Exercicis varis

1A. S'analitza una mostra d'aigua que s'ha d'utilitzar per preparar una solució per fertiirrigació. Es determina la CE i el pH que resulten ser de 1,23 dS/m i 6, 4 respectivament ( es dubta si el pHmetre funciona be).

I. 25 mL de la mostra d’aigua es valoren amb HCL 0,02N f 1,0234 en presencia de l’indicador fenolftaleïna i es gasten 2,5 mL. Uns altres 25 ml es valoren amb el mateix HCl però en presencia de taronja de metil i se’n gasten 16, 4 mL. Determineu el contingut en carbonats i bicarbonats de la mostra i comenteu si es correspon amb el pH trobat a la mostra

II. Si haguéssiu agafat 50 ml de la mostra i els haguéssiu valorat amb el mateix HCL en presencia de fenolftaleïna i desprès en la mateixa solució haguéssiu afegit taronja de metil i s’hagués seguit la valoració, quins volums de HCl haguéreu gastat en cadascuna de les valoracions?

III. Per determinar el contingut en sulfats en la mateixa aigua es van agafar 100mL de la mostra i es va aplicar el mètode utilitzat a pràctiques per assegurar que la precipitació del sulfat de bari fos complerta i es va obtenir 100mg de BaSO4. Quin és el contingut en sulfats de la mostra d’aigua?

IV. En les preguntes anteriors s’ha utilitzat un mètode volumètric i un gravimètric; compara els dos tipus de mètodes indicant les semblances i diferencies.

V. Si vols determinar el contingut en Ca2+ i Mg2+ de la mostra , quin tipus de volumetria utilitzaries? I quin seria el reactiu valorant? La reacció utilitzada és específica? Si no ho és, com es soluciona?

VI. La determinació de clorurs es va fer pel mètode de Mohr i es van gastar per analitzar 10 ml de la mostra, 4,6 ml de AgNO3 0,01M f.1,0000 i en la prova en blanc un analista 4,8 ml i un altre 0,2 ml. Quin dels resultats de la prova en blanc creus que és possible? Perquè? Calcula el contingut en clorurs de la mostra.

VII. Podries marcar les diferencies entre un mètode gravimètric i una volumetria de precipitació?

VIII. La determinació dels continguts en sodi i potassi de la mostra es va fer per un mètode fotomètric i es van obtenir 12 mg de sodi per litre i de potassi 2 mg/L. Quines semblances i diferencies existeixen entre la fotometria i la colorimetria.

1B. Es va preparar un solució fertilitzant concentrada utilitzant 5 litres d’aigua destil·lada, als que es va afegir 50 gr de NH4NO3, 29 gr de KCl i 110 gr de( NH4)2KPO4. Determineu la concentració d’aquesta solució en les següents espècies químiques, donant els resultats en mg/l, mols /L i miliequivalents/L, : N-NO3

-, NO3- , N-NH4

+, Ntotal, K+ i PO43-

N-NO3- NO3

- N-NH4+ Ntotal

K+ PO43-

mg.L-1

mol.L-1

mequiv.L-1

1C. Aquests 5 L de solució fertilitzant concentrada es van afegir a 200 litres de l’aigua que vam analitzar en l’apartat A i es va obtenir la solució de fertiirrigació que anomenem SF. Ompliu la taula següent Aigua Solució fertilitzant concentrada Solució SF Cl- mg/L SO4

2- mg/L NO3

- mg/L CO3

2- mg/L HCO3

- mg/L PO4

3- mg/L NH4

+ mg/L Na+ mg/L K+ mg/L

1D. Si es volgués analitzar la solució fertilitzant SF,

a) Com determinaries el contingut en N-NH4+? Podries fer la lectura directament amb l'elèctrode d'amoníac?

b) Com determinaries el contingut en fosfat? c) Podries determinar el contingut en fosfat i amoni per un mètode gravimètric?

que tindries que conèixer?

2. Per analitzar una mostra d’aigua residual procedent d’una indústria agroalimentària es ve fer el següent:

A. 250 mL de la mostra es van filtrar i es va separar una fracció solida que una vegada seca va pesar 1,0468 g. Aquest material sec es va precalcinar i a continuació es va calcinar a 470ºC, trobant que tenia un 22% de matèria mineral. Determineu el contingut en materials en suspensió i la quantitat de matèria orgànica en suspensió

B. En el filtrat es va determinar el poder reductor de la següent manera: a 50 mL del filtrat es va afegir 5 mL d’àcid sulfúric concentrat i es va escalfar; a continuació si va afegir 10 mL de KMnO4 0,01N f=1. Es va bullir exactament 10 minuts i a continuació es va afegir 10 mL de H2C2O4 0,01N (concentració aproximada). L’excés d’àcid oxàlic es va valorar amb solució de KMnO4 0,01N f=1 i es van gastar 3,1 mL. Una prova paral·lela que es va fer amb aigua destil·lada va gastar en la valoració final 0,20 ml de la solució de permanganat. Calculeu el resultat expressant-lo com a miliequiv de reductor /L i en mgO2/L.

a. (aniria be que abans de resoldre aquest apartat tornesiu a llegir l'enunciat i feciu un esquema del metode, escribint les reaccions que tenen lloc)

C. Per determinar la contaminació orgànica de les aigües es determina la majoria de vegades la DQO (demanda química d’oxigen). En aquest mètode s’afegeix a una quantitat de mostra un volum conegut de dicromat potàssic normalitzat i àcid sulfúric; es bull a reflux i a continuació es realitza una volumetria redox utilitzant una sal ferrosa 0,1M com a reactiu valorant. Fes un esquema del metode i indica quines diferencies hi ha amb l'indicat en l'apartat 2

D. Fes un llistat dels oxidants i dels reductors que han sortit en els apartats anteriors. Intenta expressar la concentració del permanganat potàssic i del dicromat potàssic en molaritat?

E. Imagina que has fet la prova indicada en l'apartat 3 amb 100ml del filtrat, afegint-hi 10 mL de solució de K2Cr2O7 0,1N F= 1,0. Quina quantitat de sal ferrosa necessitaràs per fer la valoració final?

F. Què passaria si en lloc d’agafar 100ml de la mostra filtrada haguessis fet servir 100mL de la mostra sense filtrar? perquè? Podries fer un càlcul aproximat del volum de sal ferrosa que es necesitaria en aquest cas? Si no ho pots fer perquè et manca alguna dada, justifica-ho.

G. Si ens demanen que determinem el contingut en nitrogen en forma amoniacal que te la mostra i el nitrogen en forma orgànica, com ho faries? Fes un esquema clar i justifica-ho amb tres frases curtes.

3. Un plaguicida comercial conté un 40% de Zineb que és un producte amb propietats fungicides i que te la següent formula; el producte comercial, a més, porta altres components que afavoreixen la preparació i aplicació de la solució del plaguicida

a. Calculeu el % de N, S i Zn que porta el Zineb; feu el mateix càlcul però per al producte comercial

b. S’agafen 2,356 g del producte comercial, es digereixen pel mètode Kjeldahl i el

digerit es destil·la en medi bàsic fort1. El destil·lat es recull en 50 mL de HCL 0,2 N f 1,1000 ; la valoració per retrocés amb NaOH 0,2 f 1,0456 consumeix 15,4 mL. Quin component de la mostra heu determinat? calculeu el seu contingut en %

c. 3,4067 g del producte s’han calcinat en condicions adequades2; les cendres s’han

dissolt amb ajuda d’una dissolució de HNO3 3N i s’han enrasat a 100mL (solució A). En teoria, quina concentració de Zn hauria de tenir aquesta solució?

d. En la solució A volem determinar el contingut en Zn. Ho podríem intentar fer

precipitant (en condicions adequades3) el Zn2+ en forma de ZnS . Si agafem 50 mL de la solució, quin pes obtindríem (teòricament) de ZnS?

e. Per altra banda, 10 mL de la solució A es dilueixen fins a 100mL (solució B) i aquesta

solució es diluieix 25 vegades4 (solució C) ;i per absorció atòmica es troba que la solució C conte 6 mgL-1 de Zn2+. A partir d’aquest resultat trobeu el contingut en Zn del producte comercial .

f. Comproveu si els resultats experimentals trobats en els apartats b i e es

corresponen amb els valors esperats segons els càlculs de l’apartat a. Què opineu?

1 Perquè ha de ser medi bàsic fort? 2 A quines condicions adequades es refereix? 3 A quines condicions adequades es refereix? 4 Com ho faries?

CH2 − NH − C − S

CH2 − NH − C − S

S

S

Zn

4. Ens va arribar una mostra d’una aigua residual que portava bastants partícules en suspensió. Ens van demanar que féssim les determinacions necessàries per conèixer el que s’indica en la primera columna de la taula . Llegiu amb atenció el que s'indica a continuació es va fer amb la mostra al laboratori; amb els coneixements que teniu i raonant mireu d’omplir les altres columnes de la taula DE LA MOSTRA ES

VOL CONEIXER UNITATS EN

QUE EXPRESARIES EL RESULTAT

PRETRACTAMENT QUE CALDRIA FER

METODE DE QUANTIFICACIÓ

RESULTATS

pH CE Matèries en suspensió

Sòlids solubles Sòlids totals

Quantitat de matèria orgànica en els sòlids solubles

Quantitat de matèria orgànica en els sòlids totals

Contingut en nitrogen amoniacal de la mostra

Contingut en nitrogen total de la mostra (suposant que només te amoniacal i orgànic)

Contingut en nitrogen orgànic de la mostra

Contingut en fòsfor total de la mostra

Contingut en fòsfor soluble de la mostra

Contingut en calci total de la mostra

Contingut en calci soluble de la mostra

Contingut en potassi total de la mostra

Contingut en potassi soluble de la mostra

I. En arribar la mostra al laboratori se’n va mesurar 1 litre i es va filtrar per separar les partícules en suspensió, que una vegada seques van pesar 2,5640 g. II. Es va determinar el pH i la conductivitat elèctrica sobre el filtrat i van donar: 8,78 i 4,5 mS/cm

III. Seguint la mateixa mecànica de les Pràctiques d’Anàlisi d’Aigües es va determinar el residu sec de 50mL de la mostra i de 200mL del filtrat; en el primer cas es va obtenir un pes de 0,1887 g i en el segon de 236 mg IV. El residu sec obtingut a partir dels 200mL del filtrat es va calcinar a 470ºC i el seu pes va disminuir en 0,0642g. En canvi, el residu sec obtingut dels 50mL de la mostra inicial va pesar, després de la calcinació, 0,0924g V. 20 mL de la mostra es van digerir pel mètode Kjeldahl ; a continuació es va

destil·lar el digerit en medi bàsic fort , recollint-se el destil·lat en 50mL de HCl 0,05N f:1,0000. La valoració , per retrocés, del HCl sobrant va necessitar 12,2 mL de solució de NaOH 0,05N f:1,0840 VI. 50 mL de la mostra es van destil·lar directament en medi bàsic suau, recollint el destil·lat en 30mL de la mateixa solució de HCl utilitzada en l’apartat V. La valoració per retrocés va consumir 22,5 mL de la solució de NaOH 0,05N f: 1,0840

VII. Les cendres obtingudes del residu sec de la mostra inicial (apartat IV) es van dissoldre en HNO3 3N i es va enrasar a 50mL (solució A). 10 mL d’aquesta solució es van diluir fins 200mL (solució B). En 10 mL de la solució B es va determinar el contingut en Ca2+ per una volumetria complexomètrica (aplicant les condicions de treball adequades) i es van consumir 2,2 mL de solució d’EDTA 0,01M f: 1,0000. Per altra banda en 25 mL del filtrat també es va determinar el contingut en Ca2+ i es van necessitar 20 mL de solució d’EDTA 0,01M f: 1,0000.

VIII. En la solució B també s’hi va determinar el contingut en fòsfor per una colorimetria , paral·lelament a la determinació de fòsfor directament en el filtrat. La concentració de P en la solució B va ser de 32 mg.L-1 i en el filtrat de 14 mg.L-1 IX. En la solució A i en una dilució (1/10) del filtrat es va determinar el potassi per fotometria de flama. En la següent taula es donen les lectures del fotòmetre per els patrons i per les dues solucions problema

10mg.L-1 20 mg.L-1 40 mg.L-1 100 mg.L-1 solució B Dilució 1/10 del filtrat

lectura 6 12 40 62 20 30

5. Agafem 50 g de sòl, afegim 200ml d'aigua destil·lada, agitem durant 30 minuts a temperatura ambient i filtrem.

a) Hem preparat un dissolució, una dilució o un extracte? b) De què informa la part subratllada? c) Què creus que hi podem trobar en el filtrat? d) Si a una petita part del filtrat afegim unes gotes de nitrat de plata i apareix un

precipitat blanc, quina espècie química creieu que esta present? Considereu que aquesta reacció és específica? sempre, o en aquest cas?

e) Si del filtrat determinem la conductivitat elèctrica de que ens pot informar? f) A 50 ml del filtrat se li aplica el mètode que vau utilitzar a pràctiques per

determinar el contingut en sulfats d'una mostra d'aigua i el precipitat de BaSO4 obtingut pesa 50mg. Quina és la concentració de sulfats en el filtrat expressada com a miliequivalents L-1? i quin és el contingut en sulfats de la mostra de sòl expressat com gr de SO4

2-/100g g) El contingut de sulfats que s'ha determinat creus què correspon al contingut total

de la mostra de sòl? o correspon al contingut soluble en aigua?

h) Si a una part del filtrat s'afegeix gota a gota una solució d'hidròxid sòdic, segons la taula de productes de solubilitat que disposeu, quins hidròxids podrien precipitar? Creus que tots els que poden precipitar és normal trobar-los en un sòl?

i) 20 ml del filtrat es valoren amb HCl 0,02N en presencia de fenolftaleina i es gasten 8ml; a continuació a la mateixa solució del filtrat se li afegeix unes gotes de taronja de metil i es segueix valorant amb HCl 0,02N gastant-se 12 ml mes. Quina concentració de carbonat i de bicarbonat te el filtrat?

j) En el filtrat s'ha determinat la concentració en nitrats i s'ha trobat que era de 2mg de N en 100ml. Quina seria la concentració en mg de NO3

-/L? quin és el contingut en NO3

- del sòl? k) En el filtrat s'ha determinat la concentració en Na i K amb ajuda del fotòmetre de

flama. En la taula següent es donen les lectures dels patrons i de les mostres

Patrons 10 mg/L 25 mg/L 50mg/L Filtrat Lectures Na 20 50 100 80 Lectures K 10 26 62 20

Quina és la concentració en sodi i potassi del filtrat? La quantitat de sodi i potassi esta equilibrada amb el contingut en clorurs del filtrat si 20 ml del mateix han necessitat 4 ml de AgNO3 0,01M (mètode Mhor)?

6. 0,2057 g d'una mostra sòlida que conte sulfats es dissolt en 100ml d'aigua destil·lada i es precipita com a Ba SO4 , utilitzant com a reactiu precipitant un excés d'una solució que contenia el complex de Ba amb EDTA, [BaY]2-. El precipitat es va filtrar i rentar. Es van recollir conjuntament les aigües de filtrat i de rentat, determinant-hi la quantitat d'EDTA que contenien, valorant amb una solució de Mg2+ 0,025 M; d'aquesta solució valorant es van gastar 31,79 ml. Calculeu el percentatge de sulfats que contenia la mostra.

7. Una mostra de 100ml d'aigua es va valorar amb solució d'EDTA 0,01M depres de pujar el seu pH fins a 10; es van gastar 20,8 ml del reactiu valorant. En uns altres 100ml de la mateixa aigua es va precipitar el Ca2+ en forma d'oxalata de calci. El precipitat es va filtrar i rentar; es van juntar les aigües de filtrar i de rentar , se'ls hi va pujar el pH fins a 10 i es van valorar amb la solució d'EDTA 0,01M, gastant 5,6 ml. Determineu el contingut en Ca2+ i Mg2+ de la mostra d'aigua em mg/l

Proves directes de reconeixement Un pot de reactiu sòlid del laboratori ha perdut l'etiqueta i no sabem si és: KCl, K2SO4, KNO3 o NH4NO3.

Per esbrinar-ho, preparem 4 tubs d'assig , a cadascun hi posem una punta d'espatula de la mostra, uns mL d'aigua i agitem. En el primer tub i afegim unes gotes de solució de AgNO3 i no apareix cap senyal de

precipitat. En el segon hi afegim unes gotes de solució de clorur de bari i tampoc apareix

precipitat. En el tercer tub afegim unes gotes d'acid i no s'observa cap canvi Al afegir unes gotes de hidroxid sòlid en el quart tub notem olor a amoniac.

A quin producte creus que correspon la mostra? Perque s'ha generat olor a amoniac? Imagineu-se que en lloc d'un pot de reactiu de laboratori el problema hagues estat amb un sac de fertilitzant. Els fertilitzants no son productes quimicament purs; al ser productes comercials poden portar petites quantitas d'impureses, per exemple NaCL. Com podria afectar a les anteriors proves? Hem preparat un extracte aquós d'un adob i en ell volem fer proves qualitatives de reconeixement directe d'especies químiques com Cl-1, SO4

2-, Ca2+, NH4+, Zn2+ i Cu2+. Si afegim a diferents porcions de l'extracte els reactius indicats en la primera columna de la taula, quines especies químiques de les indicades podrien reaccionar en cada cas? Indiqueu-les en la segona columna

Reactiu Especie o especies quimiques que poden reaccionar

Solució Na OH Solució de AgNO3 Solució de BaCl2

SI EN LA SOLUCIÓ PROBLEMA INICIAL HI HA ELS CATIONS QUE S'INDIQUEN A CONTINUACIÓ, ANEU INDICANT EN LES CASELLES CORRESPONENTS LES ESPECIES QUÍMIQUES QUE QUEDARN EN EL PRECIPITAT O FILTRAT , AL ANAR AFEGINT ELS REACTIUS INDICATS

Solució problema: Ag+, Cu2+, Cd2+, Fe3+, Zn 2+, Na+

+ HCl

Precipitat Filtrat

H2S

(medi àcid)

Precipitat Filtrat

NH4OH NH4Cl pH 8

Precipitat Filtrat H2S o (NH4)2S Precipitat Filtrat

(NH4)2 CO3 NH4CL

Precipitat Filtrat

Solució problema: Ag+, Cu2+, Cd2+, Fe3+, Zn 2+, Na+

+ HCl

Precipitat Filtrat AgCl Cu2+, Cd2+, Fe3+, Zn 2+, Na+

H2S

(medi àcid)

Precipitat Filtrat CdS, CuS Fe3+, Zn 2+, Na+

NH4OH NH4Cl pH 8

Precipitat Filtrat Fe(OH)3 Zn 2+, Na+ H2S o (NH4)2S Precipitat Filtrat

ZnS

Na+

(NH4)2 CO3 NH4CL

Precipitat Filtrat Na+

1.El mètode Kjeldhal serveix per determinar el contingut en Nitrogen orgànic d'una mostra. Tenint present la descripció del mètode digueu si les següents frases son certes o falses: 1. El mètode consta de dues parts ben diferenciades: digestió de la mostra i qualificació

del N 2. El digerit resultant de la primera part te un contingut molt elevat en matèria orgànica 3. El digerit resultant de la primera part és molt àcid 4. El digerit resultant de la primera part conte tot el nitrogen de la mostra en forma de

NH4+

5. El digerit s'ha d'alcalinitzar per neutralitzar l'excés de sulfúric i l'amoníac format 6. La destil·lació és una part de la qualificació 7. Podem quantificar sense destil·lar 8. Quan es fa la destil·lació el condensat es pot recollir sobre una solució àcida o bàsica 9. Quan ja s'ha fet la destil·lació cal fer una volumetria de neutralització i segons el tipus

de recollida feta en la destil·lació, es pot utilitzar una solució valorant àcida o bàsica 2. Mostra líquida o sòlida amb diferents formes de N Triturada i sense triturar seca extracció, digestió 3. Estem valorant 100ml de HCl 0,1M amb NaOH 0,1M. Contesteu les següents qüestions: 1. Quin volum tindrem al arribar al punt d'equivalència? perquè? 2. Quines espècies químiques trobarem en la solució quan hàgim afegit 20 ml de NaOH

0,1M? En quina concentració? 3. I quan hàgim afegit 120 ml de NaOH 0,1M? 4. Quin pH s'espera al arribar al punt d'equivalència? podries determinar-lo per càlcul? 5. Respon les mateixes preguntes però quan es valora 100ml de CH3COOH 0,1M amb

NaOH 0,1M. 4. sobrenadant, precipitat, filtració sedimentació 5. Dibuixos d'estris de labo amb un nº i que indiquin quines farien servir per una determinada determinació 6. pes sòl, volum sustrat, densitat, extracte 2. Aparelleu les paraules de les dues columnes Metode Volhard Volumetria complexometrica

1 2

Productes solubilitat Concentració

Gravimetria Normalitat Alcalinitat Conductivitat Trituració Digestió Nufla pH

3 4 5 6 7 8 9 10

Volumetria per retroces Volumetria neutralització Determinació Mg2+ Concentració OH- Residu sec Calcinació Determinació proteina Pretractament

2. Es vol coneixer el contingut en clorurs d'una mostra solida. S'agafen 10,432 g de la mostra, s'afegeixen 100ml d'aigua destil·lada, s'agita a temperatura ambient durant 15 minuts i es filtra. S'agafen 20 ml del filtrat i es valoren (pel metode Mohr) amb 15 ml AgNO3 0,01M. Amb aquestes dades dos persones diferents han resolt el problema de la seguent manera. Reviseu els factors de conversió i els resultats i digueu si les dues opcions (A i B)son acceptables A. 15.0,01 = miliequivalents de Cl- en 20 ml del filtrat

10001

15,35

20100.01,0.15

•• = gr de clorur en la mostra

B.

100432,10

1001000

11

5,352001,0.15

•••• −

−

−

−−

gmL

mgClgCl

meqClmgCl

mLmeqCl

=