Embed Size (px)
Citation preview
DISOLUCIONES: guía de aprendizajeObjetivo
Adquirir fluidez de cálculo con las unidades de concentración de las disoluciones.
LAS DISOLUCIONES
Una disolución es una mezcla homogénea (de igual composición y estructura en todos sus puntos, es decir, que sus propiedades son uniformes en toda su extensión) que consta de:
• DISOLVENTE: es el componente mayoritario de la mezcla y que en nuestro caso será casi siempre agua.
• SOLUTO: es el compuesto que está disuelto en el disolvente.
Según la cantidad de soluto se tiene:
- Disoluciones concentradas, si tienen una elevada cantidad de soluto.
- Disoluciones diluidas, si sólo tiene disuelta una pequeña cantidad de soluto.
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
PORCENTAJES - en peso y en volumen• Porcentaje en masa: es muy utilizado. Es la masa de soluto que hay por cada 100
gramos de disolución.• Porcentaje en volumen: es el volumen de soluto (mL, L,...) que hay por cada 100
unidades de volumen de disolución. Se usa frecuentemente cuando el soluto es un líquido.
MOLARIDAD (M)
Son los moles de soluto que hay por cada litro de
disolución.
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 1 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
@profesorjano
Victor Vitoria
ABOUT.ME
http://about.me/profesorjano
WEB
www.profesorjano.info - www.profesorjano.biz
BLOG
www.jano-coach.blogspot.com
WIX
www.wix.com/profesorjano/profesorjano
Es muy conveniente a la hora de ir resolviendo el ejercicio ir escribiendo las unidades completas al lado de cada valor.Frecuentemente, las unidades van indicando las operaciones que hay que ir haciendo hasta llegar a la magnitud pedida.
Gramos por litro
molalidad (m)
Son los moles de soluto que hay por cada litro de disolvente.
LA DENSIDAD
La densidad es la masa de disolución que hay por unidad de volumen de disolución.
Para poder pasar la densidad a unidades de concentración se suele necesitar información adicional, por ejemplo el % en peso. Éste se le aplica y así se puede determinar que masa de esa disolución para ese volumen es realmente de soluto.
Unos primeros ejercicios rápidos:
Disol 1Calcula el porcentaje de K2CO3 que hay en una solución que se obtiene disolviendo 15 g de K2CO3 en 60 g de H2O. ¿Qué nombres recibe el soluto?Disol 2Cuántos gramos de NaCl habría que disolver en 54 g de H2O para obtener una disolución al 10 % en peso?Disol 3¿Cuál es la molaridad de una disolución que contiene 49 g de H2SO4 en 2’0 litros de disolución?. El peso molecular del H2SO4 es 98. ¿Cómo se llama el soluto?Disol 4¿Cuántos gramos de H2SO4 hay en 0’50 litros de una disolución 0’050 M?
(resolución de los 4 primeros ejercicios)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 2 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
LA DENSIDAD NO ES UNA UNIDAD DE CONCENTRACIÓN
Disol 5Se prepara una disolución disolviendo 32 g de cloruro de sodio en 1’2 L de disolución. Sabiendo que la masa atómica del sodio es 23 y la del cloro 35’5, determinar:a) Molaridad de la disoluciónb) En qué volumen se han disuelto 10 g. de NaClc) En qué volumen se han disuelto 0’16 moles (resolución)d) Cuántos moles de soluto hay en 0’35 Le) Cuántos gramos de soluto hay en 20 ml de la disolución
Disol 6En una disolución de ácido sulfúrico se contienen 490 g del ácido en 45 L de la disolución. Conociendo las masas atómicas de los elementos S = 32, O = 16, H = 1, calcular:a) La concentración de la disolución en g/Lb) La molaridad de la disoluciónc) El número de moles contenidos en 17 cm3. (resolución)d) Los gramos contenidos en 0’025 L de disolución.e) En qué volumen de disolución hay 1/7 de molf) En qué volumen de la disolución hay 0’3 Kg de ácido sulfúrico
Disol 7Una disolución de NaOH tiene un porcentaje del 40 % en soluto.a) ¿Cuántos gramos de soluto hay en 25 g de disolución?b) ¿Cuántos moles de soluto hay por cada Kg de disolución? (resolución)c) ¿Qué masa de disolución contiene 13 gramos de soluto?d) ¿Qué masa de disolución contiene 0’6 moles de soluto?Na = 23 ; O = 16 ; H = 1
Disol 8Una disolución de H2SO4 es 5’8 molar.a) ¿Cuántos gramos de H2SO4 tiene por litro?b) ¿Cuántos moles cada cm3? (resolución)c) ¿En qué volumen hay 1 mol de H2SO4?d) ¿En qué volumen hay 1 gramos de H2SO4?H = 1 ; O = 16 ; S = 32
Disol 9Se disuelven 72 g de FeCl3 en 0’5 L de disolución. ¿Cuántos gramos de hierro hay en 17 cm3 de la disolución?. Masa Molecular FeCl3 = 162’3 (resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 3 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
Disol 10Tenemos 2 disoluciones de Ba(OH)2. Una de ellas tiene un volumen de 0’34 L y es 0’8 M. La otra tiene un volumen de 0’86 L y es 0’45 M. Si mezclamos ambas disoluciones y suponemos que el volumen total es la suma de los dos volúmenes determinar:a) El número de moles iniciales de cada una.b) El volumen total. (resolución)c) La molaridad de la disolución resultante.
Disol 11Una disolución de NaCl tiene una densidad de 1’15 g/mL y una riqueza en soluto de 35 % en masa. Contestar las siguientes cuestiones:a) ¿Cuántos gramos de disolución hay en 120 cm3?b) ¿Cuántos gramos de soluto en 120 cm3?c) ¿Cuántos gramos de agua hay en 120 cm3? (resolución)d) Si tomamos 300 g de la disolución, cuántos hay de NaCl?e) ¿En qué masa de disolución están contenidos 32 g de NaCl?f) Si queremos 5 g de NaCl, ¿qué volumen de la disolución deberemos tomar?g) ¿En qué volumen de la disolución está contenido 1 mol de soluto?
FRACCIÓN MOLAR (M)
En general nos indica la relación entre los moles de una de las sustancias de la mezcla y los moles totales de todos lo componentes:
En el caso de las disoluciones (s: soluto ; d: disolvente)
Dos ideas clave:• La fracción mola es adimensional (= no tiene unidades)• La suma de las fracciones molares de los componentes de la mezcla vale 1
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 4 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
Videoproblema para autoestudioEnlace para ver el problema(metodología: intenta hacer el problema antes de ver su resolución)
Normalidad (N)
La normalidad es el número de equivalentes-gramo que hay por litro de disolución.
También se puede calcular una vez sabida la molaridad según la relación N = M . v
en donde “v” es la valencia del compuesto.
Otras relaciones en relación con los equivalentes son:
Disol 12Una disolución acuosa de tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno (ácido perclórico) al 40 % en peso tiene una densidad de 1’2 g/cm3. Calcular:a) La molaridad de dicha disolución.b) La normalidad (resolución)c) La molalidad
Disol 13El alcohol etílico (etanol) que se vende en las oficinas de farmacia (no apto para consumo por vía oral) suele tener una concentración centesimal del 95 % (95 g de alcohol y 5 g de agua). Calcular las fracciones molares de cada elemento(resolución)
Disol 14Una disolución acuosa de tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno (ácido sulfúrico) con 20 % en peso tiene una densidad de 1’14 g/ml. Calcular la molaridad, la molalidad, la normalidad y la fracción molar de ácido sulfúrico en la disolución.(resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 5 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
El concepto de equivalente químico se aplica actualmente a reacciones químicas de oxidación reducción y entre ácidos y bases. Se basa en el hecho de que siempre un equivalente de una sustancia reacciona con un equivalente de otra, algo que no sucede con los moles.
VIDEOPIZARRA sobre el tema de DILUCIONES
Se abordan una serie de procedimientos como el de preparar una disolución a partir de otra más concentrada o la mezcla de dos disoluciones.Ir a la video pizarra
Un videoproblema:
Se trata de un problema en el que se aplica lo explicado en la videopizarra anterior.Intenta hacerlo antes de ver la resoluciónIr al videoproblema
Disol 15Calcular la normalidad de una disolución acuosa de NaOH al 10 % en peso.(resolución)
Disol 16Una disolución de ácido acético al 10 % tiene una densidad de 1’055 g/cm3. Se desea saber:a) ¿Cuál es tu molalidad?b) Si añadimos 1 L de agua a 500 cm3 de la disolución anterior, ¿cuál es el tanto por
ciento en peso de la nueva disolución?c) ¿Cuál es la normalidad de la nueva disolución?(resolución)
(si después de intentarlo tienes dificultades para hacerel apartado b, mira la videopizarra. Si no las has tenido mirael vídeo al terminar tu resolución porque contiene un buenconsejo)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 6 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
Videopizarra deapoyo al 16b
Disol 17Se mezclan 50 gramos de etanol (CH3 - CH2OH) y 50 gramos de agua para obtener una disolución cuya densidad es 0’954 g/cm3. Para la disolución de etanol y agua que se forma, calcula:a) La concentración molar de etanolb) La fracción molar del agua(resolución)
ELECTROLITOS Y DISOLUCIONES
Muchas sustancias cuando se disuelven en agua se ionizan, es decir, se descomponen completamente en un ion negativo (anión) y otro positivo (catión). A estas sustancias se le llama electrolitos fuertes.
En el caso de que sólo se disocien parcialmente en iones se llamarán electrolitos débiles.
El nombre de ELECTROlitos se debe a que éstas sustancias en disolución conducen la electricidad ya que forman iones. Los no electrolitos no pueden hacerlo.
A continuación se presentan dos vídeos:• El primero muestra la diferencia entre electrolito y no
electrolito (ver aquí)• El segundo nos enseña la diferencia entre un electrolito
fuerte (ácido clorhídrico o cloruro de hidrógeno) y uno débil (ácido acético) (ver aquí)
En general los compuestos iónicos solubles (muchas sales) y ácidos y bases fuertes son electrolitos fuertes. Los ácidos orgánicos y el amoniaco son electrolitos débiles
Las sales binarias (NaCl, K2S,...) y los ácido hidrácidos (HCl, H2S,...) se disocian de modo que el no metal formará el anión y el metal el catión.
En el caso de las sales que provienen de los ácidos oxoácidos y estos propios ácidos el anión lo forma el no metal junto al oxígeno con un número de cargas negativas igual al número de hidrógenos que tenía el ácido oxoácido. El metal formará el catión con un número de cargas positivas igual a su valencia. Los hidrógenos siempre tienen carga +1.
Disol 18Escribe la reacción de disociación de los siguientes compuestos, nombrándolos y nombrando los iones que forman:a) KI b) H2CO3 c) AgNO3
d) H2Se e) NaOH f) CuClO2
(resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 7 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
Disol 19Calcula el número de moles de de cada ion que hay cuando se disuelven 1’135 moles de:a) K2Cr2O7 b) Ca(OH)2 c) Al2S3
d) H3PO4 e) Na2SO3
(resolución)
Disol 20Sabiendo que una disolución concentrada de ácido clorhídrico contiene un 35’2 % en peso de HCl y su densidad es 1’175 g/cm3, calcular el volumen de dicha disolución que se necesita para preparar 2 litros de ácido clorhídrico 2 N? ( H = 1 ; Cl = 35’5)(resolución)
Disol 21¿Cuáles son la normalidad y la molaridad de una disolución de ácido sulfúrico del 98 % en peso y densidad 1’84 g/mL? (resolución) (S = 32 ; O = 16 ; H = 1)
Disol 22Calcular la normalidad de una disolución de ácido nítrico de densidad 1’334 g/mL y del 54 % en peso. (resolución) ( N = 14 ; O = 16 ; H = 1)
Disol 23Calcular la molalidad de una disolución acuosa de NaOH al 10 % en peso.(resolución) (Na = 23 ; H = 1)
Disol 24El ácido sulfúrico comercial que se encuentra en los laboratorios es 36 N. Si deseamos preparar 300 mL de dicho ácido 1 M, ¿qué volumen del comercial deberemos tomar para diluir con agua? (resolución)
Disol 25Se disponen de 200 ml de una disolución 0’6 M de cloruro de sodio y de 400 ml de otra 0’35 M en trioxosulfato(IV) de disodio (sulfito de sodio). Si se mezclan ambas, ¿cuál es la concentración final del catión Na+? (resolución)
Disol 26Se disponen de 600 ml de una disolución 0’25 M de trioxonitrato(V) de sodio (nitrato de sodio) y de 500 ml de otra 0’42 M en bis [trioxonitrato (V)] de calcio (nitrato de calcio). Si se mezclan ambas, ¿cuál es la concentración final del catión trioxonitrato (V)? (resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 8 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
pH y DISOLUCIONES
Una característica de algunas sustancias es su acidez o su basicidad o alcalinidad, (lo opuesto a acidez) y también de las disoluciones que forman estas sustancias.
Se define ácido como una sustancia que en disolución produce H3O+ (a veces representado como H+ y llamado hidrogeniones ) y base (o alcali) como aquellas que producen OH- (grupo hidroxilo) en disolución.
En esta lección básica trabajaremos con ácidos y bases fuertes, es decir, aquellos que están completamente disociados.
En cualquier disolución se cumple, y en el agua destilada también, que:
[H3O+] = [OH-] = 10-14 = Kw
siendo la constante Kw el producto iónico del agua.
Precisamente, para medir el grado de acidez de una disolución se mide la [H3O+] de modo que a mayor [H3O+] mayor acidez. Como el valor de la concentración de hidrogeniones es pequeño se le suele aplicar el logaritmo para darle un magnitud más representativa que se conoce con el nombre de “pH”, cuya expresión es:
pH = - Log [H3O+]
El valor del pH oscila entre 1 y 14 yendo de más ácido (1) a menos ácido (14)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 9 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
• Si 1 < pH < 7, la disolución es ácida• Si pH = 7, la disolución es neutra• Si 7 < pH < 14, la disolución es básica
También se suele usar el pOH como pOH = - Log [OH-], cumpliéndose siempre que p H + pOH = 14
Disol 27
Calcula el pH de disoluciones que tienen las siguientes concentraciones:
a) 1’8.10-8 de [H3O+] b) 1’6.10-2 de [H3O+]
c) 2’7.10-13 de [OH-] d) 5’2.10-5 de [OH-]
¿Cuál de las cuatro es la más ácida?
(resolución)
Disol 28
Se fabrican unas disoluciones de un litro de volumen final utilizando 48 g de:
a) HCl b) H2SO4
c) KOH d) Ca(OH)2
i) Nombra los cuatro compuestos
ii) ¿Cuál será el pH de cada una de ellas.
[Cl = 35’5 : S = 32 ; Ca = 40 ; O = 16 ; H = 1 ; K = 39,1]
(resolución)
Disol 29
Se dispone de las siguientes disoluciones:
a) Una de HNO3 de pH 2,73
b) Una de NaOH de pH 8’22
c) Una de H2SO4 de pH 1’76
d) Una de Mg(OH)2 de pOH = 3’49
Para cada una de ellas calcula
(i): Su molaridad y su normalidad
(ii): La masa de soluto que habría en 250 ml de dicha disolución.
H = 1 ; N = 14 ; Na = 23 ; S = 32 ; O = 16 ; Mg = 24,3
(resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 10 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
Disol 30
Se ha preparado una disolución de etanol en agua disolviendo 10’00 mL de etanol C2H5OH (d = 0’789 g/mL) en un volumen suficiente de agua para obtener 100’00 mL de una disolución con una densidad de 0’982 g/mL. ¿Cuál es la concentración de etanol comoa) porcentaje en volumenb) porcentaje en pesoc) fracción molar de solutod) Molaridade) MolalidadC = 12 ; H = 1 ; O = 16 (resolución)
Disol 31
Se dispone de una disolución de trioxonitrato (V) de hidrógeno (ácido nítrico) de densidad 1’334 g/mL y un 54 % en peso.a) ¿Cuál es el pH de la disolución?b) ¿Qué molaridad debería tener una disolución de tetraoxosulfato (VI) de
hidrógeno (ácido sulfúrico) para tener el mismo pH que la disolución dada?N = 14 ; H = 1 ; O = 16 ; S = 32 (resolución)
Un problema diferente
Calcular el volumen de anís que ha consumido una persona, teniendo en cuenta los siguientes datos:
• Porcentaje de alcohol (en masa) en el anís: 39 %• Porcentaje de alcohol que pasa a la sangre: 15 %• Concentración de alcohol en sangre del individuo: 2’8 mg/mL• Volumen total de sangre: 6 L• El contenido de una botella de anís de 1 L tiene una masa 1065 g
(resolución)
Otro problema diferente
Calcular el volumen total de sangre de un individuo teniendo en cuenta:1. El plasma sanguíneo (sangre sin células) ocupa un 55 % del volumen total de la
sangre.2. La masa de iones Ca2+ que se encuentran en el plasma es de 0’27 g siendo la
concentración molar de la misma 0’00245 moles/L3. Masa atómica del calcio: 40(resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 11 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
Tercer problema diferente
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 una cerveza es de 0’310 L• Porcentaje de alcohol en una cerveza5’4 % en peso.• El 15 % del alcohol consumido pasa directamente al torrente sanguíneo• Volumen del torrente sanguíneo: 6 L.
(resolución)
Cuarto problema diferente
Si quieres fabricar caramelos para la tos, lo puedes hacer de la siguiente manera:1. En un mortero que has limpiado cuidadosamente mezcla azúcar, aceite de anís,
esencia de menta, agua y ácido tartárico.2. Una vez bien mezclados los ingredientes, se calienta al baño María en un molde
apropiado y se espera que solidifique la mezcla.Determina la cantidad necesaria de cada sustancia, teniendo en cuenta los datos siguientes:
• Masa total de la mezcla antes de ponerla a calentar: 675’5 g• Porcentaje de azúcar en la mezcla: 68’097705 %• Porcentaje del aceite de anís en la mezcla: 1’850481125 %• Porcentaje de esencia de menta en la mezcla: 0’14803849 %• La composición centesimal del ácido tartárico es de 64 % de O, 32 % de C y 4 %
de H, estando su masa molecular comprendida entre 100 y 200.• Si disolvemos una cantidad de ácido tartárico igual a la de la receta en 133’3 mL
de agua se obtiene una disolución 0’1 M.• Masas atómicas: C = 12 ; H = 1 ; O = 16
(resolución)
DISOLUCIONES: UNIDADES DE CONCENTRACIÓN @profesorjano
PÁGINA 12 DE 12 PARA TRABAJO PERSONAL
@profesorjano
Test de
autoevalución
Copyright by @profesorjano
Ir al test
