Soluciones de Cálculo de la fracción molar La fracción molar (xi) expresa la proporción en la que se encuentran los moles de una sustancia respecto al número de moles totales de la mezcla. La suma de fracciones molares de todos los componentes de una mezcla es 1 xi ni ni i 1. Se disuelven 5.00 g de ácido clorhídrico en 35.00 g de agua. La densidad de la solución obtenida es 1.06 g/mL. Calcular la fracción molar de ácido clorhídrico y la fracción molar de agua en la solución Datos: M(H)= 1.00 g/mol; M(O)= 16.00 g/mol; M(Cl)= 35.45 g/mol Lo primero que debemos hacer es calcular el número de moles de cada componente en la mezcla resultante a partir del peso molecular de cada uno de ellos. M (HCl) = 1 x M(H) + 1 x M(Cl)= = 1 x 1.00 g/mol + 1 x 35.45 g/mol= 36.45 g/mol M (H2O) = 2 x M(H) + 1 x M(O)= = 2 x 1.00 g/mol + 1 x 16.00 g/mol= 18.00 g/mol 5 g HCl 1 mol HCl 0.137 moles de HCl 36.45 g HCl 35 g H 2 O 1 mol H 2 O 1.994 moles de H 2 O 18.00 g H 2 O Ahora debemos calcular el número total de moles de la mezcla: n T n i n HCl n H 2O 0.137 1.994 2.131 i Copyright © unProfesor.com 2014 Todos los Derechos Reservados Puede ser libremente copiado para uso personal o para el aula. A partir del número de moles de cada uno de los componentes y del número total de moles de la mezcla, calculamos la fracción molar de cada uno de los componentes. x HCl n HCl 0.137 0.0643 ni 2.131 i x H 2O n H 2O 1.994 0.9357 n i 2.131 i La suma de fracciones molares de todos los componentes de la mezcla es 1. Lo comprobamos: x HCl +x H2O= 0.0643 + 0.9357 = 1.0000 Copyright © unProfesor.com 2014 Todos los Derechos Reservados Puede ser libremente copiado para uso personal o para el aula. 2. Se mezcla 1L de ácido nítrico de densidad 1.38 g/mL y 62.7% en peso con 1L de otro ácido nítrico de densidad 1.13 g/mL y 22.38 %en peso. La densidad de la disolución resultante es 1.28 g/mL. Calcular la fracción molar de ácido nítrico y la fracción molar de agua en la solución Datos: M(H)= 1 g/mol; M(N)= 14 g/mol; M(O)= 16 g/mol Puesto que no tenemos el peso de cada uno de los componentes (ácido nítrico y agua) debemos hallarlos. El ácido nítrico total proviene de las dos disoluciones iniciales A y B. Disolución A: 1L de ácido nítrico de densidad 1.38 g/mL y 62.7% en peso 1 L disolución A HNO3 1000 mL disolución A HNO3 1.38 g disolución A HNO3 62.7 g HNO3 865.3 g HNO3 1L disolución A HNO3 mL disolución A HNO3 100 g disolución A HNO3 Disolución B: 1L de ácido nítrico de densidad 1.13 g/mL y 22.38% en peso 1 L disolución B HNO3 1000 mL disolución B HNO3 1.13 g disolución B HNO3 22.38 g HNO3 252.9 g HNO3 1L disolución B HNO3 mL disolución B HNO3 100 g disolución B HNO3 Masa HNO3 total = 865.3 + 252.9= 1118.2 g HNO3 Una vez conocemos la masa total de ácido nítrico de la mezcla, calculamos el número de moles. M (HNO3) = 1 x M(H) + 1 x M(N) + 3 x M(O)= = 1 x 1 g/mol + 1 x 14 g/mol + 3 x 16 g/mol = 63 g/mol 1118.2 g HNO3 1 mol HNO3 17.7 moles de HNO3 63 g HNO3 Para conocer la masa total de agua de la mezcla, debemos utilizar la densidad: 1 L disolución A HNO3 1000 mL disolución A HNO3 1.38 g disolución A HNO3 1380.0 g disolución A 1L disolución A HNO3 mL disolución A HNO3 Copyright © unProfesor.com 2014 Todos los Derechos Reservados Puede ser libremente copiado para uso personal o para el aula. 1 L disolución B HNO3 1000 mL disolución B HNO3 1.13 g disolución B HNO3 1130.0 g disolución B 1L disolución B HNO3 mL disolución B HNO3 Masa total mezcla = Masa disolución A + Masa disolución B= = 1380 g + 1130 g= 2510 g Masa total mezcla = Masa HNO3 + Masa H2O Masa H2O = Masa total mezcla - Masa HNO3 = = 2510 g – 1118.2g= 1391.8 g M (H2O) = 2 x M(H) + 1 x M(O)= = 2 x 1 g/mol + 1 x 16 g/mol= 18 g/mol 1391.8 g H 2 O 1 mol H 2 O 77.3 moles de H 2 O 18 g H 2 O Ahora debemos calcular el número total de moles de la mezcla: n T n i n HNO3 n H 2O 17.7 77.3 95.0 i A partir del número de moles de cada uno de los componentes y del número total de moles de la mezcla, calculamos la fracción molar de cada uno de los componentes. x HNO3 n HNO3 17.7 0.186 n i 95.0 i x H 2O n H 2O 77.3 0.814 n i 95.0 i La suma de fracciones molares de todos los componentes de la mezcla es 1. Lo comprobamos: x HNO3 +x H2O= 0.186 + 0.814 = 1.0000 Copyright © unProfesor.com 2014 Todos los Derechos Reservados Puede ser libremente copiado para uso personal o para el aula. 3 3. Se prepara una disolución acuosa de densidad 0.988 g/mL disolviendo 12.8 mL de propanol (densidad= 0.803 g/mL) en agua suficiente como para obtener 75 mL de disolución. Calcular la fracción molar de ácido propanol y la fracción molar de agua en la disolución. Datos: M(H)= 1 g/mol; M(C)= 12 g/mol; M(O)= 16 g/mol Puesto que no tenemos el peso de cada uno de los componentes (propanol y agua) debemos hallarlos. 12.8 mL propanol 75 mL disolución 0.803 g propanol 10.3 g de propanol mL propanol 0.988 g disolución 74.1 g de disolución mL disolución Masa total disolución = Masa propanol + Masa H2O Masa H2O = Masa total disolución - Masa propanol = = 74.1 g – 10.3 g= 63.8 g Una vez tenemos la masa de cada uno de los componentes calculamos el número de moles a partir del peso molecular. M (propanol (C3H8O)) = 3 x M(C) + 8 x M(H) + 1 x M (O)= = 3 x 12 g/mol + 8 x 1 g/mol + 1 x 16 g/mol= 60 g/mol M (H2O) = 2 x M(H) + 1 x M(O)= = 2 x 1.00 g/mol + 1 x 16.00 g/mol= 18.00 g/mol 10.3 g propanol 63.8 g H 2O 1 mol propanol 0.17 moles de propanol 60 g propanol 1 mol H 2O 3.54 moles de H 2O 18.00 g H 2O Ahora debemos calcular el número total de moles de la mezcla: nT n i n propanol nH 2O 0.17 3.54 3.71 i Copyright © unProfesor.com 2014 Todos los Derechos Reservados Puede ser libremente copiado para uso personal o para el aula. A partir del número de moles de cada uno de los componentes y del número total de moles de la mezcla, calculamos la fracción molar de cada uno de los componentes. x HCl n propanol n i i 0.17 0.046 3.71 x H 2O n H 2O 3.54 0.954 n i 3.71 i La suma de fracciones molares de todos los componentes de la mezcla es 1. Lo comprobamos: x propanol +x H2O= 0.046+ 0.954 = 1.000 Copyright © unProfesor.com 2014 Todos los Derechos Reservados Puede ser libremente copiado para uso personal o para el aula.