problemas resueltos

PROBLEMAS RESUELTOS

"Los sabios hablan porque tienen algo que decir, los tontos porque tienen que decir algo ".

Platón.

1. a) Calcule el pH de una disolución de HClO4 0’03 M y de una disolución 0’05 M de NaOH.

a) el ácido perclórico HClO4 es un ácido muy fuerte que está totalmente disociado, por tanto podemos escribir la siguiente reacción química que estará totalmente desplazada hacia la derecha: HClO4 + H2O —> ClO4- + H3O+; por tanto, la concentración de ión hidronio será igual a 0,03 M

[H3O+]= 0,03 M; pH= – log[H3O+]; pH= – log(0,03); pH= 1,5 lo que corresponde a una disolución muy ácida

El hidróxido de sodio es una base muy fuerte que está totalmente disociada, por tanto podemos escribir la siguiente reacción química que estará totalmente desplazada hacia la derecha: NaOH –> Na+ + OH-; por tanto, la concentración de ión hidroxilo será igual a 0,05 M

[OH-]= 0,05 M; la concentración de ión hidronio la calculamos a partir de la expresión del producto iónico del agua Kw=[H3O+]·[ OH-]

[H3O+]= Kw / [ OH-] ; [H3O+]= 10^-14 / 0,05 = 2·10-13 M

pH= – log[H3O+]; pH= – log(2·10-13); pH= 12,7 lo que corresponde a una disolución muy básica

b) Calcule el pH de la disolución obtenida al mezclar 50 mL de cada una de las disoluciones anteriores. Suponga que los volúmenes son aditivos.

Calculamos las cantidades de sustancias que estamos mezclando:

Ácido perclórico: 0,05 L · 0,03 mol / L = 0,0015 mol HClO4 es la cantidad de sustancia HClO4 que estamos echando

Hidróxido de sodio: 0,05 L · 0,05 mol / L = 0,0025 mol NaOH es la cantidad de sustancia NaOH que estamos echando

Cuando mezclamos estas sustancias (un ácido y una base) se produce la siguiente reacción de neutralización

HClO4 + NaOH –> ClO4- + Na+ + H2O en la que el ácido perclórico es el reactivo limitante y el hidróxido de sodio el que está en exceso;

la neutralización dará lugar a la formación de 0,0015 mol de ClO4- y 0,0015 mol de Na+ quedando (0,0025-0,0015)=0,001 mol de NaOH sin reaccionar y dando a la disolución final un carácter básico cuyo pH se puede calcular si determinamos su concentración y seguimos los mismos pasos que en el apartado anterior. (Solución pH=12) (Corregido, solución pH=11)

Ojo: Al mezclar las dos disoluciones anteriores tendremos 100 mL de disolución ¡solo suponiendo que los volúmenes son aditivos!, ya que realmente el volumen que se obtiene al mezclar 50 mL de disolución con 50 mL de otra disolución no tiene por qué ser de 100 mL resultantes.

2. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) En las disoluciones acuosas de las bases débiles, éstas se encuentran totalmente disociadas.

Esta afirmación es falsa ya que una base débil es aquella que no está totalmente disociada; en su proceso de disociación se alcanza una situación de equilibrio químico (con una constante de equilibrio Kb muy pequeña) en el que las concentraciones de los iones que se producen en la disociación son muy pequeñas mientras que la concentración del ácido permanece prácticamente igual a la concentración inicial; precisamente porque se ha disociado muy poco.

b) Un ácido débil es aquél cuyas disoluciones son diluidas.

Esta afirmación es falsa ya que no tiene nada que ver la fortaleza de un ácido con la concentración de la disolución. Por ejemplo, el ácido acético es un ácido débil pero puede encontrarse en disoluciones diluidas (por ejemplo 0,01 M) o en disoluciones concentradas (por ejemplo 10 M).

Un ácido débil es el que está poco disociado.

3. Escriba las reacciones de hidrólisis de las siguientes sales e indique si el pH resultante será ácido, básico o neutro:

a) NaCN (HCN es un ácido débil).

El cianuro de sodio es una sal que se disocia totalmente según la siguiente reacción: NaCN –> Na+ + CN-

El ión sodio Na+ es un ácido muy débil porque es el ácido conjugado de la base hidróxido de sodio NaOH que es muy fuerte; por tanto el ion sodio Na+ no se hidroliza (no reacciona con el agua)

El ión cianuro CN- es una base fuerte porque es la base conjugada del ácido cianhídrico HCN que es un ácido débil; por tanto el ión cianuro CN- si se hidroliza (si reacciona con el agua) según la reacción:

CN- + H2O HCN + OH- por tanto la disolución de la sal cianuro de sodio NaCNen agua tiene carácter básico; pH > 7

b) KCl.

El cloruro de potasio es una sal que se disocia totalmente según la siguiente reacción: KCl –> K+ + Cl-

El ión potasio K+ es un ácido muy débil porque es el ácido conjugado de la base hidróxido de potasio KOH que es muy fuerte; por tanto el ion potasio K+ no se hidroliza (no reacciona con el agua)

El ión cloruro Cl-es una base muy débil porque es la base conjugada del ácido clorhídrico HCl que es muy fuerte; por tanto el ion cloruro Cl- no se hidroliza (no reacciona con el agua)

Por tanto, la disolución de la sal cloruro de potasio KCl en agua tiene carácter neutro (ni básico ni ácido); pH = 7

c) NH4Cl.

El cloruro de amonio es una sal que se disocia totalmente según la siguiente reacción:

NH4Cl –> NH4+ + Cl-

El ión amonio NH4+ es un ácido fuerte porque es el ácido conjugado de la base amoniaco NH3 que es débil; por tanto el ion amonio NH4+ se hidroliza (reacciona con el agua) según la siguiente reacción

NH4+ + H2O NH3 + H3O+


Por tanto, la disolución de la sal cloruro de amonio NH4Cl en agua tiene carácter ácido; pH < 7

4. Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por: A: [OH−] = 10−13; B: pH = 3; C: pH = 10; D: [H3O+] = 10−7

a) Ordénelas de menor a mayor acidez.

b) Indique, razonadamente, cuáles son ácidas, básicas o neutras.

Los datos del ejercicio se reflejan en la tabla siguiente:

Disolución

[H3O+] [OH−] pH

Carácter

Una disolución es más ácida cuanto mayor es la concentración de iones hidronio y, por tanto, menor es su pH

De menor a mayor acidez C < D < B < A

5. Se disuelven 23 g de ácido metanoico, HCOOH, en agua hasta obtener 10 L de disolución. La concentración de H3O+ es 0’003 M. Calcule:

a) El grado de disociación del ácido en disolución. b) El valor de la constante Ka.

Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16.

En primer lugar se calcula la concentración inicial de ácido metanoico

M(HCOOH)= 46 g/mol 23 g HCOOH = 0,5 mol HCOOH Molaridad= 0,5 mol / 10 L = 0,05 M

es decir, en la disolución tenemos inicialmente 0,05 mol de ácido metanoico por cada Litro de disolución

La reacción de disociación del ácido es la siguiente:

HCOOH + H2O HCOO- + H3O+

La concentración de ion hidronio es de 0,003 M, por tanto, puesto que la estequiometría es 1:1, la concentración de ion acetato también será de 0,003 M y la concentración de ácido que se ha disociado también será de 0,003 M

El grado de disociación es la relación entre la cantidad de ácido disociado y la cantidad de ácido inicial, por tanto:

Grado de disociación α= disociado / inicial = 0,003 M / 0,05 M = 0,06 = 6 %; lo que significa que de cada 1 mol de ácido metanoico que tenemos inicialmente, se habrán disociado 0,06 mol de ácido metanoico.

Para determinar el valor de la constante Ka escribimos su expresión y sustituimos los valores que son conocidos:

6. Complete los siguientes equilibrios e identifique los pares ácido-base conjugados:

a) CO3 2−+H2O ……..+……..

b) NH4+ + OH− ……..+……..

c) CN−+…….. HCN + OH−

a) CO3 2−+ H2O HCO3 −+ OH-

el ion hidrogenocarbonato HCO3 − es el ácido conjugado de la base ion carbonato CO3 2−

el agua H2O es el ácido conjugado de la base OH-

b) NH4+ + OH− NH3 + H2O

el amoníaco NH3 es la base conjugada del ácido ion amonio NH4+

el ion hidroxilo OH− es la base conjugada del ácido agua H2O

c) CN−+ H2O HCN + OH−

el ácido cianhídrico HCN es el ácido conjugado de la base ion cianuro CN−

el ion hidroxilo OH− es la base conjugada del ácido agua H2O

7. Una disolución acuosa de ácido cianhídrico (HCN) 0’01 M tiene un pH de 5’6. Calcule:

a) La concentración de todas las especies químicas presentes.

b) El grado de disociación del HCN y el valor de su constante de acidez.

Como el pH=5,6 entonces [H3O+]= 2,5·10^-6 M

La reacción de disociación del ácido es la siguiente:

HCN + H2O CN- + H3O+

las especies químicas presentes son: el agua H2O (que actúa como disolvente y, por tanto, no tiene sentido hablar de su concentración);

el ion hidronio H3O+, el ion hidroxilo OH−, el ácido cianhídrico HCN y el ion cianuro CN-

La concentración de ion cianuro CN- será la misma que la concentración de ion hidronio H3O+

[CN-] = [H3O+]= 2,5·10^-6 M

La concentración de ion hidoxilo se calcula a partir de la expresión del producto iónico del agua Kw=[H3O+]·[OH−] que, a 25ºC, tiene un valor de 10^-14

Por último, la concentración de ácido cianhídrico que queda sin disociar será igual a la concentración inicial menos la concentración de ácido que se ha disociado 2,5·10^-6 M (igual a la concentración de iones cianuro e hidronio porque la estequiometria es 1:1)

[HCN]= 0,01 M – 2,5·10^-6 M = 0,0099975 = 0,01 M; lo cual es lógico ya que el ácido cianhídrico es un ácido débil y prácticamente no está disociado.

b) el grado de disociación es la relación entre la cantidad de ácido disociado (2,5·10^-6 M) y la que había inicialmente (0,01 M), por tanto

lo que significa que de cada 1 mol de HCN que tengamos inicialmente, solo se habrán disociado 0,00025 mol HCN; lo que supone un 0,025 %

la constante de acidez se puede calcular puesto que se conocen todas las concentraciones en el equilibrio:

8. a) Justifique, mediante la reacción correspondiente, el pH ácido de una disolución acuosa de NH4Cl.

b) Indique cuál es el ácido conjugado de las siguientes especies cuando actúan como base en medio acuoso: HCO3 −, H2O y CH3COO−.

a) El cloruro de amonio es una sal que se disocia totalmente según la siguiente reacción: NH4Cl –> NH4+ + Cl-


NH4+ + H2O NH3 + H3O+



b) Escribimos las reacciones con agua, en cada caso, para determinar el ácido conjugado:

H2O + HCO3 − OH- + H2CO3

por tanto el ácido carbónico H2CO3 es el ácido conjugado de la base ion hidrogenocarbonato HCO3 −

H2O + H2O OH- + H3O+

por tanto, el ion hidronio es el ácido conjugado de la base agua H2O

H2O + CH3COO − OH- + CH3COOH

por tanto, el ácido acético es el ácido conjugado de la base ion acetato CH3COO −

8. a) Justifique, mediante la reacción correspondiente, el pH ácido de una disolución acuosa de NH4Cl.

b) Indique cuál es el ácido conjugado de las siguientes especies cuando actúan como base en medio acuoso: HCO3 −, H2O y CH3COO−.

a) El cloruro de amonio es una sal que se disocia totalmente según la siguiente reacción: NH4Cl –> NH4+ + Cl-


NH4+ + H2O NH3 + H3O+



b) Escribimos las reacciones con agua, en cada caso, para determinar el ácido conjugado:

H2O + HCO3 − OH- + H2CO3

por tanto el ácido carbónico H2CO3 es el ácido conjugado de la base ion hidrogenocarbonato HCO3 −

H2O + H2O OH- + H3O+

por tanto, el ion hidronio es el ácido conjugado de la base agua H2O

H2O + CH3COO − OH- + CH3COOH

por tanto, el ácido acético es el ácido conjugado de la base ion acetato CH3COO −

9. a) Calcule la masa de NaOH sólido del 80% de riqueza en peso, necesaria para preparar 250 mL de disolución 0’025 M y determine su pH.

b) ¿Qué volumen de la disolución anterior se necesita para neutralizar 20 mL de una disolución de ácido sulfúrico 0’005 M?

Masas atómicas: Na = 23; O = 16; H = 1.

a)1º – Se determina la cantidad de sustancia NaOH que se necesita para preparar 250 mL de disolución 0,025 M

es decir, se necesita tomar una cantidad de sustancia de 6,25·10-3 mol NaOH, para preparar 250 mL de disolución 0,025 M

2º – Se calcula la masa correspondiente a esa cantidad de sustancia

es decir, se necesita tomar una masa de 0,25 g NaOH puro para preparar 250 mL de disolución 0,025 M

3º – Se determina la masa de NaOH del 80% de pureza

lo que significa que se necesita 0,31 g de NaOH, del 80% de pureza, para preparar 250 mL de disolución 0,025 M

b) ¿Qué volumen de la disolución anterior se necesita para neutralizar 20 mL de una disolución de ácido sulfúrico 0’005 M?

la reacción de neutralización es la siguiente H2SO4 + 2 NaOH -> Na2SO4 + 2 H2O

queremos neutralizar 20 mL de disolución de ácido sulfúrico 0,005 M; es decir, queremos neutralizar 0,0001 mol H2SO4

ahora planteamos un cálculo químico, teniendo en cuenta la ecuación química ajustada:

como la disolución anterior tiene una molaridad de 0,025 M entonces se puede plantear la siguiente proporción:

es decir, se necesitan 8 mL de disolución 0,005 M corregido: 0,025 mol/L de hidróxido de sodio para neutralizar 20mL de disolución de ácido sulfúrico 0,005 M

FORMULAS OPCIONALES Molaridad = (gr./Peso molecular) / litros disolución

molalidad = (gr/Pm) / kg disolvente

Normalidad =[ (gr/Pm)/Valencia ] / litros disolución

1.- ¿Cómo prepararía 60 ml de una disolución acuosa de AgNO3 que contenga 0.030 g de AgNO3 por ml?

Respuesta: 1,8 gramos de AgNO3

2.- ¿Cuántos gramos de disolución al 5% de NaCl se necesitará para tener 3,2 g de NaCl?

Respuesta: 64 gramos de disolución

3.- ¿Cuánto nitrato de sodio NaNO3 debe pesarse para preparar 50 ml de una disolución acuosa que contenga 70 mg de Na + (ión sodio) por litro?

Respuesta: 12.9 gramos

4.- ¿Qué peso de sulfato de Aluminio decaoctahidratado Al2 (SO4)3 18.H2O se necesitará para preparar 50 ml de una solución acuosa que contenga 40 mg de ión aluminio Al+3 por ml?

Respuesta: 24,7 gramos Al2 (SO4)3.18H2O

5.- Describir como se prepararían 50 gramos de una disolución de BaCl2 al 12% en peso, con agua destilada y BaCl2. 2 H2O

Respuesta: 7,0 gramos de BaCl2. 2 H2O

6.- Calcular el peso de cloruro de Hidrógeno HCl anhidro existe en 5 ml de ácido clorhídrico concentrado de densidad = 1,19 y pureza 37,23% en peso.

Respuesta: 2,22 gramos de Cloruro de Hidrógeno anhidro HCl

7.- Calcular el volumen de ácido sulfúrico concentrado H2SO4, de peso específico 1,84 y 98% de pureza en peso que contendrá 40 gramos de ácido sulfúrico puro.

Respuesta: 22, 2 ml de disolución

8.- ¿Cuál es la Molaridad de una disolución que contiene 16,0 g de CH3OH en 200 ml de disolución?. El peso molecular gramo del metanol es 32 gramos.

Respuesta: 2,50 M

9.- Calcular la Molaridad de una solución acuosa de amoniaco al 12 % en peso, con una densidad de 0,95 g / ml.

Respuesta: 6,7 Molar

10.- ¿Qué volumen de disolución de H2SO4 1,40 M se necesita para hacer reaccionar completamente 10 gramos de Zn metálico, con el propósito de obtener hidrógeno, considerando que la reacción se verifica de manera completa?

Respuesta: 109,9 ml

11.- ¿Cuál es la molaridad de una disolución que contiene 16,0 g de CH3OH en 200 ml de disolución? El peso molecular gramo del metanol es 32 gramos

Respuesta: 2,50 M

12.- Cuantos equivalentes químicos gramo de soluto están contenidos en: a) 1 litro de disolución 2 N, b) 1 litro de disolución 0,5 N, c) 0,5 litros de disolución 0,2 N?

a) 2 Eq-g/ L ; b) 0,5 Eq-g / L ; c) 0,1 Eq-g / L

13.- ¿Cuantos a) equivalentes gramo y b) miliequivalentes de soluto están presentes en 60 ml de una disolución 4,0 N?

a) 0.24 Eq-g ; b) 240 mEq

14.- Una solución de ácido clorhídrico concentrado tiene 35,20 % en peso de ácido clorhídrico HCl y una densidad de 1,175 g/ cm3. Calcular el volumen de ácido que se necesita para preparar 3 litros de ácido

clorhídrico 2N.

Respuesta: V HCl = 0,529 Litros.

15.- Cuantos gramos de soluto se necesitan para preparar 1 litro de disolución 1N de cada una de las sustancias siguientes: LiOH, Br2 (Bromo elemental como agente oxidante); ácido ortofosfórico H3PO4 (para una reacción en la que se reemplazan los 3 hidrógenos)?

Respuestas: Para el Hidróxido de litio = 23,94 gramos Bromo elemental = 79,91 gramos Ácido ortofosfórico = 32.66 gramos

16.- ¿Cuál es la molalidad de una disolución que contiene 20,0 gramos de sacarosa (disacárido) C12H22O11 disueltos en 125 g de agua? El peso molecular gramo de la sacarosa 342,0 gramos

Respuesta: 0,468 m

17.- Una disolución de alcohol etílico C2H5OH, en agua es 1,54 molal. ¿Cuántos gramos de alcohol están disueltos en 2.500 gramos de agua? El peso molecular del etanol C2H5OH es = 46,1

Respuesta: 177,49 gramos de alcohol

18.- ¿Cuál es la molalidad de una disolución que contiene 20,0 gramos de sacarosa (disacárido) C12H22O11 disueltos en 125 g de agua? El peso molecular gramo de la sacarosa 342,0 gramos

Respuesta: 0,468 m

19.- Calcular a) la molaridad y b) la molalidad de una disolución de ácido sulfúrico de peso específico 1,198 que contiene 27% de H2SO4 en peso.

Respuesta: 3.77 m y 3,30 M

20.- ¿Cuál es la molalidad de una disolución de HCl que tiene una pureza 37% en peso y densidad 1,19 g/cm3 ?

Respuesta: 16.09 molal

SolucionesSi estás visitando esta sección es porque quieres complementar tus conocimientos de soluciones. Aquí encontrarás unos problemas resueltos, donde te guiaremos paso a paso para que tengas presente la información que se necesita para llegar a la respuesta. Te sugerimos resolver los problemas descritos a continuación, después de haber revisado la teoría de soluciones de la Ayuda de Clase.

PROBLEMA 1

La Coca Cola es, probablemente, el refresco más famoso del mundo. Contiene azúcar, saborizantes, cafeína y dióxido de carbono (CO2), que le da el carácter gaseoso. Si leemos la composición de alguno de sus ingredientes, observaremos lo siguiente:

Contenido por cada 100 mL:

Cafeína (C8H10N4O2) : 28 mgAzúcar (C11H22O11) : 10 % en peso

Peso total de los 100 mL : 109 gramosCon los datos mostrados, se te pide:

Expresar la concentración de azúcar en molaridad Expresar la concentración de cafeína en ppm y molaridad

SOLUCIÓN 1

Para encontrar la concentración de azúcar en molaridad, debemos convertir el porcentaje en peso que nos dan a la molaridad. Recuerda que una solución puede tener más de un soluto, y que para cada soluto debemos ser capaces de expresar su concentración.

Si tenemos un 10 % en peso de azúcar significa que si tenemos 100 g de Coca Cola, habrá 10 g de azúcar. Entonces, podemos decir lo siguiente:

Ahora queda convertir el numerador a moles de azúcar, y el denominador a litros de solución. De esta forma, tendremos las unidades de molaridad, y podremos expresar la concentración de azúcar como nos piden. Usemos entonces los factores de conversión apropiados: para convertir gramos de azúcar a moles, necesitamos la masa molar del azúcar (1 mol = 342 g/mol), la cual conocemos a partir de su fórmula molecular. Por otro lado, para convertir gramos de solución a volumen usaremos la densidad de la solución (la Coca Cola), sabiendo que 100 mL pesan 109 g, o lo que es lo mismo, su densidad es 109 g / 100 mL = 1,09 g/mL. Finalmente, no olvidemos que el volumen debe estar expresado en LITROS, y es necesario convertir los mililitros a litros:

De esta forma, estamos expresando la concentración de azúcar en molaridad: la concentración de azúcar en la Coca Cola es 0,32 M, o lo que es lo mismo: hay 0,32 moles de azúcar por cada litro de Coca Cola.

Para expresar la concentración de cafeína en ppm y molaridad, debemos proceder de igual forma al caso anterior. Sabemos que hay 28 mg de cafeína (C8H10N4O2) por cada 100 mL de solución. Entonces, si convertimos el volumen de la solución a gramos y multiplicamos el cociente por 106, podremos expresar la concentración en ppm:

Recuerda que la fórmula de ppm es idéntica a la del porcentaje en peso: peso de soluto entre peso de solución. La diferencia está en que en el porcentaje en peso se multiplica el cociente por cien (100), mientras que en ppm se multiplica el cociente por un millón (106).

Ahora expresemos la concentración en molaridad: sabemos que hay 28 mg de cafeína por cada 100 mL de solución. Entonces, debemos convertir los 28 mg a moles, y los 100 mL a litros, para tener las unidades de la molaridad.

En consecuencia, sabemos que la molaridad de la cafeína en la Coca Cola es de 0,00144 M, o, dicho en otras palabras, hay 0,00144 moles de cafeína por cada litro de Coca Cola.

PROBLEMA 2

La tintura de yodo es una solución de yodo molecular (I2) en etanol, que se ha usado desde hace muchos años como antiséptico para el tratamiento de heridas menores. Se emplea como desinfectante de la piel o para limpiar heridas. La tintura de yodo de prepara añadiendo 2 gramos de I2 sólido y 2 gramos de yoduro de potasio (KI) a 100 mL de etanol (C2H5OH). Se sabe, además, que la densidad del etanol puro es de 0,79 g/mL.

Con la información anterior, expresa la concentración del I2 y del KI en:

a) Molaridad b) Porcentaje en peso c) Fracción molar

Si a 100 mL de solución de tintura de yodo se añade agua hasta completar un volumen de 1 L, determina la nueva molaridad del I2 y del KI.

SOLUCIÓN 2

Empecemos notando lo siguiente: tenemos 100 mL de solvente (etanol), al que se le añadirán 2 gramos de cada soluto (I2 y KI). Por tanto, el volumen de la solución seguirá siendo de 100 mL, pues los sólidos se disolverán en el solvente. El volumen sólo cambiará si el soluto que se añade es líquido (por ejemplo, alcohol que se añade al agua). Sin embargo, el peso de la solución sí cambiará, ya que tendremos el peso de los 100 mL de solvente (el cual lo calcularemos con la densidad) y el peso de los dos solutos.

Para hallar la molaridad, debemos observar que tenemos 2 gramos de cada soluto en 100 mL de solución. Hay que convertir los 2 gramos a moles, usando la masa molar de cada sustancia. Luego, debemos expresar el volumen en litros, convirtiendo mililitros a litros. En efecto:

Calculemos ahora el porcentaje en peso. Para ello, debemos recordar que el porcentaje en peso es “peso de soluto dividido entre peso de solución”. Por tanto, si tenemos la misma cantidad de cada soluto, el porcentaje en peso será el mismo para el I2 y el KI. Sin embargo, observa que las molaridades son diferentes. Debemos calcular, primero, el peso de la solución: tenemos 100 mL de etanol y 4 gramos (en total) de solutos:

Ahora podemos aplicar la fórmula de porcentaje en peso para cada sustancia:

Para la fracción molar debemos conocer, primero, el número de moles que hay en toda la solución: tenemos dos solutos y un solvente, por tanto, es necesario determinar cuántas moles hay de cada una de estas sustancias:

Por tanto, si sumamos esos valores hallaremos el número de moles en total: 1,74 moles.

Calculemos ahora la fracción molar de cada soluto, recordando que la fracción molar es el cociente del número de moles de una sustancia entre el número de moles totales presentes en la mezcla:

Recuerda dos cosas: la fracción molar no tiene unidades, y la suma de fracciones molares nos da siempre 1. En este caso, si sumamos a las fracciones molares anteriores la del etanol, obtendríamos como resultado 1.

Finalmente, resolvamos el problema de la dilución: tenemos 100 mL de tintura de yodo y le añadimos agua, hasta tener un nuevo volumen de 1 L. Está claro que la molaridad de los solutos cambiará, pues el volumen de la solución está cambiando. Además, como estamos añadiendo más solvente, es de esperar que la solución sea menos concentrada y, por tanto, la molaridad disminuya.

Sabemos que en la solución de partida (tintura de yodo) la molaridad del I2 es 0,079 M y la del KI es 0,12 M. Por tanto, podemos conocer cuántas moles hay de cada sustancia en los 100 mL (que equivalen a 0,1 L) de solución original:

El número de moles de cada soluto no cambia, pues estamos añadiendo solvente, pero nada de soluto. Entonces, debemos calcular la nueva molaridad considerando el volumen de 1 L, que es el que tendrá la nueva solución:

Observa que las concentraciones han disminuido, lo cual es de esperar, pues al diluir estamos haciendo que la solución esté menos concentrada. Asimismo, ten presente que da igual que hayamos añadido otro solvente diferente: lo que nos interesa en la fórmula de molaridad es el volumen de la solución.

Aplica lo visto previamente para resolver los siguientes problemas propuestos. No te olvides de plantear paso a paso tu procedimiento, y coteja tus respuestas con las que expresamos aquí:

PROBLEMA 3

Se ha preparado una solución de dicromato de potasio (K2Cr2O7) al 27 % en peso, y cuya densidad es de 1,257 g/mL. Expresar la concentración de la solución en molaridad.

Respuesta: 1,153 M

PROBLEMA 4

El ácido nítrico (HNO3) concentrado es una solución acuosa al 70 % y con densidad 1,42 g/mL. Calcular cuánto volumen del ácido concentrado se necesitan para preparar 750 mL de HNO3 0,5 M.

Respuesta: 23,7 mL

PROBLEMA 5

Cuando se mezclan 25 mL de H2SO4 0,4 M, con 50 mL de H2SO4 0,85 M, ¿cuál es la concentración molar de la solución obtenida?

Respuesta: 0,7 M

Ejercicios resueltos de química - enunciado del ejercicio 41

Se desea preparar 1 litro de disolución de HCl 0,5 M. Para ello se dispone de una disolución de ácido clorídrico del 5 % y una densidad de 10,095 g/litro y otra disolución 0,1 molar, también de HCl.

Calcular la Molaridad de la primera de las disoluciones y el volumen necesario que hay que tomar de cada una de las disoluciones originales para obtener la disolución deseada.

Ver SoluciónEjercicios resueltos de química - enunciado del ejercicio 42

Se introducen en un eudiómetro 30 cc de etano y acetileno y 120 cc de oxígeno. Después de la combustión y condensación del vapor de agua resultante, quedan 81 cc. Calcular la composición de la mezcla original y

final.Ver Solución


Calcular la masa molecular de una enzima, sabiendo que 0,1 g de la misma disueltos en 20 ml de benceno (C6H6) producen una presión osmótica de 2,65 mm Hg, a 25ºC. (Suponer que el volumen de la disolución se

mantiene en 20 ml).


Al hacer pasar 100 litros de aire a 20 ºC y 740 mm de presión a través de Ba(OH)2 se precipitan 0,295 gramos de CO3Ba, ¿Cuál es la proporción en volumen del CO2 en el aire?


Preparar 0,5 litros de disolución 0,1 Molar de HCl sabiendo que se dispone de un HCl concentrado del 36 % y densidad 1,19 g/ml.


Una muestra de 1,367 grs. de un compuesto orgánico se quemó en corriente de aire y dio 3,002 grs. de CO2

y 1,64 grs. de H20. El compuesto contiene solamente carbono, ,hidrógeno y oxígeno; calcular su fórmula empírica


En una botella para muestras tenemos una compuesta por 0,9 Átomos gramo de Carbono, 1,445x1024 átomos de Hidrógeno (H2) y 4,8 grs de Oxígeno (O2). Determinar su fórmula empírica.


Una sustancia orgánica nitrogenada se quema en un tubo do combustión. A partir de 0,627 gramos de sustancia el dispositivo de absorción del agua formada aumenta en 0,425 gramos, y el de absorción del CO2

en 1,778 gramos. En un segundo ensayo operando con 0,878 gramos de sustancia se desprende todo el nitrógeno que se recoge en estado libre en una probeta de gases, siendo el volumen de 120 c.c. medidos

sobre agua a 23 ºC y 747 mm. La presión de vapor del agua a esta temperatura es de 21,1 mm. La densidad de la sustancia en estado de vapor en relación al aire es 3,21. A partir de estos datos, calcular la fórmula

molecular de esta sustancia.Ver Solución


1,036 g, de una sustancia orgánica no saturada (con un doble enlace) dan por combustión 2,116 gramos de CO2 y 1,083 g, de H2O. A partir de 0,416 g. de sustancia se obtienen 118,2 c.c. de nitrógeno medidos secos a

22 ºC y 751 mm. Finalmente 0,1366 gramos del compuesto fijan 66,2 c.c. de agua de bromo que contiene 3,83 g, de bromo por litro. Averiguar la fórmula molecular de este compuesto.

Ver Solución


En la combustión de 0,785 gramos de una sustancia orgánica formada por carbono, hidrógeno y oxígeno, se obtienen 1,50 gramos de CO2 y 0,921 gramos de H2O. Por otra parte, para determinar su peso molecular se vaporizan 0,206 gramos de la sustancia en un aparato Víctor Meyer y se desalojan 108 cc de aire medidos sobre agua a 14 ºC y 755 mm. La presión de vapor de agua a esta temperatura es de 12,0 mm. Calcular la fórmula molecular de la sustancia.

Ejercicios de química resueltosRespuesta al ejercicio 50

En primer lugar calculamos los porcentajes de carbono y oxígeno del compuesto. De carbono tenemos:

(1,50 g CO2 / 0,785 g de sustancia) x (12,01 g C / 44,01 g CO2) = 0,5215 g C; 52,15 %

De hidrógeno tenemos:

(0,921 g H2O / 0,785 g de sustancia) x (2,016 g H / 18,016 g H2O) = 0,1313 g H; 13,13 %

El oxígeno lo calculamos por diferencia, puesto que el compuesto no contiene más elementos que esos tres:

% de oxígeno = 100 – (52,15 + 13,13) = 34,72 %

Determinamos ahora la fórmula empírica del compuesto:

52,15 g C / 12,01 g C por Atg de C = 4,342 átomos gramo de carbono

13,13 g de H / 1,008 g H por Atg de H = 13,03 átomos gramo de hidrógeno

34,72 g de O / 16,00 g O por Atg de O = 2,170 átomos gramo de oxígeno

Con lo que obtenemos que las cantidades implicadas están en la relación:

4,342 / 2,170 = 2,001 Carbono; 13,03 / 2,170 = 6,0002 Hidrógeno; 2,170 / 2,170 = 1 oxígeno.

La fórmula empírica es, entonces C2H6O con un peso fórmula de 46,07

Por otro lado, el peso molecular aproximado del compuesto es

Como este peso se corresponde aproximadamente con el valor del peso fórmula, está será la fórmula molecular de la sustancia, es decir C2H6O, con un peso molecular de 46,07

Disoluciones

Se disuelven 22,5 g de hidróxido de sodio en 50 ml de agua destilada a 4º C. La densidad de la disolución es 1340 kg/m3. Calcula la concentración de la disolución expresada de las siguientes formas:

a) g/l

b) % en masa

c) Molaridad

d) molalidad

e) fracción molar

Determina la molaridad, la molalidad y la fracción molar de soluto de una disolución formada al disolver 12 g de hidróxido de calcio (Ca(OH)2), en 200 g de agua, H2O, si la densidad de esta disolución es 1050 kg·m-3.

Datos: Ar(Ca) = 40 u; Ar(O) = 16 u; Ar(H) = 1 u

Una disolución de ácido acético tiene un 10% en peso de riqueza y una densidad de 1,05 g/mL.

Calcular:

a) la molaridad de la disolución;

b) la molaridad de la disolución preparada llevando 25 mL de la disolución anterior a un volumen final de 250 mL, mediante la adición de agua destilada.

DATOS: Ar(H) = 1,0; Ar(C) = 12,0; Ar(O) = 16,0

Un ácido clorhídrico concentrado contiene 35,2% en peso de HCI y su densidad es de 1,175 g/cm3.

Se pide:

a) la molaridad y la molalidad del ácido;

b) el volumen de este ácido concentrado que se necesita para preparar un litro de disolución 2 molar, indicando, de forma razonada, cómo lo obtendríamos en el laboratorio.

DATOS: Ar(H) = 1,0; Ar(O) = 16,0; Ar(CI) 35,5

Se disuelven 20 g de cloruro sódico en 100 ml de agua. La densidad de la disolución resultante es 1,2g por cm3. Calcula su concentración expresada de las siguientes formas:

a) % en masa

b) Concentración en masa

c) Molaridad

d) Fracción molar del soluto

e) Molalidad

Una disolución concentrada de ácido clorhídrico contiene un 35,2% en masa y su densidad es de 1,175 g/mL.

Calcular:

a) la molalidad de esta disolución;

b) la molaridad;

c) el volumen de ésta que se necesita para preparar 3 litros de una disolución 2M de HCI

DATOS: Ar(CI) = 35,5 ; Ar{H) = 1,0

Tenemos 20 ml de una solución de alcohol de agua al 40% vol.

Diluimos añadiendo 60 ml de agua pura.

¿Cuál será ahora la concentración de la nueva solución?

¿Cómo prepararías 500 ml de disolución de cloruro sódico 0,5 M?

Una solución se preparó disolviendo 196 g de H2SO4 en 300 g de H2O.

La densidad de la misma es 1,840 g/ml.

Calcula la concentración en:

1) gramos de soluto por 100 g de solución.

2) gramos de soluto por 100 ml de solución.

3) molaridad.

4) molalidad.

Una disolución preparada con 44 g de ioduro potásico y 250 mL de agua tiene una densidad de 1,12 g/mL

Calcular la molaridad, fracción molar y tanto por ciento de ioduro potásico en esa disolución.

DATOS: Ar(K) = 39,0 ; Ar(l) = 127,0 ; Ar(H) = 1,0 ; Ar(O) = 16,0

Un acido clorhidrico comercial contiene un 37% en peso de acido, con una densidad de 1,19g/ml. ¿Que cantidad de agua debe añadirse a 20 ml de este acido para que la disolucion resultante sea 1M? (supon volumenes aditivos)

Calcule la molaridad de una solución que contiene 49 gramos de H3PO4 en 500 mL de solución.

determinar la molaridad y normalidad de una solucion preparada en la forma siguiente: En un balon aforado de 5 lts se colocaron 120 gr de NAOH al 98 porciento de pureza se le agregaron 600ml de solucion de NAOH de sodio 1.5 molar y finalmente H20 destilada hasta alcanzar 5 lts....

¿Qué cantidad de sulfato cúprico (CuSO4) será necesaria para preparar 300cm3 de disolución al 0.8mol/l de concentración?

Masas atómicas: Cu: 63,5 g/mol S: 32g/mol O:16g/mol

Un cierto tipo de ácido nítrico cuya densidad es 1,405g/ml, contiene una concentración de 68.1% p/p de ácido en agua.

¿Cuál es su concentración molar?

densidad del etilenglicol es 1.11g/ml.

1.-¿Cual sera la molaridad de una solucion de H2SO4 cuya densidad es 1.1 g/m y tiene 90% en masa de ácido disueltos en 800ml de solucion.

2.-Un acido clorhidrico tiene 35.2% en mada y su densidad de 1.75g/ml. Calcular el volumen de este acido que se necesita para preparar 3L de acidos 2M.

1. Se pesan 30 gramos de cromato cobáltico: Co2 (CrO4)3 (M= 466 g/mol) y se le agregan 150 cm3 de agua, hasta completar 200 cm3 de solución. Cual es la molaridad, cual es la Normalidad, cual es la molalidad y cual la fracción molar del soluto.

Si el volumen final de una disolución en la que hemos mezclado 30g de carbono sódico en 500 ml de agua es de 503ml ¿cuál será la concentración de la disolución expresada en g/l?

Determinar la cantidad de gramos de soluto necesarios para preparar una solucion 0,1 mol/l, si el volumen de solucion 800ml. Masa molar del soluto 40 g/mol

¿Sabrías expresar la concentración expresada en % en masa de una disolución formada por 20 g de sal en 250 ml de agua?

calcular la molaridad de una disolución al añadir una gota de líguido de densidad 0,1 gr/ml si una gota del líquido es 0,1 ml

calcular la molaridad resultante de una disolucion que se prepara mezclando 50 ml de h2so4 0.136 M con: 70 ml de h2o

cual es el % de una solucion que contiene 20gr de K2SO4 disueltos en 130gr de solucion.

Si 25mL de una disolución 2,5 Molar de CuSO4 se diluyen con agua hasta un volumen de 450 mL: a) ¿Cuántos gramos de cobre hay en la disolución original?. b) ¿Cuál es la molaridad de la disolución final?

¿Cuál sería la concentración expresada en % en volumen de una disolución preparada con 100 ml de alcohol etílico a la que hemos añadido 300 ml de agua?

preparar una solución de Lugol co la siguiente formulación:

Yodo 5g

Yoduro potásico 10g

agua destilada cps100ml

para la preparación tenemos una solución de yodo con una molaridad de 5moles/1.000ml. ¿Que´cantaida de esta solución deberemos usar para tener los 5g de yodo? sabemos que el peso atómico del yodo es 126,904g/mol.

se han disuelto 5gr de sal en 80 gr de una solucion cuya concentración er del 12,5 % m/m. Calcule la concentración.

Calcula la molaridad de una solucion de acido nitrico (HNO3) que contiene 35g de acido disuelto en 850 ml de solución.

Añade tu ejercicio

Ud. debe preparar una solución de 100 mL de ácido oxálico 0,5 Molar a partir del sólido. Calcule los gramos que debe pesar en la balanza de manera exacta (considere dos decimales después de la coma). Describa la preparación.

calcula la concentración de las siguientes disoluciones: 5 gr de NOH en 5oo ml de disolución

na= 23

o= 16

H=1

Ca= 40

Cl=35,5

problemas resueltos

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