Solucionario Hamilton capitulo 11

CAPITULO 11 11,1 ¿Cuál es el peso equivalente equivalente gramo de cada uno de los ácidos, suponiendo que que hay neutralización completa al menos que se especifique lo contrario: (a) KHSO 4 (b) H2SeO4 (c) N2O5 (d) B2O3 (que reacciona reacciona con  NaOH para formar H2BO3-) (e) As2O5 (que reacciona con una una base base para formar HAsO42-  ) (f) CrO3  Solución: Peso equivalente a) KHSO4 + OH -  KSO4-

+ H2O

136.17 / 1 =136.17

 b) H2SeO4  + 2OH-  SeO4= + 2 H2O

144.96 / 2 = 72.482

c) N2O5 + H2O  2 HNO3 2HNO3 + 20H-  2NO3- + 2H2O

108 / 2

 N2O5 d)

= 54

+ 2OH-  2NO3- + H2O

B2O3 + 3 H2O  2H3BO3 2H3BO3  + 2 OH-  2H2BO3- + 2H2O

69.62 / 2 = 34,81

B2O3  + 2 OH-  2H2BO3 e) As2 O5 + 3H2O  2H3AsO4 2H3AsO4 + 4 OH-   2HAsO4= + 4H2 O

229.84 / 4 = 57.48

As2O5  + 4OH-   2HAsO4= + H2 O f) CrO3 + H2O  H2CrO4 2H2CrO4  + 2OH-  CrO4= + 2H2O CrO3  + 2OH-  CrO4= + H2O

100 / 2 = 50

11.2 ¿Cuál es el peso miliequivalente de cada una una de las siguientes bases, suponiendo suponiendo que hay neutralización completa en cada caso (a) ZnO (b) Ba(OH) 2.8H2O (c) Pb2 (OH)2CO3 (d) NH3 (e) Tl2O ? Solución: (a) ZnO + H2O   Zn(OH)2 Zn(OH)2 + 2H+  Zn + 2H2 O Zn + 2H+   Zn + H2O

81.37 / 2000 = 0.04069

(b) Ba(OH)2 8H2O + 2H+  Ba2+  + 10H2O

315.48 / 2000 = 0.1578

(a)

Pb2 (OH)2 CO3 + 4 H+  2Pb2+ + 2 H2O + H2CO3 508.38 / 4000 = 0.1271

(b) (e)

 NH3 + H+  NH4+ Tl2O + H2 O   2Tl(OH)2 2Tl(OH)2 + 2H+  2Tl+ + 2H2O Tl2O + 2H+  2Tl+ + H2O

17 / 1000

= 0.017

424.74 / 2000 = 0.2124

11.3 a) ¿Cuál es es el peso miliequivalente miliequivalente gramo del K 2CO3 en la reacción K 2CO3  + HCl   KHCO3  + KCl (b) ¿Cuál es el peso equivalente gramo del H3PO4 en la reacción H3PO4  + 2NaOH  Na2HPO4 + 2H2O c) ¿Cuál es el peso equivalente equivalente del Al2O3 En la reacción Al 2O3. XH2O + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + (3+x) H2O? Solución a)  b) c)

K 2CO3 / 1000 = 138.21 / 1000 = 0.1382 H 3PO4  / 2 = 98 / 2 = 49 Al2 O3 / 6 = 101.96 / 6 = 16.99

Ca(OH)2 0.01000 M (d) 30.63ml de Ca(OH)2  N/100? Solución a)

M = n/ V n = M * V = 1*1 = 1 W = n = 1 (PM) W = PM = 126.07

 b)  equiv H2C2O42H2O = N * V W 126,07 /2

= 0.5 * 0.400

W = 12.61 c.)

 NCa(OH)2

= M * i = 0.0100 * 2 = 0 .0200

 equiv Ca(OH)2 =  equiv CaO  N * V

=

0.020 * 0.500 =

W . P equiv W . 56/2

W = 0.28 gr CaO

 equiv Ca(OH)2 =  equiv CaO  N * V

=

0.010 * 0.03063 =

W . P equiv W . 56/2

W = 0.00858 gr CaO

11.5 El ácido fórmico HCOOH, es monobásico,que está ionizado al 3.2% en solución 0.20 N ¿Qué peso de ácido  puro debe disolverse en 250ml para preparar una solución 0.2000N? Solución  N =  equiv V  equiv = N * V W = N*V P equiv W = N * V * (peso equiv) W = 0.2000 * 0.250 * (46.03 / 1) W = 2.302 gramos 11.6

¿Cuál es la normalidad como ácidos y como bases de las siguientes soluciones ácido sulfuroso, que contiene 6.32 gr de SO 2 por litro (b) hidróxido de amonio que contiene contiene 17.5 gr de NH3 en 480 ml , (c) Tetroxalato de  potasio 0.1000 M KHC2O.H2C2O2.2H2O , suponiendo reposición de todos los hidrógenos disponibles? Solución a)

SO2 + H2O H2SO3 H2SO4  + 20H-  SO3= + 2H20 SO2  + 2OH-  SO3= + 2H2 O 6.32 gr SO2 * 1 mol SO2 * 2 equiv L 64.02 gr SO2 1 mol

= 0.197 N

Ca(OH)2 0.01000 M (d) 30.63ml de Ca(OH)2  N/100? Solución a)

M = n/ V n = M * V = 1*1 = 1 W = n = 1 (PM) W = PM = 126.07

 b)  equiv H2C2O42H2O = N * V W 126,07 /2

= 0.5 * 0.400

W = 12.61 c.)

 NCa(OH)2

= M * i = 0.0100 * 2 = 0 .0200

 equiv Ca(OH)2 =  equiv CaO  N * V

=

0.020 * 0.500 =

W . P equiv W . 56/2

W = 0.28 gr CaO

 equiv Ca(OH)2 =  equiv CaO  N * V

=

0.010 * 0.03063 =

W . P equiv W . 56/2

W = 0.00858 gr CaO

11.5 El ácido fórmico HCOOH, es monobásico,que está ionizado al 3.2% en solución 0.20 N ¿Qué peso de ácido  puro debe disolverse en 250ml para preparar una solución 0.2000N? Solución  N =  equiv V  equiv = N * V W = N*V P equiv W = N * V * (peso equiv) W = 0.2000 * 0.250 * (46.03 / 1) W = 2.302 gramos 11.6

¿Cuál es la normalidad como ácidos y como bases de las siguientes soluciones ácido sulfuroso, que contiene 6.32 gr de SO 2 por litro (b) hidróxido de amonio que contiene contiene 17.5 gr de NH3 en 480 ml , (c) Tetroxalato de  potasio 0.1000 M KHC2O.H2C2O2.2H2O , suponiendo reposición de todos los hidrógenos disponibles? Solución a)

SO2 + H2O H2SO3 H2SO4  + 20H-  SO3= + 2H20 SO2  + 2OH-  SO3= + 2H2 O 6.32 gr SO2 * 1 mol SO2 * 2 equiv L 64.02 gr SO2 1 mol

= 0.197 N

c)

i =3  N = i * M  N = 3 * 0.100 = 0.300

11.7.

Una solución de H2SO4; tiene una gravedad específica de 1.100 y 15.7% de ácido H 2SO4  en peso. (a) ¿Cuál es la normalidad de la solución? (b) ¿Cuántos pesos equivalentes gramos de SO 3 combinados están  presentes en 750 ml de la solución? Solución a)

M=

10* (sp)* (%) = PM

_10 * 1.100*15.71 98.08

=

1.762

 N = i * M = 2 * 1.762 = 3.524  b)

# equiv H2SO4

= # equiv SO3  combinado

3.524 * 0.750

= # equiv SO3  combinado

# equiv SO3  combinado = 2.643 11.14.

¿Cuál es la normalidad normalidad de una solución alcalina hecha hecha disolviendo 6.73 gr de NaOH (99.5% de NaOH, 0.5% de H 2O) y 9.42 gr de Ba(OH)2.8H2O en agua y diluyendo hasta 850 ml? Solución # equiv NaOH =

6.73 * 0.995 40

# equiv Ba(OH) 2.8H2O =

= 0.1674

9.42 315.48  2

. = 0.0597

# equiv total = 0.1674 + 0.0597 = 0.2271  N = 0.2271 0.850 11.15.

= 0.267

Si se se mezcla mezcla 50.00 ml de solución de ácido sulfúrico sulfúrico (gravedad específica 1.420) y 50.00 ml de solución solución de H2SO4 (con 95.60% de sulfato de hidrógeno en peso) se mezclan y se se diluyen hasta tener 1500 ml. ¿Cuál es la normalidad de la solución como un ácido? Solución Tabla

% 52.15 95.60

sp 1.42 1.84

50 ml * 1.42 gr * 52.15 gr H2SO4 ml 100 gr

= 37.0265

50 ml * 1.84 gr * ml

= 87.952

95.60 g H2SO4 100 gr

gr H2SO4 total = 37.0265 + 87.925 = 125  N = W / PE = 125 / 49 = 1.70 V 1.5 11.16.

Si una muestra de NaOH sólido está contaminada con 2.00% de Na 2CO3 y 6.00% de H2O y si se disuelven 40.00 gr. en agua y se diluyen hasta tener un litro. ¿Cuál es la normalidad de la solución resultante como una base? Solución Suponga neutralización completa. # equiv NaOH = 40 * 0.92 = 0.920 40

 N = 0.935 = 0.935 1 11.17.

Si 50.00 gr. de ácido dibásico (peso molecular 126.0) se mezclan con 25.00 gr de ácido monobásico sólido (peso molecular 122.0) y la mezcla se disuelve y se diluye hasta tener 2500 ml. ¿Cuál es la normalidad de la solución como ácido? Suponga neutralización completa. Solución # equiv ácido dibásico =

11.20.

50 = 0.7937 126 / 2

# equiv ácido monobásico = 25 = 0.2049 122  N = 0.7937 + 0.2049 = 0.3994 2.5 Cierta solución contiene 0.109 gr. de Na2CO3  por ml. ¿A qué volumen deben diluirse 100.0 ml de la solución para hacerla 0.0100 N? Solución 0.0109 gr de Na 2CO3  * 1 equiv gr ml 53 gr de Na2CO3

*

1000 ml 1L

= 0.2057 N

Aplicando la ley de dilución  N1V1 = N2V2 0.2057 * 100 = 0.01 * V 2 V2  = 2057 ml. 11.21.

¿Qué volúmenes de ácidos 6.00 N y 3.00 N deben mezclarse para preparar un litro de ácido 5.00 N? Solución  Nf  = N1V1 + N2V2 V1 + V2 5 = 6V1 + 3V2 1 6V1 + 3V2 = 5 Pero sabemos que V1 + V2 = 1 Resolviendo

11.22.

V1 = 0.667 lt. V2 = 0.333 lt.

Una solución de H2SO4 gravimétricamente se estandariza y se encuentra que 25.00 ml precipitan 0.3059 gr BaSO4. ¿A qué volumen debe diluirse un litro de ácido para hacerlo 0.1000 N? Solución # equiv H2SO4 = # equiv BaSO4  N1* V1 = W PE  N1 * 0.025 = 0.3059 233.4 / 2  N1

= 0.1048

Ahora encontraremos el volumen a que debe diluirse 1 lt de solución de H 2SO4  0.1048 N para hacerla 0.1000 N.  N1V1 = N2V2 0.1048 * 1

= 0.100 * V2 V   = 1.048 lt.

 N1 = 0.537 V1 = 1000  Nf   = 0.6

 Nf  = N1 V1 V1

N2  = 1.00 V2 = x

+ +

N2 V2 V2

0.6 = 0.537 * 1000 + 1.00 * (x) 1000 + x x = 157.5 11.24.

(a) ¿Qué volumen de H2O debe agregarse a 760ml. de solución de Ba(OH) 2 0.2500 M para preparar una solución que sea 0.1000 N? (b) ¿Cuántos gr. de Ba(OH) 2.8H2O se deben disolver y diluir en 400ml. para  preparar una solución que sea 0.08333 N? (c) ¿Cuántos moles por litro y cuántos pesos equivalentes gramo por litro contiene esta última solución?. Solución a) Para el Ba(OH)2 se tiene que N = 2 * 0.25 = 0.50 Aplicando la ley de dilución  N1 V1 = N2 V2 0.5 * 760 = 0.1 V2 V2 = 3800ml. entonces el agua a adicionar será: 3800

-

760 = 3040ml.

 b) # equiv Ba(OH)2.8 H2O = N V W = N * V PE W 315.48/2

= 0.08333 * 0.4

W = 5.26 c) # equiv = N V = 0.08333 * 1.0 = 0.08333 # moles = M V = 0.08333 * 1.0 = 0.041665 2 11.25.

10ml. de una pipeta de H2SO4 (gravedad específica 1.80, que contiene el equivalente de 80.0% de SO 3 en  peso) se diluyen hasta tener 500ml. (a) ¿Cuál es la normalidad de la solución como ácid o? (b) ¿Cuántos ml. de H3PO4 4.00 M deben agregarse a esta solución, de manera que la mezcla resultante sea 1.00 N, como ácido en reacciones en donde se r ealiza neutralización a Na 2SO4 y Na2HPO4?. Solución % H2SO4  = % SO3 * H2SO4  = 80 * 98 = 98 SO3

80

M = 10 (sp) (%) = 10 * 1.8 * 98 = 18 PM 98  N = i * M = 2 * 18 = 36 a)

N1 V1 = N2 V2 36 * 10 = N2  * 500  N2 = 0.72

 b) Para el H3PO4

N =i *M = 2 * 4 = 8

Sea V ml. de H 3PO4 8 N a agregarse

500 + V V = 20.1 ml. 11.26.

¿ Qué volumen de KOH 0.206 N debe agregarse a 150 ml. de KOH 0.132 N para que la solución resultante tenga la misma concentración básica que una solución que contiene 15.5 gr. de Ba(OH) 2  por litro?. Solución  Normalidad de Ba(OH) 2  Nf   = 15.5 gr Ba(OH)2 * [ 1 mol Lt

]

[2 equiv ] = 0.1809

171.36

1 mol

 Nf  = 0.1809  Nf  = N1 V1 V1

+ N2 V2 + V2

0.1809 = 0.206 * V1  + 0.132 * 150 V1  + 150 V1 = 292ml. 11.27.

¿ Qué volúmenes de HCl 0.500 N y 0.100 N deben mezclarse para dar 2.00 litros de ácido 0.200 N?. Solución V1 + V2 = 2

...................A

 Nf  = N1 V1

+

N2 V2

V1

+

V2

0.2 = 0.5 * V1  + 0.1 V2 2 0.4 = 0.5 V1  + 0.1 V2 4 = 5V1 + V2 

...................B

Resolviendo A y B se tiene

11.33.

V1 = 0.500 lt ; V2  = 1.500 lt ¿ Cuántos ml. de solución de KOH 0.1421 N se requiere para neutralizar 13.72ml. de H2SO4 0.0686 M?. Solución # equiv KOH = # equiv H2SO4  N1 V1

= N2 V2

0.1421 * V1 = 0.06860 * 13.72 V1 = 13.25 11.34.

Reste 34.37ml de HCl 0.1972 N de 42.00ml de HCl 0.2000 N, convirtiendo ambos valores a los volúmenes equivalentes de ácido 1.00 N exprese el resultado en función de (a) número de ml de HCl 1.00 N, (b) Número de miliequivalentes de HCl, (c) número de ml de H2SO4 0.5000 N. Solución  N1 V1 - N2 V2 (0.2 * 42) - (0.1972 * 34.37) = 1.622 a) # mequiv = N * V 1.622 = 1 * V V = 1.622 ml.

V = 3.244 ml. 11.35.

Si 13.12 ml de KOH 0.1078 N se requieren para neutralizar 10.00 ml de ácido acético diluida ¿Cuál es la normalidad del ácido? Solución # equiv KOH = # equiv ácido acético  N1 V1 = N2 V2 0.1078 * 13.12 = N2  * 10  N2 = 0.1414

11.36.

A un litro de H2O se agrega 31.21 ml de HCl 0.1000 N, 98.53 ml de H2SO4 0.5000 N y 50.00 ml de KOH 1.002 N (a) la solución resultante ¿Es ácida o alcalina? (b) ¿Cuántos ml de ácido o álcali 0.333 N deben agregarse para hacerle neutra?. Solución # mequiv HCl = N* V = 0.1 * 31.21 = 3.121 # mequiv H2SO4  = N* V = 0.5 * 98.53 = 49.265 # mequiv ACIDO TOTAL = 3.121 + 49.265 = 52.386 # mequiv KOH = N* V = 1.002 * 50 = 50.100 a) Como el # equiv ácido es mayor que el # equiv base, la solución resultante será ácida. # mequiv Acido remanente = 52.386 - 50.100 = 2.286  b) # mequiv Acido remanente = # equiv ALCALI 0.333 N 2.286 = 0.333 * V V = 6.87 ml.

11.37.

Si se agregan 50.00 ml de HCl 1.087 N a 28.00 ml de una solución alcalina sólida, la última se sobreneutraliza y se requiere 10.00 ml de NaOH 0.1021 N para regresarla al punto neutro (a) ¿Cuántos miliequivalentes contenía la solución de álcali sólido? (b) ¿Cuál era su normalidad?. Solución a)

# mequiv HCl = N V = 1.087 * 50 = 54.35 # mequiv sustancia alcalina = x # mequiv HCl remanente = 54.35 - x Para llevarlo a neutro # mequiv HCl remanente = # mequiv NaOH 54.35 - x = 0.1021 * 10 x = 53.329

 b) N = # mequiv = 53.329 = 1.905 V 28 11.42.

Una solución de HCl es de tal concentración que 45.62 ml equivalen a 1.600 gr de Na2CO3. Calcule (a) el número de pesos equivalentes gramo de Na 2CO3 neutralizados por 1.000 litros del ácido, (b) el número de  pesos miliequivalentes gramo neutralizados, por 1.000 ml del ácido, (c) la normalidad del ácido. Solución # equiv HCl = # equiv Na2CO3  N * V = W PE  N * 0.04562 = 1.60 53  N = 0.662

a)

# equiv Na2CO3 = # equiv HCl # equiv Na CO = N * V

c) 11.43.

N = 0.662

¿Cuál es la normalidad de una solución de HCl si se requiere 20.00 ml para neutralizar el NH3 que puede liberarse de 4.000 milimoles de (NH 4)2SO4? Solución # equiv HCl = # equiv (NH4)2SO4  N * V = i [# moles (NH4)2SO4]  N * 0.020 = 2 * 0.004  N = 0.4

11.44.

¿Cuántos ml de NaOH 3.100 N serán neutralizados por (a) 105.0 ml de H2SO4  (gravedad específica 1.050), (b) 10.50 gr de SO 3? Solución a) H2SO4

sp = 1.05

M = 10* (sp) * ( %) = 98

10 * 1.05 * 7.37 98

% = 7.37

=

0.7896

 N = i M = 2 * 0.7896 = 1.5792 # equiv H2SO4 = # equiv NaOH  N1V1 = N2V2 1.5796 * 0.105 = 3.1 * V2 V2 = 0.0535 lt = 53.5 ml. # mequiv NaOH = # mequiv SO3  N * V = W PE 3.1 * V = 10.5 . 80 / 2

 b)

V 11.45.

= 0.08468 L

Tres milimoles de tiourea. CS(NH2)2 se digieren con H 2SO4 y el N se convierte en NH4HSO4. Se agrega exceso de NaOH y el NH 3, liberado queda atrapado en 25.00 ml de H 2SO4 (1.000 ml = 2.000 ml de  NaOH = 0.03152 gr H2C2O4.2H2O). El exceso de ácido entonces, requiere 20.00 ml de solución de KOH. ¿Cuántos milimoles de P 2O5 serían equivalentes a cada ml de KOH en la neutralización de H 3PO4 hasta formar HPO4=? Solución a) # mequiv CS(NH2)2 = # mequiv NH3 3 * 2 = # mequiv NH 3 # mequiv buscado = # mequiv exceso - # mequiv retroceso # mequiv NH3 = # mequiv H2SO4 - # mequiv KOH 6 = N1 V1 - N2 V2 Cálculo de normalidad H2SO4 2 ml NaOH = 0.03152 gr H2C2O4.2H2O  N V = W PE  N * 0.002 = 0.03152 63  N = 0.25 (NaOH) Además: 1 ml H2SO4 N1 = 2 ml NaOH 0.25 N  N1 V = N3 V3  N1 * 1 = 0.25 * 2  N1 = 0.5 (H2SO4) Reemplazando en 6

N  V

N  V

0.325 * 1 = # mequiv P2O5 # mequiv P2O5  = 0.325 Además # mequiv = i (# mmoles) P2O5 + 3 H2O 2H3PO4  + 4OH- 

2 H3PO4 2HPO4= + 4H2O

P2O5 + 4 OH-

2 HPO4= + H2O

i = 4 # mequiv P2O5 = i (# mmoles P2O5) 0.325 = 4 (#m moles P 2O5) #m moles P2O5 11.46.

= 0.08125

De una pipeta de H2SO4  diluido se estandariza gravimétricamente 10 ml por precipitación, con BaCl 2 ¿Cuál era la normalidad del ácido si el BaSO 4 precipitado pesó 0.2762 gr?. Solución # equiv H2SO4 = # equiv BaSO4  N V = W PE  N * 0.010 = 0.2762 233.4/2  N = 0.2367

11.47.

Una muestra de oxalato puro de sodio de 0.1050 gr de calcina (Na 2C2O4 -Na2CO3 + CO) y el  producto resultante requiere 15.00 ml de una solución H2SO4 para neutralización completa (a) ¿Cuál es la normalidad del ácido? (b) Si durante la calcinación el 5% del carbonato se ha descompuesto a su vez en óxido Na2CO3 Na2O + CO2) y este hecho fue desconocido para el analista. ¿Cuál hubiese sido el valor calculado para la normalidad del ácido? Solución a) # equiv Na 2C2O4 = # equiv H2SO4 W = N* V PE 0.1050 = N * 0.015 134/ 2  N = 0.1045  b) Na2O + H2O

2 NaOH

2NaOH + 2H

+

 Na2O + 2H+

2 Na+ + 2 H2O 2 Na+ + 2 H2O

quiere decir que el Na 2O también consume ácido que es igual al # equiv Na 2CO3 descompuesto por lo tanto la normalidad será la misma. 11.48.

Cuando se usa CaCO 3 como estándar para un ácido fuerte es necesario disolverlo en un exceso del ácido y retitular con una solución de NaOH. En tal estandarización se utilizó una suspensión en agua de 1.000 gr de CaCO3. De una bureta se añadió un volumen de 49.85 ml de HCl y después de calentar la solución  para eliminar cualquier CO 2 disuelto, la solución requirió 6.32 ml de NaOH para alcanzar el punto final. Si separadamente 50 ml de una pipeta de HCl requirieron 48.95 ml de NaOH para neutralización, ¿Cuál era la normalidad del HCl y del NaOH? Solución Titulación indirecta # mequiv buscado = # mequiv exceso - # mequiv retroceso # mequiv CaCO3 = # mequiv HCl - # mequiv NaOH W(mgr) = N1 V1 - N2 V2 PE 1000 100/ 2

=

N1  * (49.85) - N2  * (6.32)

50 N1  = 48.95 N 2  N1  = 0.979 N 2 Reemplazando en (A)  N1  = 0.4605  N2  = 0.4704 11.49.

Una solución se prepara disolviendo 0.4200 gr de HgO en una solución acuosa de KI, formando HgI 4=. Escriba una ecuación balanceada para la reacción. La solución resultante se titula con H 2SO4 y se utiliza 20.15 ml del ácido, pero se encuentra necesario retitular con 2.40 ml de una solución de NaOH, de la cual cada ml contiene el equivalente de 0.150 milimoles de Na 2O. Encuentre la normalidad del H2SO4. Solución HgO + 4 I- + 4 H+

HgI4= + H2O

 Normalidad de NaOH 1 ml NaOH = 0.15 milimoles Na2O  N1 * V = i * (milimoles Na2O)  N1 * 1 = 2 * 0.15  N1  = 0.30 # equiv buscado = # equiv exceso - # equiv retroceso # equiv HgO = # equiv H2SO4 - # equiv NaOH W PE 0.42 216.59/2

=

N2 V2

= N2 * 0.02015

-

N1 V1 0.30 * 2.4

N2  = 0.2282 11.50.

Una muestra de CaCO3  puro pesa 1.000 gr y requiere 40.10 ml de una solución de HCl para su neutralización, (a) ¿Cuál es la normalidad del ácido?, (b) ¿Qué volumen de H2SO4  de la misma normalidad se requerirían para el mismo peso de CaCO 3?, (c) ¿Qué volumen de solución de KOH de la cual 20.00 ml neutralizan 1.420 gr de KHC 2O4 . H2O serían neutralizado por 50.32 ml del ácido?. Solución a) # equiv CaCO3 = # equiv HCl W = N* V PE 1.0 = N * 0.0401 50

N = 0.4983  b) # equiv CaCO3 = # equiv H2SO4 W = N* V PE 1.0 = 0.4983 * V 50 V = 0.0401 lt = 40.1 ml c) Normalidad de KOH # equiv KOH = # equiv KHC2O4. H2O  N V = W PE  N * 0.020 = 1.420 146.13  N = 0.4859

11.51.

Al estandarizar una base contra 0.1200 gr de ácido sulfámico, NH 2SO3H, se añade 38.92 ml de la base antes de darse cuenta de que el punto final ha sido sobrepasado. Introduciendo 0.0050 gr de H2C2O4 . 2H2O sólido en la solución, se encuentra que aún se requiere 0.58 ml de la base para la neutralización, ¿Cuál es la normalidad de la base?. Solución # equiv base total agregado

= 0.03892 N + 0.00058 N = 0.0395 N

Sea N la normalidad de la base # equiv ácido total agregado

= # equiv NH2SO3H + # equiv H2C2O4 . 2H2O =

0.1200

+

95.085

0.0050 = 1.32135 * 10-3 63.035

# equiv base total = # equiv ácido total 0.0395 N = 1.34135 * 10 -3

N = 0.03396 11.52.

Una solución de H2SO4  se estandariza contra una muestra sólida que contiene 91.90% de CaCO 3 y ninguna otra sustancia básica. El sólido, que, pesaba 0.7242 gr, se suspendió en agua y se tituló agregando, 29.97 ml del ácido y después neutralizando el ácido en exceso con 10.27 ml de solución de  NaOH. Si 1.000 ml del H2SO4 equivale a 1.024 ml del NaOH. ¿Cuál es la normalidad de cada solución? Solución gr CaCO3  = 0.7242 * 0.919 = 0.6655 titulación indirecta # equiv buscado = # equiv exceso - # equiv retroceso # equiv CaCO3

= # equiv ácido - # equiv NaOH

0.6655 50

= N1  * 0.02997 - N2  * 0.01027

Por otro lado 1 ml H2SO4 N1 = 1.024 ml NaOH N2 1 * N1 = 1.024 N2  N1 = 1.024 N2 Desarrollando ambas ecuaciones

N1  = 0.6669 N2  = 0.6513

11.53.

Una muestra de ftalato ácido de potasio KHC8H4O4, monobásico que pesa 4.070 gr se titula con una solución de NaOH y se retitula con HCl. El NaOH requerido = 46.40 ml, HCl requerido = 5.35 ml. Si cada ml de HCl equivale a 0.01600 gr de Na 2O. ¿Qué volumen de H 2O o de NaOH 6.00 N debe agregarse a 500 ml del NaOH mencionado para traerlo a 0.5000 N?. Solución 1 ml de HCl = 0.016 gr Na2O  N V = W PE  N * 0.001 =

0.016 61.98 / 2

 N = 0.5163 # equiv buscado = # equiv exceso - # equiv retroceso

 N = 0.4890

(NaOH)

Para llenar NaOH 0.4890 N hasta 0.5000 N usando NaOH 6 N.

11.54

Una muestra de CaO se expone a aire seco y ha absorbido suficiente CO 2 para formar una p equeña cantidad de CaCO 3. Una muestra de 1.000 gr. De la mezcla resultante tiene la misma potencia neutralizadora que 34.88 miliequivalentes de Na 2CO3 puro. Calcule el porcentaje de CaO libre en la muestra y el porcentaje de CO2 absorbido. Solución La cuestión es que muestra de CaO que se expone al aire es pura 100% CaO #equiv CaO = #equiv Na 2CO3 #equiv CaO = 0.03488 gr de CaO = 0.03486*(56.08)/2 = 0.97804 gr de CO2 absorbido = 1.00  –  0.97804 = 0.02196 % CO2 = (0.02196)/1*100 = 2.196 moles de CaO libre = moles iniciales

- moles que reaccionan CO 2 =

= (0.978040) / 56.08 - (0.02196) / 44 gr de CaO libre

= 0.016941* 56.08 = 0.9501

% CaO libre

= (0.9501)/1 * 100 = 95.01

= 0.016941

11.64 Calcule el porcentaje de CO2 en una muestra de calcita (escencialmente CaCO 3) a partir de los siguientes datos de titulación. Peso de la muestra = 1.000gr , volumen total de HCl 0.5000 N = 35.00 mL, volumen total de NaOH 0.1000 N = 17.50 mL Solución #equiv buscado = # equiv exceso - #equiv retroceso equiv CO2 = #equiv HCl W / PE W 44 / 2 W % CO2

- #equiv NaOH

= N1V1

- N2V2

= 0.5 * 0.035  –  0.1* 17.5

= 0.3465 = 0.3465 / 1

*

100 = 34.65

11.65 A partir de los siguientes datos encuentre el porcentaje de pureza de una muestra de tartrato de potasio KHC4H4O6  : Peso de la muestra = 2.527 gr, solución de NaOH usada : 25.87 mL, solución de usada para retitular = 1.27 mL, 1.000mL de H 2SO4 = 1.120 mL de NaOH, 1.000 mL de H2SO4 = 0.02940 gr CaCO 3. Solución 1 ml H2SO4 N = 0.0294 g CaCO3  N1V1 = W / PE  N1* 0.001 = 0.0294 / 50  N1 = 0.588 (H2SO4) 1 ml H2SO4 0.588 N = 1.12 ml NaOH  N1V1 = N2V2 0.588 * 1 = N2 * 1.12  N2 = 0.525 (NaOH)

% KHC4H4O6 = (N2V2  –  N1V1) * Pmequiv KHC4H4O6  * 100 = W % KHC4H4O6 = ( 0.525 * 25.87  –   0.588 * 1.27) * 0.18818 * 100 = 95.58 % 2.527

Solución #equiv HCl = # equiv (NH4)2HPO4  NV = i * # equiv (NH4)2HPO4  N * 0.020 = 2 * 0.004  N = 0.4 %K 2O = NV Pequiv K 2O * 100 = 0.4 * 0.025 * (94.2 / 2 ) * 100 = 23.55 % W 2.000 11.67 Dadas cuatro porciones de 10.00 ml de HCl 0.1N : (a)¿Cuántos gr de Na2CO3 serán neutralizadas por una  porción?, (b) ¿Cuántos gr de K 2 O están combinados en el peso de KOH que se neutralizan por otra porción del ácido ?, (c)Un exceso de CaCO 3  descompuesto se tratan con la tercera porción del ácido, encuentre el  peso de CaCO3  descompuesto, el peso de CO 2 libre y el peso de CaCl2  formado (d)Calcule el peso de KHC2O4H2C2O4.2H2O equivalente en fuerza neutralizadora a la cuarta porción del ácido Solución (a ) #equiv Na2CO3 W / PE

= # equiv HCl =

NV

W / (106 / 2) = 0.1 * 0.01 = 0.001 W = 0.053 gr (b)

#equiv K 2O = # equiv HCl

W / PE

= NV

W 94.2 / 2

= 0.1 * 0.01 = 0.001

W = 0.0471 gr (c)

CaCO3 + 2HCl + CaCl2 + CO2 +H2O

# equiv CaCO3 = # equiv CaCl 2 = # equiv CO2 = # equiv HCl # equiv CaCO3 = # equiv CaCl 2 = # equiv CO2 = 0.001 W CaCO3 = 0.001 (P equiv CaCO3) = 0.001 * 50 = 0.050 W CO2 = 0.001 (P equiv CO2) = 0.001 * 22 = 0.022 W CaCl2 = 0.001 (P equiv CaCl2) = 0.001 * 55 = 0.055 (d) # equiv KHC2O4.H2C2O4.2H2O W / PE W /  254.20 / 3 

= NV = 0.1 * 0.01 = 0.1 * 0.01 W

= 0.08473

11.68 Una muestra de sal de amonio que pesa 1.009 gr se calienta con KOH y el NH3 liberado se atrapa en 50.00 ml de ácido 0.5127 N . El exceso de ácido requiere 1.37 ml de álcali 0.5272 N para su titulación. Encuentre la  pureza de sal de amonio en función del porcentaje de N presente. Solución #equiv buscado = # equiv exceso - #equiv retroceso # equiv N

= # equiv ácido

- # equiv álcali

gr N / 14

= 0.5127 * 0.050  –  0.5272 * 0.00137

gr N = 0.3488

 N = (0.3488/1.009)*100= 34.57 11.69 Con la ignición, la sal de rochelle KNaC4H4O6.H20 se convierte en KNaCO 3. Una muestra de la sal original  pesa 0.9546 gr y el producto de la ignición se titula con H2SO4. De los siguientes datos encuentre el  porcentaje de purezas de la muestra: H2SO4 usado = 41.72 ml; 10.27 ml de H 2SO4 = 10.35 ml de NaOH es 0.1297 N; el NaOH usado para la retitulación = 1.91 ml. Solución 10.27 ml H SO

= 10.35 ml NaOH 0.1297 N

W / PE =

N1V1

 – 

N2V2

W / (282.19 / 2)= 0.1307* 1.04172  –  0.1297*0.00191 W = 0.7344

 = (0.7344 / 0.9546) * 100 = 76.94 11.70 Cuando se pasa una corriente directa a través de una solución de NaCl usando Hg metálico con cátodo, se forma un compuesto que tiene la fórmula NaHg2 como una amalgama en el Hg. Este se usa como un potente agente reductor. Una muestra de 5.00 gr del material se pone en agua y después que ha cesado la evolución de H2,la solución resultante requiere 40.75 ml de HCl 0.1067 N para su titulación. (a)Escriba una ecuación para la acción de de la amalgama y (b) Calcule el porcentaje de Na en la muestra. Solución (a) 2 { NaHg2  2Hg + Na+ + e- } 2H2O + 2e-  H2 + 2 OH   2NaHg2 + 2H2O  4 Hg + 2NaOH + H2 (b)  Na = N V (Pequiv Na) * Wm

100

 Na = (0.1067*0.04075*22.99*100) /5.000 = 2.00 11.71 Si todo el N en 10.00 milimoles de urea CO(NH2)2, se convierte en NH 4HSO4 y si con exceso de NaOH el  NH3 se desprende y se atrapa en 50.00 ml de HCl (1.000 ml= 0.03000 gr de CaCO 3), ¿Qué volumen de NaOH (1.000 ml = 0.3465 gr de H 2C2O4.2H2O), se requeriría para completar la titulación?

Solución Cálculo de la normalidad del HCl 1 ml HCl = 0.030 gr CaCO3  N * V = W PE  N * 0.001 = 0.030 / 0.50  N = 0.600 Cálculo de la normalidad NaOH 1 ml NaOH = 0.3465 gr de H2C2O4.2H2O  N* V = W PE  N * 0.001 = 0.3465 / (126 / 2)  N = 0.55 # equiv CO(NH2)2 = # equiv HCl - # equiv NaOH i  # moles CO(NH2)2 = N1V1  –  N2V2 2 * 0.010 = 0.600* 0.050  –  0.055*V2 V2 = 0.01818 L = 18.18 ml 11.72 El porcentaje en proteína en productos de la carne se determina multiplicando el porcentaje de N, determinado  por el método Kjeldahl, por el factor arbitrario 6.25. Una muestra de desperdicio procesada que pesa 2.000 gr se digiere con H 2SO4  concentrado y Hg como catalizador, hasta que el N presente ha sido convertido en  NH4HSO4. Este es tratado con exceso de NaOH y el NH 3 liberado se atrapa en 50 ml de H 2SO4 en una pipeta (1.000ml = 0.01860 gr de Na 2O). El ácido en exceso requiere 28.80 ml de NaOH (1.000 ml = 0.1266 gr de talato ácido de potasio. Solución  Normalidad H2SO4 1 ml H2SO4 = 0.01860 gr Na2O  NV = W

 Normalidad NaOH 1 ml = 0.1266 gr KHC8H4O4  NV = W PE  N * 0.001 = 0.1266 / 204.23  N = 0.62 #equiv buscado = # equiv exceso - #equiv retroceso # equiv N

= # equiv H2SO4 - # equiv NaOH

W/PE

=

W / 14

N1V1

 – 

N2V2

= 0.600*0.0500  –  0.62*0.0288

W = 0.17

 N = (0.17 / 2) * 100 = 8.5  Proteína = 6.25 * 8.5 = 53.1 11.73 Una muestra de leche que pesa 5.00 g se digiere con H2SO4 concentrado, más un catalizador y al nitrógeno de la proteína se convierte en NH 4HSO4. Se agrega un exceso de NaOH y el NH 3 liberado se atrapa en 25.00 ml de H 2SO4 diluido. El ácido en exceso requiere después 28.2 ml de NaOH, del cual 31.0 ml son equivalentes a 25.8 ml del H2SO4 diluido. El ácido y la base se estandarizan extrayendo el NH 3  de 1.00 g de NH4Cl puro,  pasándolo por 25.0 ml del H 2SO4  diluido mencionado y titulando el exceso de ácido con dicho NaOH. Se encuentra que se requieren 11.3 ml del NaOH. El factor arbitrario para convertir N en proteína, en la leche y sus derivados, es de 6.38. Calcule el porcentaje de proteína en la muestra de leche mencionada. Solución Sea N1 para H2SO4  N2 para NaOH # equiv NH3 = # equiv NH 4Cl = # equiv H2SO4 - # equiv NaOH 1 / 53.49 = 0.025 * N1  –  0.0113 * N2 También se sabe que 31.0 * N 2 = 25. 8 * N1 Resolviendo ambas ecuaciones obtenemos  N1 = 1.1987  N2 = 0.9977 Para la determinación de la proteína tenemos :

 Proteína = Factor (# equiv H 2SO4 - # equiv NaOH) * 14 * 100 Wm  Proteína = 6.38 ( 0.025*1.987  –   0.0282*0.9977) * 14 *100 5.0  Proteína = 6.27 11.74 Cuando una solución acuosa se trata con NaOH + Al metálico, el nitrato se reduce según la ecuación 3NO 3+ 8Al + 5OH- + 2H2O  8AlO2- + 3NH3. Si en el análisis de una muestra de salitre (NaNO 3 natural) el NH3 liberado se atrapa en A ml de H 2SO4 (1.00 ml = B milimoles de K 2O) y después el exceso de ácido requiere C ml de NaOH (1.00 ml = D milimoles de KHC2O4H2C2O4.2H2O) para su neutralización.¿Cuántos gramos de  NaNO3 (peso fórmula=85.01) están presentes?. Solución En método Acido-Base se tiene # equiv NH3 = #equiv ácido - # equiv base  Normalidad H2SO4 1 ml H2SO4 = B milimoles K 2O  N* V = i (# milimoles K 2O)  N * 1 = 2 * B

 N * V  N * 1  N

= i (milimoles KHC2O4H2C2O4.2H2O ) = 3*D = 3D

# mequiv NH3 # mequiv NH3 # mequiv NH3

= # mequiv ácido - # mequiv base  –  N2V2 = N1V1 = A(2B) - C(3D)

como en método ácido-base i = 1 para el NH3 se tiene que : # mmoles NH3

= A(2B)  –  C (3D)

Ahora si usamos el método redox los # mequiv de NH3 será # mequiv NH3 = i * ( # mmoles NH3 ) = 8 * [ A(2B)  –  C (3D) ] Además tenemos para método REDOX # mequiv NaNO3 = # mequiv NH3 gr NaNO3 . 85.01 / 8000

=

8 * [ A(2B)  –  C (3D) ]

gr NaNO3 = 0.08501 * (2AB  –  3CD) 11.83 En el análisis del ácido oxálico en que se utiliza una muestra que pesa 1.000 g. ¿Cuál debe ser la normalidad del álcali usado para la titulación, de manera que la lectura de la bureta sea igual que la mitad del porcentaje de H2C2O4.2H2O?. Solución () / 2 = v



 = 2 * v

 H2C2O4.2H2O =

N* v * (Pmequiv H2C2O4. 2H2O) Wm

2 * v = N * v * (126.07/2000) 1  N = 0.3173

*

*

100

100

11.84 Una muestra de cierto ácido pesó 0.8250 g y se tituló con álcali 0.2000 N. Después que se calculó la pureza de la muestra en función del porcentaje del constituyente A, se encontró que el porcentaje obtenido justamente igual que el peso equivalente de A como ácido. ¿Qué volumen de titulación se utilizó? Solución

 A = P equiv A  A = N * V (Pequiv A) * Wm P equiv A =

0.2 * V (Pequiv A)

100

*

100

0.8250 V = 0.04125 L = 41.25 ml 11.85 Una muestra de piedra caliza se titula para su valor como agente neutralizador. Se toma una muestra de 1.000 g .¿Cuál debe ser la normalidad del ácido para titular de manera que cada 10 ml represente el 4½% del valor de neutralización expresado en términos de porcentaje de CaO? Solución

 CaO =

4.5

=

N* v * (Pequiv CaO) Wm

N*10 (0.05608/2) 1  N = 0.1605

*

100

*

100

(a)cada ml uisdao representa el equivalente de 0.100 ml del H 2SO4, de concentración especificada en la  porción de 25 ml; (b)el porcentaje de sulfato de hidrógeno puro es la décima parte de la lectura de l a bureta? Solución Para un H2SO4 ( = 95.6 y sp= 1.84) Se calcula N = 35.8695 (a)

# equiv H2SO4 = # equiv NaOH 0.1* 35.8695 = N * 1  N = 3.587

(b)  H2SO4 = N*V (Pequiv H2SO4) Wm

 H2SO4

*

100

= N* V (0.049) W m

*

100

W m = 25* 1.27 = 31.75 gr

 H2SO4 = v / 10 Reemplazando v / 10

= N* v * (0.049) 31.75

*

100

 N = 0.647 11.87 Qué peso de sosa debe tomarse para un análisis de manera que, al usar HCl 0.5000 N para titular, (a) la lectura de la bureta iguale el porcentaje de Na 2O, (b)el triple de la lectura de la bureta sea igual que el porcentaje de  Na2O, (c) cada 3 ml representen el 1% de Na 2O, (d)cada ml represente 3% de Na 2O, (e)la lectura de la bureta y el porcentaje de Na 2O estén en la relación 2:3 respectivamente? Solución (a)  Na2O = N* v * (P equiv Na2O) * 100 W m

 Na2O = v

v

= 0.5 * v * (0.03099) Wm

Wm  = 1.5495 (b)  Na2O = 3 v

 Na2O =

3*v

N* v * (P equiv Na2O) W m

= 0.5 * V * (0.03099) Wm

*

*

100

*

100

Wm  = 0.5165 (c)

1  = 3 ml

 Na2O = N* v * (P equiv Na2O) W m

1

= 0.5 * 3 * (0.03099) Wm

*

100

W = 4.6425 (d) 1 ml = 3 )  Na2O = N* v * (P equiv Na2O

*

100

100

*

100

W = 0.5165

(e) V =  Na2O

2 3

 Na2O = N* v * (P equiv Na2O) W m  Na2O =

*

0.5 * (P equiv Na2O)

v

100

* 100

W m

3 = 0.5 * 0.030991 *100 2 Wm Wm = 1.033 11.91 Una mezcla que consiste exclusivamente en Li2CO3  + BaCO3  pesa 1.000g y requiere 15.00 ml de HCl 1.000N para su neutralización. Encuentre el porcentaje de BaCO 3 y de Li combinado en la muestra. Solución gr Li2CO3 = x ; gr BaCO3 = y x + y = 1.0000 x y    +    = 0.015 73.89 / 2 197.35 / 2 desarrollando se tiene x = 0.2874 y = 0.7126

 BaCO3 = 0.7126*100/1 gr Li = gr Li2CO3 * 2 Li . Li2CO3 gr Li = 0.2875 * 2*6.94 = 0.054 73.89

 Li = 0.054 *100 / 1 = 5.40 11.92 ¿Qué peso de BaCO 3 debe agregarse a 1.000 g de Li 2CO3 de manera que A, gramos de la mezcla requiera,  para su neutralización, el mismo volumen de ácido estándar que A g de CaCO 3? Solución Sea x gr BaCO3 agregados a 1.0000 gr Li 2CO3 #equiv CaCO3 = N* v = # equiv Li 2CO3 + # equiv BaCO3 gr LiCO3 = 1 gr BaCO3 x gr Li2CO3 + gr BaCO3 = 1+x gr BaCO3 x A . = 1+x gr BaCO3 x gr BaCO3 = A * x 1+x Entonces: gr Li2CO3 = A . 1+x Aplicando la primera ecuación

11.93Una muestra que consiste enteramente en CaCO 3 + SrCO3 pesa 0.5000 g y requiere 30.00 ml de H 2SO4 0.2726  N para neutralización. (a) ¿Cuál sería la pérdida en peso de la muestra original por fuerte calcinación?, (b)¿Qué peso de CaSO 4 + SrSO4 se forma por la neutralización ?, (c)¿Cuál es el peso de CaCO 3 en la muestra original? Solución gr CaCO3 = x gr SrCO3 = y x + y = 0.5000 # equiv CaCO 3 + # equiv SrCO3 = # equiv H2SO4 W1 / PE1 + W2 / PE2

= N3V3

X / 50.045 + y / 73.815

= 0.2726 * 0.030

Desarrollando el sistema X = 0.218 Y = 0.282 (a) Por calcinación se pierde CO2 CO2 perdido = CO2 debido a CaCO3 + CO2 debido SrCO3 CO2 perdido = 0.218 * 44 . + 0.282 * 44 100.09 147.63 CO2 perdido = 0.180 gr

(b) Formación de sulfatos gr sulfatos = gr CaSO4 gr sulfatos = 0.218 * 138.14 100.09 gr sulfatos = 0.647

+ SrSO4 + 0.282 * 183.68 147.63

(c) gr CaCO3 = x = 0.218 11.94 El peso combinado de LiOH, KOH y Ba(OH) 2  en una mezcla es 0.5000 g y se requiere 25.43 ml de ácido 0.5000 N para neutralización. El mismo peso de muestra con CO2  da un precipitado de BaCO3 que requiere 5.27 ml de ácido mencionado para su neutralización. Encuentre los pesos de LiOH, KOH y Ba(OH)2 en la mezcla original Solución gr LiOH = x gr KOH = y gr Bas(OH)2 = z x + y + z = 0.500 .................................(I) # equiv LiOH + # equiv KOH + # equiv Ba(OH)2 = # equiv ácido x / 23.95

+ y / 56.11

+ z / 85.68

=

N * V = 0.500 * 0.02543

x / 23.95

+ y / 56.11

+ z / 85.68

= 0.012715

..................(II)

# equiv Ba(OH)2 = # equiv BaCO3 = # equiv ácido z / 85.68 = 0.005827 *0.5 z = 0.226 Resolviendo (I) y (II) se tiene x = 0.217 y = 0.057 11.95 Una mezcla de BaCO 3  puro y de Na 2CO3  pesa 1.000g y tiene la potencia neutralizadora total de 15.37 miliequivalentes de CaCO . Calcule el porcentaje de CO   combinado en la mezcla y el peso de LiCO

W / PE = 0.01537 W / 22 = 0.01537 W = 0.3881

 CO2 = (0.3381 / 1) *100 = 35.81 #equiv Li2CO3 = #equiv CaCO3 W / PE = 0.01537 W / (73.89/2) = 0.01537 W = 0.5678 11.96 Se encuentra por titulación que la acidez total de cierta mezcla de ácido sulfúrico fumante ( sin contenido de SO2 ni otra impureza ) es de 108.5 % cuando se expresa en término de H 2SO4. Encuentre el porcentaje de SO 3 libre en la muestra Solución Base 100 gr gr SO3 = x gr H2SO4 = 100 - x gr H2SO4 = x * 98.08 + (100 - x) 80.07

H2SO4 = 0.225 * x + 100) * 100

= 0.225x + 100

100 = 108.5 combinado

x = 37.8

SO3 = (37.8*100)/100 = 37.8 11.97 Una muestra de ácido sulfúrico fumante sólo SO 3 y H2SO4  se titula y se encuentra que el SO3  total (libre y combinado) es de 84.00%¿Cuál es el porcentaje de H 2SO4 en la muestra original? Solución Base 100 gr gr SO3 = x gr H2SO4 puro = 100-x SO3 combinado = (80.07 / 98.08) * (100-x) SO3 libre = x SO3 total = (80.07 / 98.08) * (100-x) + x = 84 x = 12.9 gr H2SO4 puro = 100 - 12.9 = 87.1  H2SO4 puro = (87.1 / 100) * 100 = 87.1

11.98 Una solución de SO 3 en H2SO4  requiere 65.10 ml de álcali 0.9000 N para la titulación de una muestra que  pesa 2.604 g. ¿Cuál es la proporción en peso de SO 3 libre a H2SO4 en la muestra? Solución gr SO3 libre = x gr H2SO4 = 2.604  –  x #equiv SO3 + # equiv H2SO4 = # equiv álcali X/40.035 + (2.604-x)/49.04 = 0.06510*0.90 X = 1.197 gr SO3 gr H2SO4

= X 2.604 - x

=

1.197 = 0.85 2.604 -1.197

11.99 Se encuentra que una muestra de oleum, consiste en una solución de SO 3 y SO2 en H2 SO4, contiene 206 % de SO2. Una muestra que pesa 1.500 gr que requiere 21.64 ml de KOH 1.500N para neutralización completa. ¿Cuáles son los porcentajes SO 3 libre y de H2SO4 en la muestra? Solución:

x + y + 0.0309 = 1.500.....(I) # equiv SO 3 + # equiv H2SO4 + # equiv SO2 = NKOH * VKOH x + y + 0.0309 = 1.5 * 0.02164 40.035 49.04 32.03 Desarrollando el sistema de ecuaciones tenemos x = 0.336 y = 1.134 % SO3 = 0.336 * 100 = 22.4 1.5

% H2SO4 = 1.134 * 100 = 75.6 1.5

11.106.

(a) ¿Cuál es el valor del pH de una solución que tiene una concentración de iones hidroxilo de 4.2*10-8M? ¿Que color se daría a la solución (b) con anaranjado de metilo, (c) con azul de timol? Solución [OH] = 4.2 *10-8  pOH

= 7.38

 pH

= 14.00- 7.38 = 6.62

Con color anaranjado de metilo---> amarillo Con color azul de timol ---> amarillo 11.107.

(a)¿Cuál es la concentración de iones H + de una solución que tiene un valor de pOH = 8.85? (b) ¿Qué indicador común cambiaría de color alrededor de esta concentración? Solución:  pOH = 8.85  pH = 14 - 8.85 = 5.15 [H+] = 10-5.15 [H+] = 7.08 * 10 -6 Indicador: Rojo de metilo.

11.108.

En la titulación de una base débil, como el NH4OH, con un ácido fuerte, como el HCl, ¿Qué relación existe entre el valor del pH de la solución y la constante de ionización Hb de la base en él  punto de la titulación que se encuentra a la mitad del camino hacia el punto de equivalencia? Solución Kb = [NH4+] [OH-] [NH4OH] Suponer 100 moles a la mitad del camino de neutralización [NH 4+] = [NH4OH] , entonces : Kb = [OH] log Kb = -log [OH] -log Kb = pOH -log Kb = 14 -pH  pH = 14 + logKb

11.109.

Cierto ácido monobásico débil es incoloro en solución ácida y azul en solución alcalina y sirve como indicador. Suponiendo que el azul se ve cuando las 2/5  partes del indicador ha sido convertido en iones y que en este punto el valor del  pOH de la solución es 3.6 ¿Cuál es la constante del indicador?

Ka = [H+][A-] = 10-10,4 * ( 2/5 ) = 2.7*10-11 [HA] 3/5 11.110.

Cierto ácido monobásico débil tiene una constante de ionización de 2*10 -4. Si 0.01 moles se disuelven en H 2O y la solución se diluye hasta tener 200ml y se titula con NaOH 0.25N, calcule el valor de pH en la solución en los puntos siguientes: (a) la solución original, (b) 1/5 del camino al  punto de equivalencia, (c) en el punto de equivalencia. Solución a)

Ka = [H+] [A-] [HA] 2.0 * 10-4 = [H]2 . 0.01 / 0.2  pH = 2.5

 b)

Ka = [H+][A-] [HA] 2 * 10 -4 = [H+]*1/5 4/5  pH = 3.10

c)

HA + NaOH ---> NaA + H2O 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

A- + H2O ---> 0.01 x 0.01 - x x

HA + OH0 0 x x x

Vt = 0.200 + 0.01 = 0.24 0.25

Kh = [HA] [ OH-] [A-] x * x Kh = 1*10-14 = 0.24 0.24 -4 2*10 0.01 - x 0.24 x = 3.46*10-7 [OH]= 3.46*10-7 = 1.44 * 10-6 0.24  pOH = 5.84  pH = 8.16

11.111.

(a)¿cuál es el valor del pH de una solución de KCN 0.01 M? (b)¿ del NH4Cl? (c)¿Qué indicador común es apropiado para la titulación con una solución de HCl aproximadamente N/100 en NH4OH? Solución a) CN- +H2O === HCN + OH0.01 0 0 x x x

Kh = 1*10-14 = 7.2*10-10

x.x . 0.01 - x

 pH = 8.16

 b) NH4+ + H2O === NH4OH + H+ 0.01 0 0 x x x 0.01  –  x x x Kh = 1*10-14 = [NH4OH][H+] = 1.0*10-5 [NH4+]

x.x . 0.01 - x

 pH = 5.63 c)

11.112.

Viendo la tabla para indicadores que cambien de color en el rango contenido pH 5.63 tenemos al indicador rojo de metilo.

¿Cuál es el porcentaje de hidrólisis en una solución 0.005 M de acetalo de potasio? Solución CH3COO- + H2O === CH3COOH + OH0.005 0 0 x x x 0.005-x x x

Kh = [CH3COOH] [OH-] [CH3COO-] 1*10 -14 = 7.8*10-5

x . x 0.005 - x

x = 1.66*10 -6 %  = 1.66*10-6 * 100 = 0.033% 0.005 11.113 ¿Cuál es el porcentaje de hidrólisis en una solución 0.1 M de Na 2CO3? (considere la hidrólisis sólo hasta HCO3-) Solución CO320.01 x 0.1-x

H2O === HCO3- + OH0 0 x x x x

+

Kh = [HCO3-] [ OH-] [CO32-] Kh = 1*10 -14 = x . x 5*10-11 0.1 - x x = 4.51*10 -3 % Hidrólisis = 4.5*10-3 * 100 = 4.5 0.01

11.114.

(a)¿Cuáles son el pH, la concentración de iones hidroxilo y el porcentaje de hidrólisis en una solución 0.1 M de NaCN? (b)¿Cuál es el valor del pH de una solución 0.2 M de formato de amonio? Solución a)

CN0.01

+

H2O --- > HCN + OH0 0

Kh = 1.0*10-14 = 7.2 *10-10

x .x 0.1 - x

x = 1.2*10-3 = [OH-]  pOH = 2.92  pH

= 12.08

% Hidrólisis = 1.2*10-3 * 100 = 1.2 0.01  b) Para hidrólisis de una sal de catión débil y anión débil se tiene: [H+] = ( Kw * Ka / Kb )1/2 [H+] = (  (1*10-14) (2.1*10-4)  pH = 6.46

/ (1.75 * 10-5) )1/2

11.115.

En una solución acuosa de KClO, ¿Cuántos moles por litro de ClO -  están  presentes, si la solución tiene una concentración de iones OH- de 210-6 M? Solución ClO- + H20 === HCl0 + OHCo 0 0 x x x Co - x x x x = 2.0*10 -6 Kh = Kw = x . x Ka Co - x 1*10-14 = (2.0*10 -6)(2.0*10-6) 4 * 10-8 Co - 2.0*10-6 Co = 1.8*10 -5

11.16

Una muestra de 6 gr de vinagre se diluye con agua hasta tener 50 ml y se titula con NaOH 0.505N. Después que se agrega 12.4 ml de la base se encuentra que es necesario regresar la titulación al punto de equivalencia, con 2 ml de HCl 0.606 N. (a)¿Cuál es la acidez del vinagre en términos del porcentaje de ácido acético? (b) Suponiendo que éste es el único ácido presente en el vinagre, calcule el valor del  pH de la solución en el punto de equivalencia al final de la titulación mencionada. (c)¿La fenolftaleína es el indicador adecuado para esta titulación? Solución a)

mequiv CH3COOH = mequiv NaOH - mequiv HCl mequiv CH3COOH = 12.4 * 0.505 - 2.0 * 0.606 mequiv CH3COOH = 5.05 gr CH3COOH 5.05 * 0.060 = 0.303 % CH3COOH = 0.303* 100 = 5.05 6.00

 b)

Este proceso es como si hubiese neutralizado todo el CH 3COOH. a CH3COOCH3COO- + H2O ----> CH 3COOH + OH 5.05 O O x x x 5.05-x x x Volumen total = 50 + 12.4 + 2.0 = 64.4 Kh = 1*10 -14 = (x / 64.4) ( x / 64.4) 1.8*10-6 (5.05-x) / 64.4 x = 4.25 [OH] = 4.25 64.4  pOH = 5.18  pH = 8.82

c)  

La fenoltaleína si es efectivo porque está dentro de su rango. 115

11.117 Cuando una solución de cierta base orgánica débil de fórmulas tipo ROH se titula con HCl, el valor del pH a 2 / 3 del camino al punto de equivalencia es 8.90. ¿Cuál es la constante de ionización de la base? Solución  pH - 8.80

pOH = 5.10

Kb = [R +][OH-] = (2/3) 10-5.10  = 1.6*10 -5 [ROH] (1/3) 11.118

En solución 0.1 M, un ácido de la fórmula HX (en la cual X representa un radical orgánico) se encuentra ionizado en un 1.00% ¿Cuál es el valor de pH de una solución 0.01 M de la sal NaX? Solución a)

Para un ácido monoprótico se tiene : Ka = Co 2 = 0.1 (0.001) 2 = 1.01*10-5 1-  1 - 0.01  b)

X- + H2O  HX + OH -

Kh = 1*10-14 = x.x -5 1.01*10 0.01- x x = 3.15  pH = 8.5  pOH = 5.5

11.119 Si 400 ml de una solución que contiene NH 4OH se titula con HCl 0.250 N, se requieren 40 ml del ácido para alcanzar el punto de equivalencia. (a)¿Cuál es el valor del pH de la solución de equivalencia de la titulación, a la mitad del punto de equivalencia y en el punto de equivalencia? (b)¿Qué indicador sería el adecuado? Solución En punto de equivalencia el NH 4OH reacciona con HCl 400 * N = 40 * 0.25  N = 0.025

normalidad de NH 4OH

a)  pH al iniciar [OH]= ( Kb Co)1/2 = ( 1.75*10 -5 * 0.025 ) 1/2  pOH = 3.18  pH = 10.82  pH a la mitad del punto de equiv [NH 4OH] = [NH 4+] Kb = [NH4+][OH-] = [OH-] [NH4OH] 1.75*10-5 = [OH]  pOH = 4.76  pH en el punto de equivalencia:

;

pH = 9.24

Sal formada 40 * 0.25 = 10 mequiv

Kh = Kw = [NH 4OH][H+] K  b [NH4]  

116

1*10-14 = x .x 1.75*10-5  (10-x)440 x = 1.59*10 -3 [ H+] = 1.59 * 10 -3 440  pH = 5.44 c)

Indicador: Rojo de metilo, contiene pH = 5.44

11.120 El ácido fórmico HCOOH, es monobásico y se encuentra ionizado al 4.6% en una solución 0.1 M (a) Calcule la constante de ionización del HCOOH. (b) Si 50 ml de HCOOH 0.1N se diluyen hasta tener 250 ml y se titula con NaOH 0.2N, ¿cuál sera el  pH en el punto de equivalencia? (c) ¿Qué indicador sería el adecuado? Solución a) Para un ácido monoprótico se tiene : Ka = C 2 = 0.1 (0.046)2 = 2.32 * 10 -4 1-  1 - 0.046  b) Sal formada 50 * 0.1 = 5 mequiv Volumen total = 250 + 50*0.1 = 275 0.2 HCOO- + H2O ---> HCOOH + OH5 0 0 x x x 5-x x x Kh = 1 * 10 -14 = x . x 2.22*10-4  (5-x)275 x = 2.5*10-4 [OH-] = 2.5 * 10 -4 275  pOH = 6.04  pH = 7.96 c) Indicador: Rojo de cresol 11.139 Una muestra de material contiene como componentes activos NaOH , Na 2CO3 ,  NaHCO3, o mezclas compatibles de éstos. Dos muestras cada una de 1 gr, se disuelven en agua. A una de ella se le agrega fenoltaleína y la solución se titula con ácido 1.038 N en frío, del cual se requieren 17.96 ml. La otra muestra se titula en frío con anaranjado de metilo como indicador y se requieren 21.17 ml del mismo ácido.¿Qué álcalis están presentes y cuál es el porcentaje de cada uno en la muestra original? Solución A = 17.96 B = 21.17 - 17.96 = 3.21 Como A > B ==> la mezcla está formado por Na 2CO3 + NaOH % Na2CO3 = 1.038 * 2 * 3.21 * 0.053 * 100= 35.32% 1  

117

% NaOH = 1.038 (17.96 - 3.21) 0.04 * 100 = 61.24 1 11.140 De los siguientes datos, encuentre los porcentajes de Na 2CO3 y NaHCO 3, en una mezcla en la cual sólo éstos son los únicos componentes alcalinos: Muestra = 1.272 g. Volumen de HCl 0.24 N requerido para el punto final con fenolftaleína - 26.92 ml. Después de la adición de 52.21 ml más del HCl y eliminando  por ebullición el CO 2, el volumen del NaOH 0.12N requerido para lograr un color rosa en la solución = 4.00 ml. Muestre la apariencia general de la curva de titulación. Solución mL HCl en A = 26.42 mequiv HCl en B = 52.21 * 0.24 - 4 * 0.12 = 12.0504 ml HCl en B = 12.0504 / 0.24 = 50.21 B > A ==> CO 3 = + HCO 3% Na2CO3 = 0.24 * 2 * 26.92 * 0.053 * 100=53.84 1.272

% Na2CO3 = 0.24 (50.21- 26.92) 0.084 * 100= 36.92 1.272 11.141 Un químico recibió diferentes mezclas para analizarlas, con la información de que contenían NaOH,  NaHCO3, Ha 2CO3 o mezclas compatibles de estas sustancias junto con el material inerte. De los datos, identifique los materiales respectivos y calcule el porcentaje de cada componente. En todos los casos se utilizaron muestras de 1.00 g y HCl 0.25N. Muestra 1. Con fenolftaleína como indicador se usaron 24.32 ml. Una muestra duplicada requirió 48.64 ml con anaranjado de metilo como indicador. Muestra 2. La adición de fenolftaleína no originó cambio de color. Con anaranjado de metilo se Requiere 38.47 ml del ácido. Muestra 3. Para lograr cambio de color en frío con fenolftaleína fueron necesarios 15.29 mL del ácido y para neutralización completa se requirieron 33.19 ml adicionales. Muestra 4. La muestra se tituló con ácido hasta que el rosa de la fenolftaleína desapareció, este  proceso requirió 39.96 ml. Al adicionar un exceso de ácido, hervir y retitular con álcali, se encontró que el álcali fue exactamente equivalente al exceso de ácido agregado. Solución 1ra Muestra

A=24.32 y B = 24.42 => Na 2CO3

% Na2CO3 = 0.25*48.64*0.053 * 100 = 64.45 1 2da Muestra

A=0 y B = 38.37

=>NaHCO 3

%NaHCO3= 0.25*36.47*0.084 *100=80.79 1 3ra Muestra

A=15.29 y B=32.19 B > A ==> CO 2 = HCO 3-

% Na2CO3 = 0.25*2*15.29*0.053 * 100 = 40.52 1 % Na2CO3 = 0.25(33.19 - 15.29)0.084 * 100 = 37.59 1 4ta Muestra A = 39.96 B = 0 => NaOH  

118

% NaOH= 0.25*39.96*0.04*100=39.96 1 11.142 Se sabe que una muestra contiene NaOH, NaHCO 3 o mezclas compatibles de éstas junto con materia inerte. Una muestra de 1.2 g requiere 42.2 ml de HCl 0.5 N con anaranjado de metilo como indicador. El mismo peso de muestra requiere 36.3 ml del ácido con indicador de fenolftaleína. Calcule el  porcentaje de materia inerte en la muestra. Solución A = 36.30 B = 42.20-36.30 = 5.9 A > B ==> NaOH + Na 2CO3 % Na2CO3 = 0.50 (2 * 5.9) 0.058 * 100 1.2 % Na2CO3 = 0.50 (36.30 - 5.9) 0.04 * 100= 50.67 1.2 % Inerte = 100 - (26.06 + 50.67) = 23.27% 11.143 En cierto proceso industrial, una mezcla gaseosa se pasa a través de una solución "depuradora" que tiene, aproximadamente, 2% de NaOH para eliminar el Co 2 del gas. A intervalos se toman muestras de la solución depuradora y se titulan con HCl standar para determinar el grado hasta el cual se ha utilizado el NaOH. En cierto punto del proceso, una porción de 25.0 ml de la solución caústica  parcialmente gastada requiere 30.0 ml de HCl 0.3 N para la titulación al punto final con fenolftaleína. Otra porción de 25.0 ml de la misma solución requiere 48.0 ml para el punto final con anaranjado de metilo. Calcule el porcentaje del NaOH original que se convirtió a Na 2CO3 en la solución depuradora. Solución gr de NaOH inicial = NaOH sin reaccionar + NaOH reaccionando gr de NaOH final = 0.300 (30 - 18)0.040 = 0.144 (sin reaccionar) gr Na2CO3 = 0.3 (2* 16) 0.053 = 0.5724 2 NaOH + CO 2 ---> Na2CO3 + H2O gr NaOH reaccionado = 0.5724 * 2* 40 = 0.432 106  NaOH inicial = NaOHsin reaccionar + NaOHreaccionando = 0.144 + 0.432 = 0.576

11.144.

% NaOH reaccionando = 0.432 * 100 = 74 0.576  NaOH y NaHCO3, ambos puros y secos, se mezclan en la proporción respectiva de 2.1 en peso y la mezcla se disuelve en agua. Calcule hasta tres cifras significativas la relación del volumen del ácido estándar que se requiere con la fenolftaleína, al volumen adicional que se requiere con anaranjado de metilo. Solución  NaOH  NaHCO3  NaOH + 2x / 40 x / 84 0.038095x

=

2x x

NaHCO 3---------> Na2CO3 + H2O x / 84 0 0 x / 84 x / 84 x / 84 0 0.01195x 0.011905x

% NaOH = (0.038095x) *40 3x  

=

1.5238x * 100 = 42.79 3x 119

(moles)

% Na2CO3 = (0.01195x) * 106 = 1.269x * 100 = 42.06 3x 3x % NaOH = N (A  –  B) * 0.040 * 100 WM % Na2OH3 = N (2B)* 0.053 * 100 WM % NaOH = (A - B)* 0.040 * 100 % Na2CO3 2B * 0.053 50.79 = A - B * 0.040 42.06 2B 0.053 A = 4.20 B 11.145 Una mezcla que contiene KOH y KaCO 3  pesa "a" gramos en la solución en frío con fenolftaleína requiere "b" ml de ácido "c" N. Después que se ha agregado anaranjado de metilo se requieren "d" ml del ácido. Calcule al porcentaje de KOH y de K 2CO3. Redúzcase a los términos más simples. Solución % KOH = N * (b - d) * 0.05611 * 100 = c * (b-d) *5.611 = 5.611 c (b-d) a a a % K 2CO3 = N * (2d) * (138.2 / 2000) * 100 = 13.82 c * d a a 11.146 Resuelva el problema anterior con respecto a una mezcla de Na 2CO3. Reduzca hasta obtener los términos más simples. Solución % Na2CO3 = c (2b) 0.053 * 100 = 10.6 * c * b a a % NaHCO3= c (d-b)0.004 * 100 = 8.4 c (d-b) a a 11.147 Cierta solución contiene 38.00 g. de NaOH y 2.00g de Na 2CO3  por litro. Se va a usar como base estándar en a titulación de un ácido. (a) ¿Cuál es la normalidad de la solución si se neutraliza totalmente en la titulación? (b)¿Cuál sería su normalidad efectiva si se usa en una titulación en frío con fenolftaleína como indicador? Solución a) 38 + 2  N = 40 53 = 0.9877 1  b)

38 + 2/53  N = 48 2 = 0.9689 1

11.153 Una muestra que contiene Na 3PO4m 12d 2O, Na2HPO4, 12H2O. NaH2PO4.H2O, c combinaciones compatibles de ellos, pesa 3.00 g. Cuando se titula con HCl 0.5N, se requieren 14.00 ml si se usa anaranjado de metilo. Una muestra similar requiere 5.00 ml de NaOH 0.6 N si se usa fenolftaleína. Encuentre la composición porcentual de la muestra. Solución +--- +-----------------+ ¦ ¦ H3PO4 ¦  

No hay 120

¦ +-----------------+ ¦ ¦ ¦ ¦ +-----------------+ -----------+ 5 ml ¦ Na2HP4  ¦ AM ¦  NaOH +-----------------+ ¦ 0.6N ¦ ¦ ¦ ¦ +-----------------+ ¦ ¦ ¦ Na2HPO4 ¦ F 14 ml HCl +----+-----------------+ ¦ ¦ ¦ +-----------------+ ¦ ¦ Na3PO4 ¦ ¦ +-----------------+ -----------+

a)

# equiv NaH2PO4H2O = W = 0.005 * 0.6 137.99 W = 0.41397

% NaH2PO4H2O = 0.41397 * 100 = 13.8 % 3  b)

Como hay NaH2PO4H2O entonces existe su adyacente Na 2HPO4 # equiv Na 2HPO4.H2O = W = 0.014 * 0.5 358.14 W = 2.50698 % Na2HPO4.H2O = 2.50698 * 100 = 83.6% 3

11.154 Se sabe que cierta solución contiene una combinación de dos de las siguientes sustancias, que no interaccionan entre sí: HCl, Na 2HPO4, H3PO4, NaOH. La titulación de una muestra con NaOH 0.5 N (usando fenolftaleína) requiere 27.0 ml del NaOH. Con anaranjado de metilo como indicador, el mismo peso de muestra requiere 17.2 ml del NaOH. ¿Cuántos g de qué componentes están presentes en la muestra tomada? Solución +---- +-----------------+ -----------+ ¦ ¦ H3PO4 ¦ ¦ ¦ +-----------------+ ¦ 27 ml ¦ ¦ 17.2 ml  NaOH ¦ ¦ NaOH 0.6 N +------------------+ ¦ ¦ ¦ NaH2PO4 ¦ AM ¦ ¦ +-----------------+ -----------+ ¦ ¦ ¦ ¦ +-----------------+ ¦ ¦ Na2HPO4 ¦ F +----+-----------------+ ¦ ¦ +-----------------+ ¦ Na3PO4 ¦ No hay +-----------------+  

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