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AnalisiQualitativa_orioli(cap.18)1 Esercizi e temi desame.

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Presentazione sul tema: "AnalisiQualitativa_orioli(cap.18)1 Esercizi e temi desame."— Transcript della presentazione:

1 analisiQualitativa_orioli(cap.18)1 Esercizi e temi desame

2 analisiQualitativa_orioli(cap.18)2 1.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 ; Cu (OH) 2 = 2.2 x a)pH di inizio precipitazione e di fine precipitazione Mg(OH) 2 MgCl 2 Mg Cl - [Mg 2+ ] = 0.2M INIZIO: [Mg 2+ ][OH - ] 2 = 6.3 x [OH - ] = (6.3 x / 0.2) = 5.61 x pOH = 4.25 pH = 14 – 4.25 = 9.75 FINE: [Mg 2+ ] = 0.1% di [Mg 2+ ] iniziale [Mg 2+ ] = (0.1 x 0.2)/100 = 2 x [OH - ] = (6.3 x / 2 x ) = 2.5 x pOH = 2.6 pH = 14 – 2.6 = 11.4

3 analisiQualitativa_orioli(cap.18)3 INIZIO: [Cu 2+ ][OH - ] 2 = 2.2 x [OH - ] = (2.2 x / 0.1) 4.67 pOH = 9.33 pH = 14 – 9.33 = 4.67 FINE: [Cu 2+ ] = 0.1% di [Cu 2+ ] iniziale [Cu 2+ ] = (0.1 x 0.1)/100 = 1 x [OH - ] = (2.2 x / 1 x ) 6.67 pOH = 7.33 pH = 14 – 7.33 = 6.67 pH di inizio precipitazione e di fine precipitazione Cu(OH) 2 b) pH di inizio precipitazione e di fine precipitazione Cu(OH) 2 CuCl 2 Cu Cl - [Cu 2+ ] = 0.1M 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.

4 analisiQualitativa_orioli(cap.18)4 2. Calcolare quanti grammi di Pb(NO 3 ) 2 bisogna pesare per preparare 250 ml di una soluzione 0.2% di Pb 2+. A partire da tale soluzione, indicare le diluizioni necessarie a preparare le seguenti soluzioni standard (saggi limite metalli pesanti): Pb 2+ [Pb 2+ ] 50 ppm Pb 2+ [Pb 2+ ] 10 ppm [Pb 2+ ] = 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(NO 3 ) 2 = 331; PA Pb 2+ = 207 %Pb 2+ = 62% 0.806g di Pb(NO 3 ) 2 62 : 100 = 0.5 g : x g x = 100 x 0.5 / 62 = 0.806g di Pb(NO 3 ) 2

5 analisiQualitativa_orioli(cap.18)5 Calcolo diluizioni 0.2% : quante ppm? mgLppm 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 Pb 2+ (50 ppm) ppm = g / 10 6 g = g x / 10 6 g x = mg / 10 3 g = mg / kg Soluzioni acquose convertiamo kg in ml d(H 2 0)= 1 g/ml Ad 1 kg di H 2 0 corrispondono 1000 ml ppm = mg / L

6 analisiQualitativa_orioli(cap.18)6 Calcoliamo il fattore di diluizione: M 1 V 1 = M 2 V 2 quanti ml(V 1 ) di M 1 (2000 ppm) dobbiamo prelevare per ottenere 1L(V 2 ) di soluzione a concentrazione M 2 (50 ppm)? V 1 (ml) = M 2 V 2 / M 1 = 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

7 analisiQualitativa_orioli(cap.18)7 3. A 0.5L di soluzione 0.1M di CH 3 COOH e 0.5M di CH 3 COONa si aggiungono 400 ml di una soluzione 1M di HCl. Alla soluzione risultante si aggiungono 50mg di Zn(NO 3 ) 2 e tioacetammide a caldo. Si osserva la formazione di un precipitato? (CH 3 COOH) (ZnS) (H 2 S) Ka (CH 3 COOH) = 1.8 x ; Ps (ZnS) = 3 x ; Ka (H 2 S) = 1.0 x a)Calcolare [H + ] V = 0.5L moli? CH 3 COOH [CH 3 COOH] = 0.1 moli/L = 0.05 moli / 0.5L CH 3 COONa [CH 3 COONa] = 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

8 analisiQualitativa_orioli(cap.18)8 Conc iniziale (moli): Conc aggiunta (moli): 0.4 Conc variata (moli): CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH - + H 2 O Conc dopo neutralizzazione (moli): [H 3 O + ] = 0.15 moli / 0.9L (VOLUME FINALE) = 0.17M pH = -log(0.17) = 0.770

9 analisiQualitativa_orioli(cap.18)9 b) Calcolare [Zn 2+ ] Zn(NO 3 ) 2 Zn(NO 3 ) 2 50 mg Zn(NO 3 ) 2 = 0.05 g PM Zn(NO 3 ) 2 = 189 Moli Zn 2+ aggiunte = 0.05 / 189 = 2.64 x [Zn +2 ] = 2.64 x / 0.9L = 2.93 x c) Calcolare [S 2 - ] H 2 S 2H + + S 2- Ka = 1.0 x [H 2 S] = 0.1M [H 3 O + ] = 0.17M [S 2 - ] = K [H 2 S] / [H + ] 2 = (1 x )(0.1) / (0.17) 2 = 3.46 x

10 analisiQualitativa_orioli(cap.18)10 Pi = (3.46 x ) x (2.93 x ) = 9.96 x Pi < Ps ( ) non si ha precipitazione

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

12 analisiQualitativa_orioli(cap.18)12 5. Se 1 mg di Na 2 CrO 4 (PM 162) vengono aggiunti a 225 ml di una soluzione M di AgNO 3 si ha la formazione di un precipitato? (Ag 2 CrO 4 ) Ps (Ag 2 CrO 4 ) = 1.1 x Ag 2 CrO 4 2Ag + + CrO 4 2- Concentrazione iniziale degli ioni: [Ag + ] =1.5 x M [CrO 4 2- ] = 1mg / 162 = mmoli / 225 ml = 2.75 x moli/L = 2.75 x M Pi (Ag 2 CrO 4 ) = [Ag + ] 2 [CrO 4 2- ] = (1.5 x )(2.74 x ) = 6.2 x Pi (6.2 x ) < Ps (1.1 x ) non si ha precipitazione

13 analisiQualitativa_orioli(cap.18)13 6. Indicare in quale delle seguenti soluzioni il Mg(OH) 2 è maggiormente solubile: a) 1M di NH 3 b) 1M di NaCl c) 1M di NH 4 Cl Mg(OH) 2(s) Mg OH - OH - 1) NH 3 + H 2 O NH OH - 2) NaCl Na + + Cl - 3) NH 4 Cl NH Cl - H 3 O + NH H 2 O NH 3 + H 3 O + H 3 O + + H 3 O + + OH - 2H 2 0

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

15 analisiQualitativa_orioli(cap.18)15 9. A partire da una miscela in polvere costituita dai seguenti Sali: AgCl, Na 2 CO 3, CaCO 3, ZnO descrivere una metodica analitica per la separazione dei singoli cationi: descrivere una metodica analitica per la separazione dei singoli cationi: AgCl, Na 2 CO 3, CaCO 3, ZnO H2OH2O Na + AgCl (s) CaCO 3 (s) ZnO (s) [Ag(NH 3 ) 2 ] + CaCO 3 (s) ZnO (s) NH 3 H3O+H3O+ Ca 2+ ;Zn 2+ NH 3 /NH 4 Cl H 2 S Ca 2+ ZnS

16 analisiQualitativa_orioli(cap.18) A partire da una miscela in polvere costituita dai seguenti Sali: HgCl 2, BaSO 4, CaCO 3, AlCl3, ZnSO 4 descrivere una metodica analitica per la separazione dei singoli cationi: descrivere una metodica analitica per la separazione dei singoli cationi: HgCl 2, BaSO 4, CaCO 3, AlCl3, ZnSO 4 H2OH2O Hg +2 ; Al 3+ ; Zn 2+ BaSO 4 (s) CaCO 3 (s) H 3 O + ; H 2 S HgS(s) Al 3+ ; Zn 2+ NH 3 ; NH 4 + Al(OH) 3 (s)Zn 2+ H3O+H3O+ Ca 2+ BaSO 4

17 analisiQualitativa_orioli(cap.18) Descrivere brevemente come distinguere i seguenti composti: a)Br - ; SO 4 2- Ba 2+ Ba 2+ Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4 b) Cl - ; S 2- Zn 2+ Zn 2+ Zn 2+ + S 2- ZnS c) AgNO 3 ; Zn(NO 3 ) 2 (s) HCl HCl Ag + + Cl - AgCl d) NO 3 - ; I - NO 2 - ; H + NO 2 - ; H + 2NO I - + 4H + I 2 + 2NO + H 2 O

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

19 analisiQualitativa_orioli(cap.18)19 Conc.necessaria per dissolvere AgCl x = M Confrontare con la [NH 3 ] presente nel nostro sistema (0.01 M) Poiché 0.07 M < M si forma un precipitato

20 analisiQualitativa_orioli(cap.18) Indicare se le soluzioni acquose delle seguenti sostanze sono neutre, acide o basiche: H 3 PO 4 ; NaH 2 PO 4 ; Na 2 HPO 4. Motivare in dettaglio la risposta. H 3 PO 4 : K 1 =7.5x10 -3 ; K 2 =6.2x10 -8 ; K 3 =3.6x H 3 PO 4 : K 1 =7.5x10 -3 ; K 2 =6.2x10 -8 ; K 3 =3.6x H 3 O + H 3 PO 4 + H 2 O H 3 O + + H 2 PO 4 - Ka 1 = 7.5 x H 2 PO H 2 O H 3 O + + HPO 4 -2 Ka 2 = 6.2 x HPO H 2 O H 3 O + + PO 4 -3 Ka 3 = 3.6 x acida

21 analisiQualitativa_orioli(cap.18)21 H 3 O + H 3 PO 4 + H 2 O H 3 O + + H 2 PO 4 - Ka 1 = 7.5 x Na 2 HPO 4 2Na + + HPO 4 -2 OH - [1] HPO H 2 O OH - + H 2 PO 4 - K = Kw / Ka 2 = 0.16 x [2] HPO H 2 O H 3 O + + PO 4 -3 Ka 3 = 3.6 x Na + : non dà idrolisi NaH 2 PO 4 Na + + H 2 PO 4 - OH - [1] H 2 PO H 2 O OH - + H 3 PO 4 K = Kw / Ka 1 = 0.13 x H 3 O + [2] H 2 PO H 2 O H 3 O + + HPO 4 -2 Ka 2 = 6.2 x Na + : non dà idrolisi neutra basica acida

22 analisiQualitativa_orioli(cap.18) Calcolare la concentrazione di ioni [Ag + ] in una soluzione ottenuta miscelando 250 ml di 0.4 M AgNO 3 e 500 ml di 6 m NH 3, 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=5.0x ; Kf Ag(NH 3 ) 2 + = 1.6x10 7 Ps AgBr=5.0x ; Kf Ag(NH 3 ) 2 + = 1.6x10 7 [Ag + ] = (0.25L)(0.4M) / 1L = 0.1M [NH 3 ] = (0.5L)(6M) / 1L = 3M Ag + + 2NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 ] + Kf = 1.6x10 7 Conc.iniziale Conc.variata (0.1) 0.1 Conc.equilibrio

23 analisiQualitativa_orioli(cap.18)23 [Ag(NH 3 )] + [Ag + ][NH 3 ] 2 Kf = [Ag(NH 3 )] + Kf[NH 3 ] 2 [Ag + ] [Ag + ]= 0.1/ (1.6x10 7 )(2.8) 2 = 7.97x = 0.1/ (1.6x10 7 )(2.8) 2 = 7.97x g KBr ; PM 119 Moli KBr = 1g / 119 g mol -1 = 8.4x10 -3 mol [Br - ] = 8.4x10 -3 mol 7.97x Pi = [Ag + ] [Br - ] = ( 7.97x )(8.4x10 -3 ) = 6.7x Dato che Pi>Ps si ha precipitazione di AgBr

24 analisiQualitativa_orioli(cap.18) A 0.75L di una soluzione 0.25M di NH 4 Cl e 0.30 di NH 3, si aggiungono 0.20 moli di NaOH. Alla soluzione risultante sono successivamente addizionati 10 ml di una soluzione 0.1M di Al 3+. Indicare se si osserva la formazione di un precipitato. Kb (NH 3 ) = 1.8x10 -5 ; Ps Al(OH 3 ) = 1.9x ; Kd [Al(OH 4 ) - ] = 1.3x [NaOH]aggiunta = (0.2 moli)(0.75 L) = 0.27M NH OH - NH 3 + H 2 0 Conc.iniziale OH - aggiunta 0.27 Conc.variata Conc.equilibrio [OH - ] = 0.02M

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

26 analisiQualitativa_orioli(cap.18)26 [Al(OH 4 )] - [OH - ] K = = [OH - ] = 1.31x10 -3 / = 0.89x10 -3 in condizioni di dissoluzione Al(OH) 3 [Al(OH 4 )] - Dato che [OH - ] = M (> 0.89x10 -3 ), si ha la ridissoluzione del precipitato

27 analisiQualitativa_orioli(cap.18) Lo ione Ba 2+ è tossico quando ingerito (dose letale nel topo= 12 mg/Kg di massa corporea). Nonostante tale proprietà, il BaSO 4 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 BaSO 4 non è tossico e quale sale aggiungereste al BaSO 4 per ridurne ulteriormente la tossicità e gli effetti collaterali. Indicare inoltre le metodiche analitiche utilizzate al fine del riconoscimento del BaSO 4. Ps BaSO 4 = 1.1 x Ba 2 SO 4 (s) Ba 2+ + SO 4 2- Insolubile in acqua e in acido Sale contenente un anione solfato (Le Chatelier)

28 analisiQualitativa_orioli(cap.18)28 BaSO 4 + CO 3 2- BaCO 3 + SO 4 2- Filtrato SO BaCl 2 BaSO 4 + 2Cl - Filtro BaCO 3 + 2H + Ba 2+ + CO 2 + H 2 O Ba 2+ + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2H + Ba 2+ + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2H +

29 analisiQualitativa_orioli(cap.18) Qual è la quantità massima di CH 3 COONa che si può aggiungere a 200 ml di una soluzione, contenente [Al 3+ ] = 0.05M e [CH 3 COOH] = 1.0M, prima che Al(OH) 3 cominci a precipitare? Ps Al(OH) 3 = 1.9 x Ka CH 3 COOH = 1.8 x Ka CH 3 COOH = 1.8 x Al(OH) 3 a.Calcoliamo la [OH - ] necessaria per precipitare Al(OH) 3 [OH - ] 3 = Ps / [Al 3+ ] = 38 x [OH - ] = 3.4 x CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH - b. Quando aggiungiamo lacetato: CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH - Quant.iniziale Quant.aggiunta x Quant.allequilibrio x 1+x 3.4x10 -11

30 analisiQualitativa_orioli(cap.18)30 [CH 3 COOH] [OH - ] / [CH 3 COO - Ki = Kw/Ka = 5.6 x = [CH 3 COOH] [OH - ] / [CH 3 COO - ] = 1 x 3.4x / x x = 6.1 x M 6.1 x moli per litro Cioè moli in 200 ml

31 analisiQualitativa_orioli(cap.18)31 Descrivere in dettaglio le metodiche analitiche utilizzate ai fini del riconoscimento dei seguenti sali: NaF, Mg(OH) 2, Al 2 (SO 4 ) 3, KH 2 PO 4 Indicare inoltre le principali applicazioni in campo farmaceutico Interferenze: Tutti gli anioni che formano complessi con Zr (SO 4 2- ; S 2 O 3 2- ; PO 4 3 -, …) (SO 4 2- ; S 2 O 3 2- ; PO 4 3 -, …) F-F-F-F- 1) F - + alizarina/Zr decolorazione della soluzione ([ZrF 6 - ] esafluoro zirconato) 2)2F - + Ca 2+ CaF 2 solubile in FeCl 3 2) 2F - + Ca 2+ CaF 2 solubile in FeCl 3 NaF: sale solubile in acqua

32 analisiQualitativa_orioli(cap.18)32 Interferenze: Ioni dei primi 5 gruppi analitici e ioni K + in eccesso Na + 1) 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 + 2) K[Sb(OH) 6 ] + Na + Na[Sb(OH) 6 ] + K +

33 analisiQualitativa_orioli(cap.18)33 NaF, propr.farmacologiche: Ca(PO 4 ) 3 OH (s) + 4H 3 O + 5Ca HPO H 2 O H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 Laggiunta di fluoruro al dentifricio determina la formazione di fluoroapatite: Ca(PO 4 ) 3 F + OH - Ca(PO 4 ) 3 OH (s) + F - Ca(PO 4 ) 3 F + OH - meno solubile in acido e quindi più resistente La fluoroapatite è meno solubile in acido e quindi più resistente.

34 analisiQualitativa_orioli(cap.18)34 Interferenze: Ioni dei primi 5 gruppi analitici Mg +2 1)Mg OH - Mg(OH) 2 (pH > 10) 2)+ giallo tiazolo precipitato rosa-rosso 2) + giallo tiazolo precipitato rosa-rosso Mg(OH) 2 : sale insolubile in acqua, solubile in acido Mg(OH) 2 Mg OH - OH - + H 3 O + 2H 2 O OH - pH della soluzione satura > 10 ………….

35 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. Identificare il sale descrivendo in dettaglio le reazioni chimiche che si verificano negli esperimenti descritti. 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 NH 3 diluita.

36 analisiQualitativa_orioli(cap.18)36 Lo ione [Al(OH) 4 ] - puó essere convertito in Al(OH) 3 (s) facendo gorgogliare CO 2 (g) attraverso la soluzione. Scrivere unequazione che rappresenti la reazione che si verifica. [Al(OH) 4 ] - Al(OH) 3 (s) + OH - CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO 2 + H 2 O HCO H 3 O + H 3 O + + OH - 2H 2 O

37 analisiQualitativa_orioli(cap.18)37 Grazie per lattenzione!


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