La riqueza en peso nos dice que en 100 gramos de disolución hay 37 gramos de soluto, de modo que en 1180 gramos de disolución habrá:

Transcripción

1 40.- Calcula la concentración en g/l de un ácido clorhídrico comercial de 37 % de riqueza en peso y densidad 1,18 g/ml. En primer lugar expresamos la densidad en g/l : 1180 g/l La riqueza en peso nos dice que en 100 gramos de disolución hay 37 gramos de soluto, de modo que en 1180 gramos de disolución habrá: 41.- En el laboratorio tenemos un ácido clorhídrico del 37 % de riqueza e peso y 1,18 g/ml de densidad. Si tomamos 70 ml de contenido de esa botella, cuánto ácido clorhídrico estaremos usando? Según el resultado anterior, por cada litro de disolución hay 436,6 gramos de soluto (HCl), de modo que en 70 ml (0,070 litros): 42.- Calcula qué volumen de ácido clorhídrico comercial del 37 % de riqueza y 1,18 g/ml de densidad tendremos que utilizar para obtener 20 g de ácido clorhídrico. Utilizamos el resultado del ejercicio 40 puesto que se trata de la misma disolución de HCl; dicha disolución contiene 436,6 gramos de HCl por cada litro de disolución, luego: 43.- Tenemos 15 ml de una disolución de yoduro de potasio en agua 0,5 M. Calcula los moles y los gramos de yoduro de potasio que tenemos. a) El dato de la concentración molar nos dice que en un litro de disolución hay 0,5 moles de soluto, KI, de modo que en 15 ml de disolución (0,015 litros): b) Los gramos se obtiene del resultado anterior por medio de la masa molecular del KI 44.- Necesitamos preparar 500 ml de una disolución de hidróxido de sodio 2 M. Calcula qué cantidad de soluto necesitas y explica cómo la prepararás si dispones de un producto comercial del 95 % de riqueza en NaOH. Calculamos la cantidad de NaOH contenida en los 500 ml de la disolución 2 M. Esta concentración nos dice que en un litro de disolución hay 2 moles de NaOH, de modo que en 500 ml (0,5 litros): La masa molecular de NaOH es 40 gramos/mol, por consiguiente 40 gramos es lo que necesitamos tomar del producto comercial. 100 gramos de dicho producto comercial contienen 95 gramos de NaOH, de modo que:

2 Y se obtiene: x = 42,1 gramos tenemos que tomar del producto comercial 45.- Necesitamos preparar 500 ml de una disolución de ácido clorhídrico 2 M. Calcula qué cantidad de soluto necesitas y explica cómo la prepararías si dispones de un ácido comercial del 37 % de riqueza en peso y densidad 1,18 g/ml. Los gramos de soluto, HCl, son los que contienen 500 ml (0,5 litros) de disolución 2 M: Estos 36,6 gramos de HCl se encuentran en un volumen V de la disolución de densidad 1,18 g/ml y 37% de riqueza, de modo que: Se obtiene Volumen de disolución = 83,8 ml Debemos tomar 83,8 ml de la disolución de ácido comercial del 37% de riqueza y añadir agua hasta un volumen de 500 ml Preparamos una disolución mezclando agua y ácido sulfúrico, H 2 SO 4, comercial hasta tener un volumen de 500 ml. Calcula la concentración de la disolución resultante si se han utilizado 15 ml de un ácido sulfúrico del 96 % de riqueza y 1,85 g/ml de densidad. Hallamos los gramos de H 2 SO 4 contenidos en los 15 ml de la disolución del 96 % de riqueza: Dado que la masa molecular del H 2 SO 4 es 98 g/mol, los moles contenidos en 26,6 gramos son: La molaridad de la disolución cuyo volumen es 500 ml (0,5 litros) es: = 0,27 moles de 47.- Indica cómo prepararías 100 ml de una disolución de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2. 0,5 M si dispones de 500 ml de disolución de hidróxido de calcio 2,5 M. En primer lugar calculamos los moles de Ca(OH) 2 que deben contener los 100 ml (0,1 litro) de la disolución 0,5 M (disolución diluida): Estos moles se hallan contenidos en un volumen, V, de la disolución 2,5 M (disolución concentrada) que viene dado por:

3 Obteniéndose: V = 0,02 litros = 20 ml La disolución pedida se prepara tomando 20 ml de la disolución 2,5 M y añadiendo agua hasta completar un volumen de 100 ml Cuál es la mínima cantidad de HNO 3 5 M que se necesita para preparar 250 ml de disolución de HNO 3 0,5 M? En primer lugar hallamos los moles de HNO 3 que deben contener los 250 ml (0,250 litros) de la disolución 0,5 M (disolución diluida): HNO 3 Luego el volumen V que se debe tomar de la disolución concentrada 5 M se obtiene de: Obteniéndose: V = 0,025 litros = 25 ml La disolución pedida se prepara tomando 25 ml de la disolución 5 M y añadiendo agua hasta completar un volumen de 250 ml Cuál es la máxima cantidad de HNO 3 0,5 M que se puede preparar a partir de 15 ml (0,015 litros) de HNO 3 5 M? Dicha cantidad está determinada por los moles contenidos en la disolución 5 M de HNO 3 : El volumen V de una disolución 0,5 molar que contiene 0,075 moles se obtiene de: Siendo: V = 0,15 litros = 150 ml 52.- Cuál es la molaridad de un ácido clorhídrico comercial del 37 % de riqueza y 1,18 g/ml de densidad? Tomando como dato de partida la densidad y multiplicando por los factores de conversión adecuados de modo que el resultado final se exprese en moles/litro: Resultado: 12 M 54.- Cuál es la molalidad de un ácido clorhídrico comercial del 37 % de riqueza y 1,18 g/ml de densidad? Según el dato de la riqueza en peso, cada 63 gramos de disolvente contienen 37 gramos de soluto, de modo que 1000 gramos de disolvente ( 1 kilogramo) contiene: 587,3 gramos de HCl. La molalidad m es el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente, de modo que:

4 El dato de la densidad no es necesario en este caso Tenemos un ácido nítrico, HNO 3, comercial del 67 % de riqueza y 1,4 g/ml de densidad. Calcula su concentración y exprésala como, molaridad, molalidad y fracción molar. Molaridad: Tomando como dato de partida la densidad y multiplicando por los factores de conversión adecuados de modo que el resultado final se exprese en moles/litro: Resultado: 14,9 M Molalidad: Según el dato de la riqueza en peso, cada 33 gramos de disolvente contienen 67 gramos de soluto, de modo que 1000 gramos de disolvente (1 kilogramo) contiene: 2030,3 gramos de HNO 3. La molalidad m es el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente, de modo que: Resultado: 32,2 m Fracción molar: El dato de la riqueza en peso permite calcular la fracción molar del siguiente modo: 58. Se ha preparado una disolución de Na 2 SO 4 en agua 2 M. Qué cantidad de la misma tendríamos que coger para asegurarnos de que tenemos 500 mg de Na? Hallamos los moles correspondientes a los 500 mg de Na: Moles de Na = gramos de Na / masa atómica del Na = 0,500/23 = 0,022 moles de Na. Si la disolución de Na 2 SO 4 contiene 2 moles por cada litro, el volumen que hemos de tomar para que contenga los 0,022 moles de Na es: V moles molaridad 0,022 0,011litros de disolución = 11 militros. 2

5 59. Se prepara una disolución disolviendo 20 gramos de CaCl 2 en agua hasta tener 250 ml. Cuál es la concentración de cada uno de los iones que resultan de esta sal? Hallamos la concentración de la sal: M moles volumen gramos / masa molecular volumen 20 /111 14,4 moles/l 0,250 Si cada unidad estructural CaCl 2 proporciona 1 ion calcio y 2 iones de cloro, la concentración de cada ion es: Concentración de iones calcio = 14,4 moles/litro. Concentración de iones calcio = 28,8 moles/litro. 62. A 80 0 C la presión de vapor del benceno, C 6 H 6 es de 1 atm. Calcula la cantidad de hexano C 6 H 14 que debemos añadir a 200 g de benceno para que su presión de vapor sea de 700 mm de Hg. Disolvente: benceno Soluto: hexano El incremento de la presión de vapor del disolvente viene dado por: molar del soluto y p 0 la presión de vapor del disolvente puro. donde x s es la fracción Con los datos del ejercicio, tenemos: De modo que: Hallada n s = 0,0335, los gramos de hexano pedidos son: 2,9 gramos. 63. Cuál será la presión de vapor a 80 0 C de una disolución que se prepara disolviendo 30 ml de glicerina (C 3 H 8 O 3 ) en 70 ml de agua. Datos: presión de vapor del agua a 80 0 C = 355 mm de Hg; densidad de la glicerina = 1,26 g/ml; densidad del agua = 1 g/ml. Por medio de la densidad del soluto (glicerina) y del disolvente (agua): Masa de la glicerina = 1,26 g/ml 30 ml = 37,8 gramos de glicerina. Masa de agua = 1 g/ml 70 ml =70 gramos de agua. El descenso de la presión de vapor viene dado por: :, siendo p 0 = 355/760 = 0,467 atm: De modo que:

6 64. Al disolver 4 gramos de una sustancia en 50 gramos de benceno se obtuvo una disolución que hierve a 85 0 C. Determina si la sustancia que se disolvió es metanal (HCHO) o etanal (CH 3 -CHO). Toma los datos que necesites de la tabla de la página 66. El aumento ebulloscópico viene dado por: T K e m, donde K e = 2,64 0 C.Kg/mol, siendo la temperatura de ebullición del benceno C 6 H 6 puro 80 0 C. Dado que la disolución hierve a 85 0 C, la 0 T 5 C. La molalidad de la disolución es, m 5/ 2,64 1, 9 moles/kg. Dado que la disolución contiene 50 gramos = 0,050 kilogramos de disolvente, el número de moles de soluto es: 1,9 0,05 0,095moles del soluto desconocido. La masa molecular del soluto la obtenemos de : Moles de soluto = masa de soluto / masa molecular del soluto masa molecular del soluto = masa de soluto/moles de soluto masa molecular del soluto = 4 gramos de soluto/0,095 moles de soluto = 42,24 gr/mol Este resultado se aproxima, dentro del error experimental, a la masa molecular del etanal, CH 3 CHO (44 gr/mol), que es el soluto que se disuelve en benceno. 65. Cuál sería el punto de ebullición de la disolución resultante del ejercicio anterior se el soluto que se disolvió en el benceno fuese la otra sustancia. El aumento ebulloscópico viene dado por: T K e m, donde K e = 2,64 0 C.Kg/mol, siendo la temperatura de ebullición del benceno C 6 H 6 puro 80 0 C. Si el soluto fuese metanal, HCHO (masa molecular = 30 g/mol). La molalidad de la disolución es: cm = moles de soluto / kilogramos de disolvente m = ,05 = 2,7 moles de soluto/kilogramos de disolvente. T 2,64 2, C Y el punto de elución de la disolución es = ,04 = 87 0 C 66. Determina la masa molar de una sustancia si al disolver 17 gramos de la misma en 150 gramos de benceno se obtiene una mezcla que se congela a 4 0 C. Toma los datos que necesites de la tabla de la página 67. El descenso crioscópico viene dado por: T K c m, donde K c = 5,07 0 C.Kg/mol, siendo la temperatura de congelación del benceno C 6 H 6 puro 6 0 C. La molalidad de la disolución es pero m = T, K c T T0 T 6 ( 4) 10 0 C

7 Luego: m = 10/5,07 = 2 moles de soluto / kilogramo de disolvente. Dado que la masa del disolvente es 0,150 kilogramos, los moles de soluto son 2 0,150 = 0,300 moles. Y siendo la masa 17 gramos, su masa molecular es: 17 gramos /0,3 moles = 56,7 gramos/mol. 67. La albúmina es una proteína del huevo. Calcula la masa molar de la albúmina si una disolución de 50 gramos de albúmina por litro de agua ejerce una presión osmótica de 27 mm de Hg a 25 0 C. La presión osmótica viene dado por : V n R T En nuestro caso la presión osmótica,, vale 27 mm de Hg = 27/760 = 0,0355 atm. El volumen es 0,5 litro y la temperatura T = = 300 K; con estos datos, el número de moles es: V n R T 0,0355 0,5 4 7, , moles de albúmina Dado que estos moles corresponden a 50 gramos de proteína, su masa molecular M es: M = 50 gramos/7, moles= gramos/mol 68. Un recipiente tiene dos compartimentos iguales separados por una membrana semipermeable. En uno de ellos se coloca una disolución que se ha preparado disolviendo 50 gramos de sacarosa C 12 H 22 O 11 en agua hasta tener medio litro de mezcla; y en el otro, una disolución que se ha preparado disolviendo 50 gramos de glucosa C 6 H 12 O 6 en agua hasta tener medio litro de mezcla. Al día siguiente, cómo estarán los niveles de líquido en los dos compartimentos? Vamos a hallar la concentración molar de cada disolución: 50 moles Disolución de sacarosa: M = 342 0, 29 volumen 0,5 moles/litro 50 moles Disolución de glucosa: M = 180 0, 56 moles/litro volumen 0,5 Obviamente se producirá un flujo de disolvente desde la más diluida (la de sacarosa) a la más concentrada (la de glucosa); esto significa que al día siguiente de haber preparado las disoluciones y estar en contacto semipermeable, el nivel de la disolución de glucosa será mayor que el de la disolución de sacarosa. 69. El suero fisiológico tiene una presión osmótica de 7,7 atm a 37 0 C. a) Se podrá inyectar a una persona un suero glucosado preparado añadiendo 20 gramos de glucosa C 6 H 12 O 6 a agua destilada hasta tener un volumen de 200 ml? b) Explica por qué. a) La presión osmótica viene dado por : V n R T En nuestro caso la presión osmótica,, vale 27 mm de Hg = 27/760 = 0,0355 atm.

8 Los moles de soluto son: n gramos de glucosa/masa molecular = 20 / 180 = 0,11 moles de glucosa El volumen es 200 ml = 0,200 litros y la temperatura T = = 318 K; con estos datos, el número de moles es: n R T V 0,11 0, atm 0,200 Es una presión que casi duplica el valor de la presión osmótica del suero fisiológico por consiguiente la disolución preparada no sirve para este fin. b) Una disolución con una presión osmótica tan alta produce la deshidratación de las células con las que está en contacto.