08_solucion Guia Concentracion Soluciones (1)
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08_SOLUCION A EJERCICIOS DE CONCENTRACIN DE DISOLUCIONES
(Estudia este RESUMEN de la materia antes de resolver los problemas propuestos)
RESUMEN :REGLAS PARA LA ASIGNACION DE ESTADOS DE OXIDACION
1. En los elementos libres, o sea no combinados con elementos distintos, cada tomo tiene un estado de oxidacin de cero. Ej. H2, Na, Cl2, Cu, Fe, Al, O2, etc. 2. Para los iones monoatmicos, el estado de oxidacin es igual a la carga del in. En particular, todos los metales alcalinos (grupo IA) tienen estado de oxidacin +1 en sus compuestos, mientras que los alcalino trreos (grupo IIA) tienen estado de
oxidacin +2 en sus compuestos. 3. El estado de oxidacin del oxgeno en todos los compuestos es 2, con excepcin del agua oxigenada, H2O2, en que es 1. 4. El estado de oxidacin del hidrgeno en todos sus compuestos es +1, excepto en aquellos compuestos binarios con metales, en que el estado de oxidacin es 1. Ej. NaH, CaH2. 5. El flor tiene estado de oxidacin 1 en todos sus compuestos. Los otros elementos del grupo VIIA (Cl, Br, I) tienen estados de oxidacin 1 en todos sus compuestos con metales del grupo IA y IIA. En el resto de los compuestos tienen estados de oxidacin variables. 6. En una molcula neutra, la suma de los estados de oxidacin de todos los tomos debe ser igual a cero. En un in molecular, la suma de los estados de oxidacin de todos los elementos debe de ser igual a la carga del in.
CONCENTRACIN DE UNA DISOLUCIN
La concentracin de una disolucin es la relacin que existe entre la cantidad de soluto y la de disolvente o disolucin. La concentracin de una disolucin puede expresarse en distintas unidades, entre ellas: Porcentaje en peso
solventedemasasolutodemasa
solutodemasapp
)/(%
Molalidad
disolventedeKg
solutodemolesmmolalidad )(
Molaridad
)()(
litrosolucinVolumendes
solutodemolesMMolaridad
Normalidad
-
)(ln
10002
)()(
)(ln
2)(
)(
)()(
mls
V
geqNNormalidad
litross
V
geqNNormalidad
litrossolucindeVolumen
solutogramoesequivalentNNormalidad
j
molecularPesoeequivalentPeso
eequivalentPeso
gsolutomasaesequivalentN
)(
Clculo del valor de j:
cidos: n de H+ sustitubles
bases: n de OH-
sales: valencia del metal x n de metales
ecuaciones de oxidacin-reduccin: n de electrones intercambiados en la semirreaccin.
Fraccin molar de un componente i
totalesmolesn
icomponentedelmolesnixmolarFraccin
)(
Partes por milln de soluto
)(litrossolucindeVolumen
solutomgppm
-
08_SOLUCION A EJERCICIOS DE CONCENTRACIN DE DISOLUCIONES
1. Una disolucin de cido sulfrico de densidad 1.198 tiene un 27% de cido en peso. Calcula a) la molaridad b) la molalidad c) la normalidad de la disolucin d) la fraccin molar de cada componente.
936,01
064,089,51
30,3
89,5159,4830,359,48
18
54,874
30,3)
30,31000
100030,31000##)
77,354,874
100030,31000
54,87473,0198.1)
30,31000
100030,31000)
30,300,98
46,323
46,323198.127,0
198.1198,11000
1000:
22042
42
2042
2
42
42
1
2
2
2
042
42
42
OHOHSH
SOH
OHSH
OH
SOH
s
SOH
OH
s
SH
SOH
sss
XXX
X
nnn
nd
NV
geqNngeqc
mm
nm
gmb
MV
nMa
n
gm
gVdm
SOHsolucinmlClculoBase
a) 3,30M; 3,77m; 3,30N; X H2SO4= 0,064; X H2O= 0,936 2. Calcula la molaridad de la solucin que resulta de mezclar 15 mL de una solucin
0.240M con 35 mL de agua.
072,03515
1000004,0
004,0240,0015,0
M
Mlgmoles
Molaridad = 0,072M
-
3. El agua potable puede contener solamente 1.5 ppm de NaF. Cuntos litros de
agua se pueden fluorar con 454 g de NaF?
3
2 7,30267,666.3025,1
000.454
000.454454
)/(5,1
mlitrosV
mgNaFmNaFgNaFm
lmgNaFinConcentrac
OH
302,7 m3 4. Si la densidad de una solucin que contiene 5 g de tolueno y 22.5 g de benceno es
0.876 g/ml. Calcule la molaridad, la fraccin molar y el porcentaje en peso de esta solucin.
%18,181005,27
5)/%(
158,0054,0288,0
054,0
72,139,31
1000054,01000
39,31876,0
5,220,5
288,000,78
5,22
054,000,92
0,5
87
87
66
356
pp
HCX
HCMV
nM
mlVV
md
HCgmoles
CHHCgmoles
s
s
s
s
s
s
1,72M; fraccin molar =0,158; 18,18%
5. Se disuelven 12.8 g de carbonato sdico en la cantidad de agua suficiente para preparar 325 ml de disolucin. Calcular la concentracin de esta disolucin en mol/l. Pesos atmicos: O = 1; C=12; Na = 23.
MM
CONagmoles
372,0325
1000121,0
121,000,106
8,1232
0,372 M CaCO3
-
6. Las soluciones de sacarosa (azcar comn) son muy utilizadas en la preparacin de jarabes que se utilizan en las frutas enlatadas. En un laboratorio de desarrollo de alimentos se est probando un jarabe que contiene 17.1 g de sacarosa (C12H22O11) y 100 ml de agua. Si la densidad de la disolucin es de 1.10 g/ml. Cul es la molaridad de la disolucin?Puede determinar el % (p/p) de la sacarosa?
%60,141001001,17
1,17)/%(
470,046,106
1000050,0
46,10610,1
1001,17ln
ln
lnln
050,000,342
1,17112212
pp
MM
mlgg
sVsV
smsd
OHCgmoles
0,47 M; 14,60% 7. Un alumno mezcl 1,00 litro de HCl 6,00 M , 2,00 litros de HCl 3,00 M y 3,00 litros de HCl 2,0 M. a) Cul es el nmero total de moles de HCl que resultaron al mezclar dichas disoluciones. b) Cul es la concentracin de la solucin resultante?
MMb
HCldemolesSon
HClgmolesMV
HClgmolesMV
HClgmolesMVa
M
M
M
36000
100018)
18
60,20,3
60,30,2
60,60,1)
2
3
6
Son 18 moles de HCl; 3M 8. Cul es la normalidad del H3PO4 cuya etiqueta dice 35% en peso y densidad 1.38
g/ml?
NjMN
MPM
ppdM
SOH
79,14393,4
93,400,98
103538,110)/%(
42
Normalidad: 14,79 N
-
9. Cul ser la normalidad de 250 ml de solucin que se prepar disolviendo 16 g de dicromato de potasio en agua?
NN
PEq
gOCrKgeq
OCrPEqK
OCrK
435,0250
1000109,0
109,009,147
1616#
09,1472
18,294
722
722
722
Normalidad: 0,435 N 10. Calcula la molaridad de una solucin 0.5 N de dicromato de potasio que se reduce
a Cr +3.
083,0
65,0
M
MN
jMN
Molaridad: 0,083 M 11. Cuntos gramos de BaCl2 se requieren para preparar 125 ml de una solucin 0.25
N de dicha sal?
gBaClm
BaClPEqBaClgeqBaClm
BaClgeq
BaClgeqN
sV
BaClgeqN
BaClPEq
25,310,104031,0
#
031,0#
125
1000#25,0
ln
1000#
10,1042
20,208
2
222
2
22
2
3,25 g BaCl2 12. Se disuelven 180 g de Hidrxido Sdico (PM NaOH = 40 g/ mol) en 400 g de agua.
La densidad de la disolucin resultante, es 1,34 g/cm3.La concentracin molar y el % en peso de la disolucin es
%03,31100400180
180)/%(
40,1084,432
10005,4
84,43234,1
400180ln
ln
lnln
5,440
180)
pp
MM
mlgg
sVsV
smsd
NaOHgmolesa
10,40 M NaOH; 31,03 % deNaOH
-
13. Cul es la normalidad de una solucin que se prepara agregando 50 ml de agua a 25 ml de KMnO4 0.5 N?
NN
N
VNVN
167,0
755,025
2
2
2211
Normalidad: 0,167N 14. Calcular el peso de Al2(SO4)3
.18H2O necesario para preparar 50 litros de una disolucin acuosa con 40 ppm de Al3+.
gSOmAl
SOAlgmoles
Algt
mgAlmlitrosEn
AllmgAlppm
68,1296,341037,0)(
037,02
074,0)(
074,098,26
2
20005040:50
)/(4040
342
342
3
3
33
masa Al2(SO4)3 = 12,68 g
15. Calcula la fraccin molar de una solucin al 30% en peso de NaCl.
883,0889,3513,0
889,3
117,0889,3513,0
513,0
889,300,18
7070
513,044,58
3030
100:
2
22
OHX
NaClX
OHgmolesgOHm
NaClgmolesgNaClm
solucingclculoBase
X NaCl=0,117; X H2O=0,883
-
16. Qu volmenes de cido clorhdrico 12N y 3N deben mezclarse para preparar 1 litro de HCl 6N?
mlVd
mlVc
Vc
VdVc
VdVc
VdVc
VdVc
VdNdVcNc
VdVc
7,666
3,333
30009
6000312
.300033
10006312
.1000
10006
1000
333,3 ml de HCl 12N y 666,7 ml de HCl 3N 17. Se hace reaccionar 100 g de Al con una disolucin 1.40M de cido sulfrico, qu
volumen de disolucin se necesita para que se agote todo el metal?
lV
VM
VMn
SOHgmoles
Algt
HSOAlSOHAl
SOH
SOH
SOHSOHSOH
97,3
40,1559,5
559,52
3706,3
706,398,26
100
3)(32
42
42
424242
42
234242
3,97 litros de H2SO4
-
18. Se dispone de cido sulfrico concentrado del 98% de riqueza y densidad 1.8, qu volumen de cido se necesita para preparar: a) 1litro de disolucin normal; b) 1 litro de disolucin 3N; c) 200 ml de disolucin 0.500N, d) 0.5L de disolucin 1M
mlN
NVc
NVcNVdCdVcCcd
mlN
NVc
NVcNVdCdVcCcc
mlN
Vc
NVcNVdCdVcCcb
mlN
Vc
NVcNVdCdVcCca
NjMNMPM
ppdM
SOH
78,27028,036
2500,0
2500,036)
78,2003,036
500,0200,0
500,0200,036)
33,83083,036
3
3136)
78,27028,036
1
1136)
362181800,98
10988,110)/%(
42
a) 27,78 ml b) 83,33 ml c) 2,78 ml d) 27,78 ml
19. Se preparan 235 ml de cido ntrico 3.35M a partir de cido ntrico concentrado de
densidad 1.42 y 69.8% de riqueza en peso. a) molaridad del cido concentrado. b) Normalidad del cido concentrado. c) Molalidad del cido concentrado d)Qu volumen de cido concentrado se requiere, para preparar la disolucin?.
mllVc
MVcVdCdVcCcd
mm
nmc
NV
geqNngeqb
MV
nMa
n
gm
gm
gVdm
OCONCENTRADHNOsolucinmlClculoBase
s
HNO
s
HNO
OH
HNO
sss
50050,0
35,3235,073,15)
68,3684,428
100073,151000)
73,151000
100073,151000##)
73,151000
100073,151000)
73,1500,63
16,91
84,428302,01420
16,99114208,69
142042,11000
1000:
1
2
3
2
3
2
3
3
a) 15,73 M; b) 15,73 N; c) 36,68 m; d)50 ml
-
20. Se hace reaccionar 125 g de cinc con 0.5 litros de una disolucin de HCl 3.78N. Qu volumen de hidrgeno medido en C.N. se produce?
lVNClocupagmol
Hgmoles
RxndoZngt
NRxndoHClgmoles
HClteiactivo
NHClgmoles
Zngt
HZnClHClZn
H 17,214,22945,0..4,221
945,0
945,02
890,1
890,178,3500,0
:tanlimRe
890,178,3500,0
911,14,65
125
2
2
2
22
21,17 litros de H2 medidos a 0C y 1atm de presin 21. Para neutralizar completamente 1.12 g de una muestra impura de xido de calcio
se necesitaron 21 ml de cido 0.80N Cul es la pureza del CaO?
%09,4010012,1
449,0%
449,008,56008,0
008,02
017,0)(
017,080,0021,0
22)(
)(
2
222
22
Pureza
CaOm
CaOgmolesOHCagmoles
MHClgmoles
OHCaClHClOHCa
OHCaOHCaO
40,09 % de pureza 22. Hasta que volumen ha de diluirse una disolucin de 40 ppm de AgNO3 para que su
concentracin sea 16 ppm?
VcVd
VdVc
VdCdVcCc
Metodo
5,2
1640
1
El Volumen de AgNO3 debe diluirse 2,5 veces con agua destilada.
-
23. Calcula el volumen aproximado de agua que debe aadirse a 250 ml de una disolucin 1.25N de HCl para hacerla 0.500N (despreciar los cambios de volumen)
Volumen agua=375 ml 24. En un vaso de precipitados, que contiene 500 ml de una disolucin de cido
clorhdrico 0.2N, se introduce una pieza de cinc que pesa 654 mg. Se pide: a) Volumen de hidrgeno desprendido en condiciones normales. b) Masa de NaOH que hay que aadir para neutralizar la disolucin final, si se dispone de hidrxido de sodio del 78% de pureza.
gg
NaOHgm
gNaOHgm
NaOHgmol
RxnNoHClgmol
OHNaClNaOHHClb
litrosV
Vatm
nRTPV
odHgmol
RxnHClgmol
Rxnngta
Hteiactivo
NlHClgmol
Zngt
HZnClHClZn
H
H
614,478,0
599,3%)78(
599,390,39090,0
090,0
090,0010,0100,0_
)
112,0
273082,0005,01
005,0Pr
010,02005,0
005,02
010,0Z)
Cl :tanlimRe
100,02,0500,0
010,040,65
654,0
2
2
2
2
2
22
Volumen H2 = 112 ml; NaOH (78%) = 4,614 g
mlmlmlV
lVd
VdNN
VdNdVcNc
Metodo
OH 375250626
625,0
50,0250,025,1
2
2
mlmlmlV
mlsV
SVN
NlHClgmol
Metodo
OH 375250625
625ln
ln
1000313,0500,0
313,025,1250,0
1
2
-
25. Se desea analizar el contenido de una botella de amoniaco de uso domstico. Para ello se toma una muestra de 5ml y se neutraliza con una disolucin de HCl 1.021 M consumindose 28.72 ml de HCl. Cul es la molaridad del amoniaco?
MM
MlM
VMVM
NHgmolHClgmol
OHClNHHClOHNH
OHNHOHNH
NH
NH
NHNHHClHCl
865,5
0050,002872,0021,1
2
3
3
33
3
244
423
Molaridad = 5,865M NH3
26. El cloro puede obtenerse calentando hipoclorito de calcio y cido clorhdrico, formndose tambin cloruro de calcio y agua. Se hacen reaccionar 50.0g de hipoclorito de calcio con 275 ml de HCl 6.00M. a) Cuntos gramos de gas cloro se formarn? b) Cantidad del reactivo excedente.
gHClm
HClgmolesb
gClma
odClgmol
RxnHClgmol
RxnClOCagmol
ClOCateiactivo
MlHClgmol
ClOCagmol
OHCaClClHClClOCa
11,945,36250,0
250,040,165,1)
63,4990,70700,0)
700,02350,0Pr
400,14350,0
350,0)(
)( :tanlimRe
650,100,6275,0
350,098,142
00,50)(
22 4)(
2
2
2
2
2
2222
49,63 g Cloro; 9,11 g de HCl
-
27. Cuntos gramos de cido actico comercial (97% en peso) deben reaccionar con exceso de tricloruro de fsforo para obtener 75 g de cloruro de acetilo (C2H3OCl), si la reaccin tiene un rendimiento del 78.2%?
gpesoCOOHmCH
gCOOHmCH
COOHCHgmol
COClCHgmol
COClCHgCOClmCH
COClmCH
COClCHg
tericaCant
prcticaCantienton
POHCOClCHPClCOOHCH
46,7597,0
20,73)%97(
20,7300,6022,1
22,1
22,145,78
91,95
91,95
10075
%2,78
100.
.dimRe
3 3
3
3
3
3
33
3
3
33333
CH3COOH (97%) = 75,46 g
28. Al mezclar 40 ml de una solucin acuosa de permanganato de potasio 0,04 M con
60 ml de una solucin acuosa de cloruro estanoso 0,2 M y 100 ml de una solucin acuosa de cido clorhdrico al 22 % en peso y densidad 1,11 g/ml, se produce la siguiente reaccin:
KMnO4 + SnCl2 + HCl MnCl2 + KCl + SnCl4 + H2O a) Calcular el reactivo limitante b) Calcular la molaridad de cada uno de los componentes qumicos despus de
efectuada la reaccin. Suponga aditividad de volmenes.
0,678 = HCln
100
1000) HCl(n = 6,78
6,78 =36
10) 22 (1,11 = M
0,012 = 1000
60) (0,20 = n
0,0016 =1000
40) (0,04 =
n
OH 8 + SnCl 5 + KCl 2 + MnCl 2 HCl 16 + SnCl 5 + KMnO 2
Sn 5 +Mn 2 Mn 2 + Sn 5
/52e + Sn Sn
/2 Mn Mn + 5e
OH + SnCl + KCl + MnCl HCl + SnCl + KMnO
HCl
24224
4 2+7+2+
4+2+
2+7+
24224
2SnCl
4KMnO
El reactivo limitante es el KMnO4
-
M 0,008 = 200
1000) * (0,0016 = KCl M
M 0,008 = 200
1000) (0,0016 = MnCl2 M
M 3,33 =200
1000) (0,665 = HCl M
M 0,04 = 200
1000) (0,008 = SnCl M
0,0040 =(0,0016) (5/2) = SnCln
0,0016 =(0,0016) (2/2) = KCln
0,0016 =(0,0016) (2/2) =MnCln
0,665 = (0,0016) (16/2) - 0,678 = HCln
0,008 = 0,0016 2
5 - 0,012 = SnCln
0 = 0,0016 - 0,0016 = KMnOn
PrRetanRe
2
4
2
2
4
oductossidualestesac