Unidad didáctica 4 Sólidos, líquidos y gases.

Unidad didáctica 4
Sólidos, líquidos y gases.
1.- Estados de agregación de la materia.
Estados de agregación: son las tres formas o apariencias en que se puede presentar la materia:
estado sólido, estado líquido y estado gaseoso.
1.1.- Características de los estados de agregación según la teoría cinético - corpuscular.
Estado sólido: las partículas están unidas por unas fuerzas muy intensas que no les permiten
dejar sus posiciones fijas. Sólo pueden vibrar ligeramente sobre estas posiciones, por eso
mantienen constantes su forma y su volumen y son incompresibles.
Estado líquido: las fuerzas entre las partículas
son más débiles, por lo que pueden moverse con
cierta facilidad, además de vibrar, pueden girar y
deslizarse unas respecto de otra. Mantienen
constante su volumen pero pueden variar su
forma. Son incompresibles.
Estado gaseoso: las partículas están muy
separadas unas de otras porque las fuerzas entre
ellas son casi nulas y se mueven con gran
velocidad. Las partículas poseen movilidad total: vibración, rotación y traslación. Varía tanto
la forma como el volumen, o sea, los gases son compresibles.
Para saber más
En las estrellas, la temperatura es tan alta que los electrones escapan de los átomos y la materia
está en forma de plasma (el cuarto estado de la materia), un gas muy denso e ionizado,
compuesto por aniones y cationes, separados entre sí y libres. El plasma conduce la electricidad
y se ve afectado por los campos magnéticos. Los fluorescente, los letreros de neón, las pantallas
de plasma, contienen plasma. También se encuentran en estado de plasma algunas zonas de las
llamas y el aire que se encuentra en el recorrido de un rayo.
El condesado de Bose-Einstein es el quinto estado de la materia. Se alcanza cuando la
temperatura es muy baja. Es un estado tan frío y denso que los átomos pueden quedar inmóviles.
1.2.- Diagrama de fases.
El diagrama de fases de una sustancia pura es una gráfica que
muestra las condiciones de presión y temperatura a las que dicha
sustancia existe como sólido, líquido o gas. En un diagrama se
pueden encontrar:
Regiones: zonas donde solo existe una fase, que corresponde a
uno de los estado de agregación.
Líneas de coexistencia o ramas de equilibrio, que corresponde a las condiciones de P y T a las
que coexisten en equilibrio dos fases. Hay tres, de fusión (coexistencia de sólido y líquido), de
sublimación (coexistencia de sólido y gas) y de vaporización (coexistencia de líquido y gas).
Puntos singulares. Son dos. El punto triple, T, en el que coexisten en equilibrio las tres fases:
sólido, líquido y gas; y el punto crítico, C, que marca el final de la rama de vaporización.
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2.- Leyes de los gases ideales.
Para simplificar el estudio de los gases se utiliza un gas hipotético, llamado gas ideal o perfecto
que es aquel cuyas partículas ocupan un volumen despreciable frente al del recipiente que
contiene el gas y en el que las fuerzas de atracción entre ellas son nulas.
Presión de un gas: fuerza ejercida por el gas sobre la unidad de superficie
de la pared del recinto que lo contiene. Es debida a los continuos choques
de las moléculas del gas contra las paredes del recipiente que lo contiene.
La unidad de presión del sistema internacional es el Pascal (N/m2).
Pero no es una unidad muy apropiada para medir la presión en gases, así
que, se suele tomar como unidad la atmósfera.
Equivalencias: 1 atm = 760 mm de Hg = 101.325 Pa.
2.1.- Ley de Boyle - Mariotte.
Si se representa en una gráfica, cómo varía la presión al ir
variando el volumen de un gas contenido en el interior de un
cilindro (manteniendo constante la temperatura), se obtiene
una hipérbola, (que recibe el nombre de isoterma porque une
puntos con la misma temperatura). Esto indica que:
El volumen ocupado por un gas, a temperatura constante, es
inversamente proporcional a la presión aplicada.
p·V=K
Si se repite la experiencia a una temperatura distinta, el producto de la presión por el volumen
alcanza también un valor constante pero diferente del anterior.
2.2.- Ley de Charles. Temperaturas absolutas.
Si se representa, cómo varía el volumen de un gas al variar la
temperatura (manteniendo constante la presión), se obtiene una
línea recta, (que recibe el nombre de isobara porque une puntos
con la misma presión). Esto indica que:
A presión constante, el volumen ocupado por un gas es
directamente proporcional a la temperatura a que está sometido.
V=k·T
Si la experiencia se repite a presiones distinta, la ecuación es parecida pero con k diferente.
Todas las isobara se cortan en un punto, 273'15 ºC, que es el cero absoluto de temperatura. En el
cero absoluto el volumen del gas se haría cero.
La escala absoluta recibe el nombre de escala Kelvin.
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2.3.- Ley Gay Lussac. Temperaturas absolutas.
Si ahora se representa, como varía la presión de un gas al variar la
temperatura (manteniendo constante el volumen), se obtiene una
línea recta (que recibe el nombre de isocora porque une puntos
con el mismo volumen). Esto indica que:
A volumen constante, la presión que ejerce un gas es
directamente proporcional a la temperatura a que está sometido.
p=k·T
Si la experiencia se repite con un volumen distinto V2, la expresión es parecida pero con k
diferente. Todas las isocoras también se cortan en el punto, 273'15 ºC, el cero absoluto de
temperatura. En el cero absoluto la presión del gas se haría cero.
2.4.- Ecuación general de los gases ideales.
Si se combinan las tres ecuaciones anteriores:
p1 x V1 = p2 x V2 (T = cte)
V1 V2
=
T1 T2
(p = cte)
p1 p2
=
(V = cte)
T1 T2
Se obtiene:
p1 × V1 p2 × V2
=
T1
T2
Para una masa de gas dada, el producto de la presión por el volumen dividido por la
temperatura absoluta permanece siempre constante.
p× V
= R = cte ó pV = RT (para 1 mol)
T
Puede escribirse también:
R es una constante universal, que sólo depende de las unidades empleadas para medir p, V, y T.
Se puede calcular su valor sabiendo que 1 mol de cualquier gas ideal, en c.n., ocupa un volumen
de 22'4 litros, resultando:
1 atm × 22'4 L
atm L
R=
= 0'082
1 mol × 273'15 K
K mol
Si en lugar de tratarse de 1 mol, se considera un número n de moles se obtiene la ecuación
general de los gases ideales:
P·V=n·R·T
Equivalencias: R = 0' 082
atm l
cal
J
= 1' 99
= 8' 3149
K mol
K mol
K mol
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2.5.- Mezcla de gases. Ley de Dalton de las presiones parciales.
Cuando se mezclan varios gases que no reaccionan químicamente entre sí, cada uno de ellos se
comporta como si estuviera solo en el recipiente que los contiene. Como la presión de un gas
depende de forma directa del número de partículas existentes, a la presión total de la mezcla debe
contribuir cada gas en función del número de partículas del mismo existentes en la mezcla.
Presión parcial, de un gas en una mezcla, es igual a la presión que ejercería el gas si ocupara,
por separado, todo el volumen de la mezcla, en las mismas condiciones de temperatura.
pi = Xi · pTotal
La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada
gas, en las mismas condiciones de volumen y temperatura.
pTotal = Σpi =
R⋅T
∑ ni
V
3.- Clasificación de las sustancias.
Sustancia
¿Tiene más de un componente que pueden separarse por métodos físicos?
(Decantación, filtración, tamizado, cambio de estado,…)
Si
No
Mezcla
Sustancia Pura
1. Tamaño de las partículas
2. ¿Aspecto?
1. Muy pequeño
2. Transparente
Mezcla Homogénea
¿Se descompone en elementos más simples por métodos químicos?
(Combustión, oxidación, digestión…)
1. Intermedio.
1. Grande.
2. Turbio al trasluz 2. Opaco
Coloide
Mezcla Heterogénea
Si
Elemento
No
Compuesto
Para saber más…
Fase continua
Tipos de
coloides
Gas
Líquido
Sólido
Fase dispersa
Gas
Líquido
Sólido
No es posible. Los gases son
solubles entre sí.
Espuma.
Ej.: espuma de afeitado
Espuma sólida.
Ej.: piedra pómez, aerogeles.
Aerosol líquido.
Ej.: niebla, algunos spray.
Emulsión.
Ej.: leche, mayonesa, sangre.
Gel.
Ej.: gelatina, gominola, queso.
Aerosol sólido.
Ej.: humo.
Sol.
Ej.: pinturas, tinta china.
Sol sólido.
Ej.: cristal de amatista.
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Mezcla: sustancia que tiene dos o más componentes que se pueden separar utilizando solo
métodos físicos.
•
Mezcla homogénea: mezcla de aspecto uniforme, formada por partículas tan pequeñas que
no se pueden ver ni al microscopio. Es transparente. Suele recibir el nombre de disolución.
Ej.: el agua de mar, agua y azúcar, etc.
•
Coloide, suspensión o dispersión: mezcla de aspecto uniforme (aunque, a veces, no es
permanente) formada por partículas de tamaño intermedio. Aparece turbia al mirarla al
trasluz. Ej.: la niebla, pintura, leche, etc.
•
Mezcla heterogénea: mezcla de aspecto no uniforme, formada por partículas bastante
grandes. Es opaca. Ejemplo: el cocido, granito, agua y aceite, etc.
Sustancia pura: sustancia que tiene un único componente y, por tanto, no se puede separar en
sustancias más simples utilizando sólo métodos físicos.
•
Elemento: componente básico de la materia que no puede descomponerse en otros más
sencillos ni por métodos físicos ni por métodos químicos normales (se excluyen los procesos
nucleares y radiactivos). Ej.: hidrógeno, nitrógeno, plata, cobre, mercurio, etc.
•
Compuesto: sustancia pura formada por más de un elemento químico, unidos en una
proporción fija, en los que se puede descomponer por métodos químicos normales. Ej.:
agua, dióxido de carbono, sal, etc.
4.- Disoluciones. Componentes de una disolución.
•
Disolución: es una mezcla homogénea de dos o más sustancias, que no reaccionan entre sí,
en proporción variable.
•
Disolvente: es la sustancia que hace de medio de disolución y suele estar en mayor
proporción.
•
Soluto: es la sustancia que se disuelve y suele estar en menor proporción.
4.1.- Clasificación de las disoluciones.
•
Diluida si contiene una pequeña proporción de soluto.
•
Concentrada si la proporción de soluto respecto a la del disolvente es grande.
•
Saturada si, a cierta temperatura, contiene la máxima cantidad posible de soluto disuelto.
Se dice que ya no admite más soluto a esa temperatura.
•
Sobresaturada si contiene más soluto disuelto del que realmente admite el disolvente. Este
tipo de disoluciones es inestable y basta cualquier alteración de las condiciones (temperatura,
presencia de núcleos de cristalización, etc.) para que precipite el exceso de soluto.
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4.2.- Concentración de una disolución.
La concentración de una disolución, es una medida de la cantidad de soluto que hay disuelto en
ella. Se puede expresar de distintas formas:
•
Tanto por ciento en masa- número de gramos de soluto contenido en 100 g de disolución.
% en masa =
gramos de soluto
⋅ 100
gramos de disolución
•
Gramos por litro- número de gramos de soluto disuelto por litro de disolución.
representa por g/l.
•
Molaridad- número de moles de soluto contenidos en un litro de disolución.
M=
Se
moles de soluto
gramos de soluto
; moles de soluto =
Litros de disolución
masa molecular
•
Molalidad- número de moles de soluto existentes en una disolución por cada kilogramo de
disolvente.
moles de soluto
m=
kg de disolvente
•
Fracción molar- número de moles de un componente dividido por el número total de moles
presentes en la disolución.
moles de cada componente
X=
moles totales
La suma de las fracciones molares de todos los componentes de una disolución es igual a 1. La
fracción molar no tiene unidades.
Para poder pasar de una expresión de la concentración (masa-masa) a otra (masa-volumen) o
viceversa, es necesario conocer la densidad de la disolución. La densidad es el cociente entre la
masa de la disolución y su volumen.
4.3.- Solubilidad.
•
La solubilidad, es la máxima cantidad de soluto que se disuelve en una determinada
cantidad de disolvente, a una temperatura dada.
La teoría cinético-corpuscular explica que
las sustancias se disuelven por un proceso
de difusión que consiste en que, gracias al
movimiento caótico de las partículas y a
los continuos choques entre ellas, las
partículas de soluto se entremezclan de
forma espontánea con las del disolvente
hasta repartirse homogéneamente por el volumen total del recipiente (algo similar a lo que hacen
los gases).
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4.4.- Factores que afectan a la solubilidad.
•
La naturaleza del soluto y el disolvente: la solubilidad depende de las interacciones entre
las partículas del soluto, de las interacciones entre las partículas del disolvente y las
interacciones soluto-disolvente. Solo la última favorece el proceso de disolución.
•
La temperatura: al aumentar la temperatura, aumenta la movilidad de las partículas (soluto
y disolvente) favoreciendo su dispersión.
•
La agitación: favorece el proceso de disolución porque permite la interacción entre las
partículas del soluto y del disolvente.
•
La pulverización o división: cuanto más dividido están soluto y disolvente, mayor
superficie de contacto hay entre ellos y, por tanto, mayor interacción, lo que facilita la
disolución.
4.5.- Propiedades coligativas de las disoluciones.
Propiedades constitutivas son las que dependen tanto de la concentración como de la
composición de la disolución. Ejemplo: densidad, viscosidad, color, etc.
Propiedades coligativas son las que solo dependen de la concentración del soluto.
propiedades coligativas permiten determinar masas moleculares.
Las
•
Ascenso ebulloscópico: es el aumento de la
temperatura de ebullición de un disolvente cuando
se le añade un soluto.
•
Descenso crioscópico: es la disminución de la
temperatura de fusión (o de congelación) de un
disolvente cuando se le añade un soluto.
•
Ósmosis: es un proceso particular de difusión o paso de partículas de disolvente a través de
una membrana semipermeable. Este tipo de membrana sólo deja pasar a través de sus poros
partículas de un determinado volumen, permitiendo, el paso de las moléculas de disolvente,
pero no las de soluto (más voluminosas). Ejemplos de membranas de este tipo son el
pergamino, las membranas animales y vegetales, etc.
Si la membrana semipermeable separa dos
disoluciones de diferente concentración, las
partículas del disolvente pasarán desde la disolución
más diluida a la más concentrada hasta que se
igualen las concentraciones.
Esto es debido a que las moléculas de soluto en su movimiento desordenado, chocan contra
las paredes del recipiente que las contiene y contra la membrana, ejerciendo una presión que
recibe el nombre de presión osmótica.
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Lógicamente esta presión será mayor donde la disolución sea más concentrada. Para
compensar esta diferencia de presión, pasará disolvente de la disolución menos concentrada a
la más concentrada hasta que las concentraciones se igualen y por tanto se iguale también la
presión osmótica a ambos lado de la membrana, momento en que dejará pasar disolvente de
un lado a otro de la membrana.
Cuando dos disoluciones tienen la misma presión osmótica se llaman isotónicas. En caso de
que las presiones sean diferentes, se llama hipertónica a la disolución de mayor presión e
hipotónica a la que la tiene menor.
La presión osmótica, π, se calcula:
π·V=n·R·T
o también con la ecuación de Van't Hoff:
π=M·R·T
Donde:
π = presión osmótica (atm).
V = volumen de la disolución (L).
n = número de moles de solutoR = 0'082 atm·L/ K·mol.
T = temperatura absoluta (K).
M = molaridad.
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Cuestiones
1.- Busca el significado de las siguientes propiedades: ductilidad, densidad, viscosidad,
fragilidad, maleabilidad, dureza, brillo, elasticidad, flexibilidad, tenacidad, flotabilidad.
2.- A temperatura ambiente la sal es un sólido. En estas condiciones, las partículas que
constituyen la sal:
a- Poseen completa libertad de movimiento.
b- Poseen suficiente movilidad como para adaptarse a la forma del recipiente.
c- No pueden desligarse de las partículas vecinas a las que están unidas.
d- No hay ninguna partícula, sólo hay cubitos de hielo.
3.- ¿Es el vidrio un sólido o un líquido?
4.- Completa el siguiente cuadro:
Propiedades
Sólidos
Forma
Líquidos
Gases
Volumen
¿Compresible?
Disposición de
las partículas
Grados de
libertad
5.- Un recipiente de 20 m3 contiene acetileno a la presión de 30 atm y a una temperatura dada.
¿Qué volumen ocupará dicho gas si, manteniendo constante la temperatura, la presión se reduce
a la décima parte?
6.- Explica por qué se expande un globo cuando se eleva en el aire.
7.- Razona cuál de las siguientes gráficas representa la ley de Boyle, cuál la de Charles y cuál la
de Gay-Lussac?
8.- De la siguiente lista de sustancias, indica las que son puras y las que son mezclas: aire,
gelatina, potaje de patatas, agua de río, calcio, yogur natural, agua de lluvia, batido de vainilla,
platino, alcohol, ozono, natillas, yodo, cerveza, manzanilla, potasio, agua oxigenada, lentejas,
agua del grifo, plomo y arena de la playa.
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9.- De las mezclas de lista anterior señala las que son mezclas homogéneas, heterogéneas o
coloides.
10.- De las sustancias puras del ejercicio 8 indica las que son compuestos y las que son
elementos químicos.
11.- Una disolución de azúcar en agua ¿Hervirá a más o menos de 100 °C?
12.- Tienes dos vasijas: una de agua de lluvia y otra de agua de mar. ¿Cuál es más fácil de
congelar? ¿Por qué?
13.- ¿Por qué en invierno es habitual echar sal en las carreteras?
14.- ¿Por qué los peces de agua salada se mueren si se introducen en agua dulce?
15.- ¿Cuándo dos disoluciones son isotónicas?
16.- ¿Por qué se hinchan las ciruelas pasas al introducirlas en agua?
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Problemas de gases
1.- Un gas ideal ocupa un volumen de 5 L cuando la presión es de 1'2 atm. Si se mantiene
constante la temperatura ¿cuál deberá ser su presión para que el volumen sea de 10 L?
R.- 0'6 atm
2.- Introducimos 268 cm3 de un gas ideal, a 18°C y 750 mm de Hg de presión, en un recipiente
en el que se ha hecho el vacío, y cuya capacidad es de 800 cm3. ¿A qué temperatura deberá
calentarse el gas si la presión permanece constante?
R.- 595'6 ºC
3.- Un recipiente cerrado de 50 L contiene hidrógeno a 15 °C y 1'5 atm de presión. Se pregunta:
a) ¿Cuál es la masa de hidrógeno contenido en el recipiente? b) Si el recipiente se pone en
comunicación con la atmósfera exterior, donde la presión es de 760 mm Hg, ¿cuál es la masa y el
volumen de hidrógeno, medido en C.N., que sale del recipiente?
R.- a) 6'36 g H2, b) 2'12 g H2 y 23'74 L H2
4.- Se ha encontrado que la densidad de un gas es 2'07 g/L a 30 °C y a 2 atm de presión. ¿Cuál
es su densidad en condiciones normales?
R.- 1'15 g/L
5.- A una P y T determinadas el CO2 tiene una densidad que es 0'758 la de un gas X. ¿Cuál es la
masa molecular de X? ¿Cuál es la densidad de X en C.N.?
R.- a) 58 g/mol, b) 2'6 g/L
6.- Una mezcla de gases, a la presión atmosférica está constituida por 18 % de H2, 24 % CO, 6 %
CO2, y 52% N2 (concentraciones en volumen). Calcular:
a) La masa molecular aparente de la mezcla,
b) La densidad de la mezcla en c.n.
c) Las presiones parciales en mm Hg de cada uno de los componentes.
R.- a) 24'28 g/mol, b) 1'08 g/L, c) 136'8 mm Hg, 182'4 mm Hg, 45'6 mm Hg y 395'2 mm Hg
7.- En un recipiente de 10 L se han introducido 15 g de oxígeno y 8 g de nitrógeno. La
temperatura es 27 °C. Calcular:
a) Presión parcial del nitrógeno en el recipiente.
b) Presión total de la mezcla.
c) Temperatura a la que habría que enfriar la mezcla para que la presión total fuera de una
atmósfera.
R.- a) 0'71 atm, b) 1'86 atm, c) 160'5 K
8.- Un matraz de un litro contiene a 30°C cantidades equimoleculares de NO2 gaseoso y N2O4
gaseoso. Si la masa total del gas en el matraz es de 1'60 g, calcular la presión total.
R.- 0'58 atm
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Problemas de gases para hacer en casa
1.- Un gas ideal ocupa un volumen de 1'5 L a la temperatura de 20 °C y a la presión de 1 atm.
Si, a presión constante, calentamos el gas hasta 40 °C, ¿cuál sería el volumen del mismo?
R.- 1'6 L
2.- Tenemos 2 litros de cloro a 2 atm de presión y a una temperatura de 27 °C. Calentamos el
gas hasta que se duplica el volumen y la presión. Se pide:
a) valor de la temperatura final,
b) masa que hay de cloro en gramos,
c) nº de moles de cloro.
R.- a) 1200 K, b) 11'5 g Cl2, c) 0'16 mol Cl2
3.- Dos muestras de gas cripton se señalan con las letras A y B. La muestra A ocupa 150 cm3 a
la presión de 300 mm de Hg y a la temperatura de 15 °C. Se ha determinado su masa que es
0'210 g. La muestra B ocupa 250 cm3 a la presión de 125 mm Hg y a la temperatura de 80 °C,
pero no se ha determinado su masa. Con estos datos se desea saber en cuál de las dos muestras
hay mayor cantidad de gas y cuál es la densidad del cripton en c.n.
R.- a) En la muestra A, b) 3'74 g/L
4.- Se ha encontrado que un gas desconocido tiene una densidad 2'5 veces más grande que la del
oxígeno a la misma presión y temperatura. ¿Cuál es su peso molecular?
R.- 80 g/mol
5.- Suponiendo que el amoniaco es un gas ideal, calcular:
a) La densidad absoluta de un mol de amoniaco en C.N.
b) La densidad relativa del amoniaco respecto al oxígeno.
c) Cuál sería la presión parcial del amoniaco al 14 % volumétrico en una mezcla con aire
sabiendo que la presión total del sistema es de 0'75 atm.
Dato: MNH3 = 17 g/mol
R.- a) 0'76 g/L, b) 0'53, c) 0'105 atm
6.- Una mezcla de dos gases constituida por 4 g de metano, de fórmula CH4, y 6 g de etano, de
fórmula C2H6, ocupan un volumen de 21'75 L. Calcula:
a) La temperatura a que se encuentra la mezcla si la presión total es de 0'5 atm.
b) La presión parcial que ejerce cada uno de los dos gases presentes en la mezcla.
R.- a) 295 K, b) 0'278 atm y 0'222 atm
7.- En un recipiente de 10 litros hay 16 g de oxígeno y 56 gramos de nitrógeno a 0 °C. ¿Qué
presión ejerce esa mezcla gaseosa?
R.- 5'6 atm
8.- La composición del aire seco es aproximadamente 78 % de N2, 21 % de O2 y 1 % de Ar
(composición molar). Cuando la presión barométrica es 750 mm de Hg calcúlense las presiones
parciales ejercidas por estos tres componentes en el aire seco y la masa molecular aparente de la
mezcla.
R.- a) 585 mm Hg, 157'5 mm Hg y 7'5 mm Hg, b) 28'96 g/mol
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Problemas de disoluciones
1.- Se disuelven 5 g de HCl en 35 g de agua. La disolución resultante tiene una densidad de 1'06
g/cm3. Hallar la concentración de dicha disolución en:
a) % en peso, b) la molaridad, c) la molalidad. d) la fracción molar de cada componente.
R.- a) 12'5 %, b) 3'5 M, c) 4 m, d) 0'07 y 0'93
2.- Un ácido nítrico concentrado de densidad 1'405 g/cm3 contiene 68'1 % en peso de nítrico.
Calcular la molaridad y molalidad del ácido.
R.- a) 15'43 M, b) 33'75 molal
3.- Calcular la molaridad y molalidad de una disolución de ácido sulfúrico al 27 % en peso cuya
densidad es 1'198 g/cm3.
R.- a) 3'5 M, b) 3'84 m
4.- Se añaden 6 g de cloruro potásico a 80 g de una disolución de cloruro potásico al 12 %.
Hallar el tanto por ciento en peso de de cloruro potásico de la disolución que resulta.
R.- 18'4 %
5.- Se disuelven 180 g de sosa cáustica en 400 g de agua. La densidad de la disolución resultante
a 20 °C es de 1'34 g/cm3. Calcular la concentración de la disolución en:
a) % en peso b) g/l c) molaridad d) molalidad e) la fracción molar de cada componente
R.- a) 31'03 %, b) 4'5 mol NaOH, c) 10'47 M, d) 11'25 m, e) 0'17 y 0'83
6.- ¿Cuál es la riqueza de una disolución 5 molal de ácido sulfúrico? ¿Y su molaridad? La
densidad de la disolución es 1'4 g/cm3.
R.- a) 32'89 %, b) 4'7 M
7.- Hallar el volumen de disolución 0'4 M de ácido sulfúrico que contiene 2'5 g de H2SO4 puro.
R.- 0'08 L dis
8.- ¿Cuántos cm3 de ácido sulfúrico comercial del 98 % y 1'83 g/cm3 de densidad son necesarios
para preparar 500 cm3 de disolución 0'1 M?
R.- 2'73 cm3
9.- ¿Cuántos cm3 de ácido clorhídrico comercial hay que medir para preparar 1 litro de
disolución 2 molar? El HCl comercial es del 36 % de riqueza y densidad =1'18 g/cm3.
R.- 172'31 cm3
10.- Se desea preparar exactamente 1 litro de NaOH 0'75 M. ¿Cuántos cm3 de disolución de
NaOH de densidad 1'16 g/cm3 y 14'15 % en peso deben emplearse?
R.- 182'8 cm3
11.- Se mezcla 1 L de ácido nítrico de densidad 1'380 g/cm3 y 62'7 % con 1 L de ácido nítrico de
densidad 1'130 g/cm3 y 22'38 %. Hallar: a) la concentración del ácido resultante en % b) el
volumen de ácido que se forma c) su molaridad.
La densidad del ácido formado es igual a 1'276 g/cm3.
R.- a) 44'55 %, b) 1967 cm3 dis, c) 9'02 M
12.- En 30 cm3 de una disolución hay 6 g de una sustancia desconocida. Si la presión osmótica
de esta disolución es 8'2 atm a la temperatura de 27 °C. ¿Cuál será la masa molecular de la
sustancia?
R.- 600 g/mol
Unidad 4: Sólidos, líquidos y gases
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Problemas de disoluciones para hacer en casa
1.- Calcular cómo pueden prepararse 250 g de una disolución de carbonato sódico al 10 % de
Na2CO3 a partir de la sal hidratada Na2CO3·10 H2O y agua. MNa = 23
R.- 67'45 g sal y 182'5 g H2O
2.- Calcular la cantidad de sosa cáustica y de agua que se necesitan para preparar 5 litros de una
disolución al 20 % cuya densidad es 1'219 g/cm3. ¿Cuál es la molaridad de esta disolución?
R.- 1219 g NaOH, 6'096 M
3.- Se disuelve una cierta cantidad de cloruro magnésico hidratado, MgCl2·6H2O, en un peso igual
de agua. Calcular la concentración de la disolución en: a) % de sal anhidra b) % de sal hidratada.
MMg= 24'3, MCl = 35'5
R.- a) 23'45 %, b) 50 %
4.- Calcular las cantidades de carbonato sódico hidratado, Na2CO3·10H2O, y de agua que se
necesitan para preparar 12 L de disolución al 13'90 % de carbonato anhidro y de densidad igual a
1'145 g/cm3.
R.- 5153 g sal y 8587 g H2O
5.- Calcular el volumen de disolución al 12 % en peso de CuSO4 que podrá prepararse con 1 kg de
sulfato de cobre (II) cristalizado CuSO4.5H2O. La densidad de la disolución es 1'131 g/ cm3.
Datos: MCu = 63'5, MS = 32, MCuSO4. 5H2O = 249'5 MCuSO4 = 159'5
R.- 4695'5 cm3
6.- Se mezcla 1 L de ácido nítrico de densidad 1'380 g/cm3 y 62'7 % con 1 L de ácido nítrico de
densidad 1'130 g/cm3 y 22'38 %. Hallar: a) la concentración del ácido resultante en % b) el
volumen de ácido que se forma c) su molaridad. Densidad del ácido formado = 1'276 g/cm3.
R.- a) 44'55 %, b) 1'967 L dis, c) 9'02 M
7.- Se desea preparar exactamente 1 L de NaOH 0'75 M. ¿Cuántos cc de disolución de NaOH de
densidad 1'16 g/cm3 y 14'15 % en peso deben emplearse?
R.- 182'8 cm3 dis
8.- Para preparar 10 L de KOH exactamente 0'1111 M sólo hay disponibles 40'22 g de KOH puro.
¿Cuántos cm3 de disolución de KOH de densidad 1'3010 g/cm3 y 31 % de riqueza se necesitan para
completar la disolución? MK = 39
R.- 54'55 cm3
9.- ¿Qué volumen de alcohol (C2H6O) del 95 % en peso y densidad 0'809 g/cm3 debe utilizarse para
preparar 1'5 L de alcohol al 30 % en peso y densidad 0'957 g/cm3?
R.- 560'34 cm3
10.- Se disuelven 23 g de alcohol etílico (C2H6O) en 36 g de agua. ¿Cuál es la fracción molar de
cada componente de esta disolución? MC2H6O= 46 g/mol
MH2O = 18 g/mol
R.- Xs = 0'2, Xd = 0'8
11.- Suponiendo que la presión osmótica de la sangre a 37 ºC es 7'65 atm, ¿qué cantidad de glucosa
por litro debe utilizarse para una inyección intravenosa que ha de tener la misma presión osmótica
que la sangre?
R.- 0'301 mol/L
12.- Calcula la presión osmótica a 20 ºC de una disolución acuosa que contiene 5 g de sacarosa,
C12H22O11, en 75'0 mL de disolución.
R.- 4'8 atm
Unidad 4: Sólidos, líquidos y gases
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