Física y Química 1º Bachillerato Unidad 3: Disoluciones

I.E.S.Emilio Prados Curso 2012/13

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EJERCICIOS PROPUESTOS

UNIDAD 3: DISOLUCIONES 1. 50,0 mL de una disolución de hidróxido de potasio, KOH, contienen 6,1 g de soluto puro. Sabiendo que la densidad de la disolución es 1,100 g/mL, calcula el porcentaje en masa. SOL: 11,1% 2. Calcula la molalidad y la fracción molar de una disolución formada por 2,0 g de etanol, C2H6O, y 90,0 g de agua. SOL: 0,482 m Metanol = 0,0086 Xagua = 0,992

3. Disponemos de una disolución de glicerina (C3H8O3) en agua del 35 % en masa y densidad 1,02 g/ml. Calcula: a) Molaridad, molalidad y fracción molar de la glicerina. B) Volumen de dicha disolución necesario para preparar 250 ml de disolución de glicerina 0,2 M. SOL: a) 3,9 M; 5,85 m; 0,095; b) 12,82 mL

4. Calcular la densidad de una disolución acuosa de sulfato de magnesio 3,6M cuya riqueza es del 20 % en masa. SOL: 2,165 g/mL

5. Disponemos de una disolución 2 M de ácido acético (C2H4O2) cuya densidad es 1,065 g/ml. Calcula: a) Tanto por ciento en masa del ácido en la disolución y molalidad de la disolución. b) Si añadimos 1 litro de agua a 500 ml de la disolución anterior, ¿cuál es su nueva molaridad? SOL: a) 11,27 %; 2,12 m; b) 1,2 M 6. Disolvemos 24 g de cloruro de potasio en agua hasta obtener ¾ L de disolución. Sabiendo que la densidad de la misma, a 20 ºC, es 1017,3 kg/m3, calcula: a) La concentración en % en masa; b) la Molaridad; c) las fracciones molares de soluto y disolvente. SOL:a) 3,15% b) 0,43M c) χKCl 0,0077 χH2O=0,9922

7. ¿Qué cantidad de nitrato de magnesio puro habrá que emplear para preparar 250 ml de una disolución 0,05 M de dicha sal? SOL:a) msto=1,85 g

8. ¿Qué cantidad de hipoclorito de sodio al 96 % habrá que emplear para preparar 25 ml de una disolución 0,15 M de dicha sal? SOL:a) msto=0,29 g

9. El etiquetado de un frasco que contiene una disolución acuosa de amoniaco nos indica que se trata de una disolución al 26,0% en masa y de 0,904 g/mL de densidad. Calcula: a) La molaridad. b) La molalidad. c) La fracción molar del soluto y del disolvente. SOL:a)M=13,79M.b) m=20,6 m c) XNH3 =0,271 d)XH2O =0,729 10. ¿Qué volumen de ácido sulfúrico concentrado de 1’8 g/cm3 de densidad y un 70 % de riqueza habrá que tomar para preparar ½ litro de disolución 0’1 M? SOL: 3,9mL

11. ¿Qué volumen de HCl del 36 % y 1,19 g/cm3 de densidad necesitarás para preparar ¼ litro de disolución 0,23 M de HCl. SOL: 4,9mL

12. Se dispone de ácido sulfúrico al 80 % de riqueza en masa. Calcula: a) su concentración en g/L y su molaridad; b) el volumen necesario para preparar ¾ L de disolución 0,3 M. Nota: Sabemos que la densidad del ácido es de 1800 kg·m–3. SOL: a) 14,58 M b) 15,3 mL

13. Disolvemos 7 g de H2S en 55 g de agua obteniéndose una disolución de densidad 1080 kg·m–3. Determina la concentración en % en masa, en g/L, molaridad y fracción molar de H2S. SOL: a) 11,29% b) 121,0g/L c)3,57M c) χH2S=0,063 14. Disponemos de una disolución de ácido sulfúrico en agua 1,5 M cuya densidad es 1,03 g/ml. Calcula: a) normalidad y % en masa de dicha disolución. b) Volumen de dicha disolución necesario para preparar 200 ml de disolución 0,5 M. SOL: a) 3 N; 14,27 %; b) V(L)= 66,67 ml

15. Disponemos de una disolución de glicerina (C3H8O3) en agua del 35 % en masa y densidad 1,02 g/ml. Calcula: a) Molaridad, molalidad y fracción molar de la glicerina. b) Volumen de dicha disolución necesario para preparar 250 ml de disolución de glicerina 0,2 M. SOL: a) 3,9 M; 5,85 m; 0,095; b) 12,82 ml

16. Disponemos de una disolución 2 M de ácido acético (C2H4O2) cuya densidad es 1,065 g/ml. Calcula: a) Tanto por ciento en masa del ácido en la disolución y molalidad de la disolución. b) Si añadimos 1 litro de agua a 500 ml de la disolución anterior, ¿cuál es su nueva molaridad? SOL: a)11,27 %; 2,12m; b)0,07 M 17. Una disolución concentrada de ácido clorhídrico de un 35,2 % en masa de ácido puro, tiene una densidad de 1,175 g/ml. Averigua el volumen de este ácido necesario para preparar 1,5L de disolución 2 M. SOL:264,7ml

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18. Se disuelven 5 g de ácido clorhídrico en 35 g de agua. La densidad de la disolución resultante es 1,06 g/ml. Halla; a) % en masa, Molaridad y molalidad de la disolución. b) Volumen de dicha disolución necesario para preparar 250 ml de disolución de clorhídrico 0,25 M SOL: a)12,5 %; 3,63 M 3,91 m ; b) 17,22 ml

19.- Determina cuál será la concentración molar de la disolución que se prepara añadiendo 5 g de Na2CO3 del 90 % de riqueza a 80 mL de una disolución 1,5 M de Na2CO3 en agua. Se supone que el volumen de la disolución no varía. SOL:

20.- Tenemos 200 mL de una disolución de H2SO4 1 M. ¿Cuál será la concentración si le añadimos 5 mL de H2SO4 comercial del 98% de riqueza y 1,85 g/mL de densidad? Sol.: 1,43 M

21.- Mezclamos 60 mL de una disolución 0,5 M de glucosa (C6H12O6) en agua con 40 mL de disolución 1,5 M de sal (NaCl) en agua.Calcula la concentración de la glucosa y la sal en la mezcla. Suponemos que los volúmenes son aditivos. Sol.: 0,3 M y 0,6 M

22.- Tenemos 100 mL de una disolución al 40 % de alcohol en agua. ¿Cuál será la concentración si añadimos otros 100 mL de agua? ¿Y si hubiésemos añadido otros 40 mL de alcohol? Dato: suponemos que los volúmenes son aditivos. Sol.: 20 %; 57,14%

23- ¿Qué cantidad de disolución 1,25 M en Na2SO4 debemos coger para tener 0,15 g de ion sodio? Sol.2,6 mL

24. ¿Qué cantidad de disolución 2,5 M de HCl podremos preparar, como máximo, si tenemos 15 mL de HCl del 37 % de riqueza y 1,18 g/mL de densidad? Sol:72 mL

25. Calcule: a) La molaridad de una disolución acuosa de ácido clorhídrico del 25 % en masa y densidad 0’91 g/mL. b) El volumen de la disolución del apartado anterior que es necesario tomar para preparar 1’5 L de disolución 0’1 M. Masas atómicas: Cl = 35’5; H = 1.

26. Calcule el volumen de ácido clorhídrico del 36 % de riqueza en masa y densidad 1’19 g/mL necesario para preparar 1 L de disolución 0’3 M. Se toman 50 mL de la disolución 0’3 M y se diluyen con agua hasta 250 mL. Calcule la molaridad de la disolución resultante. Masas atómicas: H = 1; Cl = 35’5.

27. Se desea preparar 600 mL de disolución de alcohol en agua al 10% en volumen. Calcula las cantidades de alcohol y agua destilada que deben mezclarse. SOL:60 mL y 540 mL 28. Indica cuál será la concentración molar de la disolución que resulta de mezclar 10 mL de un ácido clorhídrico del 37 % de riqueza y 1,18 g/mL de densidad con 80 mL de disolución 1,5 M en ácido clorhídrico. Se supone que los volúmenes son aditivos. Sol:2,67 M 29. Tenemos 200 mL de una disolución de H2SO4 1 M. ¿Cuál será la concentración si le añadimos 100 mL de agua? Suponemos que los volúmenes son aditivos. Sol:0,67 M

30. Tenemos 200 mL de una disolución de H2SO4 1 M. ¿Cuál será la concentración si le añadimos 5 mL de H2SO4 comercial del 98% de riqueza y 1,85 g/mL de densidad? Sol:1,43 M

31. Dada una disolución acuosa de HCl 0,2 M, calcule: a) Los gramos de HCl que hay en 20 mL de dicha disolución. SOL:0,146 g b) El volumen de agua que habrá que añadir a 20 mL de HCl 0,2 M, para que la disolución pase a ser 0,01 M. Suponga que los volúmenes son aditivos. SOL:380 mL

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32. Una disolución de HNO3 15 M tiene una densidad de 1'40 g/mL. Calcule: a) La concentración de dicha disolución en tanto por ciento en masa de HNO3. SOL:67,5% b) El volumen de la misma que debe tomarse para preparar 10 L de disolución de HNO3 0'05 M. SOL:33,33 mL Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1

33. a) Calcule la molaridad de una disolución de HNO3 del 36% de riqueza en peso y densidad 1’22 g/mL. SOL:6,95M b) ¿Qué volumen de ese ácido debemos tomar para preparar 0’5 L de disolución 0’25 M? SOL:18mL Masas atómicas: H = 1; N = 14; O = 16 34. Si 25 mL de una disolución 2’5 M de CuSO4 se diluyen con agua hasta un volumen de 450 mL:¿Cuántos gramos de cobre hay en la disolución original? SOL:9,97 g ¿Cuál es la molaridad de la disolución final? SOL:0,14 M Masas atómicas: O = 16; S = 32; Cu = 63’5

35. Se toman 25 mL, de un ácido sulfúrico de densidad 1,84 g/ cm3 y del 96% de riqueza en peso y se le adiciona agua hasta 250 mL. a) Calcule la molaridad de la disolución resultante. SOL:1,8M b) Describa el material necesario y el procedimiento a seguir para preparar la disolución.

Masas atómicas: H = 1; O = 16; S = 32. b) Material necesario: Pipeta de 25 mL , matraz aforado de 250 mL y frasco lavador. Procedimiento: En el matraz aforado de 250 mL se añaden aproximadamente 150 mL de agua destilada o desmineralizada y a continuación se añaden los 25 mL de ácido sulfúrico concentrado que hemos tomado con la pipeta del frasco del ácido sulfúrico concentrado. Se agrega luego agua con el frasco lavador hasta las proximidades del enrase. A continuación, se enrasa añadiendo con la pipeta agua, gota a gota, hasta que la parte inferior de la superficie cóncava sea tangente con la raya del enrase. Por último, se cierra el matraz aforado con su tapón y se invierte varias veces para uniformizar la concentración de la disolución preparada.

36. Se prepara en el laboratorio un litro de disolución 0,5 M de ácido clorhídrico a partir de uno comercial contenido en un frasco en cuya etiqueta se lee: Pureza: 35 % en peso; Densidad:1,15 g/mL; Masa molecular = 36,5. Calcule el volumen necesario de ácido concentrado para preparar la disolución. Describa el proceso que ha seguido y el material de laboratorio empleado.

37. a) Calcule la masa de NaOH sólido del 80% de pureza en peso, necesaria para preparar 250 mL de disolución acuosa 0,025 M.Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na =23. SOL: 0,31g NaOH

b) Explique el procedimiento para preparar la disolución, indicando el material necesario.

Material necesario: Balanza, vidrio de reloj, vaso de precipitados, embudo, matraz aforado de 250 mL, frasco lavador y pipeta. Procedimiento: Se pesan 0’31 g de hidróxido de sodio sobre un vidrio de reloj y se añaden al vaso de precipitados que contiene unos 100 mL de agua destilada. Se agita hasta que se disuelva completamente. A continuación se vierte mediante el embudo la disolución en el matraz aforado, lavando con un poco de agua, tanto el vaso de precipitados como el embudo, para disolver las pequeñas cantidades de hidróxido de sodio que pudieran haber quedado. El agua del lavado se vierte también en el matraz aforado. Se agrega luego agua hasta las proximidades del enrase. A continuación, se enrasa añadiendo con la pipeta agua, gota a gota, hasta que la parte inferior de la superficie cóncava sea tangente con la raya del enrase. Por último, se cierra el matraz aforado con su tapón y se invierte varias veces para uniformizar la concentración de la disolución preparada.

38. Mezclamos 400 mL de una disolución 0.5 M de amoníaco con 100 mL de una disolución 2M de la misma sustancia. ¿Qué concentración en molaridad tendrá la disolución? SOL: 0,8M

39. Se mezclan 300 mL de una disolución de ácido nítrico 2 M con 200 mL de otra disolución del 25% en masa del mismo ácido y 1,15g/mL de densidad. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, calcula la concentración de la disolución final. Sol:3,0mol/L 40. El ácido nítrico concentrado contiene un 65,0% en masa de ácido y su concentración es 14,0 mol/L. Determina la densidad de una disolución de ácido nítrico concentrado. Sol: 1,36 g/mL. 41. ¿Qué masa de soluto se debe añadir a 240 mL de una disolución del 25% en masa y densidad 1,24 g/mL para aumentar su concentración hasta el 40%? Sol: 74,4 g

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PROPIEDADES COLIGATIVAS Y SOLUBILIDAD 1. Explica a qué se deben los siguientes fenómenos: a) Cuando las ciruelas pasas se introducen en agua, se hinchan. b) Aparecen peces muertos en el riachuelo al que se vierten las aguas de refrigeración de una fábrica. c) Se echa sal para deshacer las placas de hielo en las carreteras. d) Para preparar una disolución sobresaturada de KNO3 disolvemos todo el soluto que pueda en caliente y esperamos a que enfríe. Sol: a) El interior de las ciruelas es un medio hipertónico con respecto al agua. La membrana de las ciruelas es semipermeable, es decir, permite que pase el agua a su través. Pasará agua al interior de las ciruelas hasta que se iguale la presión osmótica del interior y el exterior de la ciruela.

b) Las aguas de refrigeración suelen estar calientes, por lo que pueden hacer que aumente la temperatura del agua del riachuelo. Al aumentar la temperatura disminuye la cantidad de oxígeno disuelto, lo que puede hacer que los peces se mueran por asfixia.

c) El punto de fusión de una disolución es menor que el del disolvente puro. Al echar sal al agua hacemos que esta congele por debajo de los 0 ºC, con lo que se deshacen las placas de hielo.

d) El KNO3, como la mayoría de los sólidos, se disuelve mejor en caliente que en frío. Si preparamos una disolución saturada en caliente y la dejamos enfriar poco a poco se puede mantener disuelta más cantidad de la que corresponde a la disolución saturada a baja temperatura. Es un equilibrio inestable, y cualquier cambio puede hacer que precipite el exceso de KNO3.

2. Explica a qué se deben los siguientes fenómenos: a) El café con hielo se prepara añadiendo el azúcar al café caliente y luego se ponen los hielos. b) Las bebidas gaseadas como el cava o la cerveza se deben servir en copas frías. c) Si colocamos en un vaso 100 mL de una disolución de agua con azúcar y en otro vaso igual 100 mL de agua, se evapora más lentamente el agua que tiene el azúcar disuelto. Sol: a) El azúcar, como la mayoría de las sustancias sólidas se disuelve mejor en caliente que en frío. Por eso se disuelve en caliente y luego se enfría la disolución. b) La solubilidad de los gases disminuye al aumentar la temperatura. Las bebidas gaseadas se sirven en frío para que mantengan una mayor concentración de gas disuelto. c) La presión de vapor de una disolución es menor que la del disolvente, por eso se evapora más lentamente el agua que tiene azúcar que el agua sola.