QUÍMICA GENERAL PROBLEMAS RESUELTOS. Dr. D. Pedro A. Cordero Guerrero LAS DISOLUCIONES


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1 QUÍMICA GENERAL PROBLEMAS RESUELTOS Dr. D. Pedro A. Cordero Guerrero LAS DISOLUCIONES

2 CONCEPTOS TEÓRICOS BÁSICOS LAS DISOLUCIONES Una disolución es una mezcla homoénea. Está compuesta por un disolvente (uno solo, que suele ser el componente mayoritario o el que se encuentra en el mismo estado físico que la disolución, aunque si uno de los componentes es el aua, se suele tomar siempre como disolvente) y (uno o varios) EXPRESIONES DE LA CONCENTRACIÓN: UNIDADES FÍSICAS: /l : Gramos de que hay en 1 litro de disolución % en peso: Gramos de que hay en 100 ramos de disolución % en volumen: ml de que hay en 100 ml de disolución p.p.m. (Partes por millón) partes de que hay en un millón de partes de disolución. Suele referirse eneralmente a masas: m de que hay en un millón de m (1 K) de disolución UNIDADES QUÍMICAS: Molaridad: Nº de moles de que hay or cada litro de disolución: M.L Normalidad: Nº de equivalentes químicos de que hay or cada litro de disolución, DISOLUC..v N ; (N M.v) ; Equivalente químico o peso equivalente,.l v DISOLUC. siendo : v la valencia Valencia en las reacciones ácido-base: - Ácidos: v Nº de H sustituibles - Bases: v Nº de OH sustituibles - Sales: v Nº de H sustituidos Valencia en reacciones redox: Nº de electrones intercambiados molalidad: Nº de moles de que hay por cada K de disolvente: m Fracción molar: Cociente entre el nº de moles de y el nº total de moles: n X n + n PROPIEDADES COLIGATIVAS DISOLV..K DISOLVENTE Son aquellas cuyo valor depende exclusivamente de la cantidad de (nº de moles) disuelta, no de su naturaleza. Son aplicables a los s no salinos o no electrolitos (aquellos que al disolverse no se disocian). Se aplican a las disoluciones ideales (aquellas en las cuales se cumple que las partículas de son perfectamente elásticas, no existen fuerzas atractivas entre ellas y su volumen es despreciable frente al del disolvente). Son cuatro: Variación de la presión de vapor de una disolución: Cualquier sustancia líquida o aseosa siempre se encuentra en equilibrio con una fase aseosa, la cual como as que es, ejerce una presión. Presión de vapor: es la presión que ejerce la fase aseosa de una sustancia que se encuentra en contacto con su fase sólida o líquida. Depende exclusivamente de la temperatura. Temperatura de ebullición: es aquella temperatura a la cual la presión de vapor de un sólido o un líquido iuala a la presión exterior. En recipientes abiertos es 1 atm (si la presión exterior lo es) pero si el recipiente está cerrado, será la presión del recipiente LEYES DE RAOULT: La presión de vapor de una disolución (Pv) formada por un disolvente volátil y un no volátil es iual al producto de la presión de vapor del disolvente puro (Pºv) por la fracción molar del disolvente (Xdv): Pv pº.x dvte CRIOSCOPÍA: Es el descenso de la temperatura de conelación de un disolvente al disolver en él un no volátil. EBULLOSCOPÍA: Es el aumento de la temperatura de ebullición de un disolvente al disolver en él un no volátil. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 2 de 44

3 En ambos casos, las variaciones son proporcionales a la molalidad de la disolución, y la constante de proporcionalidad (Constante crioscópica o ebulloscópica ) depende exclusivamente del disolvente: ΔT K.m ΔT K ; Para el aua: K CRIOSCOPICA - 1,86 ºC/Mol.KDVTE K EBULLOSCOPIA + 0,52 ºC/Mol PRESIÓN OSMÓTICA ( A ): La ósmosis es el paso de las partículas del disolvente a través de una membrana semipermeable que separa dos disoluciones de diferente concentración. La presión osmótica es la diferencia entre las presiones que ejerce dos disoluciones de concentraciones diferentes sobre la membrana semipermeable que las separa. Ecuación de Van t Hoff: A.V n.r.t ; A M.R.T ; PROPIEDADES COLIGATIVAS Y ELECTROLITOS: Las propiedades coliativas pueden aplicarse a los s electrolitos o salinos (aquellos que al disolverse se disocian) los cuales al disociarse oriinan un número mayor de partículas por lo que se les aplica un factor de corrección: el Factor de Van t Hoff que viene dado por la relación:. i m e Presión de vapor: Pv i.pº.x dvte ; Crioscopía y Ebulloscopía: Presión osmótica : A i.m.r.t ; Valor real de la propiedad coliativa Valor teorico de la propiedad coliativa Δ T i. K.m El valor de i es 1 para s ideales y ayor de 1 para s que sean lectrolitos. DISOLUCIONES DE LÍQUIDOS MISCIBLES: Si cumplen las condiciones de idealidad, les son aplicables las leyes de Raoult para las disoluciones y de Dalton para las mezclas de ases, aplicándoselas a cada uno de los componentes RAOULT: La presión de vapor de un componente de la disolución (Pv A ) es iual al producto de su presión de vapor puro (Pº A) por su fracción molar en la disolución (X A ): Pv A P Aº.X A DALTON: La presión de vapor total es iual a la suma de las presiones de vapor de todos los componentes: P TOTAL P A + P B La presión parcial de cada componente en la fase de vapor (P a ) es iual al producto de la presión total (P TOTAL) por su fracción molar en la fase de vapor (Y A ): Pv A P TOTAL.Y A Obviamente la presión de vapor obtenida con la ley de Raoult a partir de los datos de la disolución (fase líquida: Pv A P Aº.X A ) es la misma que se obtiene con la ley de Dalton a partir de los datos de la fase de vapor (fase aseosa: Pv A P TOTAL.Y A ), lo cual nos permite relacionar las composiciones en ambas fases. DISOLUCIONES DE LÍQUIDOS INMISCIBLES: LEY DE DISTRIBUCIÓN O REPARTO: Cuando se añade una sustancia soluble a un sistema formado por dos líquidos no miscibles, éste se distribuye entre ambos de distinta manera. La relación entre las concentraciones en ambos líquidos es el coeficiente de distribución o reparto, y es iual también a la relación entre su solubilidad en ambos disolventes.: [ ] A SOLUBILIDAD A K [ ] SOLUBILIDAD B B DISOLUCIONES DE GASES EN LÍQUIDOS: LEY DE HENRY : Es aplicable con bastante precisión a todos los ases excepto a aquellos que al disolverse se disocian o bien se combinan químicamente con el disolvente. Se enuncia así: A temperatura constante y en equilibrio, la presión parcial de uno de los componentes de una disolución en la fase aseosa es proporcional a su concentración en la disolución (esta ley es análoa a la de Raoult) o lo que es lo mismo: La solubilidad de un as en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial del as sobre la disolución : C K.P, siendo: C: la concentración del as en la disolución, P: su presión parcial y K la constante de la Ley de Henry. La solubilidad de los ases, además de con las expresiones normales suele expresarse como: Coeficiente de absorción: es el volumen del as, medido en C.N., que se disuelve en la unidad de volumen a esa temperatura cuando la presión parcial del as es de 1 atm. Coeficiente de solubilidad: Es el volumen de as, medido en las condiciones experimentales, disuelto en la unidad de volumen del disolvente. AGRUPACIÓN DE LOS PROBLEMAS RESUELTOS: (Alunos de ellos se podrían incluir en varios rupos) PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 3 de 44

4 Los no señalados con asteriscos, son de baja dificultad: aplicación directa de las fórmulas y/o conceptos. Aquellos señalados con un asterisco, son de dificultad media, ya sea por los conceptos necesarios para resolverlos o por tener que relacionar varios de ellos. Los señalados con dos asteriscos, se consideran ya de una cierta dificultad ya sea conceptual o de cálculo A: Cálculo directo de concentraciones B: Preparación de una disolución a partir de otra C: Mezclas de disoluciones D: Propiedades coliativas E: Disoluciones líquido-líquido ENUNCIADOS DE LOS PROBLEMAS RESUELTOS SOBRE DISOLUCIONES A - CÁLCULO DE CONCENTRACIONES A-01 - Determinar la concentración de una disolución de ácido sulfúrico que contiene 14,7 ramos de dicho ácido en 750 ml de aua, si su densidad es de 1,018 K/l A-02 - Determinar todas las expresiones de la concentración de una disolución de ácido clorhídrico del 18,43% en peso y densidad 1,130 /ml A-03 - Determinar todas las expresiones de la concentración de una disolución de ácido nítrico 6 molal y densidad 1,15 /ml A-04 - Determinar todas las expresiones de la concentración de una disolución de hidróxido de sodio 5,64 Molar y densidad 1,19 /ml A-05 - Hallar la normalidad y la molaridad de una disolución acuosa de hidróxido de bario que contiene 42,8. en 5 litros disolución A-06 (*) - Calcular la concentración molar de un litro de aua pura que está a la temperatura de 4ºC y a una presión de 760 mm de mercurio. A-07(*) - Calcular los ramos de sulfato de aluminio con 18 moléculas de aua de cristalización, necesarios para preparar 50 ml de una disolución acuosa que contena 40 m. de ión aluminio por mililitro. A-08(*) - Calcular el peso de sulfato de aluminio, cristalizado con 18 moléculas de aua, necesario para preparar 50 ml de una disolución acuosa que contena 40 m de ión aluminio por ml. A-09 - Calcular todas las expresiones de la concentración de una disolución de ácido nítrico del 36,7% en peso y densidad 1,225 /ml. A-10 - Calcular la concentración de una disolución de hidróxido de sodio que contiene 18,5 en 500 ml de disolución, si su densidad es 1,02 /ml. Expresarla como MOLARIDAD y MOLALIDAD. Dibuje y nombre el material de laboratorio que necesita para preparar esta disolución. A-11 - Cuantos ramos de sulfato de sodio se necesitan para preparar 250 ml de una disolución 0,500 Molar A-12 - Calcular la concentración como /litro, Molaridad, molalidad y fracción molar de una disolución de ácido sulfúrico del 7,7% y d 1,05 /ml A-13(*) - El amoniaco que normalmente se utiliza en los laboratorios es NH 3 ( aq ) de concentración 14.8 Molar y con una densidad de 0,8980 /ml Calcular las cantidades de amoniaco y aua que habrá en 1 litro de disolución así como sus fracciones molares. (Datos: Masas atómicas: N 141 H1, ,0) A-14(*) - Deducir el valor de la fracción molar de una disolución acuosa que es 1,5 molal A-15(*) - Se disuelven 0,005 k de CIH en 0,035 k de aua. Sabiendo que la densidad de la disolución es de 1,060 k/l y las masas atómicas del cloro e hidróeno son respectivamente 35,5 y 1. Calcule todas las expresiones de la concentración de esta disolución. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 4 de 44

5 A-16 - Hallar los ramos de ácido sulfúrico contenidos en 46 ml de una disolución 1/6 N A-17 - Hallar la normalidad y la molaridad de una disolución acuosa de hidróxido de bario que contiene 42,8. en 5 litros disolución A-18 - Calcular todas las demás expresiones de la concentración de una disolución de Ác. clorhídrico del 6% en peso y d 1,03 K/litro A-19 - Expresar la concentración del aua del mar en /l, % en peso y molaridad, sabiendo que de 2 K de aua salada se han obtenido 50 de sal (cloruro de sodio). A-20 - Cual será la concentración expresada en /l y % en peso, de una disolución 0,25 Molar de cloruro de calcio? Qué cantidad de se necesitará para preparar 750 ml de la misma? A-21(*) - Evaporamos hasta sequedad 300 ml de una disolución de la sal NaClO 3 ( aq ). Si se continúa calentando, la sal seca se descompone químicamente en NaCl ( s ) y O 2 ( ), obteniéndose 2,24 litros de oxíeno medidos a 27ºC y 1 Atm. Calcular cuál era la concentración de la disolución de partida. B - PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES A PARTIR DE OTRAS B-01 - Hallar la normalidad y la molaridad de una disolución acuosa de hidróxido de bario que contiene 42,8. en 5 litros disolución. Qué cantidad de la misma se necesita para preparar 500 ml de una disolución 0,02 M? B-02 - Se desea preparar 250 cc de una disolución 0,29 molar de ácido clorhídrico y para ello se dispone de aua destilada y de un reactivo comercial de tal ácido, cuya etiqueta, entre otros, contiene los siuientes datos: HCI densidad 1,184 /ml y 37,5 % en peso. a) Cuántos mililitros del reactivo comercial se necesitarán para preparar la citada disolución? b) Explique cómo actuará para preparar la disolución pedida y el material utilizado. B-03 - Se tienen 40 ml. de una disolución de ácido sulfúrico de densidad 1,14 /cm 3 y del 32% de riqueza en peso, a) Cual es su Molaridad? B) Si partiendo de dicha cantidad se desea preparar una disolución 1M de dicho ácido. Qué volumen de aua destilada será preciso añadir? B-04 - Disponemos de ácido clorhídrico comercial (densidad 1,2 /cm 3 y riqueza 36 % en peso) Calcular su Molaridad y molalidad.. A partir de esta disolución, deseamos preparar 500 cm 3 de una disolución de ácido clorhídrico 0,1 M. qué volumen de la disolución inicial hemos de tomar? B-05 - Calcular el volumen de ácido clorhídrico de densidad 1,083 /ml y del 52%de riqueza en peso necesario para preparar 5 litros de disolución de concentración 2M. B-06 - Que cantidad de ácido clorhídrico con una densidad de 1,19 /ml y un 31,6% de riqueza en peso se necesita para preparar dos litros de disolución 1 Normal? B-07 - Se disuelven 20,0 de cloruro de calcio en aua hasta completar medio litro de disolución. Calcular su Molaridad. Se coen 50 ml de la disolución anterior y se le añade más aua hasta completar 200 ml. Cual será la Molaridad de la nueva disolución? B-08 - Se tiene 1 litro de ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,827 /ml y d 92,77% de riqueza en peso. Calcular: a) El volumen de aua que hay que añadir a dicho volumen de ácido concentrado para preparar una disolución que contena 0,1 ramo de ácido puro por ml de disolución. B) La molaridad de la disolución obtenida B-09 - La etiqueta de un ácido sulfúrico concentrado indica que la densidad del ácido es 1,84 /ml. Sabiendo que tiene una riqueza en ácido sulfúrico del 98,0% en peso, calcular: a) Su molaridad y su fracción molar b) La cantidad de aua que será necesario añadir a 100 ml de dicho ácido para obtener un ácido 10 molar. Considerando los volúmenes aditivos, Qué volumen de ácido se obtiene? B-10 - Se toman 50 ml de un ácido nítrico del 30% en peso y densidad 1,18 /ml y se ponen en un matraz aforado de 500 ml, añadiéndole después aua hasta llenarlo. Calcule la concentración de la disolución resultante, expresándola como Molaridad, molalidad y % en peso. DATOS: Pesos atómicos: H 1,0 ; N 14,0 O 16,0 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 5 de 44

6 B-11 - La etiqueta de una botella de ácido nítrico señala como datos del mismo: densidad 1,40 K/L y riqueza 65% en peso, además de señalar las características de pelirosidad. A) Qué volumen de la misma se necesitará para preparar 250 ml de una disolución 0,5 Molar B) Explique el procedimiento seuido en el laboratorio y dibuje y nombre el material necesario para su preparación B-12 - Si se parte de un ácido nítrico del 68% en peso y densidad 1,52 /ml, Calcular: a) Qué volumen debe utilizarse para obtener 100 ml de un ácido nítrico del 55% en peso y densidad 1,43 /ml. B) Cómo lo prepararía en el laboratorio? B-13 - El volumen de una disolución de HCI del 70% en peso y densidad 1,42 /ml que sería necesario para preparar 300 ml de una disolución de HCI del 20% en peso y densidad 1,20 /ml ; b) La molaridad y fracción molar de la seunda disolución. Datos: Masas atómicas H 1,0 ; CI 35,5 ; 0 16,0 B-14 - Se dispone de una disolución acuosa de ácido sulfúrico del 98% de riqueza en peso y densidad 1,84 /ml. Qué volumen de esta disolución se necesita para preparar 0,5 Iitros de otra disolución de ácido sulfúrico 0,3 M? Datos: Masas atómicas: H 1; O 16; S32 B-15 - Partiendo de 40 ml. de una disolución de ácido sulfúrico de densidad 1,14 /cm 3 y del 32% de riqueza en peso, se desea preparar una disolución 2N de dicho ácido. Qué volumen de aua destilada será preciso añadir? Datos: Masas atómicas: O 16,00. H 1,00. S 32,00. Considerense los volúmenes aditivos. B-16 - Calcular el volumen de ácido clorhídrico de densidad 1,083 /ml y del 52%de riqueza en peso necesario para preparar 5 litros de disolución de concentración 2N. B-17 - Se tiene una disolución de ácido sulfúrico de riqueza del 98% en peso y densidad 1,84.cm - 3. A) Calcule la molalidad del citado ácido B) Calcule el volumen de ácido sulfúrico necesario para preparar 100 cm 3 de disolución del 20% y densidad 1,14.cm - 3 C - MEZCLAS DE DISOLUCIONES C-01 - Se mezclan las siuientes cantidades de hidróxido de calcio en un matraz: 0,435 ; 1, moles;30 ml de una disolución 0,011 M en esta sustancia; 50 ml de una disolución que contiene 0,61 moles de este compuesto en 1 litro de disolución. Suponiendo que el volumen final de disolución es de 78 ml y que la densidad de la disolución final es iual a 1,053 / ml. Calcule: a) La molaridad de la disolución resultante. b) La molalidad de la misma. C-02 - Se dispone de tres disoluciones de hidróxido de bario de las siuientes características: A: 1,60 M y d 1,100 /ml B: 2,50 M y d 1,500 /ml C. 28% en peso y d 1,200 /ml. Se toman 200 ml de A, 150 ml de B, 100 ml de C añadiéndole después aua hasta completar 500 ml. Sabiendo que la disolución resultante tiene una densidad de 1,215 /ml. Calcule la Molaridad y % en peso de la disolución resultante. C-03 - Se mezclan 1L de ácido nítrico de densidad 1,5 /ml y riqueza del 60% con 0,7 L de ácido nítrico de densidad 1,2 /ml- y de 30% de riqueza. Calcular: a) La riqueza del ácido resultante y b) Su concentración molar. Dato: Densidad del ácido resultante 1,3/mL. DATOS: esos atómicos: H 1,0 ; N 14,0 ; O 16,0 C-04 - Se mezcla un litro de ácido nítrico de densidad 1,38 /ml y 62,7% de riqueza con un litro de otro ácido nítrico de densidad 1,13 /ml y 22,38% de riqueza. La densidad de la disolución de ácido nítrico resultante es de 1,276 /ml. Hallar: a) La concentración en tanto por ciento de esa disolución final. b) El volumen de la disolución final. e) Su molaridad. Datos: Masas atómicas: N14; O16; H1. D - PROPIEDADES COLIGATIVAS PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 6 de 44

7 D-01 - Se queman 24,8 de un compuesto oránico formado por C, H y O, obteniéndose 35,2 de dióxido de carbono y 21,6 de aua. Si se sabe, además, que al disolver 93 de dicho compuesto en 250 ml de aua el punto de conelación de ésta desciende hasta los -11,16ºC, Determine las fórmulas empírica y molecular de dicho compuesto. DATOS: Pesos atómicos: C 12,0 ; H 1,0 ; O 16,0.Constante crioscópica molal del aua: -1,86 ºC/mol D-02 - Una disolución de urea: CO(NH 2 ) 2, tiene a 0ºC una presión osmótica de 0,16 atm. Cual será su concentración en ramos/litro? D-03 - Disolvemos 15,0 de un no volátil en 250 de benceno puro (C 6 H 6 ), con lo cual se obtiene una disolución que a 30ºC tiene una presión de vapor de 120,2 mm de H. Determinar por este procedimiento la masa molecular aproximada del. Datos: Pesos atómicos: C 12,0 ; H 1,0 ; Presión de vapor del benceno a 30ºC 121,8 mm de H D-04 - Cuantos átomos contiene la molécula de fósforo si 2,4. de fósforo disueltos en 100. de sulfuro de carbono producen una elevación del punto de ebullición de 0,443 ºC sabiendo que la elevación molar del punto de ebullición para el sulfuro de carbono es de 2,29ºC?. D-05 - Una disolución que contiene 4,50 de una sustancia no electrolito disuelta en 125 de aua conela a - 0,372ºC. Calcular la masa molecular aproximada del D-06 - Calcular la presión osmótica de una disolución de ácido fórmico (HCOOH) que contiene 1 /1 de ácido y está a 20ºC. D-07 - Se prepara una mezcla con la misma cantidad en masa de aua y etilenlicol Cuál es la molalidad del etilenlicol? Masa molar del aua y etilenlicol, 18 y 62,07 /mol respectivamente. D-08 - El sistema de refrieración de un automóvil se llena con una disolución acuosa de etilenlicol (C 2 H 6 O 2 ) al 20% en peso. Se pide la temperatura mínima a la cual puede estar expuesto el automóvil sin que se conele la disolución refrierante, así cómo la temperatura máxima de funcionamiento sin que dicha disolución comience a hervir. DATOS: Constantes crioscópica y ebulloscópica del aua:1,86 ºC/(mol/k) y 0,52 ºC/(mol/k) respectivamente. Pesos atómicos del H; C y O: 1,0; 12,0 y 16,0 /mol. E - DISOLUCIONES LÍQUIDO-LÍQUIDO E-01 - Un determinado volumen de una disolución equimolecular de dos líquidos A y B que se comporta como ideal, a una cierta temperatura, se la introduce en un recipiente cerrado. Se sabe que el vapor en equilibrio con la disolución es tal, que la presión parcial del componente A es 1, 5 veces mayor que la del componente B. Dicho vapor se lleva a un nuevo recipiente cerrado donde una vez licuado está en equilibrio con un seundo vapor. La presión de vapor del líquido A puro, en las condiciones del problema, es de 387 mm de mercurio. Sabiendo que la temperatura no varia lo laro del proceso, se pide: a) La presión de vapor del líquido puro B. b) La presión total del primer vapor producido. c) Las fracciones molares del seundo vapor. E-02 (*)Determinar la composición de una solución supuestamente ideal de metanol-propanol que tiene una presión de vapor de 174 mm H. La presión de vapor del metanol y propanol puro a 40 /C, es 303 y 44,6 mm H respectivamente. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 7 de 44

8 A - CÁLCULO DE CONCENTRACIONES A-01 Determinar la concentración de una disolución de ácido sulfúrico que contiene 14,7 ramos de dicho ácido en 750 ml de aua, si su densidad es de 1,018 K/l Los datos que tenemos corresponden a los ramos de (14,7, que expresados también en moles será: n / 14,7/98 0,15 moles), así como el volumen del disolvente, aua, cuya densidad es 1 /ml, por lo que los ramos de disolvente serán también 750, mientras que los ramos de disolución serán 14, ,7 de disolución y así, tendremos DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 14,7 0,15 moles ,7 Volumen ml 0,75218 l Teniendo en cuenta este dato y la densidad de la disolución, determinamos en volumen de la misma a partir de la expresión que define la densidad : Y ya con todos estos datos, podemos calcular ya cualquier expresión de concentración sin más que relacionar aquellos que nos interesen, así: - G/LITRO: Del cuadro anterior, hemos de tomar los datos siuientes: ramos de (14,7 ) y los litros de disolución (0,75218 l): - % EN PESO: los ramos de (14,7 ) y los ramos totales (de disolución 764,7 ) y así: - P.P.M : (Aunque esta expresión se usa solamente en disoluciones muy diluidas) se tienen m de en 0,7647 K totales: - MOLARIDAD: Del cuadro anterior, hemos de tomar los datos siuientes: el número de moles de (0,15 moles) que habremos calculado antes dividiendo los ramos de que tenamos entre su peso mole-cular, y los litros de disolución (0,75218 litros), o bien tomando directamente los ramos de (14,7 ): - NORMALIDAD: Al tratarse del ácido sulfúrico, cuya molécula tiene dos Hidróenos por lo que su valencia es 2, se toman del cuadro las cantidades correspondientes, al iual que en el caso anterior, por lo que nos quedará: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 8 de 44

9 - MOLALIDAD: Para calcularla, hemos de tomar el número de moles de (0,15 moles ) o de ramos (14,7 ) así como los K de disolvente (0,750 K), y sustituir en la expresión de la molalidad: - FRACCIÓN MOLAR: Al iual que en los casos anteriores, se toman del cuadro el número de ramos de (14,7) o de moles (0,15) y los de disolvente, para lueo sustituirlos en la expresión correspondiente. A-02 Determinar todas las expresiones de la concentración de una disolución de ácido clorhídrico del 18,43% en peso y densidad 1,130 /ml El primero de los cálculos es siempre la determinación del peso molecular del, en este caso del: HCl > ,5 36,5 Para completar la tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 1 litro de disolución, dato que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 208,26 5,70 moles + 921, Volumen ,74 ml 1 litro 1000 ml A partir de él, determinamos la masa de la disolución partiendo de la densidad de la misma (1,13 /ml), que es: m v.d , De esta cantidad sabemos que el 18,43% es y así: , ,26 dato éste que colocamos en la tabla, expresándolo también en moles: n 208,26/36,5 5,70 moles y con estos datos, se calcula la masa del disolvente, que la expresamos en ramos, Kiloramos y moles (en este caso al dividir los ramos entre 18, que es el peso molecular del aua) ,26 921,74 0,92174 K 51,21 moles finalmente, determinamos el volumen de disolvente, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en el ejemplo anterior. /litro 208,26 / 1 208,26 /litro % en peso 208,26 x 100 / ,43 % PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 9 de 44

10 - p.p.m. : m / 1,13 K disolución p.p.m MOLARIDAD: M 5,70 moles/1 litro 5,70 MOLAR NORMALIDAD: N M x v 5,70 x 1 5,70 Normal molalidad: m 5,70 moles /0,92174 K disolvente 6,18 molal FRACCIÓN MOLAR: X 5,70 moles / (5, ,21) 5,70 / 56,91 0,100 A-03 Determinar todas las expresiones de la concentración de una disolución de ácido nítrico 6 molal y densidad 1,15 /ml Se determina del peso molecular del, en este caso: HNO 3 > Para completar esta tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 1 kiloramo de disolvente, dato éste que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 6 moles K ,55 moles 1378 Volumen ml 1,198 litro 1198,16 ml A partir de él, determinamos la cantidad de, ya que por la propia definición de molalidad (nº moles de que hay por cada kiloramo de disolvente) al tener 1 K, tendremos 6 moles de, cuya masa será de: M de y con este dato, determinamos la masa total de disolución, que será la suma de las masas del y del disolvente: de disolución y a partir de la masa de la disolución calculamos el volumen de la misma con ayuda de la densidad de la disolución (1,15 /ml), que es: v m/d 1378/1, ,26 ml de disolución De esta cantidad sabemos que el 18,43% es, por lo que tendremos: , ,26 dato éste que colocamos en la tabla, expresándolo también en moles: n 208,26/36,5 5,70 moles Finalmente, determinamos el volumen de disolvente, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en el ejemplo anterior. /litro 378 / 1, ,53 /litro % en peso 378 x 100 / ,43 % - p.p.m. : m / 1,378 K disolución p.p.m. MOLARIDAD: M 6 moles/1,198 litro 5,01 MOLAR NORMALIDAD: N M x v 5,01 x 1 5,01 Normal molalidad: m 6 moles / 1 K disolvente 6 molal (Es el dato que se nos da) PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 10 de 44

11 FRACCIÓN MOLAR: X 6 moles / (6 + 55,56) 6 / 61,56 0,097 A-04 Determinar todas las expresiones de la concentración de una disolución de hidróxido de sodio 5,64 Molar y densidad 1,19 /ml Determinamos del peso molecular del, que en este caso es: NaOH > Para completar esta tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 1 litro de disolución, dato éste que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 5,64 moles 225, ,52 0,965 K53,58 moles 1190 Volumen ,52 ml 1 litro 1000 ml A partir de él, determinamos la cantidad de, ya que por la propia definición de molalidad (nº moles de que hay por cada litro de disolución) al tener 1 litro, tendremos 5, 46 moles de, cuya masa será de: M 5, ,48 de También partiendo del dato inicial, determinamos la masa de la disolución partiendo de la densidad de la misma (1,19 /ml), que es: m v.d , y con este dato, determinamos la masa del, que será la diferencia entre la masa de la disolución y la del : ,48 964,52 de disolvente Finalmente, determinamos el volumen de disolvente, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en los ejemplos anteriores. /litro 225,48 / 1 225,48 /litro % en peso 225,48 x 100 / ,95 % - p.p.m. : m / 1,19 K disolución p.p.m. MOLARIDAD: M 5,64 moles/1 litro 5,64 MOLAR (Es el dato que se nos facilita) NORMALIDAD: N M x v 5,64 x 1 5,64 Normal molalidad: m 5,64 moles /0,96452 K disolvente 5,85 molal FRACCIÓN MOLAR: X 5,64 moles / (5, ,58) 5,64 / 59,22 0,095 A-05 Hallar la normalidad y la molaridad de una disolución acuosa de hidróxido de bario que contiene 42,8. en 5 litros disolución Para calcular la Molaridad de esta disolución de hidróxido de bario, cuyo peso molecular o masa molecular media es: Ba(OH) 2 137, ,34 /mol, aplicamos la definición de la misma: Nº de moles de que hay en 1 litro de disolución, cuya fórmula es: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 11 de 44

12 . L disoluc 42,8 0,05 Molar 171,34.5 Y para calcular la normalidad: Nº de equivalentes-ramo que hay por cada litro de disolución, aplicamos también la fórmula que nos la da, teniendo en cuenta que la valencia del hidróxido de bario es el nº de OH que contiene, es decir 2, por lo que nos quedará: N. v. L disoluc 42,8.2 0,10 Normal 171,34.5 Si queremos expresar la concentración en ramos litro, hemos de tener en cuenta que nos dan ambos datos: 42,8 ramos de y 5 litros de disolución, así: L disoluc 42,8 5 8,56 L A-06(*) Calcular la concentración molar de un litro de aua pura que está a la temperatura de 4ºC y a una presión de 760 mm de mercurio. Cual es su fracción molar? Si el aua se encuentra a 4ºC, su densidad es 1K/litro, por lo que en 1 litro de aua hay A pesar de no poder considerarse como una verdadera disolución (no se trata de una mezcla y una disolución es una mezcla homoénea), vamos a aplicarle la definición de molaridad, teniendo en cuenta que el peso molecular del aua es 18; así:.l DISOLUCION ,55 Molar La fracción molar viene dada por la expresión: X 1 n n 1 TOTAL Y dado que solamente tiene un componente, el aua, el número de moles de ella será también el número total de moles, por lo que la fracción molar es: X 1 A-07 (*) Calcular los ramos de sulfato de aluminio con 18 moléculas de aua de cristalización, necesarios para preparar 50 ml de una disolución acuosa que contena 40 m. de ión aluminio por mililitro. La cantidad del ion aluminio que hay en la cantidad a preparar (50 ml) expresada en y en moles es: 50ml. 40 m Al ml 2000 m 2 de Al 2 0,074 moles de Al En el sulfato de aluminio de que se dispone: Al 2 (SO 4 ) 3.18 H 2 O vemos que por cada mol del compuesto hay 2 moles de Al, por lo que para tener las 0,074 moles de Al, se necesitarán: moles de Al ( SO ).18H O 0, ,037 2 se necesitarán: 0, ,64 de Al 2 (SO 4 ) 3.18 H 2 O y teniendo en cuenta que su masa molecular es 666, PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 12 de 44

13 A-08(*) Calcular el peso de sulfato de aluminio, cristalizado con 18 moléculas de aua, necesario para preparar 50 ml de una disolución acuosa que contena 40 m de ión aluminio por ml. (feb97-1-c1) Masas atómicas (/at-): N 14,00 ; 0 16,00 ; S 32,06 ; Al 27,00 ; K 39, 10 ; H 1,00 : La cantidad total de ion aluminio en los 50 ml que se han de preparar es: 50 ml. 40 m/ml 2000 m 2,00 ramos del ion aluminio en los 50 ml de disolución Teniendo en cuenta la fórmula del compuesto: Al 2 (SO 4 ) H 2 O, podemos deducir que por cada mol de este compuesto que se disuelva en aua, se formarán dos átomos-ramo ( o ion-ramo si queremos ser más precisos al nombrarlo). Si la masa molecular del compuesto es: 2. 27, , , , ,00 666,18 podremos deducir que por cada 666,18 del compuesto pasarán a la disolución: 2. 27,00 54,00 del ion aluminio. Así: 666,18 del compuesto ,00 de Al X ,00 de Al X 24,67 del compuesto son necesarios A-09 Calcular todas las expresiones de la concentración de una disolución de ácido nítrico del 36,7% en peso y densidad 1,225 /ml. Se determina el peso molecular del, en este caso es el ácido nítrico: HNO 3 > Para completar la tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 100 ramos de disolución, dato que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla, de esta forma, los ramos de que tendremos son 36,7 ya que se trata de una disolución del 36,7% dato éste que colocamos en la tabla, expresándolo también en moles: n 36,7/63 0,582 moles de HNO 3 DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 36,7 0,582 moles + 63,3 100 Volumen ,3 ml 81,63 ml A partir de él, determinamos el volumen de la disolución partiendo de la densidad de la misma (1,225 /ml), que es: d m V ; V m d ,63 ml de disolucion 1,225 y con estos datos, se calcula la masa del disolvente, que la expresamos en ramos, Kiloramos y moles (en este caso al dividir los ramos entre 18, que es el peso molecular del aua) ,7 63,3 0,0633 K 3,517 moles finalmente, determinamos el volumen de disolvente, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en el ejemplo anterior. /litro 36,7 / 0, ,57 /litro % en peso 36,7 %, que es el dato que nos dan PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 13 de 44

14 100 disolucion ,7 de - p.p.m. : x ppm x MOLARIDAD: n LDISOLUCION 0,582 7,14 Molar 0,08163 n molalidad: m K DISOLVENTE 0,582 9,19 molal 0,0633 FRACCIÓN MOLAR: X n n +n DISOLVENTE 0,562 0, ,3 18 0,138 A-10 - Calcular la concentración de una disolución de hidróxido de sodio que contiene 18,5 en 500 ml de disolución, si su densidad es 1,02 /ml. Expresarla como MOLARIDAD y MOLALIDAD. Dibuje y nombre el material de laboratorio que necesita para preparar esta disolución. : Se parte de los 500 ml que tenemos de disolución, cuya masa se determina a partir de la densidad de esa disolución y en ellos hay 18,5 de Hidróxido de sodio: NaOH, cuyo peso molecular es: : d m V ; 1,02 m ; m 1, de disolucion 500 DISOLVENTE DISOLUCIÓN MASA () 18, ,5 510 VOLUMEN (ml) 500 ml y de ahí se deduce la masa de disolvente, que es la diferencia entre la masa total de la disolución (510 ) y la del (18,5 ) disolvente ,5 491,5 de disolvente Con estos datos, podemos determinar ya la concentración de la disolución: MOLARIDAD:.L DISOLUC 18,5 0,925 Molar 40.0,5 molalidad m.k DISOVENTE 18,5 40.0,4915 0,941 molal El material de laboratorio que se necesita para preparar la disolución es: Vidrio de reloj para pesar el hidróxido de sodio, espátula, matraz aforado de 500 ml y embudo cónico para pasar las lentejas de hidróxido de sodio al matraz arrastrándolas con aua, la cual estará en un frasco lavador. Podremos necesitar también una pipeta cuentaotas para enrasar el matraz: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 14 de 44

15 Embudo cónico Espátula Vidrio de reloj Frasco lavador Matraz aforado Pipeta cuentaot as A-11 Cuantos ramos de sulfato de sodio se necesitan para preparar 250 ml de una disolución 0,500 Molar? De acuerdo con la expresión que nos da el valor de la molaridad de una disolución tenemos:.l disolucion ; 0, ,250 ; 0, ,250 17,75 de Na SO 2 4 A-12 Calcular la concentración como /litro, Molaridad, molalidad y fracción molar de una disolución de ácido sulfúrico del 7,7% y d 1,05 /ml. Determinamos el peso molecular del, en este caso el ácido sulfúrico: H 2 SO 4: > ,0 Para completar la tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 1 litro de disolución, dato que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 80,85 0,825 moles + 969, Volumen ,15 ml 1 litro 1000 ml A partir de él, determinamos la masa de la disolución partiendo de la densidad de la misma (1,05 /ml), que es: m v.d , De esta cantidad sabemos que el 7,7% es y así: ,077 80,85 ác. Sulfúrico, por lo que la cantidad restanteserá disolvente aua: ,85 969,15 de aua. Este dato lo colocamos en la tabla, expresándolo también en moles: n 80,85/98 0,825 moles Y ya con estos datos, se calcula la masa del disolvente, que la expresamos en ramos, Kiloramos y moles (en este caso al dividir los ramos entre 18, que es el peso molecular del aua) ,85 969,15 0,96915 K 53,84 moles de disolvente aua PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 15 de 44

16 finalmente, determinamos el volumen de disolvente, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en el ejemplo anterior. /litro 80,85 / 1 80,85 /litro MOLARIDAD: M 0,825 moles/1 litro 0,825 MOLAR molalidad: m 0,825 moles /0,96915 K disolvente 0,85 molal FRACCIÓN MOLAR: X 0,825 moles / (0, ,84) 0,825 / 57,735 0,014 A-13(*) El amoniaco que normalmente se utiliza en los laboratorios es NH 3 ( aq ) de concentración 14.8 Molar y con una densidad de 0,8980 /ml Calcular las cantidades de amoniaco y aua que habrá en 1 litro de disolución así como sus fracciones molares. (Datos: Masas atómicas: N 141 H1, ,0) Si tomamos 1 litro de disolución, su masa la determinamos a partir del valor de la densidad, y la cantidad de amoniaco () y de aua, se calcula a partir de la expresión que nos da la Molaridad de una disolución: d m V ; 0,8980 m m 898 de disolución.l 1000 ; ; 14,8 251,6 de NH ; DISOLUC y así, nos queda: DISOLVENTE DISOLUCIÓN MASA 251, ,4 898 VOLUMEN 1000 ml donde podemos ver las cantidades que hay en cada litro de disolución: a) de (251,6 ) y b) de disolvente (646,4 ) La fracción molar la calculamos a partir de estos datos, teniendo en cuenta que el del (amoniaco) es 17 /mol y el del disolvente (aua) es 18 /mol: X X n n TOTAL 251, , ;X 646,4 18 ; DISOLVENTE + DISOLVENTE X 0,292 Y como X + X DISOLVENTE 1 ; X DISOLVENTE 1-0,292 ; X DISOLVENTE 0,708 A-14(*) Deducir el valor de la fracción molar de una disolución acuosa que es 1,5 molal PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 16 de 44

17 Partimos de la definición de la molalidad de una disolución, que es: molalidad nº de moles de que hay por cada K de disolvente: m n KDVTE Si se trata de una disolución 1,5 molal, quiere decir que tiene 1,5 moles de pos K de disolvente. Así las cantidades de cada uno de los dos componentes, expresadas en moles son: : 1,5 moles DISOLVENTE (aua) 1 K > n AGUA ,55 moles de aua 18 Por tanto, la fracción molar de esta disolución es: n X n +n DVTE Y al sustituir queda: X 1,5 1,5 + 55,55 por lo que X 0,0263 A-15(*) Se disuelven 0,005 k de CIH en 0,035 k de aua. Sabiendo que la densidad de la disolución es de 1,060 k/l y las masas atómicas del cloro e hidróeno son respectivamente 35,5 y 1. Calcule todas las expresiones de la concentración de esta disolución. : Las cantidades correspondientes de, disolvente y disolución son: Soluto Disolvent e Disolución Masa Volumen ,74 ml El volumen de la disolución se obtiene a partir de su densidad, que es: 1,060 K/L 1,060 /ml: d m V ; 1, V ; V 37,74 ml Y con todos estos datos, podemos calcular ya todas las expresiones de la concentración: /L: L L DISOLUC 5 0,03774 ; /L 132,48 /L % en peso: %peso.100 ; % en peso: 12,5% 40 DISOLUC Molaridad:.L.v Normalidad: N.L Molalidad:.K DISOLUC DISOLUC DISOLVENTE 5 36,5.0, ,5.0, ,5.0,035 ; M 3,63 Molar ; N 3,63 Molar ; M 3,91 Molar PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 17 de 44

18 n X n TOTAL DISOLVTE ,5 + Fracción Molar: ; X 0,066 DISOLVTE 5 36, A-16 Hallar los ramos de ácido sulfúrico contenidos en 46 ml de una disolución 1/6 N. La Normalidad de una disolución es el número de equivalentes químicos de que hay por cada litro de disolución. Por lo que, teniendo en cuenta que el ácido sulfúrico: H 2 SO 4 tiene de valencia 2 (contiene 2 H), la expresión de la Normalidad nos quedará: N Nº equiv. Litro disolucion ramos Peso equiv. Litro disolucion ramos Masa molec. valencia Litro disolucion Valencia. ramos Masa molec.. Litro disolucion y de ahí, al sustituir los valores que conocemos, entre los cuales está también la masa molecular o peso molecular del H 2 SO 4 (2.1, , ,00 98 /mol) nos quedará: ,046 ; 0,376 ramos de H SO 2 4 A-17 Hallar la normalidad y la molaridad de una disolución acuosa de hidróxido de bario que contiene 42,8. en 5 litros disolución Para calcular la Molaridad de esta disolución de hidróxido de bario, cuyo peso molecular o masa molecular media es: Ba(OH) 2 137, ,34 /mol, aplicamos la definición de la misma: Nº de moles de que hay en 1 litro de disolución, cuya fórmula es:. L 42,8 0,05 Molar 171,34.5 disoluc Y para calcular la normalidad: Nº de equivalentes-ramo que hay por cada litro de disolución, aplicamos también la fórmula que nos la da, teniendo en cuenta que la valencia del hidróxido de bario es el nº de OH que contiene, es decir 2, por lo que nos quedará: N. v. L disoluc 42,8.2 0,10 Normal 171,34.5 A-18 Calcular todas las demás expresiones de la concentración de una disolución de Ác. clorhídrico del 6% en peso y d 1,03 K/litro Hemos de realizar varios cálculos previos, el primero de los cuales es siempre la determinación del peso molecular del, en este caso: HCl > ,5 36,5 Para completar la tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 1 litro de disolución, dato que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 18 de 44

19 DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 61,80 1,69 moles + 968, Volumen ,20 ml 1 litro 1000 ml A partir de él, determinamos la masa de la disolución partiendo de la densidad de la misma (1,03 /ml), que es: m v.d , de disolución De esta cantidad sabemos que el 6,00% es y así: ,06 61,80 H Cl dato éste que colocamos en la tabla, expresándolo también en moles: n 61,80/36,5 15,69 moles de H Cl y con estos datos, se calcula la masa del disolvente, que la expresamos en ramos, Kiloramos y moles (en este caso al dividir los ramos entre 18, que es el peso molecular del aua) ,80 968,20 0,96820 K 53,789 moles de aua finalmente, determinamos el volumen de disolvente, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en el ejemplo anterior. /litro 61,80 / 1 61,80 /litro 61,80 % en peso 6%, que es el dato que ya nos daban p.p.m. : m / 1,03 K disolución p.p.m MOLARIDAD: M 61,80 36,5.1 1,69 MOLAR NORMALIDAD: N M x v 1,69 x 1 1,69 Normal 61,80 molalidad: m 1,75 molal 36,5.0,9682 n 1,69 FRACCIÓN MOLAR: X 0,030 n + n 1, ,789 DISOLVENTE A-19 Expresar la concentración del aua del mar en /l, % en peso y molaridad, sabiendo que de 2 K de aua salada se han obtenido 50 de sal (cloruro de sodio). Hemos de realizar varios cálculos previos, el primero de los cuales es siempre la determinación del peso molecular del, en este caso: Na Cl > ,5 58,5 Para completar la tabla en la que colocamos todos los datos de la disolución, vamos a tomar como referencia las cantidades que nos dan: 2 K de aua salada (Masa de la disolución) y 50 se sal (masa de. Dado que no nos ofrecen como dato la densidad de la disolución, vamos a hacer una aproximación: que el volumen total de la disolución es iual al volumen del disolvente puro, que es aua cuya densidad es 1 /ml, así tendremos: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 19 de 44

20 DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 50 0,855 moles Volumen ml - 1,950 litros 1950 ml El dato de los 50 de lo colocamos en la tabla, expresándolo también en moles: n 50/58,5 0,855 moles de Na Cl y con estos datos, se calcula la masa del disolvente, que la expresamos en ramos, Kiloramos y moles (en este caso al dividir los ramos entre 18, que es el peso molecular del aua) ,950 K 108,33 moles de aua El volumen de disolvente, el cual, aunque no lo necesitemos en la mayor parte de las ocasiones, que coincidirá numéricamente con su masa dado que la densidad del aua es 1 /ml, y en este caso, como ya hemos indicado, vamos a considerar que aproximadamente es el mismo que el volumen total de la disolución. Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en el ejemplo anterior. /litro 50 / 1,95 25,64 /litro 50 % en peso 2,5% en peso p.p.m. : m / 2,0 K disolución p.p.m MOLARIDAD: M 50 58,5.1,95 0,43 MOLAR 50 molalidad: m 0,43 molal 58,5.1,95 n 0,855 FRACCIÓN MOLAR: X 0,0078 n + n 0, ,33 DISOLVENTE A-20 Cual será la concentración expresada en /l y % en peso, de una disolución 0,25 Molar de cloruro de calcio? Qué cantidad de se necesitará para preparar 750 ml de la misma? Como en todos los casos determinamos del peso molecular del, que en este caso es el CaCl 2 > ,5 111 Para completar esta tabla, tenemos que tomar una cantidad de partida, que puede ser cualquiera, ya sea cantidad de disolución, o incluso disolvente. En este caso vamos a tomar como referencia 1 litro de disolución, dato éste que colocaremos en la tabla en la correspondiente casilla DISOLVENTE DISOLUCIÓN Masa 0,25 moles 27, ,75 Volumen litro 1000 ml PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 20 de 44

21 A partir de él, determinamos la cantidad de, ya que por la propia definición de Molaridad (nº moles de que hay por cada litro de disolución) al tener 1 litro, tendremos 0,25 moles de, cuya masa será de: M 0, ,75 de. Dado que no conocemos la densidad de la disolución y al ser diluida, podemos hacer una aproximación: que el volumen total de la disolución es el mismo que el volumen del disolvente puro, por lo que tendremos también 1 litro de disolvente aua, la cual al tener densidad de 1 /ml, nos indica que tenemos 1000 de disolvente aua Y una vez completada la tabla, podemos calcular ya cualquier expresión de la concentración de la misma forma que en los ejemplos anteriores. /litro 27,75 / 1 27,75 /litro 50 % en peso 2,7 % en peso Si queremos preparar solamente 750 ml de disolución, la cantidad de necesaria la obtenemos a partir de la propia expresión de la Molaridad:.L M, donde sabemos que la disolución es 0,25 Molar, el Peso molecular del es DISOLUCION 111 y se quieren preparar 750 ml (0,750 L) de disolución, por lo que 0,25 ; GRAMOS DE 0, ,750 20,81 DE SE NECESITAN 111.0,750 A-21 Evaporamos hasta sequedad 300 ml de una disolución de la sal NaClO 3 ( aq ). Si se continúa calentando, la sal seca se descompone químicamente en NaCl ( s ) y O 2 ( ), obteniéndose 2,24 litros de oxíeno medidos a 27ºC y 1 Atm. Calcular cuál era la concentración de la disolución de partida.. La reacción de descomposición que tiene luar es: NaClO 3 > Na Cl + O 2, la cual, una vez ajustada: 2.NaClO 3 > 2.Na Cl + 3.O 2 La cantidad de oxíeno, expresada en moles, se determina a partir de la ecuación eneral de los ases ideales: P.V n.r.t > 1.2,24 n.0, ; n 0,091 moles de O 2 Teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción de descomposición del NaClO 3, 2.NaClO 3 > 2.Na Cl + 3.O 2 2 moles 2 moles 3 moles X 0, , 3 X 0,061 moles de NaClO 3 Y esa cantidad es la que teníamos en los 300 ml de la disolución inicial de partida, por lo que su molaridad, calculada a partir de la expresión matemática que nos la da es: M Nº moles, ; M 0,20 Molar L 03, B - PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES A PARTIR DE OTRAS B-01 Hallar la normalidad y la molaridad de una disolución acuosa de hidróxido de bario que contiene 42,8. en 5 litros disolución. Qué cantidad de la misma se necesita para preparar 500 ml de una disolución 0,02 M? PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 21 de 44

22 Para calcular la Molaridad de esta disolución de hidróxido de bario, cuyo peso molecular o masa molecular media es: Ba(OH) 2 137, ,33 /mol, aplicamos la definición de la misma: Nº de moles de que hay en 1 litro de disolución, cuya fórmula es:. L 42,8 171,33.5 0,05 Molar disoluc Y para calcular la normalidad: Nº de equivalentes-ramo que hay por cada litro de disolución, aplicamos también la fórmula que nos la da, teniendo en cuenta que la valencia del hidróxido de bario es el nº de OH que contiene, es decir 2, por lo que nos quedará: N. v. L disoluc 42, ,33.5 0,10 Normal Para preparar 500 ml de una disolución 0,02 M se necesitan: 0,02 171,33.0,5 1,71 de Ba(OH) 2 que se dispone, por lo que el volumen de ésta que es necesario será: 0,05 1,71 171,33.V V 0,20 litros que tenemos que tomar de la disolución 0,05 Molar de B-02(*) Se desea preparar 250 cc de una disolución 0,29 molar de ácido clorhídrico y para ello se dispone de aua destilada y de un reactivo comercial de tal ácido, cuya etiqueta, entre otros, contiene los siuientes datos: HCI densidad 1,184 /ml y 37,5 % en peso. a) Cuántos mililitros del reactivo comercial se necesitarán para preparar la citada disolución? b) Explique cómo actuará para preparar la disolución pedida y el material utilizado. A) Haciendo un balance de materia, hemos de tener en cuenta que todo el H Cl existente en la disolución a preparar hemos de tomarlo del reactivo comercial de que se dispone, añadiéndole la cantidad de aua que sea necesaria. Por ello, vamos a determinar la cantidad de H Cl puro necesario para preparar 250 cm 3 de la disolución 0,29 Molar utilizando la expresión que nos define la Molaridad, en la cual conocemos la Molaridad (0,29 ) el volumen a preparar (250 ml) y la masa molecular del H Cl (36,5) y así: ; 0,29 ; 2,65. de HCl puro. V 36,5.0,25 DISOLUC y estos 2,65 hemos de tomarlos del reactivo comercial del que se dispone: del 37,5% en peso y d 1,184 /ml Se determina primero la masa del reactivo comercial teniendo en cuenta que tiene un 37,5% de riqueza: 37,5 2, REACTIVO ; 2, REACTIVO 37,5 7,06 de reactivo comercial y, conociendo la densidad de este reactivo comercial, podemos calcular el volumen del mismo que se necesita: d masa 7,06 ; 1,184 volumen V ; V 7,06 1, ,96 cm B) Para preparar esta disolución, se tomarían los 5,96 ml del reactivo comercial mediante una pipeta raduada PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL LAS DISOLUCIONES - 22 de 44

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