Cuarto Año
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Soluciones
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Guía de ejercicios
1) Dadas las siguientes afirmaciones indique si son verdaderas o falsas y justifique su respuesta:
a) El solvente es el componente de una solución que siempre se halla en mayor proporción. b) Una solución sobresaturada es un sistema heterogéneo.
2) En un recipiente se tiene una solución de sal en agua. Indicar cómo puede determinarse experimentalmente si es una solución no saturada, saturada o sobresaturada.
3) Se tiene una solución al 5,00% m/m. Calculen
a) La masa de dicha solución que contiene 1,00 gramo de soluto. Rta: 20,0 g sc b) La masa de solvente correspondiente.
4) La nitroglicerina, C3H5(0N02)3, disuelta en alcohol, (1% m/m) se utiliza como activador del corazón en casos urgentes de crisis cardíaca.
a) Calcular el volumen de solución que puede prepararse con 13,62 g de nitroglicerina, siendo 1,135 g/ml la densidad de la solución.
b) Calcular la masa de agua necesaria Rta: a) 1200 cm3 b) 1348.38 g
5) La composición de una solución acuosa de cloruro de níquel (II) es 320,0 g de sal/dm3 de solución. Su densidad es 1,280 g/cm3 . Exprese la composición de esa solución en:
a) gramos de soluto/100 g de solución. Rta.: 25 g/100 g de sc
b) gramos de soluto/100 cm3 de disolvente. Rta.: 33,3 g st/100 g sv
6) Determinar el número de cervezas que había ingerido un automovilista que, en la prueba de alcoholemia realizada en un control policial, dio como resultado 1,8414 mg de alcohol por mililitro de sangre.
Datos: - Densidad de la cerveza: 1,1 g/ml - El volumen de la cerveza es de 310 ml
- Porcentaje de alcohol en una cerveza: 5,4 % m/m
- El 15 % del alcohol consumido pasa directamente al torrente sanguíneo.
- Volumen del torrente sanguíneo: 6 litros Rta: 4 cervezas
Ejercicios utilizando datos de solubilidad de las sustancias
7) El siguiente gráfico muestra la curva de solubilidad de un soluto sólido expresada en g st/100 g sv. Se tiene una solución que contiene 10,0 g st/100 g sv, a 30°C. Marque sobre el gráfico cada etapa del siguiente proceso:
a) Se añaden 30,0 g de soluto a la solución. b) Luego, se calienta el sistema hasta que el
soluto se disuelve totalmente. ¿Cuál es la temperatura?
c) Se continúa calentando hasta que la temperatura es 70°C.
d) Indiquen si al final de cada etapa la solución es saturada, no saturada o sobresaturada. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
8) Teniendo en cuenta el gráfico del ejercicio anterior, determinen: a) la solubilidad del soluto a 0°C y a 70°C.
b) la temperatura de una solución saturada que contiene 30,0 g de st/100 g sv.
c) la masa de soluto que debe agregarse para saturar una solución cuya concentración es 10,0 g st/100g
sv a 40°C. Rta.: 20 g
d) la masa de soluto que cristaliza de una solución saturada a 50°C, preparada con 100 g de solvente, si se la enfría con agitación hasta 40°C. Rta.: 10 g e) ídem para una solución saturada preparada con 200 g de solvente. Rta.: 20 g
9) La composición de una solución acuosa de un compuesto orgánico a 80 °C es 40 g de st/100 g de solución. La solución saturada de dicho compuesto en agua a 20 °C contiene 20 g de st/100 g de solución. Calculen la masa de soluto que cristaliza cuando 500 g de la solución a 80 °C son enfriados a 20 °C. Rta.: 125 g
10) Se dispone de 50,0 cm3 de solución acuosa 20,0% m/m de δ=1,20 g/cm3. Se enfría la solución hasta una temperatura donde la solubilidad es 15,0 g st/100 g sv. Calculen:
a) la masa de soluto que cristaliza. Rta.: 4,80 g de soluto
b) la masa de solución final. Rta.: 55,2 g de solución
11) Dada la solubilidad del nitrato de potasio en agua a:
20 °C: 31,6 g/100 g de agua
60 °C: 110,0 g/100 g de agua Calculen:
a) qué masa de sal cristaliza cuando 500 g de sc saturada a 60 °C es enfriada a 20 °C. Rta: 186,7 b) qué masa de sal debe añadirse a 500 g de sc saturada a 20 °C para saturarla a 60 °C. Rta.: 297,9 g
12) Las solubilidades del hidróxido de calcio en agua son, respectivamente
a 0 °C: 0,185 g de soluto/100 g de agua
a 70 °C: 0,106 g de soluto/100 g de agua.
a) Calculen la masa de hidróxido de calcio que precipita, cuando 2 kg de solución acuosa de hidróxido de calcio saturada a 0 °C, son calentados a 70 °C. Rta.:1,58 g b) Calculen qué volumen de agua será necesario agregar, para mantener disuelto, a 70 °C, a todo el
hidróxido de calcio presente en la solución inicial. Rta: 1,49 dm3
Ejercicios de dilución
13) Se dispone de una solución al 30% m/m de bromuro de litio (LiBr), ¿qué masa de agua habrá que agregar a 150 g de la solución original para obtener una solución al 10% m/m? Rta.: 300 g.
14) Se tienen 250 cm3 de una solución acuosa que contiene 30 g de st/ 100 cm3 de sv. (δ de la solución= 1,15 g/cm3). Se le agrega agua hasta obtener un volumen de 1 dm3 de solución (δ= 1,08 g/cm3). Calculen la composición de la solución diluida expresándola en % m/m. Rta.: 6% m/m.
15) Calculen qué masa de solución de cloruro de aluminio al 16 % m/m habrá que diluir con agua para obtener 2 kg de una solución al 3 % m/m de dicha sal. Rta: 375 g
16) Se dispone de 400 cm3 de solución de nitrato de cadmio 40 % m/m (δ= 1,46 g/cm3) y se desea preparar una solución al 16 % m/m. Calculen la masa de solución diluida que se obtendrá. Rta.: 1460 g
17) Se desean obtener 3 dm3 de solución de glicerina al 21 % m/m (δ = 1,05 g/cm3 ). Se dispone de solución al 50 % m/m (δ = 1,13 g/cm3 ). Calculen:
a) volumen de solución concentrada a utilizar. Rta.:1170,8 cm3 b) volumen de agua necesaria para diluirla. Rta.: 1827 cm3
19) Dadas las siguientes afirmaciones indique si son ciertas o falsas y justifique su respuesta:
a) Una solución concentrada es aquella cuya composición es algo inferior a la de su solución saturada a la misma temperatura.
b) La concentración de un soluto sólido en una solución, a una temperatura determinada, nunca puede ser mayor que su solubilidad a esa temperatura.
c) La solubilidad de un sólido en agua, depende únicamente de la naturaleza del soluto y de la temperatura.
20) Determinen el número de moles de soluto, que hay en 50,0 cm3 de cada una de las siguientes soluciones acuosas:
a) Solución de H2SO4 al 10,0% m/v. Rta: 0,051 mol
b) Solución de Na2SO4 al 20,0% m/V. Rta: 0,070 mol
c) Solución de HNO3 al 12,0% m/m (δ = 1,10 g/cm3). Rta: 0,105 mol
d) Solución de Ca(OH)2 2,00 M. Rta: 0,100 mol
21) El ácido sulfúrico es el producto químico de mayor aplicación industrial. Es utilizado en la fabricación de sulfato de aluminio, fertilizantes, detergentes, en tratamiento de aguas, etc. La concentración de una solución de H2SO4 comercial es aproximadamente 98% m/m y su densidad 1,84 g/cm3. Calculen: la molaridad, la molalidad y la fracción molar del soluto de la misma. Rta.:18,4 M, 500 m y 0,900
22) Calculen la molaridad y molalidad de las siguientes soluciones acuosas:
a) soda caústica (NaOH comercial al 50,5% m/m, δ= 1,53 g/cm3). Rta.:19,32 M, 25,51 m b) ácido sulfúrico comercial al 98% m/m, δ= 1,84 g/cm3. Rta.:18,40 M, 500,0 m
c) 20 g de H3PO4/L de sc, δ= 1,12 g/cm3. Rta.: 0,20 M, 0,19 m
d) 12 g de AlCl3/kg de sc, δ= 1,10 g/cm3. Rta.: 0,10 M, 0,09 m e) 18 g de AgNO3/dm3 de sc, δ= 1,15 g/cm3. Rta.: 0,11 M, 0,09 m
23) Calculen la molaridad de las soluciones que se obtienen:
a) diluyendo 50 cm3 de solución acuosa 3 M de NaOH a 1 dm3. Rta.: 0,15 M.
b) diluyendo 100 g de solución acuosa 2 m de HNO3 a 500 cm3. Rta.: 0,36 M.
24) A 1,5 dm3 de solución acuosa de nitrato de calcio (Ca(NO3)2) 2,5 M y δ= 1,2 g/cm 3
se le agregan 10 g de soluto. Calculen la molaridad de la solución final sabiendo que su δ= 1.28 g/cm3. Rta.: 2,687 M.
Mezcla de soluciones
25) Se mezclan 4,5 kg de solución acuosa 0,2 M de Cd(NO3)2 (δ=1,08 g/cm3) con 350 cm3 de solución acuosa de la misma sal al 28% m/m (δ= 1,3 g/cm3). Exprese la concentración de la solución resultante en molaridad y molalidad sabiendo que su densidad es 1,16 g/cm3. Rta.: 0,32 M y 0,30 m.
26) Se mezclan 400 cm3 de solución acuosa de cloruro de amonio al 14 % (densidad 1,04 g/cm3 ) con 300 g de otra solución acuosa de la misma sal al 20 %.
Sabiendo que la solubilidad del cloruro de amonio en agua a 20 °C es 37,2 g de sal/100 g de agua, calculen qué volumen de agua debería evaporarse de la solución obtenida por mezcla de las dos iniciales, para obtener 80 g de cloruro de amonio cristalizado a la temperatura de 20 °C Rta.: 495 cm3
27) (Opcional semejante al anterior) Se tienen 500 cm3 de una solución acuosa de cloruro de potasio al 14 % a
20 °C (densidad=1,09 g/cm3). Calculen qué volumen de agua debería evaporarse para obtener 12 g de sal
cristalizada.
a 100 °C Rta.: 355,3 cm3
a 20 °C Rta.: 279,6 cm3
Datos solubilidad del cloruro de potasio en agua, a 100 °C: 56,7 g de sal/100 g de agua
28) Se mezclan 400 g de una solución de sulfato de amonio al 45 % m/m con 200 cm3 de solución que contiene 235 g de sal/ litro de solución (δ=1,12 g/cm3) y con 500 cm3 de agua. Calculen:
a) masa de solución obtenida. Rta.: 1124 g
b) % m/m de sulfato de amonio en la misma Rta.: 20,19 %
29) Se mezclan 500 cm3 de solución acuosa de ácido nítrico (HNO3) al 62% m/m (δ= 1,38 g/cm3) con 500 cm3 de otra solución acuosa de este ácido al 22% m/m (δ= 1,13 g/cm3). Calculen:
a) el % m/m de la solución resultante. Rta.: 43,99 % m/m
b) el volumen de solución obtenida si la δ= 1,27 g/cm3. Rta.: 0.98 dm3
30) Calculen las masas de dos soluciones acuosas de clorato (V) de potasio (KClO3) al 32% m/m y al 12% m/m que deben mezclarse para preparar 500 g de solución al 20% m/m.
Rta. 200 g de solución al 32% m/m y 300 g de solución al 20% m/m.
