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Esercizi e temi d’esame

Esercizi e temi d’esame. Si consideri una soluzione acquosa 0.2M di MgCl 2 e 0.1M di CuCl 2 . Indicare in quali condizioni è possibile separare i due cationi Ps Mg(OH) 2 = 6.3 x 10 -10 ; Cu (OH) 2 = 2.2 x 10 -20. pH di inizio precipitazione e di fine precipitazione Mg(OH) 2

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Esercizi e temi d’esame

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  1. Esercizi e temi d’esame analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  2. Si consideri una soluzione acquosa 0.2M di MgCl2 e 0.1M di CuCl2. Indicare in quali condizioni è possibile separare i due cationi • Ps Mg(OH)2 = 6.3 x 10-10 ; Cu(OH)2 = 2.2 x 10-20 • pH di inizio precipitazione e di fine precipitazione Mg(OH)2 • MgCl2  Mg2+ + 2Cl- [Mg2+] = 0.2M INIZIO: [Mg2+][OH-]2 = 6.3 x 10-10  [OH-] = (6.3 x 10-10/ 0.2) = 5.61 x 10-5 pOH = 4.25  pH = 14 – 4.25 = 9.75 FINE: [Mg2+] = 0.1% di [Mg2+] iniziale [Mg2+] = (0.1 x 0.2)/100 = 2 x 10-4 [OH-] = (6.3 x 10-10/ 2 x 10-4) = 2.5 x 10-3 pOH = 2.6  pH = 14 – 2.6 = 11.4 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  3. b) pH di inizio precipitazione e di fine precipitazione Cu(OH)2 CuCl2  Cu2+ + 2Cl- [Cu2+] = 0.1M INIZIO: [Cu2+][OH-]2 = 2.2 x 10-20  [OH-] = (2.2 x 10-20/ 0.1) pOH = 9.33  pH = 14 – 9.33 = 4.67 FINE: [Cu2+] = 0.1% di [Cu2+] iniziale [Cu2+] = (0.1 x 0.1)/100 = 1 x 10-4 [OH-] = (2.2 x 10-20/ 1 x 10-4) pOH = 7.33  pH = 14 – 7.33 = 6.67 Mg(OH)2 precipita fra 9.75 e 11.4; Cu(OH)2 precipita fra 4.67 e 6.67 QUINDI A pH  7 è possibile separare i due cationi. analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  4. 2. Calcolare quanti grammi di Pb(NO3)2 bisogna pesare per preparare 250 ml di una soluzione 0.2% di Pb2+. A partire da tale soluzione, indicare le diluizioni necessarie a preparare le seguenti soluzioni standard (saggi limite metalli pesanti): [Pb2+] 50 ppm [Pb2+] 10 ppm [Pb2+] = 0.2% = 0.2 g / 100 ml in 250 ml  0.2 : 100 = x : 250 x = 0.2g x 250 ml / 100 ml = 0.5g PM Pb(NO3)2 = 331; PA Pb2+ = 207 %Pb2+ = 62% 62 : 100 = 0.5 g : x g x = 100 x 0.5 / 62 = 0.806g di Pb(NO3)2 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  5. Calcolo diluizioni 0.2% : quante ppm? ppm = g / 106 g = g x 10-3/ 106 g x 10-3 = mg / 103 g = mg / kg Soluzioni acquose  convertiamo kg in ml  d(H20)= 1 g/ml Ad 1 kg di H20 corrispondono 1000 ml  ppm = mg / L 0.2% = 2g / 1L = 2000 mg/1 L = 2000 ppm Soluzione di partenza: 2000 ppm; soluzione da ottenere: 50 ppm Considero di preparare 1L di soluzione di Pb2+ (50 ppm) analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  6. Calcoliamo il fattore di diluizione: M1V1 = M2V2 quanti ml(V1) di M1(2000 ppm) dobbiamo prelevare per ottenere 1L(V2) di soluzione a concentrazione M2(50 ppm)? V1 (ml) = M2V2 / M1 = 50 ppm x 1000 ml / 2000 ppm = 25 mL volume di soluzione 2000 ppm da prelevare e portare a 1L con acqua per ottenere una soluzione 50 ppm analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  7. 3. A 0.5L di soluzione 0.1M di CH3COOH e 0.5M di CH3COONa si aggiungono 400 ml di una soluzione 1M di HCl. Alla soluzione risultante si aggiungono 50mg di Zn(NO3)2 e tioacetammide a caldo. Si osserva la formazione di un precipitato? Ka (CH3COOH) = 1.8 x 10-5 ; Ps (ZnS) = 3 x 10-23 ; Ka (H2S) = 1.0 x 10-22 • Calcolare [H+] • V = 0.5L  moli? • [CH3COOH] = 0.1 moli/L = 0.05 moli / 0.5L • [CH3COONa] = 0.5 moli/L = 0.25 moli / 0.5L • HCl: 400 ml di un soluzione 1M • 1moli / 1L = 0.001moli/ml x 400ml = 0.4 moli aggiunte analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  8.  CH3COO - + H3O+ CH3COOH - + H2O Conc iniziale (moli): 0.25 0 0.05 Conc aggiunta (moli): 0.4 -0.25 -0.25 +0.25 Conc variata (moli): 0.30 Conc dopo neutralizzazione (moli): 0 0.15 [H3O+] = 0.15 moli / 0.9L (VOLUME FINALE) = 0.17M pH = -log(0.17) = 0.770 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  9.  b) Calcolare [Zn2+] 50 mg Zn(NO3)2 = 0.05 g PM Zn(NO3)2 = 189 Moli Zn2+ aggiunte = 0.05 / 189 = 2.64 x 10-4 [Zn+2] = 2.64 x 10-4 / 0.9L = 2.93 x 10-4 c) Calcolare [S2 -] H2S 2H+ + S2- Ka = 1.0 x 10-22 [H2S] = 0.1M [H3O+] = 0.17M [S2 -] = K[H2S] / [H+]2=(1 x 10-22)(0.1) / (0.17)2 = 3.46 x 10-22 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  10. Pi = (3.46 x 10-22) x (2.93 x 10-4) = 9.96 x 10-26 Pi < Ps (10-23)  non si ha precipitazione analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  11. 4. Una soluzione contenente Zn2+ (0.02M) e Cu2+ (0.02M) viene acidificata con HCl (conc.finale 0.1M) e saturata con H2S ( 0.1M). In tali condizioni, è possibile separare Zn2+ da Cu2+ ? Ps (CuS) = 6 x 10-37 ; Ps (ZnS) = 3 x 10-23 ; Ka (H2S) = 1.0 x 10-22 [S2 -] = K [H2S] / [H+]2 = (1 x 10-22)(0.1) / (0.1)2 = 1 x 10-21 Pi (ZnS) = [Zn2+][S2-] = (0.02)(1 x 10-21) = 2 x 10-23 Pi (2 x 10-23) < Ps (3 x 10-23)  non si ha precipitazione come ZnS Pi (CuS) = [Cu2+][S2-] = (0.02)(1 x 10-21) = 2 x 10-23 Pi (2 x 10-23) > Ps (6 x 10-37)  si ha precipitazione come CuS analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  12.  5. Se 1 mg di Na2CrO4 (PM 162) vengono aggiunti a 225 ml di una soluzione 0.00015M di AgNO3 si ha la formazione di un precipitato? Ps (Ag2CrO4) = 1.1 x 10-12 Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42- Concentrazione iniziale degli ioni: [Ag+] =1.5 x 10-4M [CrO42-] = 1mg / 162 = 0.0062 mmoli / 225 ml = 2.75 x 10-5 moli/L = 2.75 x 10-5M Pi (Ag2CrO4) = [Ag+]2[CrO42-] = (1.5 x 10-4)(2.74 x 10-5) = 6.2 x 10-13 Pi (6.2 x 10-13) < Ps (1.1 x 10-12)  non si ha precipitazione analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  13. 1) NH3 + H2ONH4+ + OH-       3) NH4ClNH4+ + Cl- NH4+ + H2O NH3 + H3O+ H3O+ + OH- 2H20 6. Indicare in quale delle seguenti soluzioni il Mg(OH)2 è maggiormente solubile: a) 1M di NH3 b) 1M di NaCl c) 1M di NH4Cl Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH- 2) NaClNa+ + Cl- analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  14.      7. Calcolare il numero di moli di NH3 (g) necessarie per dissolvere 0.02 moli di AgCl; considerare 1L di soluzione Kd Ag(NH3)2+= 6.3 x 10-8 ; Ps (AgCl) = 1.8 x 10-10 AgCl(s) Ag+ + Cl- Ag+ +2NH3 [Ag(NH3)2]+ AgCl (s) +2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl- K = Ps x Kf = Ps / Kd = 2.8 x 10-3 K = [Ag(NH3)2]+[Cl-] / [NH3]2 = 2.8 x 10-3 [NH3] = ([Ag(NH3)2]+)([Cl-] )/K = (0.02)(0.02)/ 2.8 x 10-3 = 0.37M analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  15. 9. A partire da una miscela in polvere costituita dai seguenti Sali: AgCl, Na2CO3, CaCO3, ZnO descrivere una metodica analitica per la separazione dei singoli cationi: AgCl (s) CaCO3(s) ZnO (s) Na+ NH3 [Ag(NH3)2]+ CaCO3(s) ZnO (s) H3O+ Ca2+;Zn2+ NH3/NH4Cl H2S Ca2+ ZnS AgCl, Na2CO3, CaCO3, ZnO H2O analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  16. 10. A partire da una miscela in polvere costituita dai seguenti Sali: HgCl2, BaSO4, CaCO3, AlCl3, ZnSO4 descrivere una metodica analitica per la separazione dei singoli cationi: BaSO4 (s) CaCO3(s) Hg+2; Al3+; Zn2+ H3O+; H2S HgS(s) Al3+; Zn2+ Ca2+ BaSO4 NH3; NH4+ H3O+ Al(OH)3(s) Zn2+ HgCl2, BaSO4, CaCO3, AlCl3, ZnSO4 H2O analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  17. 11. Descrivere brevemente come distinguere i seguenti composti: • Br-; SO42- • Ba2+ Ba2+ + SO42-  BaSO4 b) Cl-; S2- Zn2+ Zn2+ + S2-  ZnS c) AgNO3; Zn(NO3)2 (s) HCl Ag+ + Cl-  AgCl d) NO3-; I- NO2-; H+ 2NO2- + 2I- + 4H+ I2 + 2NO + H2O analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  18. [1] AgCl (s) Ag+ + Cl- Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)]+ AgCl(s) + 2NH3 [Ag(NH3)]+ + Cl- [Ag(NH3)]+ [Cl-] (0.01)(0.01) = K3 = [2]  [NH3]2 [x]2  [3] Conc.necessaria per dissolvere AgCl 12. Una soluzione contiene 0.01 moli di Cl- e 0.01 moli di NH3 per litro. Se ad un litro di questa soluzione vengono aggiunte 0.01 moli di AgNO3 solido, si avrà precipitazione di AgCl? Ps AgCl=1.7x10-10 ; Kd Ag(NH3)2+= 6x10-8 Ps = 1.8 x 10-10 Kf = 1.6 x 107 K[3] = 2.9 x 10-3 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  19. Conc.necessaria per dissolvere AgCl x = 0.186 M Confrontare con la [NH3] presente nel nostro sistema (0.01 M) Poiché 0.07 M < 0.186 M  si forma un precipitato analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  20. 13. Indicare se le soluzioni acquose delle seguenti sostanze sono neutre, acide o basiche: H3PO4; NaH2PO4; Na2HPO4 . Motivare in dettaglio la risposta. H3PO4 : K1=7.5x10-3 ; K2=6.2x10-8 ; K3=3.6x10-13 H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4- Ka1 = 7.5 x 10-3 acida H2PO4- + H2O H3O+ + HPO4-2 Ka2 = 6.2 x 10-8 HPO4- + H2O H3O+ + PO4-3 Ka3 = 3.6 x 10-13 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  21. H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4- Ka1 = 7.5 x 10-3 acida NaH2PO4  Na+ + H2PO4- Na+: non dà idrolisi neutra [1] H2PO4- + H2O OH- + H3PO4K= Kw / Ka1 = 0.13 x 10-11 [2] H2PO4- + H2O H3O+ + HPO4-2 Ka2 = 6.2 x 10-8 Na2HPO4  2Na+ + HPO4-2 Na+: non dà idrolisi basica [1] HPO42- + H2O OH-+ H2PO4- K= Kw / Ka2 = 0.16 x 10-6 [2] HPO4-2 + H2O H3O+ + PO4-3 Ka3 = 3.6 x 10-13 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  22. 14. Calcolare la concentrazione di ioni [Ag+] in una soluzione ottenuta miscelando 250 ml di 0.4 M AgNO3 e 500 ml di 6 m NH3 , portata ad un volume finale di 1L con acqua deionizzata. Se a tale soluzione si aggiunge 1 g di KBr, si osserva la formazione di un precipitato? Ps AgBr=5.0x10-13 ; Kf Ag(NH3)2+= 1.6x107 [Ag+] = (0.25L)(0.4M) / 1L = 0.1M [NH3] = (0.5L)(6M) / 1L = 3M Ag++ 2NH3 [Ag(NH3)2]+ Kf = 1.6x107 Conc.iniziale 0.1 3 - Conc.variata -0.1 -2(0.1) 0.1 Conc.equilibrio 0 2.8 0.1 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  23. [Ag(NH3)]+ Kf = [Ag+][NH3]2 [Ag(NH3)]+ = 0.1/ (1.6x107)(2.8)2 = 7.97x10-10 [Ag+]= Kf[NH3]2 1 g KBr ; PM 119 Moli KBr = 1g / 119 g mol-1 = 8.4x10-3 mol [Br-] = 8.4x10-3 mol Pi = [Ag+] [Br-] = (7.97x10-10)(8.4x10-3) = 6.7x10-12 Dato che Pi>Ps si ha precipitazione di AgBr analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  24. 14. A 0.75L di una soluzione 0.25M di NH4Cl e 0.30 di NH3, si aggiungono 0.20 moli di NaOH. Alla soluzione risultante sono successivamente addizionati 10 ml di una soluzione 0.1M di Al3+. Indicare se si osserva la formazione di un precipitato. Kb (NH3) = 1.8x10-5; Ps Al(OH3) = 1.9x10-33; Kd [Al(OH4)-] = 1.3x10-34 [NaOH]aggiunta = (0.2 moli)(0.75 L) = 0.27M NH4++ OH- NH3 + H20 Conc.iniziale 0.25 - 0.30 OH- aggiunta 0.27 Conc.variata -0.25 -0.25 +0.25 Conc.equilibrio 0 0.02 0.55 [OH-] = 0.02M analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  25. Ps = 1.9 x 10-33  [1] Al(OH)3(s)  Al+3 + 3OH- Al+3 + 4OH- [Al(OH4)]- Al(OH)3+ OH- [Al(OH4)]-  Kf = 7.7 x 1033 [2]  K[3] = 14.63 [3] Si aggiungono 10ml di una soluzione 0.1M di Al3+  volume finale 0.76L [OH-] = 0.0198M (0.02M)(0.75L)=(x M)(0.76L) [Al3+] = 1.31x10-3 (0.1M)(0.01L)=(x M)(0.76L) analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  26. [Al(OH4)]- = 14.63 K = [OH-] in condizioni di dissoluzione Al(OH)3  [Al(OH4)]- [OH-] = 1.31x10-3 / 14.63 = 0.89x10-3 Dato che [OH-] = 0.0198M (> 0.89x10-3), si ha la ridissoluzione del precipitato analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  27. 15. Lo ione Ba2+ è tossico quando ingerito (dose letale nel topo= 12 mg/Kg di massa corporea). Nonostante tale proprietà, il BaSO4 è ampiamente utilizzato in medicina come mezzo di contrasto per le radiografie del tubo gastroenterico (dose: 40 g in 50 ml di acqua; effetti collaterali: stipsi). Spiegare per quale motivo il BaSO4 non è tossico e quale sale aggiungereste al BaSO4 per ridurne ulteriormente la tossicità e gli effetti collaterali. Indicare inoltre le metodiche analitiche utilizzate al fine del riconoscimento del BaSO4 . Ps BaSO4 = 1.1 x 10-10 Ba2SO4(s) Ba2+ + SO42- Insolubile in acqua e in acido Sale contenente un anione solfato (Le Chatelier) analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  28. BaSO4 + CO32- BaCO3 + SO42- Filtrato SO42- + BaCl2 BaSO4+ 2Cl- Filtro BaCO3+ 2H+Ba2+ + CO2 + H2O Ba2+ + H2SO4 BaSO4↓ + 2H+ analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  29. 16. Qual è la quantità massima di CH3COONa che si può aggiungere a 200 ml di una soluzione, contenente [Al3+] = 0.05M e [CH3COOH] = 1.0M, prima che Al(OH)3 cominci a precipitare? Ps Al(OH)3 = 1.9 x 10-33 Ka CH3COOH = 1.8 x 10-5 • Calcoliamo la [OH-] necessaria per precipitare Al(OH)3 • [OH-]3 = Ps / [Al3+] = 38 x 10-33 • [OH-] = 3.4 x 10-11 b. Quando aggiungiamo l’acetato: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- Quant.iniziale 0 1 0 Quant.aggiunta x Quant.all’equilibrio x 1+x 3.4x10-11 analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  30. Ki = Kw/Ka = 5.6 x 10-10 = [CH3COOH] [OH-] / [CH3COO-] = 1 x 3.4x10-11 / x x = 6.1 x 10-2M 6.1 x 10-2 moli per litro Cioè 0.012 moli in 200 ml analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  31. Descrivere in dettaglio le metodiche analitiche utilizzate ai fini del riconoscimento dei seguenti sali: NaF, Mg(OH)2, Al2(SO4)3, KH2PO4 Indicare inoltre le principali applicazioni in campo farmaceutico NaF: sale solubile in acqua F- 1) F- + alizarina/Zr  decolorazione della soluzione ([ZrF6-] esafluoro zirconato) 2)2F- + Ca2+CaF2 solubile in FeCl3 Interferenze: Tutti gli anioni che formano complessi con Zr (SO42-; S2O32-; PO43-, …) analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  32. Na+ 1) VIA SECCA: i Sali di sodio impartiscono alla fiamma una colorazione gialla intensa e persistente 2)K[Sb(OH)6] + Na+Na[Sb(OH)6] + K+ Interferenze: Ioni dei primi 5 gruppi analitici e ioni K+ in eccesso analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  33. NaF, propr.farmacologiche: Ca(PO4)3OH (s) + 4H3O+ 5Ca2+ + 3HPO42- + 5H2O H2CO3  H2O + CO2 L’aggiunta di fluoruro al dentifricio determina la formazione di fluoroapatite: Ca(PO4)3OH (s) + F- Ca(PO4)3F + OH- La fluoroapatite è meno solubile in acido e quindi più resistente. analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  34. Mg(OH)2: sale insolubile in acqua, solubile in acido Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH- OH- +H3O+ 2H2O Mg+2 • Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 (pH > 10) • 2)+ giallo tiazolo  precipitato rosa-rosso Interferenze: Ioni dei primi 5 gruppi analitici OH- pH della soluzione satura > 10 …………. analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  35. Un sale bianco iscritto in F.U. presenta le seguenti caratteristiche: sale solubile in acqua. Il pH della soluzione è acido. per aggiunta di sodio idrossido alla soluzione del sale si forma un precipitato bianco che si discioglie in eccesso della base. per aggiunta di solfuro di sodio si forma un precipitato bianco fioccoso. dalla soluzione acquosa del sale, acidificata con acido nitrico e trattata con argento nitrato, si forma un precipitato caseoso bianco. il precipitato separato per centrifugazione si discioglie per aggiunta di NH3 diluita. Identificare il sale descrivendo in dettaglio le reazioni chimiche che si verificano negli esperimenti descritti. analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  36. Lo ione [Al(OH)4]- puó essere convertito in Al(OH)3 (s) facendo gorgogliare CO2 (g) attraverso la soluzione. Scrivere un’equazione che rappresenti la reazione che si verifica. [Al(OH)4]- Al(OH)3(s) + OH- CO2 + H2O H2CO3 H2CO2 + H2O HCO3- + H3O+ H3O+ + OH- 2H2O analisiQualitativa_orioli(cap.18)

  37. Grazie per l’attenzione! analisiQualitativa_orioli(cap.18)

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