taller análisis químico

1. 4.6 En uno de los pies de figura sugerimos que el kilogramo
estándar será definido pronto como 1000/12 del número
de Avogadro de átomos de carbono. Demuestre que esta
afirmación es matemáticamente correcta y discuta las
implicaciones de esta nueva definición del kilogramo.
*4.7 Encuentre el número de iones Na1
en 2.92 g de
Na3PO4.
4.8 Encuentre el número de iones K1
en 3.41 moles de
K2HPO4.
*4.9 Encuentre la cantidad (en moles) del elemento indicado
a) 8.75 g de B2O3.
b) 167.2 mg de Na2B4O7∙10H2O.
c) 4.96 g de Mn3O4.
d) 333 mg de CaC2O4.
4.10 Encuentre la cantidad, en milimoles, de las especies
indicadas
a) 850 mg de P2O5.
b) 40.0 g de CO2.
c) 12.92 g de NaHCO3.
d) 57 mg de MgNH4PO4.
*4.11 Encuentre el número de milimoles de soluto en
a) 2.00 L de KMnO4 0.0555 M.
b) 750 mL de KSCN 3.25 3 1023
M.
c) 3.50 L de una disolución que contiene 3.33 ppm
de CuSO4.
d) 250 mL de KCl 0.414 M.
4.12 Encuentre el número de milimoles de soluto en
a) 226 mL de HClO4 0.320 M.
b) 25.0 L de K2CrO4 8.05 3 1023
M.
c) 6.00 L de una disolución acuosa que contiene 6.75
ppm de AgNO3.
d) 537 mL de KOH 0.0200 M.
*4.13 ¿Cuál es la masa en miligramos de
a) 0.367 moles de HNO3?
b) 245 mmol de MgO?
c) 12.5 moles de NH4NO3?
d) 4.95 moles de (NH4)2Ce(NO3)6 (548.23 g/mol)?
4.14 ¿Cuál es la masa en gramos de
a) 3.20 moles de KBr?
b) 18.9 mmol de PbO?
c) 6.02 moles de MgSO4?
d) 10.9 mmol de Fe(NH4)2(SO4) ∙ 6H2O?
4.15 ¿Cuál es la masa en miligramos de soluto en
*a) 16.0 mL de sacarosa 0.350 M (342 g/mol)?
*b) 1.92 L de 3.76 3 1023
M H2O2?
c) 356 mL de una disolución que contiene 2.96 ppm
de Pb(NO3)2?
d) 5.75 mL de KNO3 0.0819 M?
4.16 ¿Cuál es la masa en gramos de soluto en
*a) 250 mL de H2O2 0.264 M?
b) 37.0 mL de ácido benzoico 5.75 3 1024
M (122 g/
mol)?
c) 4.50 L de una disolución que contiene 31.7 ppm
de SnCl2?
d) 11.7 mL de KBrO3 0.0225 M?
4.17 Calcule el valor p para cada uno de los iones indicados
a continuación:
*a) Na1
, Cl-
y OH2
en una disolución 0.0635 M de
NaCl y 0.0403 M en NaOH.
b) Ba21
, Mn21
y Cl-
en una disolución 4.65 3 1023
M de BaCl2 y 2.54 M en MnCl2.
*c) H1
, Cl2
y Zn21
en una disolución 0.400 M en
HCl y 0.100 M de ZnCl2.
d) Cu21
, Zn21
y NO3
2
en una disolución 5.78 3 10–2
M de Cu(NO3)2 y 0.204 M en Zn(NO3)2.
*e) K1
, OH–
y Fe(CN)6
42
en una disolución 1.62 3
10–7
M en K4Fe(CN)6 y 5.12 3 10–7
M en KOH.
f) H1
, Ba21
y ClO4
–
M en una disolución 2.35 3
10–4
M en Ba(ClO4)2 y 4.75 3 10–4
M en HClO4.
4.18 Calcule la concentración molar del ion H3O1
de una
disolución que tiene un pH de
*a) 4.31. *c) 0.59. *e) 7.62. *g) 0.76.
b) 4.48. d) 13.89. f) 5.32. h) 0.42.
4.19 Calcule la función p para cada ion en una disolución
*a) 0.0300 M de NaBr.
b) 0.0200 M de BaBr2.
*c) 5.5 3 1023
M de Ba(OH)2.
d) 0.020 M de HCl y 0.010 M de NaCl.
*e) 8.7 3 1023
M de CaCl2 y 6.6 3 1023
M de BaCl2.
f) 2.8 31028
M de Zn(NO3)2 y 6.6 3 1027
M
Cd(NO3)2.
4.20 Convierta las siguientes funciones p a concentraciones
molares:
a) pH 5 1.020. *e) pLi 5 12.35.
b) pOH 5 0.0025. f) pNO3 5 0.034.
*c) pBr 5 7.77. *g) pMn 5 0.135.
d) pCa 5 –0.221. h) pCl 5 9.67
*4.21 El agua de mar contiene un promedio de 1.08 3 103
ppm de Na1
y 270 ppm de SO422
. Calcule
a) la concentración molar de Na+
y SO4
22
dada que la
densidad promedio del agua de mar es 1.02 g/mL.
b) el pNa y pSO4 para el agua de mar.
4.22 En promedio, la sangre humana contiene 300 nmol de
hemoglobina (Hb) por litro de plasma y 2.2 mmol por
litro de sangre total. Calcule
a) la concentración molar en cada uno de estos
medios.
b) el pHb en plasma en suero humano.
*4.23 Una disolución fue preparada para disolver 5.76 g de
KCl·MgCl2·6H2O (277.85 g/mol en agua suficiente
para producir 2.000 L. Calcule
a) la concentración analítica molar de KCl·MgCl2 en
esta disolución
b) la concentración molar de Mg21
.
c) la concentración molar de Cl-
.
d) el por ciento peso/volumen de KCl·MgCl2·6H2O.
e) el número de milimoles de Cl2 en 25.0 mL de esta
disolución.
f) ppm K1
.
g) pMg para la disolución.
h) pCl para la disolución.
Preguntas y problemas 79

2. 80 CAPÍTULO 4 Cálculos utilizados en la química analítica
4.24 Una disolución fue preparada al disolver 1210 mg de
K3Fe(CN)6 (329.2 g/mol) en suficiente agua para pro-
ducir 775 mL. Calcule
a) la concentración molar analítica de K3Fe(CN)6.
b) la concentración molar de K1
.
c) la concentración molar de Fe(CN)6
32
.
d) el por ciento peso/volumen de K3Fe(CN)6.
e) el número de milimoles de K1
en 50.0 mL de esta
disolución.
f) ppm Fe(CN)6
32
.
g) pK para la disolución.
h) pFe(CN)6 para la disolución.
*4.25 Una disolución 6.42% (p/p) de Fe(NO3)3 (241.86 g/
mol) tiene una densidad de 1.059 g/mL. Calcule
a) la concentración molar analítica de Fe(NO3)3 en esta
disolución.
b) la concentración molar de NO3
2
en la disolución.
c) la masa en gramos de Fe(NO3)3 contenida en cada
litro de esta disolución.
4.26 Una disolución 12.5% (p/p) NiCl2 (129.61 g/mol)
tiene una densidad de 1.149 g/mL. Calcule
a) la concentración molar de NiCl2 en esta disolución.
b) la concentración molar de Cl-
de la disolución.
c) la masa en gramos de NiCl2 contenida en cada litro
de esta disolución.
*4.27 Describa la preparación de
a) 500 mL de 4.75% (p/v) etanol acuoso (C2H5OH,
46.1 g/mol).
b) 500 g de 4.75% (p/p) etanol acuoso.
c) 500 mL de 4.75% (v/v) etanol acuoso.
4.28 Describa la preparación de
a) 2.50L de 21.0% (p/v) glicerol acuoso (C3H8O3,
92.1 g/mol).
b) 2.50 kg de 21.0% (p/p) glicerol acuoso.
c) 2.50 L de 21.0% (v/v) glicerol acuoso.
*4.29 Describa la preparación de 750 mL de H3PO4 6.00 M
a partir del reactivo comercial que es 86% (p/p) y que
tiene una gravedad específica de 1.71.
4.30 Describa la preparación de 900 mL de HNO3 3.00 M
a partir del reactivo comercial que es 70.5% HNO3
(p/p) y que tiene una gravedad específica de 1.42.
*4.31 Describa la preparación de
a) 500 mL de AgNO3 0.0750 M a partir del reactivo
sólido.
b) 1.00 L de HCl 0.285 M, comenzando con una diso-
lución 6.00 M del reactivo.
c) 400 mL de una disolución 0.0810 M de K+
, par-
tiendo del K4Fe(CN)6 sólido.
d) 600 mL de BaCl2 3.00% (p/v) acuoso a partir de
una disolución BaCl2 0.400 M.
e) 2.00 L de HClO4 0.120 M a partir del reactivo
comercial [HClO4 71.0% (p/p), sp gr (gravedad
específica) 1.67].
f) 9.00 L de una disolución que es 60.0 ppm en Na+
,
partiendo del Na2SO4 sólido.
4.32 Describa la preparación de
a) 5.00 L de KMnO4 0.0500 M a partir del reactivo
sólido.
b) 4.00 L de HClO4 0.250 M, a partir de una disolu-
ción 8.00 M del reactivo.
c) 400 mL de una disolución 0.0250 M de I2
, par-
tiendo de MgI2.
d) 200 mL de 1.00% (w/v CuSO4 acuoso a partir de
una disolución de CuSO4 0.365 M.
e) 1.50 L de NaOH 0.215 M a partir del reactivo
comercial [NaOH 50% (p/p), sp gr 1.525].
f) 1.50 L de una disolución 12.0 ppm en K1
, par-
tiendo de K4Fe(CN)6 sólido.
*4.33 ¿Qué masa de La(IO3)3(663.6 g/mol) sólido se forma
cuando 50.0 mL de La31
0.250 M se mezclan con
75.0 mL de 0.302 M IO3
-
?
4.34 ¿Qué masa de PbCl2 (278.10 g/mol) sólido se forma
cuando 200 mL de Pb21
0.125 M se mezclan con 400
mL de Cl2
0.175 M?
*4.35 Exactamente 0.2220 g de Na2CO3puro fue disuelto en
100.0 mL de HCl 0.0731 M.
a) ¿Qué masa en gramos de CO2 liberó?
b) ¿Cuál era la concentración molar del exceso de reac-
tante (HCl o Na2CO3)?
4.36 Exactamente 25.0 mL de una disolución 0.3757 M de
Na3PO4 fueron mezclados con 100.00 mL de HgNO3
0.5151 M.
a) ¿Qué masa de Hg3PO4 sólido se formó tras haberse
completado la reacción?
b) ¿Cuál es la concentración molar de las especies que
no reaccionaron (Na3PO4 o HgNO3) tras comple-
tarse la reacción?
*4.37 Exactamente 75.00 mL de una disolución 0.3132 M
de Na2SO3 fueron tratados con 150.0 mL de HClO4
0.4025 M y hervidos para retirar el SO2 formado.
a) ¿Cuál fue la masa en gramos de SO2 que se liberó?
b) ¿Cuál fue la concentración del reactivo sin reaccio-
nar (Na2SO3 o HClO4) tras completarse la reacción?
4.38 ¿Qué masa de MgNH4PO4 precipitó cuando 200.0
mL de una disolución 1.000% (p/v) de MgCl2 fue tra-
tada con 40.0 mL de Na3PO4 0.1753 M y un exceso
de NH4
1
? ¿Cuál era la concentración molar del reac-
tivo en exceso (Na3PO4 o MgCl2) después de haberse
completado la precipitación?
*4.39 ¿Qué volumen de AgNO3 0.01000 M se necesitaría
para precipitar todo el I2
en 200.0 mL de una disolu-
ción que contiene 24.32 ppt KI?
4.40 Exactamente 750.0 mL de una disolución que con-
tenía 480.4 ppm de Ba(NO3)2 fueron mezclados con
200.0 mL de una disolución que era 0.03090 M en
Al2(SO4)3.
a) ¿Qué masa de BaSO4 sólido se formó?
b) ¿Cuál fue la concentración molar del reactivo sin
reaccionar: [Al2(SO4)3 o Ba(NO3)2]?

3. A menos que se indique lo contrario, todo el contenido de esta página es de © Cengage Learning.
4.41 Desafío: De acuerdo con Kenny et al.,3
el número de Avo-
gadro NA puede ser calculado a partir de la siguiente ecua-
ción, utilizando mediciones sobre esferas fabricadas a partir
de un monocristal ultrapuro de silicio:
NA 5
nMSiV
ma3
donde
NA 5 número de Avogadro
n 5 número de átomos por celda unitaria
en la red cristalina del silicio 5 8
MSi 5 la masa molar del silicio
V 5 el volumen de la esfera de silicio
m 5 masa de la esfera
a 5 parámetro de la red cristalina 5
d(220) "22
1 22
1 02
a) Derive la ecuación para el número de Avogadro.
b) Para los datos recientemente reunidos por Andreas et
al.4
sobre la esfera AVO28-S5 en la tabla de abajo, cal-
cule la densidad del silicio y su incertidumbre. Puede
esperar a calcular la incertidumbre hasta que haya estu-
diado el capítulo 6.
Variable Valor Incertidumbre
relativa
Volumen de la esfera, cm3
431.059059 23 3 10–9
Masa de la esfera, g 1000.087560 3 3 10–9
Masa molar, g/mol 27.97697026 6 3 10–9
Espaciamiento de la red
cristalina d(220), pm
543.099624 11 3 10–9
c) Calcule el número de Avogadro y su incertidumbre.
d) Presentamos los datos de solo una de las dos esferas
de silicio utilizadas en estos estudios. Analice los datos
3
M. J. Kenny et al., IEEE Trans. Instrum. Meas., 2001, 50, 587, DOI:
10.1109/19.918198.
4
B. Andreas et al., Phys. Rev. Lett., 2011, 106, 030801, DOI: 10.1103/
PhysRevLett.106.030801.
5
P. Becker et al., Meas. Sci. Technol., 2009, 20, 092002,
DOI:10.1088/0957-0233/20/9/092002.
para la esfera AVO28-S8 citados en la nota 3 y
determine un segundo valor para NA. Después de
haber estudiado el capítulo 7, compare sus
dos valores para NA y decida si la diferencia en
los dos números es estadísticamente significativa.
Si las diferencias entre los valores no son signifi-
cativas, calcule un valor medio para el número de
Avogadro determinado a partir de las dos esferas y
la incertidumbre de la media.
e) ¿Cuál de las variables en la tabla tiene la influencia
más significativa sobre el valor que calculó y por
qué?
f) ¿Qué métodos experimentales fueron emplea-
dos para realizar las mediciones mostradas en la
tabla?
g) Discuta sobre las variables experimentales que
pudieran contribuir a la incertidumbre de cada
medida.
h) Sugiera métodos que permitirían mejorar la deter-
minación del número de Avogadro.
i) Utilice un navegador para localizar el sitio web del
nist sobre constantes físicas fundamentales. Ana-
lice los valores aceptados del número de Avoga-
dro y su incertidumbre (del 2010 o posteriores) y
compárelas con aquellas que obtuvo en sus cálcu-
los. Discuta cualquier diferencia y sugiera posibles
causas para las discrepancias.
j) ¿Qué innovación tecnológica de las décadas ante-
riores condujo a la fácil disponibilidad del silicio
ultrapuro? ¿Qué pasos deben considerarse para
minimizar los errores asociados con las impurezas
en el silicio utilizado para fabricar las esferas casi
perfectas?5
Preguntas y problemas 81