Prova 2ª Chamada - Química Analítica 2022-2

Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) Instituto de Química (IQ) Departamento de Química Analítica (DQA) Química analítica Prof.: José Licarion Pinto Segundo Neto Curso: Engenharia química Nome:_____________________________________________________________________________ Matricula:__________________________________ Período: _____.__ Segunda Chamada Química Analítica 01) Uma amostra de 2,0321 g de um composto orgânico foi queimada em um fluxo de oxigênio e o CO2 (44,01 g/mol) produzido foi coletado em uma solução de hidróxido de bário. Calcule a porcentagem mássica de carbono (12,011 g/mol) na amostra se 4,4136 g de BaCO3 (197,35 g/mol) foi formado. Considere que o composto orgânico não possua oxigênio em sua composição e que todo carbono está na sua forma 12. Composto orgânico  CO2 + H2O CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O 02) Considere uma titulação de uma solução de 100 mL contendo uma mistura de íons Br- e I-, nas respectivas concentrações de 0,075 e 0,050 mol L-1 com AgNO3 0,1 mol L-1 acompanhada por um eletrodo seletivo a prata. a) Qual a ordem de precipitação dos sais? É possível separá-los? Justifique! b) Calcule o valor de pAg quando adicionado 10 mL de AgNO3 e no Ponto de Equivalência (PE) de cada um dos sais de prata formados. Dados: KPS AgBr = 5,0 10-13 e KPS AgI = 8,3 10-17 03) Pretende-se preparar 1L de solução tampão fosfato pH 6,5. Sabendo-se que se tem solução de 0,1 mol L-1 de ácido fosfórico e 0,1 mol L-1 de fosfato de sódio descreva detalhadamente como você prepararia este tampão e calcule o volume de cada solução usada no preparo deste tampão. Dado: Ácido fosfórico é pKa1 = 2,148, pKa2 = 7,199 e pKa3 = 12,350. 04) Uma amostra de 1,897g de talco para pés foi analisada por volumetria de complexação para quantificar a quantidade de zinco total na amostra. Após o devido preparo, esta amostra foi diluída em hidróxido de amônia e titulada. O volume de EDTA 0,021 mol L-1 usado para atingir o ponto final de titulação foi de 9,7 mL. Calcula a porcentagem mássica de zinco na amostra. Dados: Massa molar do Zn2+ é 65,38 g mol-1. 05) Usou-se a seguinte metodologia para quantificar sulfanilamida em uma amostra de 2,000 g de um antibiótico em pó. O bromo formado reage com toda a sulfanilamida presente no antibiótico e, após um tempo, é adicionado excesso de KI, para reagir com o excesso de bromo, formando I2. Finalmente, o iodo formado é titulado, consumindo 21,00 mL de uma solução aquosa 0,15 mol.L–1 de tiossulfato de sódio. As reações químicas são: Calcule a porcentagem mássica de sulfanilamida presente na amostra do antibiótico em pó: Dado: Massa molar da sulfanilamida= 172 gmol-1 [Ag^+] = \frac{8,3 \times 10^{-17}}{0,03636} = 2,28 \times 10^{-15} M pAg^+ = -\log [Ag^+] = -\log 2,28 \times 10^{-15} pAg^+ = 14,64 \quad após a adição de 10 ml de AgNO_3 0,1 M. No ponto de equivalência do AgI: [Ag^+] = [I^-] [Ag^+][I^-] = k_{ps} [Ag^+]^2 = k_{ps} [Ag^+] = \sqrt{k_{ps}} [Ag^+] = \sqrt{\frac{8,3 \times 10^{-17}}{}} = 9,11 \times 10^{-9} M pAg^+ = -\log 9,11 \times 10^{-9} pAg^+ = 8,04 \quad no P.E. do AgI. No ponto de equivalência do AgBr, se segue o mesmo raciocínio: [Ag^+] = [Br^-] [Ag^+][Br^-] = k_{ps} [Ag^+]^2 = k_{ps} [Ag^+] = \sqrt{k_{ps}} [Ag^+] = \sqrt{\frac{5,0 \times 10^{-13}}{}} = 7,07 \times 10^{-7} M pAg^+ = -\log 7,07 \times 10^{-7} pAg^+ = 6,15 \quad no P.E. do AgBr. Questão 3) H3PO4 <=> H+ + H2PO4- pKa1 = 2,148 H2PO4- <=> H+ + HPO4^2- pKa2 = 7,199 HPO4^2- <=> H+ + PO4^3- pKa3 = 12,355 Na2HPO4 <=> 2 Na+ + HPO4^2- pH = pKa + log ([H2PO4-]/[Na2HPO4]) 6,15 = 7,199 + log ([H2PO4-]/[Na2HPO4]) log ([H2PO4-]/[Na2HPO4]) = -0,699 [H2PO4-]/[Na2HPO4] = 10^(-0,699) = 0,199 [H2PO4-] = 0,199 x [Na2HPO4] Logo, a concentração de ácido fosfórico deve ser 5 vezes menor que a concentração de sal. Para 1 L de solução: Considerando a concentração final de sal igual a 0,05 M, a concentração de ácido deveria ser de: [H2PO4-] = 0,2 * 0,05 = 0,01 M Sabendo que as soluções iniciais de sal e ácido tem concentração de 0,1 M, é possível calcular o volume de cada um necessário: V1 (H3PO4): (C1V1 = C2V2) 0,1 * V1 = 0,01 * 1 L V1 = 0,1 L = 100 mL V2 (Na2HPO4): (C1V1 = C2V2) 0,1 * V2 = 0,05 * 1 L V2 = 0,5 L = 500 mL Logo, para preparar o tampão fosfato de pH = 6,5, é necessário escolher um sal com anion correspondente à dissociação do pKa2, ou seja, HPO4^2-. Isso porque, dentro da capacidade tamponante, o pH do tampão varia entre pKa1 – 1. Para se preparar 1 L de solução tampão, são necessários 100 mL de solução de ácido fosfórico 0,1 M e 500 mL de solução de fosfato de sódio 0,1 M. Essas alíquotas devem ser transferidas para um balão volumétrico de 1 L e o volume deve ser completado com água destilada ou deionizada. A solução tampão terá concentração de 0,01 M de ácido e 0,05 M de sal. Essas concentrações podem ser alteradas, desde que se respeite a proporção de que a concentração de sal seja 5 vezes maior que a de ácido. Questão 4) A reação de complexação de zinco é dada por: Y^4- + Zn^2+ <=> ZnY^2- O número de mols de EDTA gastos na titulação é de: N_EDTA = 0,02 M x 0,00974 L = 2,037 x 10^-4 mol Pela reação, sabe-se que a proporção estequiométrica entre zinco e EDTA é de 1:1. Assim, o número de mols de zinco é igual ao número de mols de EDTA. Portanto, a massa de zinco determinada é de: mzn = 2,037 x 10^-4 mol x 65,38 g/mol = 0,01332 g de Zn Logo, a porcentagem de zinco na amostra é de: % Zn = 0,01332/1,897 * 100 = 0,71. Questão 5) Massa de amostra = 2,000 g Nessa questão, falta a quantidade de Br2 adicionada para reagir com o antibiótico e assim determinar a quantidade que reage com a sulfanilamida (quantidade adicionada - quantidade que reage com I-). Dessa forma, considerando que o Br2 que reage com o I- é proporcional ao que reage com a sulfanilamida: I2 + 2 S2O3^2- => S4O6^2- + 2 I- N_S2O3 = 0,15 M x 0,031 L = 0,00315 mol S2O3 2 S2O3^2- + I2 0,00315 - x x = 0,001575 mol I2 Esses mols de I2 foram gastos pela reação: Br2 + 2 I- => I2 + 2 Br- I2 - Br2 0,001575 - y y = 0,001575 mol Br2 Pela reação: 2 Br2 + sulfanilamida => produto + 2 H+ + 2 Br- 2 Br2 ~ 1 sulfanilamida 0,001575 - w w = 0,0007875 mol de Sulfanilamida m_sulf = 0,0007875 mol x 173 g/mol = 0,1354 g % sulf = 0,1354/2,0000 * 100 = 6,77% A porcentagem de sulfanilamida na amostra é de 6,77% (m/m).