Problemas de Qu´ımica General Curso 2014

Problemas de Quı́mica General
1◦ de C. Quı́micas
Curso 2014-2015
Grupo 911
Hoja 6
1. Se prepara una disolución mezclando 62.6 mililitros de benceno (C6 H6 ) con 80.3 mililitros de
tolueno (C7 H8 ). Calcular la fracción molar de los dos componentes. Las densidades del benceno
y el tolueno son, respectivamente, 0.879 g cm−3 y 0.867 g cm−3 .
Sol. xbenceno = 0.4825; xtolueno = 0.5175
2. Calcular las molalidades de las siguientes disoluciones acuosas: (a) una disolución 1.22 M de
azúcar (C12 H22 O11 ) (densidad de la disolución = 1.12 g cm−3 ); (b) una disolución 0.87 M
de NaOH (densidad de la disolución = 1.04 g cm−3 ); (c) una disolución 5.24 M de NaHCO3
(densidad de la disolución = 1.19 g cm−3 ).
Sol. (a) mC12 H22 O11 = 1.736 mol kg−1 ; (b) mNaOH = 0.865 mol kg−1 ; (c) mNaHCO3 = 6.99 mol kg−1
3. Calcular la molaridad, molalidad y fracción molar de amonı́aco (NH3 ) en una disolución de 30.0g
de amonı́aco en 70.0 g de agua. La densidad de la disolución es 0.982 g cm−3 .
Sol. MN H3 = 17 mol L−1 ; xN H3 = 0.312; mN H3 = 25.2 mol kg−1
4. Las presiones de vapor del etanol (C2 H5 OH) y del 1propanol (C3 H7 OH) a 35◦ son 100 torr y
37.0 torr respectivamente. Suponiendo un comportamiento ideal y que la cantidad de vapor es
despreciable respecto a la del lı́quido, calcular las presiones parciales de ambos componentes en
una disolución cuya fracción molar de etanol es 0.300. Determinar las fracciones molares de los
componentes en el vapor.
Sol. Petanol = 30 torr; P1propanol = 25.9 torr; Ptotal = 55.9 torr; yetanol = 0.537; y1propanol = 0.463
5. La presión de vapor del etanol (C2 H5 OH) a 20◦ C es 44 torr, y la del metanol (CH3 OH) a esa temperatura es 94 torr. Se prepara una mezcla de 30.0 g de metanol y 45.0 g de etanol. Suponiendo
que se trate de una disolución ideal y considerando que la masa de vapor es despreciable frente a
la del lı́quido, (a) calcular la presión de vapor de cada componente y la total a esa temperatura;
(b) calcular las fracciones molares de ambos componentes en el vapor.
Sol. (a) Petanol = 22.5 torr; Pmetanol = 46 torr; Ptotal = 68.5 torr; (b) yetanol = 0.328; ymetanol =
0.672
6. Se prepara una disolución disolviendo 396 g de sacarosa (C12 H22 O11 ) en 624 g de agua. ¿Cuál
es la presión de vapor de la disolución a 30◦ C? La presión de vapor del agua a 30◦ C es 31.8 torr
y la sacarosa es un soluto no volátil.
Sol. P = 30.77 torr
7. La presión de vapor del benceno es 100.0 torr a 26.1◦ C. Calcular la presión de vapor de una
disolución que contenga 24.6 g de alcanfor (C10 H16 O) disueltos en 98.5 g de benceno. El alcanfor
es un soluto muy poco volátil.
Sol. P = 88.6 torr
8. ¿Cuántos gramos de urea (H2 NCONH2 ) deben añadirse a 450 g de agua para dar una disolución
con una presión de vapor 2.50 torr inferior a la presión de vapor del agua pura a 30◦ C? (La
presión de vapor del agua pura a 30◦ C es 31.8 torr).
Sol. 128g
9. Los puntos de ebullición y de congelación del benceno puro son, respectivamente, 80.1◦ C y 5.5◦ C.
¿Cuáles serán los puntos de ebullición y de congelación de una disolución 2.47 m de naftaleno
en benceno? Kf (benceno) = 5.12◦ C m−1 , Ke (benceno) = 2.53◦ C m−1 .
Sol. Tf = −7.15◦ C; Te = 86.35◦ C
10. El etilén glicol [CH2 (OH)CH2 (OH)] es una sustancia que se añade al agua de los radiadores de
los automóviles como anticongelante. Si su densidad es de 1.11 g cm−3 , calcular qué volumen de
etilén glicol es necesario añadir a 6.5 litros de agua para que la disolución resultante se congele
a -20◦ C. Kf (agua) = 1.86◦ C m−1 , Ke (agua) = 0.52◦ C m−1 .
Sol. 3.9L
11. Una disolución de 2.50 g de un compuesto de fórmula empı́rica C6 H5 P en 25.0 g de benceno se
congela a 4.3◦ C. Calcular la masa molar y la fórmula molecular del soluto teniendo en cuenta
que el benceno puro se congela a 5.5◦ C. Kf (benceno) = 5.12◦ C kg mol−1
Sol. M = 426.7g mol−1 ; C24 H20 P4
12. La masa molar del ácido benzoico medida a partir del descenso del punto de congelación del
benceno es el doble de la correspondiente a la fórmula molecular C7 H6 O2 . Explicar esa anomalı́a.
13. ¿Cuál es la presión osmótica de una disolución 1.36 M de urea en agua a 22.0◦ C?
Sol. 32.9 atm
14. Una disolución que contiene 0.8330 g de una proteı́na de estructura desconocida en 170.0 mililitros de agua tiene una presión osmótica de 5.20 torr a 25◦ C. Determinar la msa molar de la
proteı́na.
Sol. M = 17.51kg mol−1
15. La lisozima es una enzima que se fija en las paredes de las células. Una muestra de 0.100 g de
lisozima, cuya masa molar es 13930 g mol−1 , se disuelve en 150 g de agua a 25◦ C. Calcular el
descenso de la presión de vapor, el descenso crioscópico, el aumento ebulloscópico y la presión
osmótica de la disolución. (La presión de vapor del agua a 25◦ C es 23.76 torr). Kf (agua) =
1.86◦ C kg mol−1 . Kb (agua) = 0.52◦ C kg mol−1 .
Sol. ∆P = 2·10−5 torr; ∆Tf = −8.9·10−5 ◦ C; ∆Te = 2.4·10−5 ◦ C; π = 1.173 ·10−3 atm (0.89torr)
16. Una disolución de 1.00 g de cloruro de aluminio anhidro, AlCl3 , en 50.0 g de agua presenta un
descenso crioscópico de 1.11◦ C. Explicar esta observación. Kf (agua) = 1.86◦ C kg mol−1 .
17. Ordenar según temperatura de congelación decreciente las siguientes disoluciones: (a) 0.10 m
de Na3 PO4 ; (b) 0.35 m de NaCl; (c) 0.20 m de MgCl2 ; (d) 0.15 m de C6 H12 O6 ; (e) 0.15 m de
CH3 COOH.
18. El factor de Van’t Hoff de un electrolito se define como el cociente del número de partı́culas
en disolución después de la disociación entre el número de unidades de fórmula inicialmente
disueltas. Si la presión osmótica de sendas disoluciones 0.010 M de CaCl2 y de urea a 25◦ C
son, respectivamente, 0.605 atm y 0.245 atm, calcular el factor de Van’t Hoff de la disolución
de CaCl2 .
Sol. η = 2.47
19. Una disolución del 0.86 % en masa de NaCl en agua se dice que es fisiológicamente salina porque
su presión osmótica iguala la de las células sanguı́neas. Calcular la presión osmótica de esta
disolución a la temperatura del cuerpo humano (37◦ C) teniendo en cuenta que la densidad de
la disolución es 1.0050 g cm−3 .
Sol. 7.5 atm
20. A cierta temperatura, dos disoluciones, A y B, tienen presiones osmóticas de 2.4 atm y 4.6 atm
respectivamente. Cuál es la presión osmótica de una mezcla de volúmenes iguales de A y B a
esa misma temperatura.
Sol. 3.5 atm
21. Un quı́mico forense recibe una muestra de polvo para análisis. Al disolver 0.50 g de la sustancia
en 8.0 g de benceno la disolución se congela a 3.9◦ C. ¿Puede concluir que se trata de cocaı́na
(C17 H21 NO4 )? ¿Qué suposiciones se hicieron en el análisis?
Sol. M = 200g mol−1
22. Dos lı́quidos, A y B, tienen presiones de vapor de 76 torr y 132 torr, respectivamente, a 25◦ C.
¿Cuál es la presión de vapor de una disolución ideal formada por (a) 1.00 mol de A y 1.00 mol
de B; (b) 2.00 moles de A y 5.00 moles de B?
Sol. (a) 104 torr; (b) 116 torr
23. Una disolución de 262 mililitros que contiene 1.22 g de azúcar presenta una presión osmótica de
30.3 torr a 35◦ C. ¿Cuál es la masa molar del azúcar?
Sol. M = 2950g mol−1