Problemas Resueltos de Volumetría por Precipitación: Aplicaciones en Química Analítica

Problemas Resueltos de Volumetría por Precipitación

Problema 1: Determinación de la Cantidad de KBr en una Solución

Calcular el peso en gramos de KBr en una solución de 500 mL si una fracción de 25 mL de esta solución gasta en su valoración 41 mL de AgNO₃ 0.1250 N.

Solución:

Primero, se calcula la normalidad del KBr:

N_KBr = (N_AgNO3 * V_AgNO3) / V_KBr

N_KBr = (0.1250 N * 41 mL) / 25 mL = 0.205 N

Luego, se calcula la cantidad de KBr en la solución total:

g_KBr = N_KBr * V * PE_KBr

g_KBr = 0.205 N * 0.5 L * (119 g/mol) = 12.19 g

Comprobación alternativa:

g_KBr = N * V * PE = 0.1250 N * 0.041 L * (119 g/mol) = 0.6098 g en 25 mL

Para 500 mL:

0.6098 g --- 25 mL

x --- 500 mL

x = 12.19 g

Problema 2: Determinación de Sacarina en Tabletas

Una muestra de 20 tabletas se trató con 20 mL de AgNO₃ 0.08181 N. Después de eliminar el sólido, en la valoración del filtrado fueron necesarios 2.81 mL de tiocianato de potasio 0.04194 N. Calcular la cantidad de sacarina (205.17 g/mol) por tableta en mg.

Solución:

Meq_totales = N * V_AgNO3 = 20 mL * 0.08181 N = 1.6362

Meq_exceso = N * V_KSCN = 2.81 mL * 0.04194 N = 0.117851

Meq_sacarina = 1.6362 - 0.117851 = 1.5183

mg_sacarina = Meq_sacarina * PE_sacarina

mg_sacarina = 1.5183 * (205.17 g/mol) / 1000 = 311.51 mg / 20 tabletas

mg_sacarina / tableta = 311.51 mg / 20 = 15.57 mg/tableta

Problema 3: Determinación de Cloruros y Cloratos en una Muestra

Una muestra de 1.995 g que contiene cloruros y cloratos se disuelve en agua hasta obtener 250 mL de disolución. Una alícuota de 50 mL requiere 14.97 mL de nitrato de plata 0.09551 N para valorar el cloruro. Una segunda alícuota de 50 mL se trata con trisulfato de vanadio y la valoración de la muestra reducida consume 40.12 mL de nitrato de plata. Calcular el porcentaje de cloruro y clorato en la muestra.

Solución:

Para Cloruro (Cl^-):

N_Cl * V_Cl = N_AgNO3 * V_AgNO3

N_Cl = (0.09551 N * 14.97 mL) / 50 mL = 0.028595 N

g_Cl = N_Cl * PE_Cl * V_total

g_Cl = 0.028595 N * (35.5 g/mol) * 0.25 L = 0.253786 g

%Cl = (g_Cl / g_muestra) * 100 = (0.253786 g / 1.995 g) * 100 = 12.721%

Para Clorato (ClO₃^-):

g_ClO3 = N_AgNO3 * V_AgNO3 * PE_ClO3

g_ClO3 = 0.09551 N * 0.04012 L * (99.5 g/mol) = 0.38068 g en 50 mL

Para 250 mL:

g_ClO3 = 0.38068 g * (250 mL / 50 mL) = 1.9034 g

%ClO₃ = (g_ClO3 / g_muestra) * 100 = (1.9034 g / 1.995 g) * 100 = 95.408%

Problema 4: Determinación de Cloruros y Cloratos en una Muestra con Materia Inerte

Una muestra de 0.75 g de clorato de potasio y materia inerte se reduce a cloruro y por el método de Volhard se añaden 50 mL de nitrato de plata 0.1225 N. En su valoración se gastan 9.60 mL de tiocianato de potasio 0.1080 N en la valoración por retroceso. Calcular el porcentaje de cloruros y cloratos.

Solución:

Meq_totales = N_AgNO3 * V_AgNO3 = 50 mL * 0.1225 N = 6.125

Meq_exceso = N_KSCN * V_KSCN = 9.60 mL * 0.1080 N = 1.0368

Meq_{Cl total} = Meq_totales - Meq_exceso = 6.125 - 1.0368 = 5.0882

g_Cl = Meq_{Cl total} * (PE_Cl / 1000) = 5.0882 * (35.5 / 1000) = 0.1806311 g

Como todo el clorato se reduce a cloruro, este valor representa el cloruro proveniente del clorato.

%KClO₃ = (g_Cl / g_muestra) * 100 = (0.1806311 g / 0.75 g) * 100 = 24.084%

Para calcular el % de ClO₃^-, se debe considerar la estequiometría de la reacción de reducción de clorato a cloruro.

ClO₃^- + 6e^- + 6H⁺ → Cl^- + 3H₂O

g_ClO3 = Meq_{Cl total} * (PE_ClO3 / 1000) = 5.0882 * (83.45 / 6000) = 0.07077 g

%ClO₃ = (g_ClO3 / g_muestra) * 100 = (0.07077 g / 0.75 g) * 100 = 9.436%

Problema 5: Determinación del Porcentaje de Bromuro de Sodio

En una valoración de 20 mL de bromuro de sodio se adicionan 40 mL de una solución de nitrato de plata 0.011 N. El exceso del ion plata se valoró con una solución de tiocianato 0.0089 N consumiendo 6 mL. Determinar el porcentaje p/v del bromuro de sodio.

Solución:

Meq_totales = 40 mL * 0.011 N = 0.44

Meq_exceso = 6 mL * 0.0089 N = 0.0534

Meq_NaBr = Meq_totales - Meq_exceso = 0.44 - 0.0534 = 0.3866

g_NaBr = Meq_NaBr * (PE_NaBr / 1000) = 0.3866 * (102.8982 / 1000) = 0.039780 g

%NaBr (p/v) = (g_NaBr / V_muestra) * 100 = (0.039780 g / 20 mL) * 100 = 0.1989%

Problema 6: Determinación de Cloruros en Partes por Millón (ppm)

Una alícuota de 100 mL para el análisis se valoró con nitrato de plata 0.014 N en presencia de cromato de potasio como indicador. Se valoró la alícuota previamente acondicionada con pH 7 consumiendo en la valoración 6.9 mL de valorante. El blanco consumió 0.25 mL. Determinar cloruros en ppm.

Solución:

V_AgNO3 corregido = V_AgNO3 muestra - V_AgNO3 blanco = 6.9 mL - 0.25 mL = 6.65 mL

g_Cl = N_AgNO3 * V_AgNO3 * (PE_Cl / 1000) = 0.014 N * 0.00665 L * (35.5 / 1000) = 3.29 x 10^-3 g

ppm Cl = (g_Cl * 10⁶) / V_muestra = (3.29 x 10^-3 g * 10⁶) / 100 mL = 32.9 ppm

Como 1 ppm = 1 mg/L, entonces:

3.29 x 10^-3 g * (1000 mg / 1 g) = 3.29 mg en 100 mL

3.29 mg / 0.1 L = 32.9 mg/L (ppm)

Problema 7: Determinación del Porcentaje de Plata en una Muestra de Joyería

Una muestra de joyería de plata se disolvió en HNO₃ y se tuvo en digestión 1 h. La solución se aforó a 250 mL y una fracción de 25 mL fue valorada con tiocianato de amonio 0.02550 N consumiendo en la valoración 12 mL de tiocianato en presencia de alumbre férrico amoniacal. Determinar el porcentaje de plata si la muestra de plata es 0.5 g.

Solución:

N_AgNO3 = (N_NH4SCN * V_NH4SCN) / V_muestra = (0.02550 N * 12 mL) / 25 mL = 0.01224 N

g_Ag = N_AgNO3 * PE_Ag * V_total = 0.01224 N * (107.8 g/mol) * 0.25 L = 0.33008 g

%Ag = (g_Ag / g_muestra) * 100 = (0.33008 g / 0.5 g) * 100 = 66.016%

Métodos de Valoración por Precipitación

Método de Mohr

• Indicador: K₂CrO₄
• Analitos: Iones bromuro, cloruro y cianuro
• Producto de la reacción: Ag₂CrO₄ (rojo ladrillo)
• Tipo de valoración: Directa

Método de Fajans

• Indicador: Fluoresceína
• Valorante: AgNO₃
• Tipo de valoración: Directa
• Principio: Indicador de adsorción, compuesto orgánico con tendencia a ser adsorbido en la superficie del sólido en una valoración por precipitación.

Método de Volhard

• Analitos: Iones haluros
• Tipo de valoración: Directa

Precipitación Fraccionada

Tipo de precipitación por etapas donde los iones en una solución reaccionan con el mismo agente precipitante dando lugar a sales en función de su K_ps.