Problemas de Qu´ımica General

Problemas de Qu´ımica General Curso 2014-2015

1^◦ de C. Qu´ımicas Grupo 911 Hoja 6

1. Se prepara una disoluci´on mezclando 62.6 mililitros de benceno (C₆H₆) con 80.3 mililitros de tolueno (C₇H₈). Calcular la fracci´on 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. x_benceno = 0.4825;x_tolueno = 0.5175

2. Calcular las molalidades de las siguientes disoluciones acuosas: (a) una disoluci´on 1.22 M de az´ucar (C12H22O11) (densidad de la disoluci´on = 1.12 g cm⁻³); (b) una disoluci´on 0.87 M de NaOH (densidad de la disoluci´on = 1.04 g cm⁻³); (c) una disoluci´on 5.24 M de NaHCO₃ (densidad de la disoluci´on = 1.19 g cm⁻³).

Sol. (a) mC₁₂H₂₂O₁₁ = 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 fracci´on molar de amon´ıaco (NH₃) en una disoluci´on de 30.0g

de amon´ıaco en 70.0 g de agua. La densidad de la disoluci´on es 0.982 g cm⁻³. Sol. M_{N H3} = 17 mol L⁻¹; x_{N H3} = 0.312; m_{N H3} = 25.2 mol kg⁻¹

4. Las presiones de vapor del etanol (C₂H₅OH) y del 1propanol (C₃H₇OH) 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 l´ıquido, calcular las presiones parciales de ambos componentes en una disoluci´on cuya fracci´on molar de etanol es 0.300. Determinar las fracciones molares de los componentes en el vapor.

Sol. P_etanol = 30 torr; P_1propanol = 25.9 torr; P_total = 55.9 torr; y_etanol = 0.537; y_1propanol = 0.463 5. La presi´on de vapor del etanol (C₂H₅OH) a 20^◦C es 44 torr, y la del metanol (CH₃OH) a esa tem-

peratura 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 disoluci´on ideal y considerando que la masa de vapor es despreciable frente a la del l´ıquido, (a) calcular la presi´on de vapor de cada componente y la total a esa temperatura;

(b) calcular las fracciones molares de ambos componentes en el vapor.

Sol. (a) P_etanol = 22.5 torr; P_metanol = 46 torr; P_total = 68.5 torr; (b) y_etanol = 0.328; y_metanol = 0.672

6. Se prepara una disoluci´on disolviendo 396 g de sacarosa (C₁₂H₂₂O₁₁) en 624 g de agua. ¿Cu´al es la presi´on de vapor de la disoluci´on a 30^◦C? La presi´on de vapor del agua a 30^◦C es 31.8 torr y la sacarosa es un soluto no vol´atil.

Sol. P = 30.77 torr

7. La presi´on de vapor del benceno es 100.0 torr a 26.1^◦C. Calcular la presi´on de vapor de una disoluci´on que contenga 24.6 g de alcanfor (C₁₀H₁₆O) disueltos en 98.5 g de benceno. El alcanfor es un soluto muy poco vol´atil.

Sol. P = 88.6 torr

8. ¿Cu´antos gramos de urea (H₂NCONH₂) deben a˜nadirse a 450 g de agua para dar una disoluci´on con una presi´on de vapor 2.50 torr inferior a la presi´on de vapor del agua pura a 30^◦C? (La presi´on de vapor del agua pura a 30^◦C es 31.8 torr).

Sol. 128g

9. Los puntos de ebullici´on y de congelaci´on del benceno puro son, respectivamente, 80.1^◦C y 5.5^◦C.

¿Cu´ales ser´an los puntos de ebullici´on y de congelaci´on de una disoluci´on 2.47 m de naftaleno en benceno? Kf(benceno) = 5.12^◦Cm⁻¹,Ke(benceno) = 2.53^◦Cm⁻¹.

Sol. T_f =−7.15^◦C; T_e = 86.35^◦C

10. El etil´en glicol [CH₂(OH)CH₂(OH)] es una sustancia que se a˜nade al agua de los radiadores de los autom´oviles como anticongelante. Si su densidad es de 1.11 g cm⁻³, calcular qu´e volumen de etil´en glicol es necesario a˜nadir a 6.5 litros de agua para que la disoluci´on resultante se congele a -20^◦C.K_f(agua) = 1.86^◦Cm⁻¹,K_e(agua) = 0.52^◦Cm⁻¹.

Sol. 3.9L

11. Una disoluci´on de 2.50 g de un compuesto de f´ormula emp´ırica C₆H₅P en 25.0 g de benceno se congela a 4.3^◦C. Calcular la masa molar y la f´ormula 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; C24H20P4

12. La masa molar del ´acido benzoico medida a partir del descenso del punto de congelaci´on del benceno es el doble de la correspondiente a la f´ormula molecular C₇H₆O₂. Explicar esa anomal´ıa.

13. ¿Cu´al es la presi´on osm´otica de una disoluci´on 1.36 M de urea en agua a 22.0^◦C?

Sol. 32.9 atm

14. Una disoluci´on que contiene 0.8330 g de una prote´ına de estructura desconocida en 170.0 mili- litros de agua tiene una presi´on osm´otica de 5.20 torr a 25^◦C. Determinar la msa molar de la prote´ına.

Sol. M = 17.51kg mol⁻¹

15. La lisozima es una enzima que se fija en las paredes de las c´elulas. 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 presi´on de vapor, el descenso criosc´opico, el aumento ebullosc´opico y la presi´on osm´otica de la disoluci´on. (La presi´on de vapor del agua a 25^◦C es 23.76 torr). K_f(agua) = 1.86^◦C kg mol⁻¹. K_b(agua) = 0.52^◦C kg mol⁻¹.

Sol. ∆P = 2·10⁻⁵torr; ∆T_f =−8.9·10^−5◦C; ∆T_e = 2.4·10^−5◦C;π = 1.173·10⁻³atm (0.89torr) 16. Una disoluci´on de 1.00 g de cloruro de aluminio anhidro, AlCl₃, en 50.0 g de agua presenta un

descenso criosc´opico de 1.11^◦C. Explicar esta observaci´on. K_f(agua) = 1.86^◦C kg mol⁻¹. 17. Ordenar seg´un temperatura de congelaci´on decreciente las siguientes disoluciones: (a) 0.10 m

de Na₃PO₄; (b) 0.35 m de NaCl; (c) 0.20 m de MgCl₂; (d) 0.15 m de C₆H₁₂O₆; (e) 0.15 m de CH₃COOH.

18. El factor de Van’t Hoff de un electrolito se define como el cociente del n´umero de part´ıculas en disoluci´on despu´es de la disociaci´on entre el n´umero de unidades de f´ormula inicialmente disueltas. Si la presi´on osm´otica 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 disoluci´on de CaCl₂.

Sol. η= 2.47

19. Una disoluci´on del 0.86 % en masa de NaCl en agua se dice que esfisiol´ogicamente salinaporque su presi´on osm´otica iguala la de las c´elulas sangu´ıneas. Calcular la presi´on osm´otica de esta disoluci´on a la temperatura del cuerpo humano (37^◦C) teniendo en cuenta que la densidad de la disoluci´on es 1.0050 g cm⁻³.

Sol. 7.5 atm

20. A cierta temperatura, dos disoluciones,A yB, tienen presiones osm´oticas de 2.4 atm y 4.6 atm respectivamente. Cu´al es la presi´on osm´otica de una mezcla de vol´umenes iguales de A y B a esa misma temperatura.

Sol. 3.5 atm

21. Un qu´ımico forense recibe una muestra de polvo para an´alisis. Al disolver 0.50 g de la sustancia en 8.0 g de benceno la disoluci´on se congela a 3.9^◦C. ¿Puede concluir que se trata de coca´ına (C₁₇H₂₁NO₄)? ¿Qu´e suposiciones se hicieron en el an´alisis?

Sol. M = 200g mol⁻¹

22. Dos l´ıquidos, A y B, tienen presiones de vapor de 76 torr y 132 torr, respectivamente, a 25^◦C.

¿Cu´al es la presi´on de vapor de una disoluci´on ideal formada por (a) 1.00 mol de A y 1.00 mol deB; (b) 2.00 moles de A y 5.00 moles deB?

Sol. (a) 104 torr; (b) 116 torr

23. Una disoluci´on de 262 mililitros que contiene 1.22 g de az´ucar presenta una presi´on osm´otica de 30.3 torr a 35^◦C. ¿Cu´al es la masa molar del az´ucar?

Sol. M = 2950g mol⁻¹