Ejercicios del tema 2: estados de la materia
Concentraciones de disoluciones
1) Una disolución de ácido etanoico al 10 % tiene una densidad de 1,055 g/mL. Calcular: a) Molalidad de la disolución.
b) Si añadimos 1 L de agua a 500 mL de la disolución anterior, ¿cuál será el tanto por ciento en masa de la nueva disolución? Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16. Densidad del agua = 1 g/mL.
Sol: a) 1,85 m; b) 3,45 %
2) Se mezclan 350 mL de una disolución acuosa de acido sulfúrico de un 38 % de riqueza en peso y densidad 1,16 g/mL con otros 50 mL de otra disolución diferente de este mismo ácido, pero con una densidad de 1,12 g/mL y un 24 % de riqueza en peso. Admitiendo aditivos los volúmenes, calcular la molaridad de la mezcla resultante. Datos: masas atómicas: H = 1; O = 16; S = 32.
Sol: 3,93 M.
3) Cuando se mezclan 50 g de etanol con 50 g de agua se obtiene una disolución cuya densidad es 0,954 g/ml. Calcular el % en masa, fracción molar del soluto, molaridad y molalidad de dicha disolución. Datos: masas atómicas en umas: C = 12; H = 1; O = 16.
Sol: 50 % en masa; 0,28; 10,37 M; 21,74 m.
4) Una disolución acuosa de ácido perclórico del 40 % en masa tiene una densidad de 1,2 g/cm3. Calcular la molaridad y molalidad de dicha disolución.
Sol: 4,78 M; 6,63 m.
5) Si 25 ml de una disolución 2,5 M de sulfato de cobre (II) se diluyen con agua hasta un volumen de 450 ml, ¿cuál será la molaridad de la disolución final? Datos: masas atómicas en umas: O = 16; S = 32; Cu = 63,5.
Sol: 0,14 M.
6) Se mezclan 50 cm3 de una disolución 1 M de ácido sulfúrico con 200 cm3 de otra disolución 0,05 M de dicho ácido. Deducir la molaridad de la disolución resultante. Datos: masas atómicas en umas: H = 1; S = 32; O = 16.
Sol: 0,24 M.
7) ¿Qué hemos de hacer para transformar 200 ml de una disolución 0,3 M de sulfato de cobre (II) en otra disolución 0,2 M?
Sol: debemos añadir 100 mL de agua.
8) Se toman 2 ml de una disolución de ácido sulfúrico concentrado del 92 % de riqueza en peso y de densidad 1,80 g/ml y se diluye con agua hasta 100 ml. Calcule:
a) La molaridad de la disolución concentrada. b) La molaridad de la disolución diluida.
Datos: masas atómicas en umas: S = 32; H = 1; O = 16.
Sol: a) 16,9 M; b) 0,34 M
Sol: 7,46 mL.
10) La densidad de una disolución acuosa de sulfato de potasio 0,62 M es 1,081 g/ml. Determinar el % en masa, fracción molar de soluto y molalidad de dicha disolución. Datos: masas atómicas en umas: K = 39,1; S = 32; O = 16; H = 1.
Sol: 9,99 %; 0,011; 0,64 m.
11) Calcular las masas de las disoluciones acuosas de cloruro de hidrógeno del 36 % en masa y 10 % en masa que han de mezclarse para preparar 500 g de disolución del 30 % en masa.
Sol: 384,62 g y 115,38 g respectivamente.
12) a) Calcule la molaridad de una disolución de ácido nítrico del 36 % de riqueza en peso y densidad 1,22 g/ml. b) ¿Qué volumen de ese ácido debemos tomar para preparar 0,5 litros de disolución 0,25 M?
Datos: masas atómicas en umas: H = 1; N = 14; O = 16.
Sol: a) 6,97 M; b) 17,93 mL
13) Una disolución acuosa de ácido clorhídrico tiene una riqueza en peso del 35 % y una densidad de 1,18 g/cm3. Calcular el volumen de esa disolución que debemos tomar para preparar 500 ml de disolución 0,2 M de HCl. Datos: masas atómicas en umas: H = 1; Cl = 35,5.
Sol: 8,84 mL
14) Se dispone de un ácido fosfórico concentrado del 70 % en masa y densidad 1,526 g/cm3, y se desea preparar 5 litros de un ácido fosfórico 1 M. Hallar el volumen de la disolución concentrada del ácido que debe tomarse.
Datos: masas atómicas en umas: H = 1; P = 31; O = 16.
Sol: 485,72 mL.
15) ¿Qué volumen de ácido clorhídrico concentrado del 36 % en masa y densidad 1,1791 g/cm3 hay que tomar para preparar 50 ml de disolución del 12 % en masa y densidad 1,0526 g/cm3?
Sol: 14,88 mL
16) a) Calcule el volumen de ácido clorhídrico del 36 % de riqueza en peso y densidad 1,19 g/ml necesario para preparar 1 litro de disolución 0,3 M.
b) Se toman 50 ml de la disolución 0,3 M y se diluyen con agua hasta 250 ml. Calcule la molaridad de la disolución resultante. Datos: masas atómicas en uma: H = 1; Cl = 35,5.
Sol: a) 25,56 mL; b) 0,06 M
17) ¿Qué volumen de sulfuro de hidrógeno concentrado del 36 % en masa y densidad 1,17 g/ml hay que tomar para preparar 50 ml de disolución del 12 % en masa y densidad 1,052 g/ml? Datos: masas atómicas en uma: S = 32; H = 1.
Sol: 15,0 mL.
18) ¿Cuántos ml de disolución de ácido nítrico de densidad 1,126 g/ml y 30 % de riqueza en peso serán necesarios para preparar 250 ml de una disolución de este ácido 0,38 M? Datos: masas atómicas en uma: N = 14; O = 16; H = 1.
Sol: 17,72 mL.
19) Disponemos de una disolución acuosa de acido sulfhídrico del 15 % en masa y densidad 1,02 g/cm3. Se pide: a) ¿Qué volumen de dicha disolución necesitamos para preparar 100 cm3 de disolución 1 M?
b) Añadimos a 250 cm3 de la disolución inicial 50 cm3 de agua. Hallar la molaridad de la disolución inicial y de la disolución diluida. Considerar los volúmenes aditivos. Datos: masas atómicas: H = 1; S = 32.
20) Se prepara 1 L de disolución acuosa de acido clorhídrico 0,5 M a partir de uno comercial de riqueza 35 % en peso y 1,15 g/mL de densidad. Calcule:
a) El volumen de ácido concentrado necesario para preparar dicha disolución.
b) El volumen de agua que hay que añadir a 20 mL de HCl 0,5 M, para que la disolución pase a ser 0,01 M. Suponga que los volúmenes son aditivos. Masas atómicas: H = 1; Cl = 35,5.
Sol: a) 45,34 mL; b) 980 mL.
21) Se dispone de una botella de ácido sulfúrico cuya etiqueta aporta los siguientes datos: densidad 1,84 g/mL y riqueza en masa 96 %. Calcule:
a) La molaridad de la disolución y la fracción molar de los componentes.
b) El volumen necesario para preparar 100 mL de disolución 7 M a partir de la disolución de ácido de que disponemos. Masas atómicas: H = 1; O = 16; S = 32.
Sol: a) 18,02 M; χS = 0,815; χd = 0,185; b) 38,85 mL.
22) Una disolución acuosa de ácido sulfúrico tiene una densidad de 1,05 g/mL, a 20 oC, y contiene 147 g de ese acido en 1500 mL de disolución. Calcule:
a) La fracción molar de soluto y de disolvente de la disolución.
b) ¿Qué volumen de la disolución anterior hay que tomar para preparar 500 mL de disolución 0,5 M del citado ácido? Masas atómicas: H = 1; O = 16; S = 32.
Sol: a) χS = 0,019; χd = 0,981; b) 250 mL.
Gases
23) En un recipiente de 10 L de capacidad se han introducido 16 g de oxígeno a 27 oC. a) ¿Qué presión ejerce el oxígeno en el interior del recipiente?
b) ¿A qué temperatura habrá que enfriar el recipiente para que la presión se reduzca a la mitad? Datos: O = 16; R = 0,082 atm·l·mol-1·K-1.
Sol: a) 1,23 atm; b) – 123 oC.
24) Una botella de acero contiene 5,6 kg de nitrógeno gaseoso a 27 oC de temperatura y 4 atm de presión. Mediante un compresor se inyectan, además, en su interior 3,2 kg de oxígeno gaseoso. Hallar la presión final en el interior de la botella a la misma temperatura. Datos: masas atómicas en umas: O = 16; N = 14; R = 0,082 atm·l·mol-1·K-1.
Sol: 6 atm.
25) Una botella de acero de 5 litros contiene oxígeno en c.n. ¿Qué masa de hidrógeno ha de introducirse en la botella para que, a temperatura constante, la presión se eleve a 40 atm? Datos: masas atómicas en umas: O = 16; constante de los gases, R= 0,082 atm·l/(mol·K).
Sol: 17,41 g.
26) Dentro de las cubiertas de las ruedas de un coche el aire esta a 15 oC y a 2 atm de presión. Calcular la presión que ejercerá ese aire si la temperatura, debido al rozamiento, sube a 45 oC.
Sol: 2,21 atm.
27) Un recipiente de 50 litros se encuentra en c.n. y contiene hidrógeno, oxígeno y amoníaco. Las presiones parciales del hidrógeno y del oxígeno son, respectivamente, 380 y 228 mmHg. Calcular la masa de amoníaco que hay en el recipiente. Datos: masas atómicas en umas: H = 1; N = 14; R = 0,082 atm·l/(mol·K).
28) En un recipiente de 10 litros hay 16 g de oxígeno y 56 g de nitrógeno a 0 °C. ¿Qué presión ejerce esa mezcla gaseosa y cuál es la presión parcial de cada gas? Datos: masas atómicas en umas: O = 16; N = 14; R = 0,082 atm·l·mol
-1·K-1.
Sol: pT=5,60 atm; pO2=1,12 atm; pN2=4,48 atm.
29) Una cierta cantidad de una sustancia gaseosa ocupa 25 litros y tiene una densidad de 1,25 g/l a 20 °C y 2 atm. ¿Cuál sería su densidad a 0 °C y 1 atm?
Sol: 0,67 g/L.
30) Un recipiente de 50 litros se encuentra en c.n., y contiene hidrógeno, oxígeno y amoníaco. Las presiones parciales del hidrógeno y del oxígeno son, respectivamente, 380 y 228 mmHg. Calcular la masa de amoníaco que hay en el recipiente. Datos: masas atómicas: H = 1; N = 14; R = 0,082 atm·l/(mol·K).
Sol: 7,59 g.
31) Una mezcla de dos gases, formada por 28 gramos de nitrógeno y 64 gramos de oxígeno, está a la temperatura de 27 oC dentro de un recipiente de 20 litros. Calcular las presiones parciales de cada gas. Masas atómicas: N = 14; O = 16.
Sol: pN2 = 1,23 atm; pO2 = 2,46 atm.
Propiedades coligativas
32) Cuando se agregan 27,8 g de una sustancia a 200 cm3 de agua, la presión de vapor baja de 23,7 mmHg a 22,9 mmHg. Calcular la masa molar de la sustancia. Dato: densidad del agua = 1 g/cm3.
Sol: 71,6 g/mol.
33) Una disolución compuesta por 24 g de azúcar en 75 cm3 de agua congela a – 1,8 oC. Calcular la masa molecular del azúcar. Datos: KC = 1,86 oC·kg/mol. Densidad del agua = 1 g/cm3.
Sol: 330,67 g/mol.
34) Una disolución que contiene 25 g de albumina de huevo por litro ejerce una presión osmótica de 13,5 mmHg a 25 oC. Determinar la masa molecular de esta proteína. Dato: R = 0,082 atm·L·mol-1·K-1.
Sol: 3,39·104 g/mol.
35) Cuando llega el invierno y bajan las temperaturas decidimos fabricar nuestro propio anticongelante añadiendo 3 L de etilenglicol (C2H6O2), cuya densidad es de 1,12 g/cm3, a 8 L de agua que vertemos al radiador del coche. ¿A qué
temperatura podrá llegar la disolución del radiador sin que se congele?
Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16; constante crioscópica molal del agua = 1,86 oC·kg/mol. Densidad del agua = 1 g/cm3.
Sol: - 12,6 oC.
36) ¿Qué masa de propano-1,2,3-triol se debe añadir a 4,5 L de agua de un radiador de coche si se desea que soporte temperaturas de hasta – 5 oC? Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16. KC (H2O) = 1,86 oC·kg/mol.
Densidad del agua = 1 g/cm3.
Sol: 1.112,9 g.
Sol: 0,28 M.
38) Una disolución de naftaleno (C10H8) en benceno tiene una presión de vapor de 737 mmHg a 80 oC. Calcular el
porcentaje en masa del naftaleno en la disolución. El benceno hierve a 80 oC a presión atmosférica. Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1.
Sol: 4,71 %.
39) A 50 oC, la presión de vapor del benceno es 271 mmHg y la de la propanona, 603 mmHg. Calcular la presión de vapor de una mezcla de ambas sustancias teniendo en cuenta que la masa de benceno es el doble que la de propanona. Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1.
Sol: 368,4 mmHg.
40) Se prepara un jarabe con 250 g de glucosa (C6H12O6) disueltos en litro y medio de agua. Calcular la temperatura
de ebullición de este jarabe. Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16; Ke(H2O) = 0,51 oC·kg/mol. Densidad del
agua = 1 g/cm3.
Sol: 100,47 oC.
41) Calcular la concentración del agua del mar, sabiendo que congela, aproximadamente, a – 2,00 oC. ¿A qué temperatura hervirá? Datos: KC(H2O) = 1,86 oC·kg/mol; Ke(H2O) = 0,52 oC·kg/mol.
