Soluciones

Soluciones
Temario: Definición de solución. Soluto y solvente. Soluciones diluidas, concentradas
y saturadas. Unidades físicas de concentración: %p/p, %p/v, g/l. Unidades químicas de
concentración: molaridad (M), Normalidad (N), molalidad (m) y fracción molar (x).
Mezcla de soluciones y dilución. Estequiometría de soluciones.
1. Un químico le entrega una solución preparada disolviendo una masa conocida de
la sustancia pura A en agua destilada y llevando a volumen en un recipiente
volumétrico ¿Qué datos necesita para calcular la concentración en las siguientes
unidades: a) %p/p, b) %p/v, c) m, d) M, e) x, f) N? g) Si luego de preparada la solución
descubre que, por error, se ha usado la sustancia pura B en lugar de la A para
preparar la solución, ¿qué unidades de concentración debe recalcular?
2. Si la sustancia del problema 1 no era pura, ¿debe recalcular las concentraciones?
¿qué otro dato debe conocer para ello?
3. Una solución acuosa contiene 8,20 % p/p de azúcar y tiene una densidad de 1,03
g/mL ¿Cuántos gramos de azúcar hay en 400,0 mL de solución? Rta: 33,8 g de azúcar
4. ¿Cuál es el % p/v de una solución de densidad 1,05 g/mL que contiene 10,00 g de
cierta sal disuelta en 200,00 g de agua? Rta: 5,00 %p/v
5. ¿Cuál es la molaridad de una solución que contiene 250,00 g de CaCl2 en 1500 mL
de solución? Rta: CaCl2 1,501 M
6. Calcular la densidad de una solución que fue preparada disolviendo 0,25 moles de
K3PO4 en 400,00 g de agua. El volumen final de la solución es de 424 mL.Rta: δ = 1,07
g/mL
7. ¿Cuál es la molaridad de una solución de NH4OH 28,0 % p/p y densidad 0,90
g/mL? Rta: NH4OH 7,2 M
8. Se prepara una solución disolviendo 300,00 g de Mg(ClO3)2 en 1500 g de agua. Si
la densidad de la misma es de 1,25 g/mL, calcular la concentración expresada en
%p/p, %p/v, M y m. Rta: 16,67 %p/p, 20,8 %p/v, Mg(ClO3) 2 1,09 M, 1,047 m
9. Una solución de NaCl tiene dos rótulos: 2,50 %p/v y 2,30 %p/p ¿Cuál es su
densidad? Rta: δ = 1,09 g/mL
10. Se prepara una solución de K2Cr2O7 1,0 %p/v partiendo de una droga que tiene
una riqueza en K2Cr2O7 del 90 %p/p. a) Calcular los moles de soluto y gramos de
impurezas presentes en 2000 mL de solución. b) Para calcular el %p/p de la solución,
¿qué otro dato necesita? Rta: a) 0,07 moles de K2Cr2O7
11. Una solución de H2SO4 es 0,21 M. Calcular su normalidad sabiendo que se
utilizará como: a) ácido diprótico, b) ácido monoprótico.
12. Calcular la masa de cada una de las siguientes sales que debería disolver en agua
para poder preparar 300 mL de solución 0,35 N (actuando como tales): NaCl, CaCl2,
K3PO4, Fe2(SO4)3, (NH4)2SO3, Ca(IO3)2.
13. Calcular %p/v, M, m y %p/p de una solución H3PO4 0,77 N (como ácido triprótico)
cuya densidad es 1,09 g/mL.
14. Se prepara una solución de Cr2(SO4)3 disolviendo 0,528 g de la sal en suficiente
cantidad de agua para completar 200 mL de solución. a) Calcular la concentración
molar de la sal, la concentración molar de los iones Cr3+ y la concentración molar de
los iones SO42-, b) Calcular la concentración normal de la sal, y la de sus iones.
Compare los valores de las concentraciones molares y normales. c) Calcular el
volumen de solución que contiene 2,5 x 1020 iones SO42-.
15. Calcular la concentración molar de las soluciones resultantes de agregar 50 mL de
una solución de NaNO3 0,11 M a: a) 50 mL de agua destilada. b) 100 mL de agua
destilada. c) 50 mL de una solución de NaNO3 0,30 M. d) 100 mL de una solución de
NaNO3 4,0 %p/p y δ = 1,07 g/mL.
16. Se tienen 20 g de una solución de CaCl2 25 %p/v y δ = 1,08 g/mL. Calcular los
gramos de agua que se deben agregar a esta solución para obtener una solución final
que tenga una concentración: a) 0,445 M. b) 15 %p/p. c) 5,5 %p/v
17. ¿Cuál es el %p/p y el %p/v de una solución de HNO3 de δ = 1,41 g/mL de la cual
se debieron tomar 2,0 mL para preparar 300 mL de una nueva solución 0,12 M?
18. Un litro de HCl 12.0 M se diluye a 20.0 L. Calcular la molalidad de la solución
diluida si su densidad es 1,02 g/mL. Rta: 0,601
19. ¿A qué volumen habrá que diluir 10,00 mL de Pb(NO3)2 1,0 M para obtener una
solución que contenga 10,0 mg/mL de Pb+2? Rta: 2,1 x102 mL
20. Calcular la concentración M, y g/L de todos los iones presentes al mezclar 100.0
mL de una solución 0,21 M de MgCl2 con: a) 50.0 mL de agua. b) 150.0 mL de
solución de MgCl2 0,45 M. c) 220.0 mL de solución de Mg(NO3)2 0,37 M. d) 220.0 mL
de solución de AlCl3 15 %p/p y δ = 1,10 g/mL. e) 110.0 mL de solución de Al(NO3)3
0,12 M. Rta: a) [Mg+2]:0,14 M y 3,4 g/L; [Cl-]:0,28 M y 10 g/L; b) [Mg+2]:0,35 M y 8,4 g/L; [Cl-
]:0,70 M y 25 g/L; c) [Mg+2]:2,6 M y 62 g/L; [Cl-]:0,13 M y 4,6 g/L; [NO3-]: 5,0 M y 3,1x102 g/L; d)
[Al+3]:0,34 M y 9,18 g/L; [Cl-]:1,1 M y 39,05 g/L; [Mg+2]:0,066 M y 1,6 g/L; e) [Al+3]:0,062 M y 1,7
g/L; [NO3-]: 0,18 M y 11 g/L, [Mg+2]: 1,0 M y 24 g/L; [Cl-]: 2,0 M y 71 g/L;
21. Se hace una dilución 1:5 (un volumen de ácido en 5 volúmenes de agua) de 10.0
mL de solución de H2SO4 98 %p/p y δ= 1,84 g/mL. a) ¿Cuál es la concentración de la
solución diluida en términos de M, %p/p, N y %p/v? b) ¿Cuántos gramos de agua hay
en la última solución?. c) Repetir los cálculos si la dilución fue 1/5 (un volumen de
ácido en 5 volúmenes finales). Rta: a) 3,07 M, 6,14 N, 30,0 %p/v, 27,9 %p/p; b) 50,4 g
de agua c) 3,68 M, 7,36N, 36,0 %p/v, 30,8%p/p, 40,4 g de agua
22. Se mezclan tres soluciones de HNO3: solución 1) 20,00 mL 30,00 %p/p y δ= 1,220
g/mL; solución 2) 45,0 mL 0,22 M y solución 3) 300,0 g 1,200 M y δ = 1,100 g/mL.
Calcular la concentración M y el número total de moles de ácido de la solución mezcla.
23. Se tienen 140 mL de una solución de Ba(OH)2 0,025 M (solución 1), y 90,00 mL de
solución de KOH 10,00 %p/v (solución 2). La solución 1 y la solución 2 se mezclan
obteniéndose la solución F (final). a) ¿Cuántos iones Ba+2 hay en la solución 1? ¿y en
la F? b) ¿Cuántos iones OH- hay en la solución 1? ¿y en la F? c) ¿Cuál es la
concentración normal de OH- de la solución 2? ¿Y en la F? d) ¿Cuál debería ser la
concentración normal de OH- en la solución 1 para que la normalidad de OH- en la
solución F sea igual a la 2? Expresar este último resultado en términos de normalidad
y molaridad de Ba(OH)2 y de molaridad de OH-.
24. La solución F anterior se transfiere a un matraz de 2,00 L y se lleva a volumen con
agua destilada. a) ¿Ha variado el número de iones respecto al que había antes de la
dilución? ¿Cuántos mL de agua se agregaron? b) Calcular la M y la N de cada ión (K+,
Ba+2 y OH-) en el matraz.
25. Se necesita conocer con exactitud la concentración de una solución de HCl. Para
ello se toman 10,00 mL de dicha solución y se les agrega cuidadosamente una
solución de NaOH 0,5500 M hasta que la reacción entre el HCl y el NaOH se
complete. Si el volumen de la solución de NaOH agregado fue 23,20 mL ¿Cuál es la
concentración de la solución de HCl? ¿Cómo se llama el proceso utilizado?
26. Se mezclan 80,0 mL de solución 0,0520 M de Ba(OH)2 con 70,0 mL de solución
0,180 %p/v de Ba(OH)2 y 100 mL de solución 0,0280 M de H2SO4. Calcular la
concentración de todos los iones en la solución mezcla (tenga presente que al
mezclarlas se forma cierta cantidad de BaSO4, que es insoluble en agua).
27. ¿Cuántos mL de solución 0,440 M de Na2SO4 se deben agregar a 120 g de
solución de CaCl2 15,0 %p/p para que todo el ión calcio de la solución de CaCl2
precipite como CaSO4 (insoluble)?
28. Se tiene una solución de H2SO4 cuya densidad es de 1,15 g/mL. De ella se extraen
20 mL y se los neutraliza completamente con 28 mL de una solución de NaOH 0,25 M.
a) ¿Cuál es el %p/p de la solución de H2SO4? ¿Cuántos gramos de ácido reaccionan?.
b) Repetir el cálculo si la solución original era de NaHSO4 en lugar de H2SO4.
29. El PbCO3 es insoluble en agua. A 125,0 mL de solución de Pb(NO3)2 se les
agrega, gota a gota, una solución de Na2CO3 hasta que el agregado de una gota no
produce más precipitación de PbCO3. Se separa el precipitado, se seca y se pesa,
obteniéndose una masa de 1,200 g. a) Calcular la concentración de la solución original
de Pb(NO3)2, expresándola en mg/L de Pb (II). b) Si la concentración de la solución de
Na2CO3 era 1,0 M, ¿cuántas gotas de dicha solución se agregaron? (1 gota equivale a
0,05 mL de solución).
30. 22,0 mL de solución 0,0150 M de K2CrO4 se mezclan con 45,0 mL de solución 10,0
%p/p y δ = 1,05 g/mL de AgNO3. a) ¿Cuál es la masa de precipitado (Ag2CrO4)
formado? b) ¿Cuántos gramos del reactivo en exceso quedan sin reaccionar? c) ¿Cuál
es la concentración de los iones que no reaccionaron?
31. ¿Cuál es el %p/p de una solución de H2SO4 de densidad 1,8 g/mL, si para
neutralizar 45,0 mL de la misma se requirieron 400 mL de NaOH 2,00 M?
32. Se añaden 250 mL de Ba(NO3)2 0,120 M a 250 mL de una solución 0,300 M de
H2SO4. a) ¿Qué masa en gramos de BaSO4 precipitará? b) ¿Cuál será la
concentración molar y normal de los solutos presentes en la solución luego de la
precipitación?
33. En el problema anterior se ha supuesto que el BaSO4 es totalmente insoluble en
agua. En realidad, el BaSO4 es muy poco soluble, pero una pequeña cantidad de la sal
se disuelve en agua. Si la solubilidad del BaSO4 es de 0,023 g/100 mL ¿cuál será la
masa del precipitado? ¿Cuál será la concentración de sulfato de bario en la solución?
34. Se mezclan 20,00 mL de HNO3 30,00%p/p y δ = 1,220 g/mL con 45,00 mL de otra
solución del mismo ácido 0,2200 N y 300,0 g de otra 1,200 M y δ = 1,100 g/mL.
Calcular la concentración M y el número de equivalentes de ácido contenidos en la
solución final.
35. ¿Cuál es el %p/p de una solución de H2SO4 de δ= 1,8 g/mL si para neutralizar
40,00 mL de la misma se requirieron 250 mL de Ca(OH)2 2,00 N?
Problemas adicionales
1. ¿Cuál será el peso molecular relativo de una sustancia si al disolver 3,0 g de la
misma en 150 mL de agua destilada se obtiene una solución 0,80 M? (suponer que no
hay cambio de volumen al disolverse el sólido).
2. Calcular el %p/v, %p/p y molalidad en cada caso: a) 0,15 g de Zn(NO3)2 disueltos
en 8,500 moles de agua (densidad de la solución: 1,050 g/mL). b) 1,40.1022 moléculas
de (NH4)2SO4 disueltas en 40,0 mL de solución (densidad de la solución: 1,10 g/mL). c)
0,240 moles de Ba(NO3)2 en 400 g de agua (densidad de la solución: 1,03 g/mL). d)
0,018 moles de Na2CO3 disueltos en 400 mL de agua (densidad del agua: 1,0 g/mL;
densidad de la solución: 1,03 g/mL). e) 40,0 g de alcohol etílico (C2H6O) en 80,0 g de
agua (densidad del alcohol: 0,790 g/mL). Suponga volúmenes aditivos.
3. Calcular qué volumen de cada una de las siguientes soluciones acuosas contiene
2,30 x 1022 moléculas de soluto: a) Cu(NO3)2 0,60 M. b) HNO3; Xsoluto = 0,09 y δ = 1,1
g/mL. c) Ba(OH)2 8,20 %p/p y δ = 1,05 g/mL. d) Al(NO3)3 1,80 M.
4. Las soluciones concentradas de HNO3 tienen un 63,00 %p/p de pureza y una
densidad de 1,41 g/mL. a) Calcular los moles de ácido en un frasco que contiene
1,000 Kg de solución. b) ¿Cuál es la concentración molar de dicha solución
concentrada? c) Si se toman 45,0 mL de la solución concentrada, ¿cuántos moles de
soluto hay en ese volumen? ¿Cuál es su concentración molar? ¿Cual es la
concentración molar de la solución que queda en el frasco?
5. Se diluyen con agua, hasta un volumen final de 300 mL, 4,50 mL de la solución
concentrada del problema anterior ¿Cuántos moles de soluto hay en los 300 mL?
¿Cuál es la concentración M y %p/v? b) Los 300 mL de la solución diluida se dividen
en 3 frascos goteros de 100 mL ¿Qué rótulo se debe poner a cada frasco?
6. ¿A qué volumen habrá que diluir 100,0 mL de HCl 6,00 M para obtener una
solución 1,500 M?
7. Calcular las nuevas concentraciones molares que se obtienen al agregar 80,0 mL
de solución de Cu(NO3)2 0,39 M a: a) 500 mL de agua destilada. b) 150 mL de
solución del mismo soluto 0,15 M. c) 230 mL de solución del mismo soluto 1,4 %p/p y
δ = 1,1 g/mL. d) 200 g de solución del mismo soluto 2,1 %p/v y δ = 1,1 g/mL.
8. ¿Qué volumen habrá que tomar de una solución de MnCl2 3,2 M para obtener
200,0 mL de solución que contenga 5,00 mg/mL de Mn2+?. Rta: 5,7 mL
9. Se mezclan 1,20 mL de solución de NaNO3 63,0 %p/p y δ = 1,42 g/mL con 20,00
mL de solución de NaCl 0,5000 M y se agrega agua destilada hasta completar 750 mL.
Calcular la molaridad de la solución respecto a cada ión presente. Rta: [Na+]=0,0301M,
[NO3-]=0,0168M, [Cl-]=0,0133M
10. Se tiene una solución de HCl 36,0 %p/p y δ = 1,18 g/mL, de la cual se toman 15,0
mL y se diluyen hasta 500,0 mL; de esta última solución se toman 20,00 mL. A estos
20,00 mL se les agrega gota a gota una solución de AgNO3, deteniéndose el agregado
cuando ya no se observa que se forme un precipitado de AgCl al caer la gota. El
volumen de solución de AgNO3 agregado es 5,2 mL ¿Cuál es la concentración de la
solución de AgNO3? Rta: 1,3 M
11. ¿Qué volumen de agua habrá que agregar a 400,0 mL de solución de HNO3 2,50
M para que al tomar 25 mL de la nueva solución se neutralicen exactamente 2,2200 g
de Ba(OH)2? Rta: 565 mL
12. Se hacen reaccionar 15,00 g de Ca(OH)2 impuro con 30 g de NH4Cl de acuerdo a:
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → 2 NH3 (g) + CaCl2 + 2 H2O.
El gas (amoníaco) formado se recoge disolviéndolo en agua destilada (el amoníaco es
muy soluble en ésta), obteniéndose 25,00 mL de una solución 3,00 M de amoníaco.
Calcular la pureza del Ca(OH)2. Rta: 18,5 %
13. Se hacen reaccionar 150,0 mL de HCl 36,0 %p/p y δ = 1,16 g/mL con 120 g de
CaCO3 90,0 %p/p. La reacción es: 2 HCl + CaCO3 → CaCl2 + CO2(g) + H2O. El gas
obtenido (CO2) se hace burbujear en 150,0 mL de agua destilada, obteniéndose una
solución 15,0 %p/v. Calcular el rendimiento, de la reacción (suponer que no hay
cambio de volumen). Rta: 47,4 %
14. Calcular el peso equivalente y el número de equivalentes de cada uno de los
siguientes solutos en 100,0 mL de solución: a) Ba(OH)2 0,25 N (reaccionará perdiendo
ambos OH- ). b) HNO3 20,0 %p/v (reaccionará como ácido). c) Na3PO4 1,2 M
(reaccionará como sal). Rta: a) Pequiv: 85,7, nro equiv: 0,025 b) Pequiv: 63, nro equiv:
0,317 c) Pequiv: 54,7, nro equiv: 0,36
15. Calcular las nuevas concentraciones normales que se obtienen al agregar 80,0 mL
de solución de Cu(NO3)2 0,780 N a: a) 500,0 mL de agua destilada, b) 150,0 mL de
solución del mismo soluto 0,1500 M, c) 230,0 mL de solución del mismo soluto 1,40
%p/p y δ = 1,10 g/mL, d) 200 g de una solución del mismo soluto 2,1%p/v y δ = 1,10
g/mL. Rta: a) 0,108 N, b) 0,4670 N, c) 0,3232 N, d) 0,389 N
16. Se mezclan 1,20 mL de NaNO3 63,0 %p/p y δ = 1,42 g/mL con 20,00 mL de NaCl
0,5000 M y se agrega agua destilada hasta completar 750 mL. Calcular la normalidad
de la solución respecto a cada ión presente. Rta: [Na+]=0,0301N, [NO3-]=0,0168N, [Cl]=0,0133N
17. Se tiene una solución de H2SO4 cuya densidad es de 1,15 g/mL. De ella se extraen
20,00 mL y se los neutraliza completamente con 28,00 mL de una solución de NaOH
0,2000 M. ¿Cuál es el %p/p de la solución de H2SO4? ¿Cuántos equivalentes de ácido
reaccionan? Rta: 1,19% p/p, 5,60 x10-3 equiv