Guía Disoluciones III

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Estándar Anual
Química
Nº__
Guía práctica
Disoluciones III: solubilidad
y propiedades coligativas
1.
2.
La solubilidad de un sólido en un líquido depende de
I)
II)
III)
las interaciones intermoleculares entre soluto y disolvente.
la temperatura.
la presión.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
GUICES045CB33-A16V1
D)
E)
Solo I y II
I, II y III
Una disolución está sobresaturada cuando
A)
B)
C)
D)
E)
3.
Ciencias Básicas
Ejercicios PSU
hay mayor cantidad de disolvente que de soluto.
el soluto disuelto supera su solubilidad en el disolvente.
la concentración de soluto es igual a su solubilidad.
hay mayor cantidad de soluto que de disolvente.
no se puede disolver más soluto a una temperatura determinada.
La solubilidad de un compuesto en un soluto determinado se puede expresar como
I)
II)
III)
porcentaje en masa.
fracción molar.
concentración molar.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo I y II
Solo I y III
Solo II y III
I, II y III
Cpech
1
Ciencias Básicas Química
4.
Con respecto a las propiedades coligativas de las disoluciones, es correcto que
A)
B)
C)
D)
E)
5.
¿Cuál es la solubilidad de una sal si a 35 °C se disuelven, como máximo, 2,0 g de esta en 400 mL
de agua?
A)
B)
C)
D)
E)
6.
dependen del tamaño de las partículas del soluto.
dependen de la naturaleza del soluto y del disolvente.
incluyen el aumento de la presión de vapor y la solubilidad.
solo dependen del número de partículas de soluto que hay en disolución.
son propiedades fijas para un disolvente determinado, independiente del soluto.
0,25 g/100 mL de agua
0,50 g/100 mL de agua
0,50 g/100 mL de disolución
1,00 g/100 mL de disolución
2,00 g/100 mL de disolución
¿Qué volumen de agua se requiere para disolver 160 g de sulfato de calcio (CaSO4) si la solubilidad
de esta sal, a 20 °C, es de 40% m/v?
A) 160 mL
B) 200 mL
C) 280 mL
7.
Con respecto a la solubilidad de los gases en un líquido, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
un aumento de la presión lleva a una disminución de la solubilidad.
una disminución de la temperatura lleva a un aumento de la solubilidad.
un aumento de la presión lleva a un aumento de la solubilidad.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
Solo II y III
8.
La ley de Henry establece que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelto en un
líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce este gas sobre el líquido.
¿Cuál de las siguientes situaciones ejemplifica esta ley?
A)
B)
C)
D)
E)
2
D) 350 mL
E) 400 mL
Cpech
El agua ebulle a 100 °C a nivel del mar; y a 86 °C, a 4000 msnm.
Al bucear a 50 m de profundidad se disuelven 139 mL de oxígeno y 274 mL de nitrógeno
adicionales en la sangre, comparado con la superficie.
La solubilidad del nitrato de plata en agua es 222 g/100 mL a 20 °C, y 455 g/100 mL a
50 °C.
La presión parcial de oxígeno en la atmósfera baja es 160 mm Hg a nivel del mar y 49 mm
Hg en la cima del Monte Everest.
A nivel del mar la presión parcial de nitrogeno es 0,79 atm, ya que la fracción molar de este
gas en la atmósfera es 0,79.
GUÍA PRÁCTICA
9.
La solubilidad del sulfato cúprico (CuSO4), de masa molar igual a 159,5 g/mol, en agua
(densidad = 1g/mL) es de 207 g/L a 20 °C. Con relación a esto, es correcto afirmar que, a dicha
temperatura,
I)
II)
III)
se pueden disolver hasta 207 g de CuSO4 en 1 L de disolvente.
1L de disolución acuosa saturada contiene 207 g de CuSO4 disueltos.
una disolución acuosa 1 m de CuSO4 se encuentra insaturada.
A)
B)
C)
Solo II
Solo III
Solo I y II
D)
E)
Solo I y III
I, II y III
10. En la producción de bebidas alcohólicas se requiere separar distintos solutos para purificar el
producto final. Este proceso se lleva a cabo a través de la técnica de destilación, la cual aprovecha
A)
B)
C)
D)
E)
las diferencias en el punto de ebullición.
la variación en el punto de congelación.
las diferencias en la densidad.
la variación en la presión osmótica.
las diferencias en el punto de fusión.
11. Si se comparan 500 mL de agua destilada con 300 mL de una disolución acuosa 2 M de nitrato
de sodio, se puede esperar que el agua destilada presente
A)
B)
C)
D)
E)
mayor presión de vapor.
menor punto de congelación.
mayor punto de ebullición.
menor punto de fusión.
mayor presión osmótica.
12. ¿Cuál es la molalidad (m) de una disolución que contiene un soluto no volátil y no electrolito disuelto
en agua, donde la constante ebulloscópica del agua (Ke) es de 0,52 ºC/m, y que experimenta una
variación en su punto de ebullición igual a 2,08 °C?
A)
B)
C)
D)
E)
0,25 m
1,08 m
2,60 m
4,00 m
5,00 m
Cpech
3
Ciencias Básicas Química
13. Un andinista se encuentra a 4100 msnm e intenta cocinar sus alimentos, pero a esta altitud el
agua ebulle a aproximadamente 86 °C, por lo que le resulta difícil lograrlo. Ha escuchado que
agregando un soluto no volátil al agua se produce un aumento de su punto de ebullición, por
lo que decide diseñar un experimento para determinar la cantidad de sal que debe agregar al
agua para contrarrestar el efecto de la disminución de la presión atmosférica sobre el punto de
ebullición. En él, planea calentar 1 L de agua sobre un mechero y esperar a que ebulla. En este
momento, registrará la temperatura usando un termómetro y luego agregará dos cucharadas de
sal. Esperará a que la disolución vuelva a ebullir y determinará nuevamente la temperatura, para
luego agregar dos cucharadas más de sal y repertir el procedimiento hasta que ya no se pueda
disolver más sal.
Con respecto a este experimento, ¿cuál es la variable independiente?
A)
B)
C)
D)
E)
La temperatura
La cantidad de sal
El volumen de agua
El punto de ebullición
La presión atmosférica
14. Considerando las siguientes disoluciones acuosas de sales, ¿cuál de ellas tiene menor punto de
congelación?
A)
B)
C)
D)
E)
Soluto
Concentración (m)
NaCl
0,5
CaCl2
0,4
KClO
0,3
Na2SO4
0,2
Al2(SO4)3
0,1
15. Una de las consecuencias del cambio climático es el derretimiento de grandes masas de hielo
terrestre y oceánico, lo que implica la incorporación de grandes cantidades de agua dulce al
océano. A partir de esta información, se puede predecir que
A)
B)
C)
D)
E)
4
Cpech
la disminución de la salinidad hará que el agua de mar se evapore a mayor temperatura.
la disminución de la salinidad hará que el agua de mar se congele a menor temperatura.
el agua de mar se volverá más densa y, por lo tanto, disminuirá el nivel del mar.
los organismos tendrán dificultad para sobrevivir debido al aumento de la presión osmótica
del agua de los oceános.
la dilución de las sales oceánicas provocará un aumento de la presión de vapor de agua en
la superficie del mar.
GUÍA PRÁCTICA
16. ¿Cuál de las siguientes combinaciones soluto – disolvente presentará mayor solubilidad a 25 ºC?
A) B) C) D) E) Etanol (CH3CH2OH) – Agua
Urea (CH4N2O) – Benceno
Carbonato de calcio (CaCO3) – Agua
Ácido sulfúrico (H2SO4) – Aceite
Calcopirita (CuFeS2) – Agua
Masa de soluto (g/ 100 g de agua)
17. El siguiente gráfico muestra la solubilidad de distintas sustancias a diferentes temperaturas:
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Nitrato de potasio
Clorato de sodio
Sulfato de cobre (II) hidratado
Cloruro de sodio
Sulfato de potasio
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Temperatura (ºC)
¿Cuál(es) de las siguientes aseveraciones es (son) correcta(s)?
I)
III)
La solubilidad del cloruro de sodio no se ve afectada por el aumento de la energía cinética
de las partículas de la disolución.
A una temperatura cercana a 25 ºC las solubilidades del cloruro de sodio y del nitrato de
potasio son iguales.
El sulfato de potasio no ve incrementada su solubilidad a medida que aumenta la temperatura.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo I y II
Solo I y III
Solo II y III
II)
Cpech
5
Ciencias Básicas Química
18. Un investigador intenta determinar la solubilidad de un compuesto X en agua a 25 °C. Para ello
agrega 50 g de X en 250 mL de agua, revolviendo para disolver. Luego de dejar que la disolución
se estabilice, observa que se ha formado un precipitado cuya masa es de 12 g.
A partir de estos datos, se puede determinar que la solubilidad de X en agua a 25 °C es
A)
B)
C)
D)
E)
4,8 g/100 mL de agua.
9,5 g/L de agua.
12 g/100 mL de agua.
38 g/100 mL de agua.
152 g/L de agua.
19. La solubilidad del cloruro de sodio (MM = 58,5 g/mol) en agua a 20 °C es 36 g/100 g. De acuerdo
a esto, ¿en cuál de las siguientes opciones se clasifica correctamente una disolución de cloruro
de sodio dependiendo de su molalidad?
A)
B)
C)
D)
E)
Concentración (m)
3,60
5,30
6,15
7,10
35,5
Clasificación
Saturada
Sobresaturada
Insaturada
Sobresaturada
Insaturada
20. La solubilidad del sulfato de sodio (Na2SO4) en agua es 4,8 g/100 g a 0°C y 43 g/100 g a 100°C.
¿Cuántos gramos de Na2SO4 cristalizan si se enfrían 100 g de una disolución saturada desde
100 °C hasta 0 °C?
A)
B)
C)
D)
E)
6
Cpech
4,6 g
25,5 g
26,7 g
38,2 g
43,0 g
GUÍA PRÁCTICA
Solubilidad (g/100 g de agua)
21. El siguiente gráfico muestra el efecto de la temperatura sobre la solubilidad del nitrato de potasio
(KNO3) en agua.
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Temperatura (ºC)
Un estudiante quiere preparar una disolución de 200 g de KNO3 en 250 mL de agua destilada
(densidad = 1 g/mL).
De acuerdo al gráfico, ¿qué se espera que ocurra con la mezcla preparada por el estudiante si
esta se encuentra a 20 °C?
A)
B)
C)
D)
E)
Se obtiene una disolución sobresaturada.
Se forma un precipitado que no se puede disolver a menos de 100 °C.
Toda la sal precipita, y para disolverla se debe calentar la mezcla hasta 50 °C.
Precipita más de la mitad del KNO3 y se puede disolver aumentando la temperatura hasta
60 °C.
Precipita una pequeña fracción de KNO3 y para disolverlo se debe aumentar la temperatura
hasta 50 °C.
Cpech
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Ciencias Básicas Química
Anomalías de temperatura (ºC)
22. El siguiente gráfico muestra las desviaciones de la temperatura de la superficie del océano entre
1900 y 2010, con respecto al promedio de 1961-1990, en la región de Australia.
0.50
0.30
0.10
0.10
0.30
0.50
0.70
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Año
Promedio 1961-1990
Desviaciones con respecto al promedio 1961-90
A partir de la información del gráfico, se puede esperar que
A)
B)
C)
D)
E)
8
Cpech
la concentración de oxígeno disuelto en el agua de mar haya tendido a aumentar entre
1900 y 2010.
la concentración de oxígeno disuelto en el agua de mar haya tendido a disminuir entre 1900
y 2010.
los gases disueltos en el agua de mar hayan disminuido en un 30% en 2010 comparado
con el período 1961-1990.
la salinidad del oceáno haya aumentado, debido al incremento de la solubilidad de NaCl.
la salinidad del oceáno haya disminuido, debido a la reducción de la solubilidad de NaCl.
GUÍA PRÁCTICA
23. La siguiente figura representa la proporción entre el número de moléculas de dos líquidos que
forman una disolución ideal.
Líquido A
Líquido B
Considerando que, a la temperatura de la disolución, la presión de vapor de los líquidos puros es
45 mm Hg para A y 80 mm Hg para B, ¿cuál será la presión de vapor de la disolución?
A)
B)
C)
D)
E)
12,5 mm Hg
32,0 mm Hg
59,0 mm Hg
125,0 mm Hg
590,0 mm Hg
24. Cinco disoluciones acuosas de cloruro de sodio (NaCl), de igual volumen inicial, se someten a un
proceso de ebullición a una temperatura T, obteniéndose los siguientes volúmenes después de
un cierto tiempo.
1
2
3
4
5
A partir de esta información, ¿cuál de las disoluciones iniciales presentaba una mayor concentración
de la sal?
A)1
B)2
C)3
D)4
E)5
Cpech
9
Ciencias Básicas Química
25. El siguiente diagrama representa un osmómetro, instrumento utilizado para medir la presión
osmótica.
Émbolo
π
Disolución
Disolvente puro
Si la concentración de la disolución es 3 M y se encuentra a 20 °C (293 K), ¿cuál es el valor de la
presión que se debe ejercer con el émbolo para evitar el paso del disolvente a la disolución?
A)
B)
C)
D)
E)
10
Cpech
1,0 atm
3,0 atm
20,2 atm
24,0 atm
72,1 atm
GUÍA PRÁCTICA
Tabla de corrección
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
Reconocimiento
3
Reconocimiento
4
Reconocimiento
5
Aplicación
6
Aplicación
7
Comprensión
8
ASE
9
Aplicación
10
Reconocimiento
11
Comprensión
12
Aplicación
13
Comprensión
14
ASE
15
ASE
16
Comprensión
17
Comprensión
18
Aplicación
19
ASE
20
ASE
21
ASE
22
ASE
23
ASE
24
ASE
25
Aplicación
Cpech
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Ciencias Básicas Química
Resumen de contenidos
Solubilidad
La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra
y depende de una serie de factores como la naturaleza del disolvente y del soluto, la temperatura y la
presión del sistema. Se representa con una letra S e indica la máxima cantidad de soluto que puede
disolverse en cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada. Puede expresarse en
cualquier unidad de concentración, como molaridad o porcentaje en masa, pero la forma más frecuente
es como masa (g) o volumen de soluto (mL) por masa o volumen de disolvente (generalmente 100 g
o 100 mL). Por ejemplo, la solubilidad del nitrato plumboso (Pb(NO3)2) a 20 °C es de 52 g/100 mL de
agua, lo que significa que a esa temperatura se puede disolver como máximo 52 g de esta sal en 100
mL de agua. Si se agrega más soluto, se formará un precipitado.
La solubilidad, expresada en gramos de soluto por 100 mL de disolvente, se puede calcular mediante
la siguiente fórmula:
S=
g soluto
x 100
mL disolvente
De acuerdo a la solubilidad de un soluto en un disolvente determinado a cierta temperatura y a la
concentración de la disolución, podemos tener tres tipos de disoluciones:
1.
Disolución insaturada: se refiere a una disolución donde el disolvente puede seguir disolviendo
más soluto. Se distingue una sola fase.
2.
Disolución saturada: es una disolución que ha llegado al máximo permitido, es decir, el disolvente
no puede disolver mayor cantidad de soluto.
3.
Disolución sobresaturada: en este caso, el disolvente se ve forzado a disolver más soluto de
lo que normalmente puede. Esto se debe a que al aumentar la temperatura de la mezcla de
disolución saturada con soluto cristalizado al fondo, la disolución saturada acepta más cantidad
de soluto, desapareciendo el exceso de soluto no disuelto, dejando de ser mezcla y convirtiéndose
en una disolución (una fase). Ahora, si esta disolución se enfría, aún solubilizando ese exceso de
soluto (sin perturbaciones externas) se convierte en una disolución sobresaturada. Este tipo de
disoluciones son muy inestables y cristalizarán al ser perturbadas.
Propiedades coligativas
Cuando se añade un soluto a un disolvente, algunas propiedades de este quedan modificadas, aún
más cuanto mayor sea la concentración de la disolución resultante. Estas propiedades (presión de
vapor, punto de congelación, punto de ebullición y presión osmótica) se denominan coligativas por
depender únicamente de la concentración de soluto; no dependen de la naturaleza o del tamaño de las
moléculas disueltas. Las propiedades coligativas permiten determinar masas moleculares.
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Cpech
GUÍA PRÁCTICA
•
Disminución de presión de vapor
A una determinada temperatura, la presión de vapor de una disolución de un soluto no volátil es
menor que la del disolvente puro. La ley de Raoult expresa la dependencia de esta variación con
la concentración. Su expresión matemática es
Pi = presión de vapor del componente i en la mezcla.
Pi = Po ⋅ Xi
Po = presión de vapor del componente i puro.
Xi = fracción molar del componente i en la disolución.
•
Ascenso ebulloscópico
Se llama ascenso ebulloscópico, Δte, al aumento de la temperatura de ebullición de un disolvente
cuando se le añade un soluto. Esta variación depende de la naturaleza del disolvente y de la
concentración de soluto. El ascenso ebulloscópico viene dado por la expresión
t = temperatura de ebullición de la disolución.
Δte = t − te = ke ⋅ m
te= temperatura de ebullición del disolvente puro.
ke= constante ebulloscópica molal del disolvente.
m = molalidad de la disolución.
•
Descenso crioscópico
Se llama descenso crioscópico, ∆tc, a la disminución de la temperatura de fusión (o de congelación)
de un disolvente cuando se le añade un soluto. Esta variación depende de la naturaleza del
disolvente y de la concentración de soluto. El descenso crioscópico viene dado por la expresión
t = temperatura de congelación de la disolución.
Δtc = tc − t = kc ⋅ m
tc= temperatura de congelación del disolvente puro.
kc= constante crioscópica molal del disolvente.
m = molalidad de la disolución.
Cpech
13
Ciencias Básicas Química
•
Presión osmótica
Es la presión que se ejerce sobre una disolución para impedir su dilución cuando pasa un disolvente
puro a través de una membrana semipermeable. Su expresión viene dada por la ecuación de
van’t Hoff.
π = presión osmótica en atmósferas.
M = concentración molar de la disolución.
π=
M⋅R⋅T
R = 0,082 (atm⋅L/K⋅mol).
T = temperatura absoluta (K).
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Cpech
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Mis apuntes
Cpech
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