Prova - Química Analítica

3-) Uma solução de analgésico contendo ácido acetil salicílico com uma massa total de 22,15g foram recolhidos e sistematicamente pulverizados. O analgésico assim obtido foi exaustivamente extraído com éter etílico (15 ml) e lavada três vezes com porções de 5 mL de solução saturada de NaHCO3. Indicando todas as equações envolvidas desenhe a estrutura química e calcule a massa molar do ácido acetil salicílico (0,5 ponto). 4-) Uma solução aquosa contendo H2SnCl6 (MM = 372,48 g/mol) e TiOCl2 é diluída em um balão volumétrico para o volume final de 250 ml. Nessa solução, a [H+] foi medida como sendo 0,13 mol/l. Utilizando as equações de equilíbrio químico pertinentes em meio HCl 1,0 mol/L, estimando a constante de equilíbrio log K = −3,2 para o reagente HSnO3− (aq), e H+[SnCl6−] = 2 e log K = −5 para SnCl6 (aq), calcule o volume necessário de ácido para reagir com 25,0 mL de solução [TiOCl2] = 0,08 mol/l, volume final da mistura depois de adicionar a solução será 100% HCl concentrado 37%? volume constante e então solubidade usando o índice de solubilidade para o solvente polar usado: Qual o valor log10? Mg(OH)2 na mistura autuada? (Mg(OH)2 = 58,31 g/mol) (2,0 pontos). 5-) Deseja-se preparar 1L de solução tampão com no mínimo 100 mL de ácido acético e 100 mL de acetato de sódio com máxima capacidade de tamponamento. (Dados: Ka do ácido acético é 4,75 x 10^-6); a concentração do ácido acético na solução real é de pH 5,6 calcule o valor final de S, (1,5 ponto) 6-) Após diluir 10,0 ml de uma solução de amostra com a densidade final de 0,5 g/mL, (aproximadamente 100 mL com HCl; diluição total), uma solução titulada com 250 mL de HCl multiplicar por 2 determina a concentração da solução. É uma alternativa para a capacidade de tamponamento dessa amostra? (1,5 pontos) 7-) Durante a dissolução de um importante pesticida que pode ser determinado ainda hoje, com especial qualidade quando aplicado em águas de uma análise rotineira em várias industrias. Uma das formas de derivatizar o pesticida em uma substância amostrada com várias condições neutras e ácidas foram utilizadas como extratos industriais, sendo essa uma etapa analítica importante que usa o cálcio no amaciamento em solução. Em uma amostra dissolvida em sistema ácido que conta em 100 mL uma dissolução dentro de uma coluna completa, foi adicionado 5,0 mL de solução padrão de EDTA 0,0103 mol/l. Após equilíbrio com rotação durante 1 hora, adicionou-se 25 mL de solução standard Ca2+ (mol/L) 0,0085 (operação). Determine os valores das titulações: (a = [Ca] no líquido padrão, b = Ca2+ por solução de rota); log do cálculo de magnésio. Qual log10 da concentração de magnésio para cada mineral utilizado? (2,0 pontos) Dado: Massa atômica do Ca é 40,078 u e do Mg é 24,305 u. Massa molar do Carbonato de cálcio = 100,0869 g/mol; Para cálculo do Carbonato de magnésio = 83,3199 g/mol. 8-) Para realizar uma análise permanganométrica é necessário padronizar periodicamente o permanganato de potássio. Para essa padronização foi usado 0,1967 g do padrão primário Na2C2O4 (MM = 134 g/mol) que foi titulada com 200,00 mL de uma solução de permanganato de potássio. Balanceie a equação abaixo e calcule a concentração em mol por litro de KMnO4 nessa solução. (2,0 pontos). KMnO4(aq) + H2SO4(aq) + Na2C2O4(aq) = MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + Na2SO4(aq) + CO2(g) + H2O(l) RESOLUÇÃO Questão 1. Quantos gramas de CO2 (44,01 g/mol) são liberados de uma amostra de 10,000 g que tem 38,0% de MgCO3 (84,305 g/mol) e 42,0% de K2CO3 (138,18 g/mol) em massa? Considere que o CO2 removido da amostra é totalmente removido e proveniente apenas do MgCO3 e do K2CO3, qual a porcentagem de CO2 na amostra? **DICA: Para resolver problemas de gravimetria, volumetria, estequiometria, etc, use o raciocínio dos fatores de conversão através da análise dimensional (não use regra de três!). Muitas vezes você obtém facilmente a resposta apenas por análise dimensional (observando as unidades de medidas de tudo que você trabalha na questão – veja vídeos de análise dimensional e fatores de conversão). Interpretando a questão (algumas perguntas): i. O que a questão pede? Qual a porcentagem de CO2 na amostra (%CO2)? [%CO2] do lado esquerdo da equação a ser montada ii. O que tenho em mãos como ponto de partida da questão? Uma amostra de 10,000 g com 38,0% de MgCO3 (84,305 g/mol) e 42,0% de K2CO3 (138,18 g/mol) em massa (lado direito da equação a ser montada). Montando a equação para resolver o problema colocamos o que desejamos calcular no lado esquerdo da equação (%CO2) e o que temos em mãos no lado direito da equação: (Obs.: cada molécula de CO2 gerada surge de cada unidade de carbonato (CO3 2-) Sabendo que: Equação I [%CO2] = [massa total de CO2/massa total da amostra] = [mCO2/mamostra] = mCO2/10,000 g então: Para calcular [%CO2] basta calcular a massa total de CO2, que por sua vez pode ser obtida pela massa total de carbonato da amostra empregando fatores de conversão. Sabendo que as porcentagens dos sais em massa na amostra dadas pela questão correspondem a: 38% da amostra constitui de MgCO3 (3,8 g de MgCO3) 42% da amostra constitui de K2CO3 (4,2 g de MgCO3) RESOLUÇÃO pode-se facilmente calcular a quantidade em mol de carbonatos provenientes de ambos sais acima e consequentemente se encontra a quantidade em mol de CO2, que pode ser facilmente convertida em massa e este valor então substituído na Equação I para obtenção do percentual de CO2. Usando fatores de conversão tem-se que: mCO2 = 3,32 g CO2. Dividindo pela massa total da amostra (10,000 g) tem-se %CO2 = 33,2 % Questão 2. O teor em bromo numa solução salina foi determinado pelo método de Volhard. 15,00 mL de solução padrão de AgNO3 0,1182 mol L-1 foram adicionados à 10,00 mL da amostra. O excesso de prata foi titulado com solução padrão de KSCN 0,1010 mol L-1 , consumindo 2,40 mL do titulante. Calcule a concentração (em % m/v) de brometo na solução salina. Dado: M.A. Br = 79,904 g. **DICA: Para resolver problemas de gravimetria, volumetria, estequiometria, etc, use o raciocínio dos fatores de conversão através da análise dimensional (não use regra de três!). Muitas vezes você obtém facilmente a resposta apenas por análise dimensional (observando as unidades de medidas de tudo que você trabalha na questão – veja vídeos de análise dimensional e fatores de conversão). Interpretando a questão (algumas perguntas): i. O que a questão pede? Qual o teor de brometo na amostra (%Br-)? [%Br-] do lado esquerdo da equação a ser montada ii. O que tenho em mãos como ponto de partida da questão? Uma amostra de 15,00 mL de AgNO3 0,1182 mol/L para titular 10,00 mL de amostra (lado direito da equação a ser montada). **O princípio do método de Volhard é titular o excesso de íons Ag+ (que sobra depois da adição de solução de AgNO3 na solução inicial) com solução de KSCN!! RESOLUÇÃO Método de volhard: Método de Volhard - YouTube Solução (usando fatores de conversão): O Agente titulante que excede a quantidade do agente titulado é o íon Ag +. Íons tiocianato são usados para indicar que as quantidades deste se igualaram a do excesso de íons prata. Assim, o número de mols de íons Ag+ será igual a soma da quantidade de íons brometo e íons tiocianato: nAg+ = nBr- + nSCN- → nBr- = nAg+ - nSCN- [unidade mols de Br-] Calculando o que se deseja a partir do que se tem: RESOLUÇÃO Questão 3. Um analista necessitou realizar a quantificação de cálcio (Ca2+) em uma amostra de leite. Para isso foi solubilizado 5,1100 g desta amostra em meio amoniacal com um tampão ajustado a pH 10. Em seguida, utilizou-se de uma titulação de complexação com EDTA 0,0200 mol L-1 usando o calcon (reagente específico para cálcio) como indicador. Sabendo que o volume usado de EDTA para alcançar o ponto final da titulação foi de 17,4 mL. Calcule o teor, em mg/100g, de cálcio nesta amostra de leite. Dados: Massa molar do Ca2+ é 40,078 gmol-1 . KCaY 2- = 5,00 x 1010 Fração de EDTA na forma totalmente desprotonizadas em pH 10 é 0,35 Slide referência da questão: Então pela equação: equação 1 onde: equação 2 calcula-se a concentração de íons cálcio no ponto de equivalência, onde o volume total da euação 2 é dado pela soma do volume inicial da amostra mais o volume de solução de EDTA (V total = V0 + VEDTA). Calculada a concentração de íons cálcio neste momento, fica fácil calcular a massa destes íons por unidade de volume apenas convertendo a unidade de mol em massa (usando u.m.a. do Ca). RESOLUÇÃO Calculando a massa total de íons cálcio em miligramas, divide-se então pela massa da amostra em gramas para obtenção do teor de cálcio pedido pela questão. Questão 4. A concentração de mercaptana de etila (C2H5SH) em uma mistura foi determinada pela agitação de uma amostra de 3,534 g de mercaptana (M) com 50,0 mL de I2 0,0350 mol L-1 em um frasco hermeticamente fechado: 2 C2H5SH + I2 → C2H5SSC2H5 + 2I- + 2H+ O excesso de I2 foi retrotitulado com 15,72 mL de Na2S2O3 0,02825 mol L-1 . Calcule a porcentagem em massa de C2H5SH (62,13 g mol-1 ) na amostra. 2 Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2 NaI Solução: O raciocínio desta questão é exatamente igual ao da segunda questão. O Agente titulante que excede a quantidade do agente titulado é o Iodo. Na2S2O3 é usado para indicar que as quantidades deste se igualaram a do excesso de Iodo. Assim, o número de mols de íons iodo: nI2 = 2nM (mercaptana) + 2nNa2S2O3 → nM = n I 2/2 - n Na 2S2O3 [unidade mols de M] Calculando o que se deseja a partir do que se tem: Duas amostras de minério de ferro cujas massas foram iguais a 0,7360 g (amostra 1) e 0,7550 g (amostra 2) foram dissolvidas. Na titulação da primeira amostra a reação com Fe(II) necessitou de 22,20 mL de KMnO4 0,02286 mol L-1. Antes da titulação da segunda amostra o analista a submeteu a um processo de redução com um agente redutor de Jones. Ao titular esta amostra que foi previamente reduzida o analista percebeu que foram necessários 32,10 RESOLUÇÃO mL de KMnO4 0,02286 mol L-1. Considere a reação abaixo e responda os seguintes questionamentos: Expresse os resultados da análise de ferro em termos de: (a) porcentual de Fe (II), Fe (III) e porcentual em massa de Ferro total. Dados: Massa molar do ferro 55,845 g/mol 5 Fe2+ + MnO4- + 8 H+ → 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2 * Resultado após titulação A titulação 2 ocorre após reação de redução, onde o estado de oxidação inicial do ferro passa a ser igual a zero. Balanceamento: Fe0 → Fe2+ + 2e (oxidação) 2 H+ + MnO4- + 2e → Mn2+ + H2O (redução) +_____________________________________ Fe0 + 2 H+ + MnO4- → Fe2+ + Mn2+ + H2O As equações balanceadas passam a ser dadas por: Equação 1: Fe0 + 2 H+ + MnO4- → Fe2+ + Mn2+ + H2O Equação 2: 5 Fe2+ + MnO4- + 8 H+ → 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2 Sabendo que n KMnO4 = 32,10 mL x 0,02286 mmol = 0,73 mmol KMnO4 Estequiometria da Equação 1 (Fe0 – KMnO4).: 1:1 (0,608 mmol KMnO4 necessários Fe0 → F2+) Estequiometria da Equação 2 (Fe2+ – KMnO4).: 5:1 (0,121 mmol KMnO4 necessários Fe2+ → F3+)