UNIDAD EDUCATIVA COLEGIO SAN ANTONIO DEL TUY OCUMARE DEL TUY, ESTADO MIRANDA CURSO: 4 TO AÑO PROFESOR: CARLOS M. LANDAETA H. GUÍA N 2: SOLUCIONES. UNIDADES DE CONCENTRACIÓN. LEY DE RAOULT Y PROPIEDADES COLIGATIVAS PARTE I: SOLUCIONES Y UNIDADES DE CONCENTRACIÓN. ANÁLISIS VOLUMÉTRICO. 1.- Se preparan tres soluciones como sigue: a) Se disuelven 150 g de cloruro de sodio en suficiente agua para obtener un litro de solución. b) Se disuelve 1 mol de cloruro de sodio en suficiente agua para obtener 300 ml de solución. c) A 300 ml de solución acuosa de cloruro de sodio 3,5 M, se le agrega suficiente agua para obtener 400 ml de solución. Cuál de las tres soluciones es la más diluida? Razone su respuesta. Respuesta: Solución a 2.- Se agregan 35 g de ácido clorhídrico a 500 ml de solución 3,5 M en el mismo ácido. Suponiendo que no hay cambio en el volumen, Cuál es la concentración final de la solución? Respuesta: 5,42 M 3.- Se prepara una solución añadiendo 100 ml de alcohol etílico (d = 0,79 g/ml) a 100 ml de agua destilada (d = 1 g/ml), calcule: a) % m/m, b) % m/v, c) %v/v, d) Fracciones molares de ambas sustancia, e) Molaridad del alcohol y f) molalidad.
Respuesta: a) 44,13 % m/m b) 39,5% m/v c) 50% v/v d) χ alcohol = 0,236 y χ agua = 0,764 e) 8,6 M y f) 17,17 m 4.- a) Cuántos litros de sangre posee una persona adulta si su concentración normal de hemoglobina es 13 ppm y la masa total de hemoglobina en la sangre es 0,091 g? b) Cuál será la concentración molar por persona de la hemoglobina en la sangre, si su masa molecular es 16700 g/mol. Respuesta: a) 7 L b) 7,78 x 10-7 M 5.- Se disuelven 51,86 g de Co(NO 3 ) 2.6H 2 O en 600 ml de agua, resultando una solución cuya densidad es,02 g/ml. Calcule: a) % m/m de sal anhidra en la solución, b) La fracción molar de agua en la solución y c) El volumen de solución (alícuota) que hay que agregarle a 100 ml de agua para hacer una solución 0,1 M en la sal anhidra. Respuesta: a) 5,0 % m/m b) 0,995 y c) 55,9 ml 6.- Se tiene una solución acuosa de ácido sulfúrico de 78 % de pureza y densidad 1,7 g/ml. Calcule: a) La molaridad del ácido en la solución. b) La molalidad del ácido en la solución. c) Se toman 40 ml de esta solución y se tratan con 200 ml de una solución acuosa 0,7 M en hidróxido de potasio. Calcule la cantidad, en g, del sulfato de potasio que se produce y el número de moles del reactante sobrante. d) Si se toman 150 ml de la solución original del ácido, Cuántos ml de agua deben agregarse para obtener una nueva disolución que sea 3,0 M en ácido sulfúrico? Considere que los volúmenes son aditivos. Respuesta: a) 13,6 M b) 37,0 m c) 12,18 g de sulfato de potasio y sobran 0,474 moles de ácido d) 530 ml 7.- Una disolución acuosa de nitrato de potasio contiene 192,0 g de sal por litro de solución. La densidad de la disolución es 1,14 g/ml. Calcule la concentración de la sal en a) Molaridad b) % m/m y c) Molalidad. Respuesta: a) 1,9 M b) 16,8 % m/m c) 2,0 m 8.- Se disuelven 50 g de sulfato de sodio decahidratado sólido en 50 g de agua y la disolución obtenida tiene una densidad de 1,21 g/ml. Determine: a) El porcentaje en masa de sulfato de sodio anhidro en la solución, b) Los gramos de sulfato de sodio anhidro por litro de solución, c) La molaridad del sulfato de sodio anhidro. Respuesta: a) 20,05 %m/m b) 242,7 g/l c) 1,71 M 9.- Se tiene una solución de azúcar en agua. Cómo clasificaría esta solución, si al agregar un pequeño cristal de azúcar, dicho cristal: a) Permanece inalterado, b) Disminuye de tamaño y c) Aumenta su tamaño? Justifique sus respuestas.
Respuesta: Debe ser respondida por el estudiante. 10.- La solubilidad del nitrato de potasio en agua a 20 C es 2,77 mol/l. Se prepara una solución de esta sal disolviendo 155 g a 80 C para obtener 375 ml de solución. Por enfriamiento a 20 C no se separa sólido, hasta que no se agrega un diminuto cristal de nitrato de potasio, en ese momento todo el soluto en exceso se separa de la solución. a) Qué término cualitativo describe a la solución? justifique su respuesta, b) Cuántos gramos de soluto se separan de la solución? Respuesta: a) Responder el estudiante b) 50,08 g 11.- La solubilidad de Cr(NO 3 ) 3.9H 2 O en agua es de 208 g por 100 g de agua a 15 ºC. Una solución de este hidrato en agua a 35 ºC se forma disolviendo 324 g en 100 g de agua. Si esta solución se enfría lentamente a 15 ºC, no se forma precipitado. A) Qué término cualitativo describe a esta solución? b) Qué podría usted hacer para causar cristalización en la solución? y c) Cuántos gramos de sólido precipitarían al inducir la cristalización a 15 ºC? Respuesta: a) y b) Responder el estudiante c) 116 g 12.- Calcule el % m/m de una solución saturada de dióxido de azufre que se encuentra a 25 C, sabiendo que contiene 250 g de agua y la solubilidad del dióxido es 9,41 g/100 g de agua. Respuesta: 8,6 % m/m 13.- Analice el comportamiento de cada curva de solubilidad de diferentes sales en agua como función de la temperatura y escriba conclusiones generales del gráfico. Explique detalladamente cómo usted prepararía una solución saturada y una sobresaturada de KBr en agua, de acuerdo al gráfico correspondiente?.
Respuesta: Debe ser respondido por el estudiante 14.- Fundamentándose en las siguientes curvas de solubilidad, desarrolle los aspectos que se plantean a continuación: a) Ordene en forma creciente la solubilidad en agua de las sales: Bromuro de potasio, nitrato de plata, nitrato de sodio y cloruro de sodio en todo el intervalo de temperaturas. b) a 20 C Cuál es la sal menos soluble en agua de acuerdo al gráfico?. c) Se desea preparar una solución saturada de dicromato de potasio a la temperatura de 20 C, utilizando 200 g de agua. Indique la máxima cantidad de soluto que se debe disolver. d) Para una experiencia de laboratorio se requiere una solución saturada de Bromuro de potasio. La temperatura de trabajo será 40 C, y la cantidad de agua es de 150 g. Diga la cantidad de soluto que se debe utilizar. e) Explique como usted prepararía una solución sobresaturada de nitrato de sodio en agua a 20 C, de tal forma que al agregar un cristal a esa temperatura se separen 20 g de soluto de la solución. Respuesta: Deben ser respondidas por el estudiante. 15.- Elabore el gráfico de la curva de solubilidad del nitrato de potasio en agua utilizando los datos mostrados en la tabla adjunta y papel milimetrado. En base a la curva de solubilidad construida, determine la cantidad de nitrato de potasio que precipita al enfriar una solución saturada desde 75 C hasta 25 C, si contiene 100 g de agua.
Temperatura ( C) Solubilidad (g KNO 3 /100g H 2 O) 10 21,0 20 31.7 30 45,8 40 64,0 50 85,5 60 110 70 138 80 169 90 202 100 246 Respuesta: Debe ser respondida por el estudiante. 16.- La solubilidad del nitrato de amonio a 25 C y 1 atm de presión es de 192 g/100 g H 2 O. Para cada una de las siguientes proposiciones, indique si es verdadera o falsa y justifique su respuesta: a) A la temperatura de 35 C se obtendrá una solución diluida al disolver 192 g de soluto en 100 g de agua. b) Una mezcla que contiene 192 g de soluto en 200 g de agua a 25 C es considerada una solución saturada. c) Una solución sobresaturada se logra al disolver 250 g de la sal en 100 g de agua a 40 C y se enfría lentamente hasta la temperatura de 25 C. d) 111 g es la masa de soluto precipitado que se obtendrá al disminuir la temperatura de una mezcla hasta los 25 C, si esta contiene 300 g de soluto en 75 gramos de agua. Respuestas: a) Verdadero b) Falso c) Verdadero d) Falso
17.- Cuántos gramos de soluto se requieren para preparar cada una de las siguientes soluciones acuosas?: a) Un litro de Urea, CO(NH 2 ) 2, 0,5 M b) Dos litros de Bromuro de calcio 2 M c) Solución de glucosa, C 6 H 12 O 6, 2 molal en 800 g de agua d) Un kg de solución de glucosa al 2 %m/m. Respuestas: a) 25 g b) 800 g c) 288 g d) 20 g PARTE II: LEY DE RAOULT Y PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES. 1.- Calcule la presión de vapor de una solución 2,5 molal de glucosa en agua a 26 C, suponiendo un comportamiento ideal. La glucosa es un soluto no volátil y no electrolítico. P* vap (H 2 O) es 25,22 mmhg a esa temperatura. Respuesta: 24,14 mmhg 2.- A 50 C se tiene una mezcla formada por 1,26 g de naftaleno (C 10 H 8 ) en 25 g de Benceno (C 6 H 6 ), Calcule la presión de vapor de la solución. P* vap (benceno) = 270 mmhg Respuesta: 261,9 mmhg 3.- A 30 C la presión de vapor del benceno puro es 118 mmhg y la presión de vapor del tolueno puro es 36 mmhg. Cuál es la presión de vapor de una solución entre benceno y tolueno en la que la fracción molar de benceno en la fase líquida es de 0,40 a 30 C? Respuesta: 68,8 mmhg 4.- El punto de ebullición de una solución de 0,402 g de naftaleno en 26,6 g de cloroformo es 0,455 C más alto que el cloroformo puro. Cuál es la constante ebulloscópica del cloroformo? Interprete su resultado. Respuesta: 3,85 C Kg/mol 5.- Qué masa, en gramos, de etilenglicol, C 2 H 6 O 2, debe existir en cada 100 g de una solución acuosa para que disminuya el punto de congelación en 10 C. La constante crioscópica del solvente puro es 1,86 C Kg/mol. Respuesta: 250 g 6.- Cuando se disuelve 1 g de azufre en 20,0 g de naftaleno la solución resultante se congela a una temperatura que es 1,28 C inferior a la del punto de congelación del naftaleno puro. Cuál es la masa molecular del azufre?. La constante crioscópica del solvente puro es 6,8 C Kg/mol.
Respuesta: 256 g/mol 7.- El etanol y el metanol forman una solución aproximadamente ideal. La presión de vapor del etanol es 44,5 mmhg y la del metanol es 88,7 mmhg a 20 C. a) Calcule las fracciones molares del metanol y etanol en una solución que se obtiene por la mezcla de 60 g de etanol con 40 g de metanol. b) Calcule las presiones parciales y la presión de vapor total de esta solución. Respuesta: a) χ etanol = 0,51 y χ metanol = 0,49 b) P etanol = 22,695 mmhg, P metanol = 43,463 mmhg y P total = 66,158 mmhg. 8.- Calcule el punto de congelación normal y el punto de ebullición normal de cada una de las siguientes soluciones: a) 0,32 g de glucosa en 20 g de agua, b) 16 g de NaCl en 185 g de agua, supuesto comportamiento ideal, c) 50 g de cloruro de calcio en 50 g de agua. Las constantes crioscópica y ebulloscópica del agua pura son 1,86 C Kg/mol y 0,56 C Kg/mol respectivamente. Respuestas: a) T eb = 100,05 C y T c = -0,165 C ; b) T eb = 100,828 C y T c = -2,75 C y c) T eb = 105,05 C y T c = -50,3 C 9.- Cuál es el punto de congelación de una solución al 25 % m/m de metanol en agua? Respuesta: -19,372 C 10.- 1,5 g de un carbohidrato obtenido de la cáscara de la avena, disminuye el punto de congelación de 5 g de agua a -3,72 C. Cuál es la masa molecular del carbohidrato?. Respuesta: 150 g/mol 11.- Un polímero de fórmula general (C 2 H 4 ) n, disminuye el punto de congelación del benceno a 0,36 C, cuando se disuelve 1 g de dicho polímero en 5 g de benceno. Cuál es el valor de n en la fórmula? Respuesta: n = 7 12.- Cuál es la masa molecular de una sustancia si una solución acuosa de 100 g/l tiene una presión osmótica de 6,5 atm a 25 C? Respuesta: 375,94 g/mol 13.- Una mezcla que contiene 25 g de Albúmina de huevo por cada litro de solución, ejerce una presión osmótica de 13,5 mmhg a la temperatura de 25 C. Determine la masa molecular de la proteína. Respuestas: 34.270 g/mol. 14.- Cuando se disuelven 6,30 g de una sustancia no iónica y poco volátil en 1000 g de agua, se observa que la solución resultante tiene una temperatura normal de congelación de -0,13 C. Se sabe además que dicha sustancia tiene la siguiente composición elemental: C: 26,66 %; H: 2,22 % y el resto oxígeno.
a) Determine la fórmula molecular de la sustancia. b) Si la solubilidad de la sustancia a 0 C fuera de 3 g en 100 g de agua. Calcule la cantidad de esa sustancia que hay que añadir para saturar la solución original a la temperatura de 0 C. Explique su razonamiento. Respuestas: a) C 2 H 2 O 4 b) 23,70 g CMLH/cmlh/quimicaSAT2012