08_SOLUCION A EJERCICIOS DE CONCENTRACIN DE DISOLUCIONES

(Estudia este RESUMEN de la materia antes de resolver los problemas propuestos)

RESUMEN :REGLAS PARA LA ASIGNACION DE ESTADOS DE OXIDACION

1. En los elementos libres, o sea no combinados con elementos distintos, cada tomo tiene un estado de oxidacin de cero. Ej. H2, Na, Cl2, Cu, Fe, Al, O2, etc. 2. Para los iones monoatmicos, el estado de oxidacin es igual a la carga del in. En particular, todos los metales alcalinos (grupo IA) tienen estado de oxidacin +1 en sus compuestos, mientras que los alcalino trreos (grupo IIA) tienen estado de

oxidacin +2 en sus compuestos. 3. El estado de oxidacin del oxgeno en todos los compuestos es 2, con excepcin del agua oxigenada, H2O2, en que es 1. 4. El estado de oxidacin del hidrgeno en todos sus compuestos es +1, excepto en aquellos compuestos binarios con metales, en que el estado de oxidacin es 1. Ej. NaH, CaH2. 5. El flor tiene estado de oxidacin 1 en todos sus compuestos. Los otros elementos del grupo VIIA (Cl, Br, I) tienen estados de oxidacin 1 en todos sus compuestos con metales del grupo IA y IIA. En el resto de los compuestos tienen estados de oxidacin variables. 6. En una molcula neutra, la suma de los estados de oxidacin de todos los tomos debe ser igual a cero. En un in molecular, la suma de los estados de oxidacin de todos los elementos debe de ser igual a la carga del in.

CONCENTRACIN DE UNA DISOLUCIN

La concentracin de una disolucin es la relacin que existe entre la cantidad de soluto y la de disolvente o disolucin. La concentracin de una disolucin puede expresarse en distintas unidades, entre ellas: Porcentaje en peso

solventedemasasolutodemasa

solutodemasapp

)/(%

Molalidad

disolventedeKg

solutodemolesmmolalidad )(

Molaridad

)()(

litrosolucinVolumendes

solutodemolesMMolaridad

Normalidad

)(ln

10002

)()(

)(ln

2)(

)(

)()(

mls

V

geqNNormalidad

litross

V

geqNNormalidad

litrossolucindeVolumen

solutogramoesequivalentNNormalidad

j

molecularPesoeequivalentPeso

eequivalentPeso

gsolutomasaesequivalentN

)(

Clculo del valor de j:

cidos: n de H+ sustitubles

bases: n de OH-

sales: valencia del metal x n de metales

ecuaciones de oxidacin-reduccin: n de electrones intercambiados en la semirreaccin.

Fraccin molar de un componente i

totalesmolesn

icomponentedelmolesnixmolarFraccin

)(

Partes por milln de soluto

)(litrossolucindeVolumen

solutomgppm

08_SOLUCION A EJERCICIOS DE CONCENTRACIN DE DISOLUCIONES

1. Una disolucin de cido sulfrico de densidad 1.198 tiene un 27% de cido en peso. Calcula a) la molaridad b) la molalidad c) la normalidad de la disolucin d) la fraccin molar de cada componente.

936,01

064,089,51

30,3

89,5159,4830,359,48

18

54,874

30,3)

30,31000

100030,31000##)

77,354,874

100030,31000

54,87473,0198.1)

30,31000

100030,31000)

30,300,98

46,323

46,323198.127,0

198.1198,11000

1000:

22042

42

2042

2

42

42

1

2

2

2

042

42

42

OHOHSH

SOH

OHSH

OH

SOH

s

SOH

OH

s

SH

SOH

sss

XXX

X

nnn

nd

NV

geqNngeqc

mm

nm

gmb

MV

nMa

n

gm

gVdm

SOHsolucinmlClculoBase

a) 3,30M; 3,77m; 3,30N; X H2SO4= 0,064; X H2O= 0,936 2. Calcula la molaridad de la solucin que resulta de mezclar 15 mL de una solucin

0.240M con 35 mL de agua.

072,03515

1000004,0

004,0240,0015,0

M

Mlgmoles

Molaridad = 0,072M

3. El agua potable puede contener solamente 1.5 ppm de NaF. Cuntos litros de

agua se pueden fluorar con 454 g de NaF?

3

2 7,30267,666.3025,1

000.454

000.454454

)/(5,1

mlitrosV

mgNaFmNaFgNaFm

lmgNaFinConcentrac

OH

302,7 m3 4. Si la densidad de una solucin que contiene 5 g de tolueno y 22.5 g de benceno es

0.876 g/ml. Calcule la molaridad, la fraccin molar y el porcentaje en peso de esta solucin.

%18,181005,27

5)/%(

158,0054,0288,0

054,0

72,139,31

1000054,01000

39,31876,0

5,220,5

288,000,78

5,22

054,000,92

0,5

87

87

66

356

pp

HCX

HCMV

nM

mlVV

md

HCgmoles

CHHCgmoles

s

s

s

s

s

s

1,72M; fraccin molar =0,158; 18,18%

5. Se disuelven 12.8 g de carbonato sdico en la cantidad de agua suficiente para preparar 325 ml de disolucin. Calcular la concentracin de esta disolucin en mol/l. Pesos atmicos: O = 1; C=12; Na = 23.

MM

CONagmoles

372,0325

1000121,0

121,000,106

8,1232

0,372 M CaCO3

6. Las soluciones de sacarosa (azcar comn) son muy utilizadas en la preparacin de jarabes que se utilizan en las frutas enlatadas. En un laboratorio de desarrollo de alimentos se est probando un jarabe que contiene 17.1 g de sacarosa (C12H22O11) y 100 ml de agua. Si la densidad de la disolucin es de 1.10 g/ml. Cul es la molaridad de la disolucin?Puede determinar el % (p/p) de la sacarosa?

%60,141001001,17

1,17)/%(

470,046,106

1000050,0

46,10610,1

1001,17ln

ln

lnln

050,000,342

1,17112212

pp

MM

mlgg

sVsV

smsd

OHCgmoles

0,47 M; 14,60% 7. Un alumno mezcl 1,00 litro de HCl 6,00 M , 2,00 litros de HCl 3,00 M y 3,00 litros de HCl 2,0 M. a) Cul es el nmero total de moles de HCl que resultaron al mezclar dichas disoluciones. b) Cul es la concentracin de la solucin resultante?

MMb

HCldemolesSon

HClgmolesMV

HClgmolesMV

HClgmolesMVa

M

M

M

36000

100018)

18

60,20,3

60,30,2

60,60,1)

2

3

6

Son 18 moles de HCl; 3M 8. Cul es la normalidad del H3PO4 cuya etiqueta dice 35% en peso y densidad 1.38

g/ml?

NjMN

MPM

ppdM

SOH

79,14393,4

93,400,98

103538,110)/%(

42

Normalidad: 14,79 N

9. Cul ser la normalidad de 250 ml de solucin que se prepar disolviendo 16 g de dicromato de potasio en agua?

NN

PEq

gOCrKgeq

OCrPEqK

OCrK

435,0250

1000109,0

109,009,147

1616#

09,1472

18,294

722

722

722

Normalidad: 0,435 N 10. Calcula la molaridad de una solucin 0.5 N de dicromato de potasio que se reduce

a Cr +3.

083,0

65,0

M

MN

jMN

Molaridad: 0,083 M 11. Cuntos gramos de BaCl2 se requieren para preparar 125 ml de una solucin 0.25

N de dicha sal?

gBaClm

BaClPEqBaClgeqBaClm

BaClgeq

BaClgeqN

sV

BaClgeqN

BaClPEq

25,310,104031,0

#

031,0#

125

1000#25,0

ln

1000#

10,1042

20,208

2

222

2

22

2

3,25 g BaCl2 12. Se disuelven 180 g de Hidrxido Sdico (PM NaOH = 40 g/ mol) en 400 g de agua.

La densidad de la disolucin resultante, es 1,34 g/cm3.La concentracin molar y el % en peso de la disolucin es

%03,31100400180

180)/%(

40,1084,432

10005,4

84,43234,1

400180ln

ln

lnln

5,440

180)

pp

MM

mlgg

sVsV

smsd

NaOHgmolesa

10,40 M NaOH; 31,03 % deNaOH

13. Cul es la normalidad de una solucin que se prepara agregando 50 ml de agua a 25 ml de KMnO4 0.5 N?

NN

N

VNVN

167,0

755,025

2

2

2211

Normalidad: 0,167N 14. Calcular el peso de Al2(SO4)3

.18H2O necesario para preparar 50 litros de una disolucin acuosa con 40 ppm de Al3+.

gSOmAl

SOAlgmoles

Algt

mgAlmlitrosEn

AllmgAlppm

68,1296,341037,0)(

037,02

074,0)(

074,098,26

2

20005040:50

)/(4040

342

342

3

3

33

masa Al2(SO4)3 = 12,68 g

15. Calcula la fraccin molar de una solucin al 30% en peso de NaCl.

883,0889,3513,0

889,3

117,0889,3513,0

513,0

889,300,18

7070

513,044,58

3030

100:

2

22

OHX

NaClX

OHgmolesgOHm

NaClgmolesgNaClm

solucingclculoBase

X NaCl=0,117; X H2O=0,883

16. Qu volmenes de cido clorhdrico 12N y 3N deben mezclarse para preparar 1 litro de HCl 6N?

mlVd

mlVc

Vc

VdVc

VdVc

VdVc

VdVc

VdNdVcNc

VdVc

7,666

3,333

30009

6000312

.300033

10006312

.1000

10006

1000

333,3 ml de HCl 12N y 666,7 ml de HCl 3N 17. Se hace reaccionar 100 g de Al con una disolucin 1.40M de cido sulfrico, qu

volumen de disolucin se necesita para que se agote todo el metal?

lV

VM

VMn

SOHgmoles

Algt

HSOAlSOHAl

SOH

SOH

SOHSOHSOH

97,3

40,1559,5

559,52

3706,3

706,398,26

100

3)(32

42

42

424242

42

234242

3,97 litros de H2SO4

18. Se dispone de cido sulfrico concentrado del 98% de riqueza y densidad 1.8, qu volumen de cido se necesita para preparar: a) 1litro de disolucin normal; b) 1 litro de disolucin 3N; c) 200 ml de disolucin 0.500N, d) 0.5L de disolucin 1M

mlN

NVc

NVcNVdCdVcCcd

mlN

NVc

NVcNVdCdVcCcc

mlN

Vc

NVcNVdCdVcCcb

mlN

Vc

NVcNVdCdVcCca

NjMNMPM

ppdM

SOH

78,27028,036

2500,0

2500,036)

78,2003,036

500,0200,0

500,0200,036)

33,83083,036

3

3136)

78,27028,036

1

1136)

362181800,98

10988,110)/%(

42

a) 27,78 ml b) 83,33 ml c) 2,78 ml d) 27,78 ml

19. Se preparan 235 ml de cido ntrico 3.35M a partir de cido ntrico concentrado de

densidad 1.42 y 69.8% de riqueza en peso. a) molaridad del cido concentrado. b) Normalidad del cido concentrado. c) Molalidad del cido concentrado d)Qu volumen de cido concentrado se requiere, para preparar la disolucin?.

mllVc

MVcVdCdVcCcd

mm

nmc

NV

geqNngeqb

MV

nMa

n

gm

gm

gVdm

OCONCENTRADHNOsolucinmlClculoBase

s

HNO

s

HNO

OH

HNO

sss

50050,0

35,3235,073,15)

68,3684,428

100073,151000)

73,151000

100073,151000##)

73,151000

100073,151000)

73,1500,63

16,91

84,428302,01420

16,99114208,69

142042,11000

1000:

1

2

3

2

3

2

3

3

a) 15,73 M; b) 15,73 N; c) 36,68 m; d)50 ml

20. Se hace reaccionar 125 g de cinc con 0.5 litros de una disolucin de HCl 3.78N. Qu volumen de hidrgeno medido en C.N. se produce?

lVNClocupagmol

Hgmoles

RxndoZngt

NRxndoHClgmoles

HClteiactivo

NHClgmoles

Zngt

HZnClHClZn

H 17,214,22945,0..4,221

945,0

945,02

890,1

890,178,3500,0

:tanlimRe

890,178,3500,0

911,14,65

125

2

2

2

22

21,17 litros de H2 medidos a 0C y 1atm de presin 21. Para neutralizar completamente 1.12 g de una muestra impura de xido de calcio

se necesitaron 21 ml de cido 0.80N Cul es la pureza del CaO?

%09,4010012,1

449,0%

449,008,56008,0

008,02

017,0)(

017,080,0021,0

22)(

)(

2

222

22

Pureza

CaOm

CaOgmolesOHCagmoles

MHClgmoles

OHCaClHClOHCa

OHCaOHCaO

40,09 % de pureza 22. Hasta que volumen ha de diluirse una disolucin de 40 ppm de AgNO3 para que su

concentracin sea 16 ppm?

VcVd

VdVc

VdCdVcCc

Metodo

5,2

1640

1

El Volumen de AgNO3 debe diluirse 2,5 veces con agua destilada.

23. Calcula el volumen aproximado de agua que debe aadirse a 250 ml de una disolucin 1.25N de HCl para hacerla 0.500N (despreciar los cambios de volumen)

Volumen agua=375 ml 24. En un vaso de precipitados, que contiene 500 ml de una disolucin de cido

clorhdrico 0.2N, se introduce una pieza de cinc que pesa 654 mg. Se pide: a) Volumen de hidrgeno desprendido en condiciones normales. b) Masa de NaOH que hay que aadir para neutralizar la disolucin final, si se dispone de hidrxido de sodio del 78% de pureza.

gg

NaOHgm

gNaOHgm

NaOHgmol

RxnNoHClgmol

OHNaClNaOHHClb

litrosV

Vatm

nRTPV

odHgmol

RxnHClgmol

Rxnngta

Hteiactivo

NlHClgmol

Zngt

HZnClHClZn

H

H

614,478,0

599,3%)78(

599,390,39090,0

090,0

090,0010,0100,0_

)

112,0

273082,0005,01

005,0Pr

010,02005,0

005,02

010,0Z)

Cl :tanlimRe

100,02,0500,0

010,040,65

654,0

2

2

2

2

2

22

Volumen H2 = 112 ml; NaOH (78%) = 4,614 g

mlmlmlV

lVd

VdNN

VdNdVcNc

Metodo

OH 375250626

625,0

50,0250,025,1

2

2

mlmlmlV

mlsV

SVN

NlHClgmol

Metodo

OH 375250625

625ln

ln

1000313,0500,0

313,025,1250,0

1

2

25. Se desea analizar el contenido de una botella de amoniaco de uso domstico. Para ello se toma una muestra de 5ml y se neutraliza con una disolucin de HCl 1.021 M consumindose 28.72 ml de HCl. Cul es la molaridad del amoniaco?

MM

MlM

VMVM

NHgmolHClgmol

OHClNHHClOHNH

OHNHOHNH

NH

NH

NHNHHClHCl

865,5

0050,002872,0021,1

2

3

3

33

3

244

423

Molaridad = 5,865M NH3

26. El cloro puede obtenerse calentando hipoclorito de calcio y cido clorhdrico, formndose tambin cloruro de calcio y agua. Se hacen reaccionar 50.0g de hipoclorito de calcio con 275 ml de HCl 6.00M. a) Cuntos gramos de gas cloro se formarn? b) Cantidad del reactivo excedente.

gHClm

HClgmolesb

gClma

odClgmol

RxnHClgmol

RxnClOCagmol

ClOCateiactivo

MlHClgmol

ClOCagmol

OHCaClClHClClOCa

11,945,36250,0

250,040,165,1)

63,4990,70700,0)

700,02350,0Pr

400,14350,0

350,0)(

)( :tanlimRe

650,100,6275,0

350,098,142

00,50)(

22 4)(

2

2

2

2

2

2222

49,63 g Cloro; 9,11 g de HCl

27. Cuntos gramos de cido actico comercial (97% en peso) deben reaccionar con exceso de tricloruro de fsforo para obtener 75 g de cloruro de acetilo (C2H3OCl), si la reaccin tiene un rendimiento del 78.2%?

gpesoCOOHmCH

gCOOHmCH

COOHCHgmol

COClCHgmol

COClCHgCOClmCH

COClmCH

COClCHg

tericaCant

prcticaCantienton

POHCOClCHPClCOOHCH

46,7597,0

20,73)%97(

20,7300,6022,1

22,1

22,145,78

91,95

91,95

10075

%2,78

100.

.dimRe

3 3

3

3

3

3

33

3

3

33333

CH3COOH (97%) = 75,46 g

28. Al mezclar 40 ml de una solucin acuosa de permanganato de potasio 0,04 M con

60 ml de una solucin acuosa de cloruro estanoso 0,2 M y 100 ml de una solucin acuosa de cido clorhdrico al 22 % en peso y densidad 1,11 g/ml, se produce la siguiente reaccin:

KMnO4 + SnCl2 + HCl MnCl2 + KCl + SnCl4 + H2O a) Calcular el reactivo limitante b) Calcular la molaridad de cada uno de los componentes qumicos despus de

efectuada la reaccin. Suponga aditividad de volmenes.

0,678 = HCln

100

1000) HCl(n = 6,78

6,78 =36

10) 22 (1,11 = M

0,012 = 1000

60) (0,20 = n

0,0016 =1000

40) (0,04 =

n

OH 8 + SnCl 5 + KCl 2 + MnCl 2 HCl 16 + SnCl 5 + KMnO 2

Sn 5 +Mn 2 Mn 2 + Sn 5

/52e + Sn Sn

/2 Mn Mn + 5e

OH + SnCl + KCl + MnCl HCl + SnCl + KMnO

HCl

24224

4 2+7+2+

4+2+

2+7+

24224

2SnCl

4KMnO

El reactivo limitante es el KMnO4

M 0,008 = 200

1000) * (0,0016 = KCl M

M 0,008 = 200

1000) (0,0016 = MnCl2 M

M 3,33 =200

1000) (0,665 = HCl M

M 0,04 = 200

1000) (0,008 = SnCl M

0,0040 =(0,0016) (5/2) = SnCln

0,0016 =(0,0016) (2/2) = KCln

0,0016 =(0,0016) (2/2) =MnCln

0,665 = (0,0016) (16/2) - 0,678 = HCln

0,008 = 0,0016 2

5 - 0,012 = SnCln

0 = 0,0016 - 0,0016 = KMnOn

PrRetanRe

2

4

2

2

4

oductossidualestesac