HOJA NUM. 3. DISOLUCIONES

QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO HOJA NUM. 3. DISOLUCIONES 1. Determinar la concentración molar de una disolución de ácido sulfúrico que contiene 14,7 gramos de
dicho ácido en 750 ml de disolución acuosa, si su densidad es de 1,018 Kg/l
Solución
Molaridad: moles de soluto en 1 L de disolución
Sabemos la cantidad de soluto en gramos, debemos expresarla en moles, para ello calculamos la
masa molar del ácido sulfúrico (H2SO4)
M = 2 + 32 + 4•16 = 98g/mol
Ahora calculamos el número de moles de ácido sulfúrico (n)
n = m/M = (14,7 g)/(98 g/mol) = 0,15 moles de ácido
Estos moles están en 750 mL (0,750 L) de disolución, por tanto la molaridad será
M= (0,15 moles de ácido)/(0,750 L de disolución)=0,2 M
Molalidad: moles de soluto en 1 kg de disolvente
Aquí trabajamos solo con masas. Tenemos 14,7 g (0,15 moles) de ácido sulfúrico y 740 mL de
disolución cuya masa obtenemos mediante la densidad masa disolución = d•v = 1,018kg/L•0,750 L = 0,7635 kg de disolución
Masa de disolvente (agua): la obtenemos quitándole el soluto a la disolución.
masa disolvente = 0,7635 - 0,0147 = 0,7488 kg de disolvente
La molalidad será por tanto
m= 0,15/0,7488 =0,2 m
Porcentaje en masa: gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución
%= (14,7/763,5)•100=1,93%
Fracción molar: moles de soluto por cada mol de disolución
En disolución tenemos 0,15 moles de ácido (soluto) y de disolvente (agua, masa molecular 18
g/mol) tendremos
n_agua=(748,8 g de agua)/(18 g/mol)=41,6 moles
Por tanto la fracción molar del ácido será
X= 0,15/(0,15+41,6)=0,004
1 QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO 2. ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio (Na2S04) se necesitan para preparar 250 mL de una disolución
0,500 M?
Solución
Necesitamos 250 mL de disolución 0,500 M, es decir, que contenga 0,5 moles en 1 litro de
disolución. Si necesitáramos 1 L de disolución tendríamos que pesar 0,5 moles de sulfato de sodio.
Se trata de aplicar la definición de molaridad :
Molaridad= (soluto (moles))/(Volumen disolución (L))
En nuestro caso la molaridad es 0,5 y el volumen de disolución es 0,25 L por tanto despejemos de
la definición anterior y tendremos que
soluto (moles) = Molaridad • Volumen disolución (L)
soluto (moles) = 0,5•0,250 = 0,125 moles de soluto
Ya sabemos la cantidad de soluto necesaria en moles, pero la pide en gramos. Debemos calcular
esa cantidad en gramos para lo que necesitamos la masa molar del sulfato de sodio Na2SO4
Masa molar = 2•23 + 32 + 4•16 = 142g/mol
Por tanto la masa necesaria de sulfato de sodio es
m = 142•0,125 = 17,75 g
3. Hallar los gramos de ácido sulfúrico (H2SO4) contenidos en 46 mL de una disolución 0,3 M.
Solución
Este ejercicio es similar al anterior, pero vas a ver otra forma de resolverlo
La disolución es 0,3 M es decir contiene 0,3 moles en 1 L de disolución. Es decir como la masa
molar del ácido es 98 g/mol (compruébalo) en 1 L de disolución tenemos
masa ácido =0 ,3moles • 98g/mol = 29,4 g
Tenemos 29,4 g de ácido en 1 L de disolución, la pregunta es ahora cuanto habrá en 46 mL.
masa ácido = 29,4 g/ L• 0,046 L = 1,35 g
4. Se desea preparar 250 cc de una disolución 0,29 molar de ácido clorhídrico (HCl) y para ello se
dispone de agua destilada y de un reactivo comercial de tal ácido, cuya etiqueta, entre otros, contiene
los siguientes datos: HCI densidad 1,184 g/mL y 37,5 % en masa. ¿Cuántos mililitros del reactivo
comercial se necesitarán para preparar la citada disolución?
Solución
2 QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO Primero averiguamos la cantidad de ácido puro (soluto) se necesita para la disolución pedida, para
lo cual aplicamos la definición de concentración (como ya sabes por los ejercicios 2 y 3)
moles soluto=molaridad •volumen disolución
moles soluto=0,29 •0,250=0,0725 moles de ácido
Ya sabes los moles necesarios. Como la masa del HCl es 36,5 g/mol, calculamos la masa
correspondiente a esos 0,0725 moles de HCl: 0,0725•36,5 = 2,65 g de HCl
Pero no tenemos ácido puro, sino una disolución. La segunda parte del ejercicio es calcular la
cantidad de ácido comercial del 37,5% en masa y 1,184 g/mL de densidad necesaria para tener
2,65 g de HCl. Es fácil, se trata de porcentajes. Recuerda 37,5 % en masa significa que la
disolución comercial contiene 37,5 g de HCl en 100 g de disolución.
(37,5 g de HCl)/(100 g disolución)= (2,65 g de HCl)/(X g de disolución)
Es una ejercicio de proporciones o de regla de tres si te fijas. Pues necesitamos
X= (2,65•100)/37,5=7,06 g de disolución comercial
Pero nos pide el volumen, pues echamos mano de la densidad
V= m/d=7,06/1,184=5,96 mL
5. Determinar la concentración molar de una disolución obtenida mezclando 250 mL de ácido clorhídrico
0,2 M con 300 mL de disolución del mismo ácido pero de concentración 0,4 M. Suponemos que los
volúmenes son aditivos.
Solución
Como los volúmenes son aditivos en total tendremos 550 mL de disolución. En ella tenemos moles
procedentes de la disolución 0,2 M y moles procedentes de la disolución 0,2 M. El total de moles
de ácido será la suma de los dos
nº de moles=0,2•0,250+0,4•0,300=0,17 moles de HCl
La concentración molar será por tanto
[HCl] = (0,17 moles)/(0,550 L) = 0,31 M
6. Disponemos de ácido clorhídrico comercial (densidad = 1,2 g/cm3 y riqueza 36 % en masa) Calcular
su molaridad y molalidad. A partir de esta disolución, deseamos preparar 500 cm3 de una disolución
de ácido clorhídrico 0,1 M. ¿qué volumen de la disolución inicial hemos de tomar?
Solución
3 QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO Para calcular la molaridad necesitamos saber la cantidad de ácido que hay en 1 L de disolución.
Pero nos da la cantidad de ácido que hay en 100 g de disolución: 36 g (riqueza 36%). Veamos que
volumen corresponden a 100 g de disolución, para lo que usamos la densidad (1,2 g/cm3):
V= m/d= (100 g)/(1,2 g/cm3 )=83,3 cm3=0,0833 L
En ese volumen tenemos 36 g de ácido (Masa molar 36,5 g/mol) por tanto en moles tenemos
moles HCl= 36/36,5=0,986 moles de HCl
Concentración molar del ácido
[HCl]= (0,986 moles)/(0,0833 L)=11,83 M
Molalidad:
tenemos 0,986 moles de HCl en 100 g de disolución. De estos 100 g de disolución 36 son de HCl
por tanto 64 g son de agua
molalidad= (0,986 moles)/(0,064 kg de agua)=15,40 m
Ahora queremos preparar con esto 500 cm3 de disolución 0,1 M. Primero calculamos cuanto ácido
puro nos hace falta
moles necesarios=0,1moles/litro•0,50L=0,05 moles de HCl
Ya sabemos que necesitamos 0,05 moles de soluto. Ahora calculemos la cantidad de disolución
original que contiene esos 0,05 moles
V= (moles soluto)/molaridad= (0,05 moles)/(11,83 moles/L)=0,0042 L=4,2 mL
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