Chapter 11, Resolución de problemas sobre el equilibrio para sistemas complejos Video Solutions, Fundamentos de Química Analítica

Problem 1

Demuestre cómo se relaciona la concentración de ion sulfuro con la concentración de ion hidronio en una disolución que se mantiene saturada con sulfuro de hidrógeno.

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Problem 2

¿Por qué las suposiciones de simplificación se restringen a las relaciones que son sumas o restas?

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En la nota al margen en la página 250, se sugiere que el término "ceuación de balance de masa" podría cstar mal empleado. Utilizando un sistema químico específico, discuta el balance de masa y demuestre que éste y el balance de concentración son equivalentes.

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Problem 4

¿Por qué las concentraciones molares de algunas especies aparecen como múltiplos en las ecuaciones de balance de carga?

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Problem 5

Escriba las expresiones de balance de masa para una disolución que contiene:
*a) HF 1.2 M
b) $\mathrm{NH}_3 0.35 \mathrm{M}$.
*c) $\mathrm{H}_3 \mathrm{PO}_4 0.10 \mathrm{M}$.
d) $\mathrm{Na}_2 \mathrm{HPO}_4 0.20 \mathrm{M}$.
*e) $\mathrm{HClO}_2 0.0500 \mathrm{M} \mathrm{y} \mathrm{NaClO}_2 0.100 \mathrm{M}$.
f) NaF 0.12 M saturado con $\mathrm{CaF}_2$.
*g) NaOH 0.100 M saturado con $\mathrm{Zn}(\mathrm{OH})_2$, el cual pasa por la reacción $\mathrm{Zn}(\mathrm{OH})_2+2 \mathrm{OH}^{-} \rightleftharpoons$ $\mathrm{Zn}(\mathrm{OH})_4{ }^{2-}$.
b) saturado con $\mathrm{Ag}_2 \mathrm{C}_2 \mathrm{O}_4$.
*i) saturado con $\mathrm{PbCl}_2$.

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Problem 6

Escriba las ecuaciones de balance de carga para las disoluciones en el problema 11.5.

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Problem 7

Calcule la solubilidad molar del $\mathrm{SrC}_2 \mathrm{O}_4$ en una disolución que tiene una concentración fija de $\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$.
*a) $1.0 \times 10^{-6} \mathrm{M}$.
b) $1.0 \times 10^{-7} \mathrm{M}$.
*c) $1.0 \times 10^{-9} \mathrm{M}$.
d) $1.0 \times 10^{-11} \mathrm{M}$.

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Problem 8

Calcule la solubilidad molar del $\mathrm{BaSO}_4$ en una disolución en la que $\left[\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}\right]$es:
*a) 3.5 M .
b) 0.5 M .
*c) 0.080 M
d) 0.100 M .

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00:56

Problem 9

Calcule la solubilidad molar de PbS en una disolución en la que $\left[\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}\right]$se mantiene constante en a) $3.0 \times$ $10^{-1} \mathrm{M}$ y b) $3.0 \times 10^{-4} \mathrm{M}$.

Lottie Adams

Numerade Educator

Problem 10

Calcule la concentración de CuS en una disolución en la que $\left[\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}\right]$se mantiene constante en a) $2.0 \times$ $10^{-1} \mathrm{M}$ y b) $2.0 \times 10^{-4} \mathrm{M}$.

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Problem 11

Calcule la solubilidad molar del MnS (rosa) en una disolución con una $\left[\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}\right]$constante de *a) $3.00 \times$ $10^{-5}$ y b) $3.00 \times 10^{-7}$.

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01:09

Problem 12

Calcule la solubilidad molar del $\mathrm{ZnCO}_3$ en una disolución amortiguada a un pH de 7.00 .

David Collins

Numerade Educator

01:49

Problem 13

Calcule la solubilidad molar del $\mathrm{Ag}_2 \mathrm{CO}_3$ en una disolución amortiguada a un pH de 7.50 .

Aadit Sharma

Numerade Educator

Problem 14

Se introduce NaOH diluido en una disolución que tiene $\mathrm{Cu}^{2+} 0.050 \mathrm{M} \mathrm{y} \mathrm{Mn}^{2+} 0.040 \mathrm{M}$.
a) ¿Cuál hidróxido precipita primero?
b) ¿¿Qué concentración de $\mathrm{OH}^{-}$se necesita para iniciar la precipitación del primer hidróxido?
c) ¿Cuál es la concentración del catión que forma el hidróxido menos soluble cuando el hidróxido más soluble comienza a formarse?

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04:30

Problem 15

Una disolución tiene $\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4 0.040 \mathrm{M}_{\text {y NaIO }}^3$ $0.050 \mathrm{M} . \mathrm{A}$ la disolución anterior se le aniade una disolución que contiene $\mathrm{Ba}^{2+}$. Considerando que no hay $\mathrm{HSO}_4^{-}$en la disolución original:
a) ¿Cuál sal de bario precipitará primero?
b) ¿Cual es la concentración de $\mathrm{Ba}^{2+}$ mientras se forma el primer precipitado?
c) ¿Cuál es la concentración del anión que forma la sal de bario menos soluble cuando el precipitado más soluble comienza a formarse?

Keenan Mintz

University of Miami

Problem 16

Se está considerando utilizar el ion plata para separar $\mathrm{I}^{-}$de $\mathrm{SCN}^{-}$en una disolución que tiene KI 0.040 M y NaSCN 0.080 M .
a) ¿¿Qué concentración de $\mathrm{Ag}^{+}$se necesita para disminuir la concentración de $\mathrm{I}^{-}$a $1.0 \times 10^{-6} \mathrm{M}$ ?
b) ¿Cuál es la concentración de $\mathrm{Ag}^{+}$en la disolución cuando el AgSCN comienza a precipitarse?
c) ¿Cuál es la relación de $\mathrm{SCN}^{-} \Omega^{-}$cuando el AgSCN comienza a precipitarse?
d) ¿Cuál es la relación $\mathrm{SCN}^{-} \Pi^{-}$cuando la concentración de $\mathrm{Ag}^{+}$es de $1.0 \times 10^{-3} \mathrm{M}$ ?

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Problem 17

Al utilizar $1.0 \times 10^{-6} \mathrm{M}$ como criterio para la remoción cuantitativa, determine si es posible utilizar:
a) $\mathrm{SO}_4{ }^{2-}$ para separar $\mathrm{Ba}^{2+}$ y $\mathrm{Sr}^{2+}$ en una disolución que tiene inicialmente $\mathrm{Sr}^{2+} 0.040 \mathrm{M} \mathrm{y} \mathrm{Ba}^{2+}$ 0.20 M .
b) $\mathrm{SO}_4^{2-}$ para separar $\mathrm{Ba}^{2+}$ y $\mathrm{Ag}^{+}$en una disolución que tiene de manera inicial 0.030 M de cada catión. Para el Ag $\mathrm{SO}_4, K_{\mathrm{ps}}=1.6 \times 10^{-5}$.
c) $\mathrm{OH}^{-}$para separar $\mathrm{Be}^{2+}$ y $\mathrm{Hf}^{4+}$ en una disolución que tiene de manera inicial $\mathrm{Be}^{2+} 0.030 \mathrm{M} \mathrm{y} \mathrm{Hf}^{4+}$ 0.020 M . Para el $\mathrm{Be}(\mathrm{OH})_2, K_{\mathrm{ps}}=7.0 \times 10^{-22} \mathrm{y}$ para el $\mathrm{Hf}(\mathrm{OH})_4, K_{\mathrm{ps}}=4.0 \times 10^{-26}$.
d) $\mathrm{IO}_3^{-}$para separar $\mathrm{In}^{3+}$ y $\mathrm{Tl}^{+}$en una disolución que tiene de manera inicial $\mathrm{In}^{3+} 0.30 \mathrm{M} \mathrm{y} \mathrm{Tl}^{+}$ 0.10 M . Para el $\ln \left(\mathrm{IO}_3\right)_3, K_{\mathrm{ps}}=3.3 \times 10^{-11}$ y para el TIIO ${ }_3, K_{\mathrm{ps}}=3.1 \times 10^{-6}$.

Ronald Prasad

Numerade Educator

Problem 18

¿Qué masa de AgBr se disuelve en 200 mL de NaCN 0.200 M ?

$$
\mathrm{Ag}^{+}+2 \mathrm{CN}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{Ag}(\mathrm{CN})_2^{-} \quad \beta_2=1.3 \times 10^{21}
$$

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Problem 19

La constante de equilibrio para la formación de $\mathrm{CuCl}_2^{-}$ está dada por:

$$
\begin{aligned}
& \mathrm{Cu}^{+}+2 \mathrm{Cl}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{CuCl}_2^{-} \\
& \qquad \beta_2=\frac{\left[\mathrm{CuCl}_2^{-}\right]}{\left[\mathrm{Cu}^{+}\right]\left[\mathrm{Cl}^{-}\right]^2}=7.9 \times 10^4
\end{aligned}
$$

¿Cuál es la solubilidad del CuCl en disoluciones que tienen las siguientes concentraciones analíticas de NaCl :
a) 5.0 M ?
b) $5.0 \times 10^{-1} \mathrm{M}$ ?
c) $5.0 \times 10^{-2} \mathrm{M}$ ?
d) $5.0 \times 10^{-3} \mathrm{M}$ ?
e) $5.0 \times 10^{-4} \mathrm{M}$ ?

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Problem 20

En contraste con muchas sales, el sulfato de calcio solo se disocia de manera parcial en disolución acuosa:

$$
\begin{gathered}
\mathrm{CaSO}_4(a c) \rightleftharpoons \mathrm{Ca}^{2+}+\mathrm{SO}_4^{2-} \\
K_{\mathrm{d}}=5.2 \times 10^{-3}
\end{gathered}
$$

La constante del producto de solubilidad para $\mathrm{el} \mathrm{CaSO}_4$ es $2.6 \times 10^{-5}$. Calcule la solubilidad del $\mathrm{CaSO}_4$ en a) agua y b) $\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4 0.0100 \mathrm{M}$. Además, calcule el porcentaje de $\mathrm{CaSO}_4$ sin disociar en cada disolución.

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01:20

Problem 21

Calcule la solubilidad molar del $\mathrm{Tl}_2 \mathrm{~S}$ como función del pH en un intervalo de pH 10 a pH 1 . Encuentre los valores a cada 0.5 unidades de pH y use la función de Excel para graficar la solubilidad contra el pH .

Adriano Chikande

Numerade Educator

Problem 22

Desafio: a) La solubilidad del CdS es normalmente muy baja, pero puede ser aumentada al disminuir el pH de la disolución. Calcule la solubilidad molar de CdS como función del pH en un intervalo de pH 11 a pH 1 . Encuentre valores cada 0.5 unidades de pH y grafique la solubilidad contra el pH .
b) Una disolución contiene $\mathrm{Fe}^{2+}$ y $\mathrm{Cd}^{2+} 1 \times 10^{-4} \mathrm{M}$. Se le añaden iones sulfuro lentamente a esta disolución a fin de precipitar ya sea FeS o CdS. Determine cuál ion precipitará primero y el intervalo de concentraciones de $\mathrm{S}^{2-}$ que permitirá la separación limpia de los dos iones.
c) La concentración analítica de $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}$ en una disolución saturada con $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}(\mathrm{~g})$ es 0.10 M . ¿Cuál es el intervalo de pH necesario para la separación limpia descrita en el inciso $b$ )?
d) Si el pH de la disolución no está controlado por una disolución amortiguadora, ¿euál es el pH de una disolución saturada de $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}$ ?
e) Grafique los valores de $\alpha_0$ y de $\alpha_1$ para el $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}$ en el intervalo de pH de 10 a 1 .
f) Una disolución contiene $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}$ y $\mathrm{NH}_3$. Se forman cuatro complejos de $\mathrm{Cd}^{2+}$ con el $\mathrm{NH}_3$ de manera secuencial: $\mathrm{Cd}\left(\mathrm{NH}_3\right)^{2+}, \mathrm{Cd}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2{ }^{2+}, \mathrm{Cd}\left(\mathrm{NH}_3\right)_3{ }^{2+}$ y $\mathrm{Cd}\left(\mathrm{NH}_3\right)_4{ }^{2+}$. Encuentre la solubilidad molar del CdS en una disolución que tiene $\mathrm{NH}_3 0.1 \mathrm{M}$.
g) Para los mismos componentes de la disolución en el inciso $f$ ), se preparan disoluciones amortiguadoras con una concentración total de $\mathrm{NH}_3+\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}$ $=0.10 \mathrm{M}$. Los valores de pH son $8.0,8.5,9.0$, $9.5,10.0,10.5$ y 11.0 . Encuentre la solubilidad molar del CdS en estas disoluciones.
b) Para las disoluciones del inciso $g$ ), zcómo podría determinar si el incremento de la solubilidad con el pH es debido a la formación de complejos o a un efecto de actividad?

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Problem 2

Problem 3

Problem 4

Problem 5

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Problem 7

Problem 8

Problem 9

Problem 10

Problem 11

Problem 12

Problem 13

Problem 14

Problem 15

Problem 16

Problem 17

Problem 18

Problem 19

Problem 20

Problem 21

Problem 22