuoso para burbujear sulfuro de hidrógeno en una campana especial obteniéndose 39,2mg de otro precipitado compuesto de sulfuro de bismuto y sulfato de zinc. Determine la masa en miligramos de cada sal en la muestra 22) 5,0000g de una muestra compuesta únicamente de óxido de magnesio y óxido de zinc se sometió a un análisis para determinar su composición. La muestra fue disuelta en medio ácido y luego se añadió fosfato monoácido de amonio obteniéndose un precipitado compuesto de fosfato de magnesio y amonio y fosfato de zinc y amonio, este precipitado se lavó y se calcinó obteniéndose 9,9663g de un sólido compuesto de pirofosfato de magnesio y pirofosfato de zinc. Determine el porcentaje de magnesio y zinc en la muestra, reportado como sus respectivos óxidos. Si en otro análisis de 3,5223g de muestra se obtuvo una composición de 32,5% de fosfato de magnesio y 25,6% de nitrato de zinc ¿Cuántos gramos de precipitado calcinado se obtendrían? 23) La cantidad de hierro y manganeso en una aleación puede ser determinada por la precipitación de los metales con 8-hidroxiquinolina; después de lavar la mezcla precipitada, el precipitado es disuelto y la cantidad de 8-hidroxiquinolina es determinada por otro método. En un análisis típico, una muestra de 127,3mg de una aleación que contiene hierro, manganeso y otros metales fue disuelta en ácido y tratada con un agente enmascarante para prevenir interferencias de otros metales. El hiero y el manganeso fueron precipitados y aislados como Fe(C 9H6NO)3 y Mn(C9H6NO)2 produciendo una masa total de 867,8mg; mientras que la cantidad de 8-hidroxiquinolina en la mezcla precipitada fue de 5,276mmol. Reporte el %m/m de Fe y Mn en la aleación. 24) Una muestra de 5,000g que contiene alúmina (Al 2O3) y alumbre potásico KAl(SO 4)22H2O se somete a un análisis gravimétrico. La mitad de la muestra original se disuelve en medio ácido y se añade lentamente fosfato ácido de amonio, obteniéndose un precipitado de fosfato de aluminio cuya masa es 1,6502g. Luego una cuarta parte de la muestra original se disuelve en medio ácido y se le añade gota a gota cloruro de bario, obteniéndose 0,4304g de sulfato de bario. Determine el porcentaje de alumbre y alúmina en la muestra.

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25) Una muestra de un mineral cuya masa es de 3,2844g y que contiene nitrato plumboso y cloruro de bario, además de impurezas es sometida a un análisis gravimétrico. Dicha roca se disuelve en medio acuoso hasta llegar a un volumen de 500 mL. A la mitad de esta solución se le añade un exceso de ácido sulfúrico formándose un precipitado de sulfato de bario y sulfato plumboso de masa 852,5mg. A otra alícuota de un quinto del volumen original se le añadió cromato de potasio obteniéndose un precipitado de cromato plumboso de masa 128,2mg. Determine el porcentaje de cada sal en la muestra y los gramos de sulfato precipitados si 2,5428g de la muestra tienen 20% de acetato plumboso y 30% de nitrato de bario dihidratado. 26) Una muestra de 5,0000g que contiene sulfato de zinc y sulfato cúprico se procesa analíticamente para determinar las cantidades de sus componentes. Para ello se toma la quinta parte de la muestra original y se disuelve en medio ácido, utilizándose un matraz de 500mL. A continuación se tomaron 25,0mL de esta solución, a la cual se le añadió lentamente ácido quináldico (C 10H7NO) y se alcalinizó progresivamente, obteniéndose 67,5mg de un precipitado de Cu(C 10H6NO)2 y Zn(C10H6NO)2. Posteriormente a otra porción de 50,0mL se le añade fosfato de amonio (NH 4)3PO4 obteniéndose un precipitado de NH4ZnPO4. El precipitado se lavó, se calcinó y se llevó a peso constante obteniéndose 35,9mg de Zn2P2O7. En base a esta información determine:  

Los gramos de cada sulfato en la muestra La masa del precipitado combinado para una muestra de 2,0000g que contiene 20% de sulfato de zinc y 30% de sulfato de cobre.

27) Una muestra de 30,52mg de oxalato de calcio dihidratado se calentó desde temperatura ambiente hasta 1000ºC, en el proceso se observó una perdida de masa de 4,212mg entre 100-250ºC, una segunda pérdida entre 400-500ºC de 3,268mg y por último una reducción de 5,138mg entre los 700-850ºC. Elabore el termograma correspondiente, señalando las reacciones ocurridas y calculando el porcentaje de residuo sólido en cada paso. 28) Una muestra de 38,63mg de ozónido potásico se descompuso térmicamente según la siguiente reacción: 4KO3(s) 2K 2O(s) + 5O2(g) Se aplicó un aumento gradual de temperatura de 10ºC/min desde 20ºC hasta 100ºC, observándose una disminución de 7,10mg entre 70ºC y 80ºC. Elabore el termograma correspondiente y en base a éste responda: ¿Cuánto ozónido se descompuso en el análisis de otra muestra en el que se recogió en una trampa 15,25mg de gas liberado? ¿Cuál era el porcentaje en peso de KO 3 si una muestra de 29,62g de KO 3 impuro experimentó una pérdida de masa de 4,86mg en un tratamiento similar?

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29) Se sometieron a un análisis termogravimétrico 70g de óxido mercúrico aplicándose un aumento gradual de la temperatura de 50ºC/min desde 50ºC hasta 700ºC, observándose una primera disminución de masa de 2,59g entre 450º-500ºC y otra disminución de igual valor entre 600-650ºC. Las reacciones de descomposición del HgO son las siguientes: 4HgO(s) 2Hg2O(s) + O2(g) 2Hg2O(s) 4Hg(l) + O2(g) Elabore el termograma correspondiente y calcule: ¿Cuánto oxígeno se habrá liberado a los 550ºC si se tienen 50g de HgO sometidos a este proceso? ¿Cuál es el porcentaje de pureza de una muestra de HgO si 200g de muestra desprendieron para todo el proceso 12,5g de oxígeno? 30) Una muestra de oxalato de calcio hidratado que pesó 24,60mg fue calentada desde temperatura ambiente hasta 1000ºC a una velocidad de 5ºC/min. Una primera disminución de masa de 3,03mg fue observada entre 100-250ºC, luego entre 400-500ºC se observó una disminución de 4,72mg y finalmente entre 700-850ºC la disminución de masa fue de 7,41mg. Las reacciones de descomposición asociadas son las siguientes: CaC2O4.H2O(s) CaC2O4(s) + H2O(g) CaC2O4(s) CaCO3(s) + CO(g) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Construya el termograma correspondiente y en base a la información suministrada calcule lo siguiente: ¿Cuál es el porcentaje de residuos sólidos en la muestra original? ¿Qué masa de residuo sólido se registra a una hora de haberse iniciado el análisis termogravimétrico, considerando una temperatura inicial de 0ºC? ¿Cuántos gramos de agua, monóxido y dióxido de carbono se liberaran si se hacen descomponer 70,05g de oxalato de calcio hidratado? Si en otra determinación mediante una trampa de agua se determinó la presencia de 8,5g en la descomposición de una roca de 150g. ¿Qué porcentaje de oxalato de calcio hidratado hay presente en dicha muestra?

31) Se disolvió una muestra de 0,6025 gramos y se precipitaron los iones Ca y Ba presentes como Oxalato de Calcio Hidratado y Oxalato de Bario Hidratado, respectivamente. Los oxalatos se calentaron en una balanza termogravimétrica dando un residuo que pesaba 0,5713gramos en el intervalo de 320 a 400ºC y de 0,4673 gramos en el intervalo de 580 a 620ºC. Construya el termograma correspondiente señalando las reacciones que representan cada etapa. Calcule el porcentaje de Ca y Ba en la muestra original.

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32) 250g de yodato cobaltoso hexahidratado se someten a un análisis termogravimétrico en donde se aplica un incremento gradual de la temperatura ocurriendo las siguientes reacciones de descomposición: Co(IO3)2.6H2O(s) Co(IO3)2 (s) + 6H2O(g) Co(IO3)2(s) CoI2 (s) + 3O2(g) CoI2 (s) Co(s) + I2(g) Se observó una primera disminución de la masa entre 61º-80ºC de 52,25g; luego entre 473528K se redujo la masa en 46,45g y por último se observó otra disminución entre 505-520ºC quedando una masa de 28,51g de residuo. Elabore el termograma correspondiente al proceso y calcule: 

  

Si en un proceso se recogieron 92,5g de oxígeno ¿Cuántos gramos de la sal hexahidratada se sometieron a la termogravimetría?¿Cuantos gramos de cobalto metálico se obtuvieron al final del proceso? Si a los 673K se encontraron 75,3g de residuo ¿Qué cantidad de gases se ha liberado hasta este punto del proceso? Si el gradiente térmico es de 10ºC/min ¿En cuánto tiempo desde el inicio del proceso comienza la descomposición del yodato cobaltoso? ¿Qué gradiente térmico se necesita para descomponer completamente el yoduro cobaltoso en 40minutos?

33) En una termobalanza analítica se colocaron 0,3510Kg de sulfuro de cobre y arsénico para someterlo a un termoanálisis desde 20ºC hasta 1000ºC a razón de 0,5ºC/seg observándose las siguientes reacciones de descomposición térmica: CuS.As2S5 (s) CuS (s) + As2S 5 (g) 4CuS(s) 2Cu2S (s) + S2(g) 2Cu2S (s) 4Cu(s) + S2(g) Durante el termoanálisis se observa que entre 450ºC y 480ºC se produce una disminución en la masa registrada por la termobalanza de 267,2g. Luego entre 933K y 978K se observó otra disminución quedando un remanente en el sistema de 68,9mg. Por último a 930ºC se inicia una descomposición que finaliza a los 965ºC donde se liberan 13,88g. En base a esta información, elabore el termograma correspondiente y calcule: 

    

Si se someten al termoanálisis 250g de una muestra y se recogen en una trampa para azufre 850mg al finalizar el proceso, determine el porcentaje de sulfuro de cobre y arsénico en la muestra. Si a 773K se observa una masa de 122,5g en la termobalanza ¿Cuántos gramos de cobre metálico se esperan obtener al final del termoanálisis? Estime los minutos necesarios para completar la descomposición del sulfuro cúprico. Proponga un gradiente térmico adecuado en ºC/s para iniciar la liberación de sulfuro de arsénico (V) a los 5 minutos de comenzarse el termoanálisis. ¿Cuántos gramos de sulfuro cuproso y sulfuro cúprico se espera obtener si se colocan inicialmente 600g de sulfuro de cobre y arsénico al 78,6% de pureza? Los miligramos de azufre liberados a 1157K si se liberaron 0,0356g de sulfuro de arsénico (V)

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34) En una termobalanza que se encuentra a 30ºC se colocan 50g de perclorato cuproso dihidratado, los cuales se calientan a razón de 10ºC por minuto, obteniéndose el siguiente termograma: Masa (g) CuClO42H2O

50,0

CuClO4 40,93

12,05

{

CuClO CuCl

24,86

30

80

100

150

180

230

270

Temperatura (ºC)

De acuerdo a la información suministrada por el termograma:    

Escriba las ecuaciones que ocurren en el proceso Si entre los 403K y los 573K se desprendieron 70g de gas ¿Cuántos gramos de la sal dihidratada se introdujeron en la termobalanza? Si para el último plató se registra una masa de 250g ¿Cuántos gramos debe registrarse en la primera pendiente? Si se introdujeron en la termobalanza a 30ºC 150g de hipoclorito cuproso al 65% ¿Cuántos gramos registrará la balanza al final del proceso?

35) Se le efectuó un termoanálisis a 20,0g de bicarbonado de sodio, aplicándose un gradiente térmico de 3,25ºC/min. Esto dio como resultado el siguiente termograma:

Masa (g) 20,00

NaHCO3 H2O + CO2

12,62

{ 543

Na2CO3

550

Temperatura (ºC)

Un análisis del gas liberado arroja un 29,0% de humedad    

¿Cuántos gramos de bicarbonado de sodio al 90% de pureza se deben colocar en la termobalanza para obtener un residuo de 25,0gramos? Si en una trampa para anhídrido carbónico se retienen 116,3mg del gas. Determine los gramos de agua y de carbonato de sodio generados en el proceso. ¿Cuántos minutos desde el inicio del termoanálisis deben transcurrir para que ocurra la descomposición total del bicarbonado de sodio? En otro proceso se tiene que a 800K la termobalanza registra una masa de 16,38g. determine los gramos de agua que deben liberarse.

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