QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO HOJA NUM. 3. DISOLUCIONES 1. Determinar la concentración molar de una disolución de ácido sulfúrico que contiene 14,7 gramos de dicho ácido en 750 ml de disolución acuosa, si su densidad es de 1,018 Kg/l Solución Molaridad: moles de soluto en 1 L de disolución Sabemos la cantidad de soluto en gramos, debemos expresarla en moles, para ello calculamos la masa molar del ácido sulfúrico (H2SO4) M = 2 + 32 + 4•16 = 98g/mol Ahora calculamos el número de moles de ácido sulfúrico (n) n = m/M = (14,7 g)/(98 g/mol) = 0,15 moles de ácido Estos moles están en 750 mL (0,750 L) de disolución, por tanto la molaridad será M= (0,15 moles de ácido)/(0,750 L de disolución)=0,2 M Molalidad: moles de soluto en 1 kg de disolvente Aquí trabajamos solo con masas. Tenemos 14,7 g (0,15 moles) de ácido sulfúrico y 740 mL de disolución cuya masa obtenemos mediante la densidad masa disolución = d•v = 1,018kg/L•0,750 L = 0,7635 kg de disolución Masa de disolvente (agua): la obtenemos quitándole el soluto a la disolución. masa disolvente = 0,7635 - 0,0147 = 0,7488 kg de disolvente La molalidad será por tanto m= 0,15/0,7488 =0,2 m Porcentaje en masa: gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución %= (14,7/763,5)•100=1,93% Fracción molar: moles de soluto por cada mol de disolución En disolución tenemos 0,15 moles de ácido (soluto) y de disolvente (agua, masa molecular 18 g/mol) tendremos n_agua=(748,8 g de agua)/(18 g/mol)=41,6 moles Por tanto la fracción molar del ácido será X= 0,15/(0,15+41,6)=0,004 1 QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO 2. ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio (Na2S04) se necesitan para preparar 250 mL de una disolución 0,500 M? Solución Necesitamos 250 mL de disolución 0,500 M, es decir, que contenga 0,5 moles en 1 litro de disolución. Si necesitáramos 1 L de disolución tendríamos que pesar 0,5 moles de sulfato de sodio. Se trata de aplicar la definición de molaridad : Molaridad= (soluto (moles))/(Volumen disolución (L)) En nuestro caso la molaridad es 0,5 y el volumen de disolución es 0,25 L por tanto despejemos de la definición anterior y tendremos que soluto (moles) = Molaridad • Volumen disolución (L) soluto (moles) = 0,5•0,250 = 0,125 moles de soluto Ya sabemos la cantidad de soluto necesaria en moles, pero la pide en gramos. Debemos calcular esa cantidad en gramos para lo que necesitamos la masa molar del sulfato de sodio Na2SO4 Masa molar = 2•23 + 32 + 4•16 = 142g/mol Por tanto la masa necesaria de sulfato de sodio es m = 142•0,125 = 17,75 g 3. Hallar los gramos de ácido sulfúrico (H2SO4) contenidos en 46 mL de una disolución 0,3 M. Solución Este ejercicio es similar al anterior, pero vas a ver otra forma de resolverlo La disolución es 0,3 M es decir contiene 0,3 moles en 1 L de disolución. Es decir como la masa molar del ácido es 98 g/mol (compruébalo) en 1 L de disolución tenemos masa ácido =0 ,3moles • 98g/mol = 29,4 g Tenemos 29,4 g de ácido en 1 L de disolución, la pregunta es ahora cuanto habrá en 46 mL. masa ácido = 29,4 g/ L• 0,046 L = 1,35 g 4. Se desea preparar 250 cc de una disolución 0,29 molar de ácido clorhídrico (HCl) y para ello se dispone de agua destilada y de un reactivo comercial de tal ácido, cuya etiqueta, entre otros, contiene los siguientes datos: HCI densidad 1,184 g/mL y 37,5 % en masa. ¿Cuántos mililitros del reactivo comercial se necesitarán para preparar la citada disolución? Solución 2 QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO Primero averiguamos la cantidad de ácido puro (soluto) se necesita para la disolución pedida, para lo cual aplicamos la definición de concentración (como ya sabes por los ejercicios 2 y 3) moles soluto=molaridad •volumen disolución moles soluto=0,29 •0,250=0,0725 moles de ácido Ya sabes los moles necesarios. Como la masa del HCl es 36,5 g/mol, calculamos la masa correspondiente a esos 0,0725 moles de HCl: 0,0725•36,5 = 2,65 g de HCl Pero no tenemos ácido puro, sino una disolución. La segunda parte del ejercicio es calcular la cantidad de ácido comercial del 37,5% en masa y 1,184 g/mL de densidad necesaria para tener 2,65 g de HCl. Es fácil, se trata de porcentajes. Recuerda 37,5 % en masa significa que la disolución comercial contiene 37,5 g de HCl en 100 g de disolución. (37,5 g de HCl)/(100 g disolución)= (2,65 g de HCl)/(X g de disolución) Es una ejercicio de proporciones o de regla de tres si te fijas. Pues necesitamos X= (2,65•100)/37,5=7,06 g de disolución comercial Pero nos pide el volumen, pues echamos mano de la densidad V= m/d=7,06/1,184=5,96 mL 5. Determinar la concentración molar de una disolución obtenida mezclando 250 mL de ácido clorhídrico 0,2 M con 300 mL de disolución del mismo ácido pero de concentración 0,4 M. Suponemos que los volúmenes son aditivos. Solución Como los volúmenes son aditivos en total tendremos 550 mL de disolución. En ella tenemos moles procedentes de la disolución 0,2 M y moles procedentes de la disolución 0,2 M. El total de moles de ácido será la suma de los dos nº de moles=0,2•0,250+0,4•0,300=0,17 moles de HCl La concentración molar será por tanto [HCl] = (0,17 moles)/(0,550 L) = 0,31 M 6. Disponemos de ácido clorhídrico comercial (densidad = 1,2 g/cm3 y riqueza 36 % en masa) Calcular su molaridad y molalidad. A partir de esta disolución, deseamos preparar 500 cm3 de una disolución de ácido clorhídrico 0,1 M. ¿qué volumen de la disolución inicial hemos de tomar? Solución 3 QUIMICA. EJERCICIOS Y CUESTIONES. 1º DE BACHILLERATO Para calcular la molaridad necesitamos saber la cantidad de ácido que hay en 1 L de disolución. Pero nos da la cantidad de ácido que hay en 100 g de disolución: 36 g (riqueza 36%). Veamos que volumen corresponden a 100 g de disolución, para lo que usamos la densidad (1,2 g/cm3): V= m/d= (100 g)/(1,2 g/cm3 )=83,3 cm3=0,0833 L En ese volumen tenemos 36 g de ácido (Masa molar 36,5 g/mol) por tanto en moles tenemos moles HCl= 36/36,5=0,986 moles de HCl Concentración molar del ácido [HCl]= (0,986 moles)/(0,0833 L)=11,83 M Molalidad: tenemos 0,986 moles de HCl en 100 g de disolución. De estos 100 g de disolución 36 son de HCl por tanto 64 g son de agua molalidad= (0,986 moles)/(0,064 kg de agua)=15,40 m Ahora queremos preparar con esto 500 cm3 de disolución 0,1 M. Primero calculamos cuanto ácido puro nos hace falta moles necesarios=0,1moles/litro•0,50L=0,05 moles de HCl Ya sabemos que necesitamos 0,05 moles de soluto. Ahora calculemos la cantidad de disolución original que contiene esos 0,05 moles V= (moles soluto)/molaridad= (0,05 moles)/(11,83 moles/L)=0,0042 L=4,2 mL 4