Pontificia Universidad Católica de Chile Facultad de Química Departamento de Química InorgánicaGUIA DE PROBLEMAS Nº3 ANÁLISIS QUÍMICO I (QIM109) dispone de otra muestra. Al3+ y Zn2+ Fe3+. Cr3+. que es extraíble en acetato de etilo. S2O32. SO42-. Zn2+. ii) EDTA 10% p/p iii) Dietilditiocarbamato Fundamente mediante ecuaciones químicas 4. Se dispone de una muestra real de cationes que contiene: Fe 3+. de aniones que contiene: IO3-. En el análisis de Ni2+ en presencia de alta concentración de Co2+ con dimetilglioxima. 3. Co2+ y Cu2+ 2. -2- . Pb2+. JEANNETTE MORENO C.MSc. PRIMER SEMESTRE 2007 PARTE CUALITATIVA 1. Adicionalmente. RAUL CONTRERAS R. Indique mediante mecanismos de reacción y fundamentando: a) La acción del persulfato. En el análisis de Cu2+ con dietilditiocarbamato se forma un complejo amarillo a pardo. Separe los cationes de las siguientes muestras: a) b) Bi3+. Cr3+. Identifique cada catión y anión de su respectiva muestra. Cu2+. Co2+.y C2O42-. Al3+ y Mn2+. DR. Indique que funciones cumplen en este análisis los siguientes reactivos: i) NH3 conc. HNO3 -3- . Qué compuesto (s) sólido (s) se forman.. Proponga un método de separación utilizando solamente los siguientes reactivos generales: H2SO4 conc. con formación de una laca de color rojo. KClO3(s).. a) b) Separe los siguientes cationes de una muestra que contiene los respectivos iones: Hg22+. Cr3+. Cd2+. IO3-.y PO43-.. Cr3+.b) c) 5. Ni2+ y Zn2+. se añade NH3 2 mol/L hasta pH = 10. (Fundamente). La acción del amoníaco concentrado El rojo congo en presencia de hidróxido de aluminio da lugar a la formación una laca de color rojo intenso. HCl conc. Mn2+. NH3 conc. S2O32-. Fe3+. C2O42. al sobrenadante se le agrega ácido acético y rojo congo. Pb2+. Para lo anterior. Cu2+. Al3+ y Zn2+.. c) Se dispone de la siguiente muestra de aniones: CO32-. HCl conc. a la muestra se le adiciona NaOH 6 mol/L con agitación enérgica para luego centrifugar. K2S2O8(s). Zn2+. 6. NH3 2 mol/L. Hg22+. Se dispone de una muestra real de cationes que contiene: Ag+. Indique en forma detallada: i) ¿Cómo reconoce los aniones oxidantes y reductores en la muestra dada? ii) Un metido de identificación de cada anión contenido en la muestra? 7. Pb2+. y agua destilada. Al3+ y Mn2+ i) Proponga un método de separación utilizando solamente los siguientes reactivos generales: H2SO4 conc. Se dispone de una muestra de cationes que contiene: Fe3+. que indica la presencia de aluminio. NaOH 6 mol/L. Finalmente. Bi3+. Enseguida. Indique que función cumple cada reactivo general en este análisis.. NaOH 2 mol/L. Cr3+. HNO3 conc.. El sólido (B1) se agrega NaOH en exceso obteniéndose un residuo pardo rojizo y un centrifugado de color verde. El tratamiento del sólido desconocido con hidróxido de sodio 6 mol/L en exceso. La muestra viene rotulada con la posible presencia de los siguientes compuestos: AgNO3. El centrifugado coloreado (B2) se le adiciona NaOH en exceso y en caliente formándose un precipitado verde y una disolución incolora -4- . NH4Ac y agua destilada. y sales sólidas tales como: K2S2O8. En el laboratorio donde Ud. se obtiene un sólido (E) y un centrifugado azul (F). se obtiene un sólido (B1) y un centrifugado coloreado (B2). Basándose en la separación anterior. identifique cada catión de la muestra. CoS. Hg(NO3)2. inmediatamente se le adiciona gota a gota HCl diluido formándose un precipitado de color blanco. Cr(NO3)3 y ZnSO4. De acuerdo a los resultados obtenidos por Ud.. El tratamiento del sólido desconocido con ácido nítrico en caliente dando un sólido de color gris (C) y un centrifugado coloreado (D). ii) 8. trabaja. a continuación expuestos. NH3 conc. debe analizar una muestra sólida. Ni(NO3)2. CuS. El tratamiento del sólido desconocido con adición de NH3 6 mol/L en exceso y caliente. KClO3. PbCO3. Tratando el sólido (I) con NH3 6 mol/L en exceso se obtiene un sólido negro y un centrifugado incoloro. Fe2(SO4)3. deja un residuo de color gris (A) y un centrifugado coloreado (B). deja un sólido de color oscuro (G) y un centrifugado verde (H). CoSO4. Si el centrifugado (B) es tratado con exceso de NH3 6 mol/L en caliente..conc.. Enseguida. NaOH 30% m/m. Al(NO3)3. BiI3. indique: i) compuestos presentes iii) compuestos indeterminados iii) compuestos ausentes a) b) c) d) e) f) El tratamiento del sólido desconocido con agua caliente. El sólido de color gris (A) es parcialmente soluble en HNO3 6 mol/L persistiendo un sólido de color gris (I) y un centrifugado incoloro (J). al centrifugado incoloro (J) se le adiciona NaOH 6 mol/L en exceso se produce un precipitado de color blanco y un centrifugado incoloro. NH3 2 mol/L. indique: i) ii) iii) a) compuestos presentes compuestos indeterminados compuestos ausentes Cuando se agrega agua fría a la muestra. El sólido coloreado (F1) en presencia de NH3 da una disolución azul. deja un sólido coloreado (F1) y un centrifugado incoloro (F2). g) 9. PbCl2. Zn(NO3)2 y Na2CO3. se obtiene un precipitado amarillo. que en presencia de H2SO4 da un precipitado de color blanco y un centrifugado incoloro. AgNO3. De acuerdo a los resultados obtenidos por Ud. K2CrO4. disminuye la cantidad de precipitado de color blanco. Al centrifugado verde (E2) se le adiciona K2S2O8 en caliente obteniéndose una disolución amarilla que en presencia de HCl da una coloración naranja. k) El tratamiento del sólido (G) con NH3 6 mol/L en exceso deja un sólido de color negro y un centrifugado de color azul. Cr(NO3)3.Si el sólido (C) es tratado con exceso de NH3 6 mol/L dando una disolución incolora y un sólido gris que en presencia de NH 4Ac deja un sólido negro y una disolución incolora que en presencia de yoduro de potasio. Enseguida. En el laboratorio donde Ud. a continuación expuestos. h) Si el centrifugado (D) es tratado con NH3 6 mol/L se obtiene un precipitado de color coloreado y una disolución azul. se trata el centrifugado incoloro (F2) con HCl 2 mol/L gota a gota formándose un precipitado blanco. debe analizar una muestra sólida. i) El tratamiento del sólido (E) con NaOH 6 mol/L deja un sólido de color oscuro (E1) y un centrifugado verde (E2). esta disolución da reacción ácida al tornasol. Cuando a una porción de sólido (A) se adiciona NH3(ac). trabaja. b) -5- . deja un sólido de color verde gris y un centrifugado incoloro. (NH4)2SO4. se forma un precipitado de color blanco (A) y una disolución (B).. El color negro (E1) se trata con HNO3 6 mol/L dando un sólido de color negro y una disolución coloreada que en presencia de NH3 6 mol/L da un precipitado de color pardo sueve. La muestra viene rotulada con la probable presencia de los siguientes compuestos: CuSO4. j) El tratamiento del centrifugado (F) con NaOH 6 mol/L en caliente. I) El tratamiento del centrifugado (H) con H2O en caliente. La muestra viene rotulada con la posible presencia de los siguientes compuestos: AgNO3. dicha disolución toma coloración verde y que huele fuertemente a NH3. que en presencia de Na2S 1 mol/L da un precipitado de color negro. Bi(NO3)3. El residuo de color gris (A) es tratado con ácido nítrico 2 mol/L en caliente dando un precipitado de color blanco (C) y centrifugado coloreado (D). con H2SO4 2 molar no hay evidencia de reacción y cuando. El centrifugado coloreado (B) se trata con NaOH 6 mol/L dando un precipitado de color verde suave (E) y un centrifugado incoloro (F). por adición de KI se forma un precipitado de color amarillo. a continuación expuestos.c) d) e) A otra porción de sólido (A) se adiciona NaOH 6 mol/L en caliente. A otra porción de la disolución (B) al agregar NaOH 6 molar y persulfato en caliente. indique: i) ii) iii) a) b) compuestos presentes compuestos indeterminados compuestos ausentes El tratamiento del sólido con ácido clorhídrico 2 mol/L en caliente deja un residuo de color gris (A) y un centrifugado coloreado (B).. 10. c) d) e) -6- . El centrifugado incoloro (F) en presencia de K2CrO4 y ácido acético glacial da lugar a la formación de un precipitado de color amarillo. Tratando la disolución (B). El centrifugado coloreado (D) se le adiciona una disolución de NH3 6 mol/L en exceso y posteriormente una disolución de KCN 1 mol/L dando una disolución incolora. trabaja. debe analizar una muestra sólida. la disolución (B) se trata con exceso de NaOH 6 molar. quedando un residuo de color pardo oscuro. CuS y ZnS. El precipitado de color blanco (C) se solubiliza completamente con amoníaco 6 mol/L y posteriormente. la disolución resultante toma una coloración amarilla. Ni(NO3)2. El tratamiento del precipitado de color verde suave (E) con NH3 6 mol/L da un precipitado de color blanco (H) y un centrifugado de color azul (G). PbCO3. disminuye la cantidad de precipitado. De acuerdo a los resultados obtenidos por Ud. En el laboratorio donde Ud. Al(NO3)3. CoCO3. f) Al precipitado coloreado (F) se le adiciona gota a gota HCl 2 mol/L en exceso formándose un precipitado de color blanco (H) y un centrifugado coloreado (I). Bi3+. El sólido de color negro (J) se disuelve completamente en NH3 concentrado. -7- .. Fe3+. h) Al centrifugado coloreado (I) se trata con K2S2O8 en caliente obteniéndose un sólido de color negro (J) y un centrifugado incoloro (K). formándose un precipitado coloreado (F) y un centrifugado incoloro (G). Hg2+. De acuerdo a los resultados obtenidos por Ud. g) Al centrifugado incoloro (G) se le adiciona gota a gota una disolución de HCl 6 mol/L dando lugar a la formación de un precipitado de color blanco. b) El precipitado coloreado (B) por tratamiento con NaOH 6 mol/L se disolvió parte del sólido quedando un precipitado de color blanco (D) y un centrifugado de color verde (E). Co2+. La muestra viene rotulada con la probable presencia de los siguientes iones: Ag+.11. enseguida. debe analizar una muestra sólida. En el laboratorio donde Ud. a continuación expuestos. por adición de ácido acético se formó un precipitado de color amarillo. Ni2+. e) Al centrifugado (C) se le adiciona NaOH 6 mol/L se calienta. trabaja. Cd2+. Cr3+. Al3+ y Zn2+. Dicha disolución se le adiciona una disolución de KI 1 mol/L obteniéndose un sólido de color negro. se obtuvo un precipitado coloreado B y un centrifugado C. i) El centrifugado incoloro (K) en presencia de una disolución de NH3 6 mol/L y una disolución de Na2S 1 mol/L da un precipitado de color amarillo. d) Al centrifugado de color verde (E) se le agrega K2S2O8 en caliente. indique: i) ii) iii) a) compuestos presentes compuestos indeterminados compuestos ausentes La muestra sólida tratada con exceso de NH3 6 mol/L en caliente. c) El sólido (D) se trata con una disolución de HCl 2 mol/L disolviéndose completamente. Pb2+. Cu2+. los cuales provienen de sus sales como nitratos. PARTE CUANTITATIVA 1.2 101 k3 = 7. FeS : Fe-CN: Ks-o = 4 x 10-19 Kf6 = 1 x 1024 3.6 x 102. Calcule el pH de inicio de la precipitación del M(OH)2 en estas condiciones.01 mol de FeS que está contenido en 1 litro de una disolución de KCN 1 mol/L.B. si se disuelve completamente. Calcule la solubilidad del AgCl en un Buffer (preparado de la siguiente manera: Se mezclan 30 mL de una disolución de NH3 2 mol/L con 55 mL de una disolución de NH4NO3 1 mol/L). M(IO3)2 : M-NH3 : Ks-o = 9. k2 = 5.0 x 10-12 Kf4 = 2 x 1011 NH3 : Kb = 1. Se dispone de una disolución de un catión bivalente hipotético (M2+) 0. Demuestre mediante cálculo. Se dispone de 0.3 x 10-2 . un compuesto hipotético poco soluble. Determine si el precipitado de FeS se transforma en Fe(CN)64-.75 x 10-5 2.7 x 107´ AgCl : NH3 : Ks-o = 1.7 x 104 4. Constantes sucesivas de estabilidad: Cd-I : M(OH)2 : Ks-o = 9 x 10-28 k1 = 2.8 x 10-5 -8- .01 mol/L que contiene KI 2 mol/L. k4 = 4.8 x 10-10 Kb = 1. M(IO3)2 en presencia de una disolución de NH3 1 mol/L. Ag-NH3: Kf2 = 1. 6 -9- . Indique cuales ligandos utilizaría usted.3 (2) -14 (3) SCN-6.52 (4) -2. los cuales se encuentran precipitados como hidróxidos (0.8 x 10-2 mol de NH3 6.5. Co2+ y Ni2+ (nitratos).7 x 107 Resp: 3.7 7. (de la tabla adjunta) para separar dichos cationes. Determine cómo se encuentra catión (Cd2+) en una disolución a pH = 13.5 Cd(OH)2(s) + pKa3 = 18.3 15.30 (2) -2. Para el análisis de una muestra que contiene los siguientes cationes: Cu2+.0001 mol de AgBr sólido.00 (4) -1.39 (6) -8. AgBr: Ag-NH3: Ks-o = 4. LIGANDO Catión NH3 Cu2+ Co2+ Ni2+ -8.6 15.81 (3) N2H4 -12 (6) S2O32-12. Cd(OH)2 : pKs-o = 13.01 mol de cada catión precipitado).1 x 10-13 Kf2 = 1.00 (6) CONSTANTE ACUMULATIVA DE ESTABILIDAD: pKf(n) CN-25 (4) -19 (6) -30 (6) C2O42-10. Considere la concentración analítica de ligando 1 mol/L.30 (4) -4. Fundamente mediante cálculo.05 (1) - H2 O Cd(OH)3.+ H+ pKs-o M(OH)m 18. Calcule la cantidad de materia de amoníaco (NH3) deben estar presentes en 1 L de disolución para disolver 0. a) b) NH3 1 mol/L Na2S2O3 1 mol/L Ka1 = 2.32 14. Fundamente mediante cálculos. Zn2+ y Fe3+. Se propone separar el níquel mediante la -10- .26 (1) -16.01 mol de cada catión) en 100 mL agua. Para el análisis de una muestra que contiene los siguientes cationes: Pb2+. Indique cuáles ligandos utilizaría Ud. Ka = 1.60(4) -7.40 37.0 x 1011 .15 (3) -6. los cuales se encuentran precipitados como hidróxidos (0.20 9. Demuestre mediante cálculo.03 (1) -8.25 (1) pKs-o M(OH)m 16.5 (4) F-1..3 (4) -31 (6) CONSTANTE ACUMULATIVA DE ESTABILIDAD: pKf(n) Ac-1.7 (4) S2O32-0. Considere la concentración analítica para cada ligando es 1 mol/L.75 x 10-5 Kf4 = 1.9 x 10-2 H2S2O3: HAc : M(NH3)42+ : M(S2O3)22. LIGANDO Catión CNZn2+ Pb2+ Fe3+ -19 (4) -10.0 x 1017 Ks-o = 9.5 x 10-1 .01 mol de cada catión precipitado).1 (6) C2O42-8.75 x 10-5 Ka2 = 1.0 x 10-12 Kb = 1. cuál de los siguientes ligandos formadores de complejos es más adecuado para impedir la precipitación del catión M2+ como yodato M(IO3)2(s) en un medio de un Buffer formado por: HAc (2 mol/L) y NaAc (1 mol/L). Kf2 = 1.8. para separar dichos cationes. Se dispone de una muestra insoluble de Ni(IO3)2 y Pb(IO3)2 (0.2 (4) NH3 -8.: M(IO3)2 : NH3 : 10.20 (4) -3. de la tabla adjunta.54 (2) -20. 6 x 10-13 Resp: CNH3 > 0. 13. a) b) NH3 Na2S2O3 Ag(NH3)2+ Kf2 = 107 Ag(S2O3)23-Kf2 = 1013 AgI : Ks-o = 7. A esta muestra se le agregan 50 mL de solución de amoníaco de concentración (CNH3). Ni(IO3)2 : Ni-NH3 : Pb(IO3)2: Ks-o = 1. Resp: a) SNH3 = 2.94 x 10-17 Demuestre mediante cálculos considerando que la concentración analítica del agente complejante es 1 mol/L. 12.8 mol/L de tiosulfato de sodio. a) b) Na2S2O3 NaCN Ag(S2O3)23Ag(CN)2AgI : Kf2 = 1.0 x 1019 Ks-o = 7.82 x 10-5 mol/L b) SS2O3 = 2. Resp: a) 709. b) 0.acción de amoníaco como formador de complejo. En el laboratorio donde Ud. un alumno en práctica le pregunta sobre disolución de precipitados con adición de ligando para formar -11- . Calcule la concentración mínima de amoníaco (CNH3) que debe utilizarse para separar el níquel del plomo.4 x 10-8 Kf6 = 8. Indique cuál es la concentración más adecuada de los siguientes ligandos para la disolver completamente el yoduro de plata. trabaja.0 x 1013 Kf2 = 1.2 x 107 Ks-o = 2. Cuál de los ligandos siguientes es más adecuado para la disolución completa del AgI(s). La concentración más adecuada es la del ligando cianuro de sodio.82 x !0-2 mol/L El ligando más adecuado es el tiosulfato de sodio debido a que presenta una mayor solubilidad en estas condiciones.91 mol/L 11. Fundamente su respuesta.94 x 10-17 Demuestre mediante cálculos considerando que la solubilidad obtenida para cada ligando es de 20 mol/L.71 mol/l de cianuro de sodio. 141 V Eº3 = 1. 14 Calcule los potenciales alterados de las siguientes semireacciones: a) b) c) (CN)2(g) / HCN S(s) / H2S IO3.1 mol/L.01 mol/L. V) Una disolución de un Buffer HAc/NaAc (2 mol/L: 1 mol/L). ii) Demuestre su respuesta mediante cálculos. iV) Una disolución de NH3 0.complejos. H2S: HCN: Ka1 = 1 x 10-7 Ka2 = 1. La consulta es: ¿Qué ligando se debe utilizar para disolver el hidróxido de hierro(III).370 V Eº2 = 0.2 x 10-13 Ka = 5 x 10-10 HAc : Ka = 1.75 x 10-5 NH3 : Kb = 1. iii).75 x 10-5 -12- .01 mol/L.6 x 1020 Fe-SCN: Kf6 = 1 x 104 Fe(OH)3 : Ks-o = 6 x 10-38 i) Indique cual es su respuesta con solo observar los datos anteriormente expuestos.19 V En los siguientes medios: i) Una disolución de HCl 0. ii) Una disolución de NaOH 0./ 1/2I2(s) Eº1 = 0.01 mol/L. Vi) Una disolución de un Buffer NH3/NH4Cl. preparada mezclado 50 mL de una disolución de NH3 1 mol/L con 30 mL de una disolución de HCl 1 mol/L.Una disolución de HAc 0. si solo dispone de los siguientes ligandos: a) Na2C2O4 b) NaSCN Fe-C2O4: Kf2 = 1. 170 V H2S: PbS: PbSO4 : Ka1 = 1 x 10-7 . determinará.303 V 16.81 V a) (NH3 -Co2+): Kf6 = 2. Co 3+ / Co 2+ E o = 1. De acuerdo a la variación de potencial que Ud. Ka2 = 1. El potencial de reducción de Co3+ a Co2+.024 V b) Eº2 = -0.813 V (NH3 –Co3+) Kf6 = 1.15.51 x 104 b) (CN-Co2+): Kf6 = 1 x 1019 Resp: a) Eº1 = 0.6 x 10-8 Resp: a) Eº4 = 0.302 V b) Eº5 = 0.3 x 10-28 Ks-o = 1. indique cual de ambos ligando es más adecuado para estabilizar el Co3+ Considere la siguiente información para resolver esta pregunta.450 V 2H2SO3 / SO4 Eº3 = -0.141 V S(s) / H2SO3 Eº2 = -0.2 x 10-13 Ks-o = 1. Calcule el potencial Standard de las siguientes semireacciones: a) b) H2S / SO42PbS / PbSO4 Eº4 = ? Eº5 = ? A partir de los siguientes datos: H2S / S(s) Eº1 = -0. presenta una variación debido a la formación del complejo amoniacal (NH3) y del complejo cianurado (CN-).26 x 1035 (CN-Co3+): Kf6 = 1 x 1064 -13- . 75 x 10-5 19. Ka3 = 5 x 10-13 H2SO3: Ka1 = 1. Pb2+ y Hg2+. El ácido sulfuroso (H2SO3) es un reductor débil y el valor de la cupla redox es la siguiente: H2SO3 / SO42a) Eº = . Considerando las constantes de literatura de las especies generadas y que la concentración de ácido utilizada solo precipita la Ag+ y el Pb2+. indique el efecto del ligando sobre el potencial de reducción de Hg2+ a Hg22+ Hg2+ / Hg22+ Hg-Cl: Kf4 = 1. el sulfito (SO32-) es un mejor reductor.1 x 10-1 Ka2 = 7. ii) En una disolución de HCN 0.5 x 10-8 HCN: Ka = 5. realiza la adición de HCl 1 mol/L.27 V Eº2 = -0.74 x 10-2 Ka2 = 6.0. Ud.02 V Hg2Cl2 : Ks-o = 2. Al analizar una muestra de cationes que contiene Ag+.13 V -14- . Resp.01 mol/L iii) En una disolución de NH3 2 mol/L. b) Indique en que medio de los anteriormente planteados.2 x 10-5 Eº1 = -0.17 V Calcule el potencial alterado y explique cómo varía su poder reductor en los siguientes medios: i) En una disolución de H3PO4 1 mol/L. A partir del potencial standard de las semirreacciones: PbCl2 / Pb(s) Pb2+ / Pb(s) Calcule el Ks-o del PbCl2.31 x 10-8 H3PO4: Ka1 = 1.17.: Ks-o = 2.0 x 10-10 NH3: Kb = 1.3 x 10-18 18.18 x 1015 Eº = 0. 20.75 x 10-5 23.20 V Eº2 = 0.50 x 10-4 Ka = 5. b) Una disolución de una Buffer de pH = 7 NO3-/ HNO2 IO3. en un medio de amoniaco 0.20 V HNO2 : Ka = 4.17 V Ks-o = 1 x 10-13 Ka1 = 1. (CN)2(g) / HCN: IO3. b) ∆E = 0. Indique si son incompatibles el yodato (IO3-) y nitrito (NO2-) en los siguientes medios: a) Una disolución de HCl 0.1 mol/L. el ácido nitroso y yodato son incompatibles. que se encuentra como Pb(IO3)2 (sólido) en presencia de una disolución de sulfito de sodio (Na2SO3) en un medio de piridina (C5H5N) 0.94 V Eº2 = 1.20 V Ka = 5. Indique si se puede reducir el yodato. el nitrito y yodato son incompatibles.1 mol/L (KbC5H5N = 1./ ½ I2(s) SO42./ ½ I2(s) Eº1 = 0.0 x 10-10 Kb = 1.33 V Eº2 = 1. Ka2 = 6.28 V.28 V.74 x 10-2 . HNO2: HCN: NH3: Ka = 4.5 x 10-4 Resp. Indique si son incompatibles el cianuro (CN-) con el yodato (IO3-) en un medio de cloruro de amonio (NH4Cl) 0.1 mol/L./ ½ I2(s): HCN NH3 Eº1 = 0.1 mol/L.51 x 10-9).99 V 22.: a) ∆E = 0./ H2SO3 Pb(IO3)2 : H2SO3: Eº1 = 1. IO3. Indique si son incompatibles HCN y HNO2.31 x 10-8 -15- .33 V Eº2 = 0.0 x 10-10 Kb = 1. 21.75 x 10-5 (CN)2(g) / HCN HNO2 / NO(g) Eº1 = 0.