Física y química 1 º de Bachillerato UNIDAD 6
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DISOLUCIONES
1. DISOLUCIONES Las disoluciones desempeñan un papel importantísimo en muchos procesos uímicos ! de la "ida ordinaria. #ran parte de las reacciones uímicas uímicas ue se producen en la industria$ en los la%oratorios ! en los seres "i"os$ se lle"an a ca%o en &orma de disoluci'n. Una disolución se puede de&inir como una mezcla homogénea de las moléculas, átomos o iones de dos o más sustancias diferentes. Un diferentes. Un e(emplo típico sería la disoluci'n del a)*car en a+ua. En este caso$ resulta imposi%le "er a las mol,culas de a)*car dispersas en el a+ua incluso con un microscopio. Otro e(emplo es la disoluci'n de la sal com*n com*n -cloruro s'dico NaCl en a+ua. En este caso son los iones ue &orman el compuesto -Na / ! Cl 0 los ue se di&unden entre las mol,culas del a+ua$ la disoluci'n consistiría en una me)cla homo+,nea de iones sodio$ iones cloruro ! mol,culas de a+ua por esto$ esto$ como "imos en el tema anterior los compuestos i'nicos conducen la corriente el,ctrica cuando estn en disoluci'n. Los componentes de una disoluci'n suelen llamarse soluto ! disolvente. disolvente. El soluto es la sustancia ue se disuel"e$ es decir ue se dis+re+a ! se dispersa en el disol"ente. Aunue las disoluciones pueden ser de di"ersos tipos$ s'lido en líuido$ +as en líuido$ líuido en líuido$ +as en +as ' s'lido en s'lido$ nosotros estudiaremos las disoluciones en las ue el disol"ente es el a+ua -las disoluciones acuosas ! el soluto es un s'lido$ un líuido o un +as. 2. CO34OSICI5N DE LAS DISOLUCIONES En el estudio de las disoluciones nos interesa conocer no s'lo los componentes ue la &orman$ sino tam%i,n la proporci'n en ue se encuentran. 3uchas "eces se ha%la de disoluciones diluidas o concentradas$ concentradas$ se+*n ue conten+an una cantidad +rande o peueña$ respecti"amente$ de sustancia disuelta$ pero esta es una &orma mu! imprecisa de epresar la composici'n de una disoluci'n. Las &ormas de epresar de una manera precisa la composici'n de una disoluci'n son las si+uientes7 Emplearemos la si+uiente notaci'n7 s -soluto$ don -disoluci'n ! dte -disol"ente. .1 !anto "or ciento en masa 8 #s el n$mero de de gramos de soluto disuelto en cien gramos de de disolución%. #&ercicio 1 'e disuelven 1 g de az$car en () g de agua. *alcula el tanto tanto "or ciento en masa de la disolución. +os gramos de soluto son m az$car- 1 g , los los gramos de disolvente son () g, los gramos de disolución mdon- 1 / () 0 g .
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Física y química 1 º de Bachillerato 12 g de az$car
2 2 g de az$car
;6 g de disolución
1:: g de disolución
< 2
12 ;6
1:: 1,3 4 de
az$car 5odemos decir que6
4 de soluto
masa de soluto masa de disolución
1::
#&ercicio 7*ómo "re"ararías 38 g de disolución de cloruro de sodio al 9, 4: #&ercicio 9 #n un litro de agua se disuelven 8 g de hidró2ido de sodio y 13 g de hidró2ido de "otasio,7cuál es el "orcenta&e en masa de cada soluto: . ;olalidad m< #s el n$mero de moles de soluto que hay "or cada =ilogramo de disolvente%.
m
=
moles de soluto =g de disolvente
n - s . =g - dte.
#&ercicio ) #n 38 g de agua se disuelven 1,3 g de >a?@, calcula la molalidad de la disolución. A r >a- 9 A r ?- 1 A r @- 1 #&ercicio 3 *alcula la molalidad de una disolución de hidró2ido de "otasio al 1 4 en masa. A r C- 90 A r ?- 1 A r @- 1 .9 Fracción molar D<+a fracción molar de un com"onente, es el cociente entre el n$mero de moles de éste y el n$mero de moles totales% Ds-
n - s. n - s . n - @ 2 ?.
#&ercicio 3 *alcula la fracción molar de una disolución de ácido sulf$rico @ '?) -, del ()4 en masa. A r '- 9 A r ?- 1 A r @- 1
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.) *oncentración molar molaridad - concentración-6 ;- s Es la manera ms importante de epresar la composici'n de una disoluci'n$ se de&ine como7 <#l n$mero de moles de soluto que hay en un litro de disolución%
; s
moles de soluto volumen de disolución en litros
s
n - s . H - dón.
;oles E litro litros #&ercicio *alcula cuantos cuántos gramos de hidró2ido de sodio hay que tomar "ara "re"arar 38 cm9 de una disolución 8,3 molar. 7*uántos gramos haría que tomar si el hidró2ido de sodio es del (4 de riqueza: A r >a- 9 A r ?- 1 A r @- 1 .3 *oncentración en masa 6 c <'on los gramos de soluto que hay en un litro de disolución%. gramos de soluto c
m - s . H - Ión.
gE l
litros
#&ercicio G 'e disuelven ) g de hidró2ido de sodio en agua hasta alcanzar un volumen de disolución de 188 cm 9. *alcula6 a- +a concentración en masa los gEl-. - +a molaridad. A r >a- 9 A r @- 1 A r ?- 1 <5ara transformar unidades de concentración de las disoluciones referidas a masa 4 , molalidad y fracción molar-, a unidades referidas a volumen de disolución concentración molar mol El- y concentración en masa gE l--, o viceversa, se necesita conocer la densidad de la disolución% . #&ercicio ( 'e disuelven 8,8 g de ácido sulf$rico "uro en 188,8 ml de agua destilada y se otiene una disolución de densidad 1,8( g Ecm 9. *alcula la concentración de esta disolución en6 a- 4 en masa - molalidad d- en gE l c- molaridad molE l-. Disol uciones9
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A r '- 9 A r ?- 1 A r @- 1 =. 4>E4A>ACI5N DE DISOLUCIONES DILUIDAS A 4A>?I> DE DISOLUCIONES CONCEN?>ADAS Una prctica &undamental del la%oratorio de uímica es la preparaci'n de disoluciones de cidos ! %ases ms o menos diluidas$ a partir de los cidos ! %ases comerciales ue se encuentran en ,l$ ue en realidad suelen ser disoluciones concentradas de estos productos. Así los cidos clorhídrico$ sul&*rico ! nítrico ue ha! en los la%oratorios suelen disoluciones de cido al =@$ al ;6 ! al 6: respecti"amente. Normalmente en las etiuetas de estos productos$ adems del tanto por ciento en masa &i+ura la densidad del cido. Bamos a estudiar c'mo preparar disoluciones diluidas a partir de estos cidos concentrados. +a resolución correcta de este ti"o de e&ercicios se considera im"rescindile "ara su"erar los contenidos de este tema #&ercicio 0 'e dis"one de un ácido nítrico comercial concentrado del 84 de riqueza en masa y densidad 1,9( gE ml. *alcula6 a- *uántos ml. de @>? 9 comercial se necesitan "ara "re"arar 388 cm9 de disolución 8,1; de dicho ácido. - Iescriir el material necesario y el "rocedimiento adecuado "ara realizar esta o"eración. ; r @>?9 - 9 gE mol #&ercicio 18 7Jué volumen de disolución de ácido clorhídrico de concentración 11,9 molE dm9 haría que tomar "ara "re"arar 88 cm 9 de disolución 1; en este ácido: Kndica el material necesario y el "rocedimiento que seguirías "ara "re"arar la disolución #&ercicio 11 Iis"onemos de un ácido sulf$rico concentrado del 04 de riqueza y densidad 1,() gE ml. *alcula6 a- +a concentración en masa. - +a molaridad del ácido. c- +a molalidad. d- +a fracción molar del soluto. #&ercicio 1 *alcula qué volumen de un ácido nítrico comercial del G84 y densidad 1,) gE cm9 hay que tomar "ara "re"arar 8,3 dm9 de ácido nítrico 8,)8 ;: 7*uál es la molaridad del ácido original: A r >- 1) A r ?- 1 A r @- 1. #&ercicio 19 Iis"onemos de 1( cm9 de @ *l del 93 4 y densidad 1,1( g Ecm9 7cuántos moles de @* l hay: #&ercicio 1) 7*uántos moles y gramos de >a?@ hay en )8 cm 9 de disolución de >a?@ 8,3 ;: 4>C?ICA DE LAO>A?O>IO7 4>E4A>ACI5N DE DISOLUCIONES 1- 5re"aración de 38 cm9 de una disolución 8,3 ; de >a?@. - 5re"aración de 38 cm9 de disolución 8,3 ; de @*l 9- 5re"aración de 38 cm9 de una disolución 8, ; de @ '?).
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;A!#LKA+
5L?IM*!?'
;atraz aforado de 38 cc comercial. Haso de "reci"itados "equeNo concentrado 5i"eta. 5era de goma concentrado. #s"átula. Balanza. Hidrio de relo&. Frascos de vidrio "ara guardar las disoluciones.
@idró2ido sódico Ocido clorhídrico Ocido sulf$rico
5L?*#IK;K#>!? 1. *alcula la masa de >a?@ que se necesita "ara "re"arar 38 cc de disolución 8,3 ;. . 5esa el "roducto y sin tocarlo con las manos échalo en un vaso "equeNo de "reci"itados que contenga unos 188 cm 9 de agua destilada. *on una varilla agítalo hasta su total disolución. Hierte el contenido en un matraz aforado de 38 cm 9 y com"leta con agua destilada hasta el enrase. #l enrase al final conviene hacerlo con un cuentagotas. 9. *alcula el volumen de disolución concentrada de @*l del 93 4 y densidad 1,1( g Ecm 9 necesaria "ara "re"arar 38 cm9 de disolución 8,3 ;. ). !oma con una "i"eta el volumen calculado y viértelo en un vaso "equeNo de "reci"itados que contenga agua destilada agitando con una varilla de vidrio. Hierte el contenido del vaso en un matraz aforado de 38 cm 9 y com"leta con agua destilada hasta el enrase. 3. *alcula el volumen de disolución concentrada de @ '?) del 09 4 y densidad 1,() g Ecm 9 necesaria "ara "re"arar 38 cm9 de disolución 8, ;. . !oma con una "i"eta el volumen calculado y viértelo en un vaso "equeNo de "reci"itados que contenga agua destilada agitando con una varilla de vidrio. Hierte el contenido del vaso en un matraz aforado de 38 cm 9 y com"leta con agua destilada hasta el enrase.
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5rolemas de disoluciones 1- *alcula cuántos moles de hidró2ido de sodio hay en 38 cm 9 de disolución 8,3;. 7*uántos gramos de este com"uesto hay: ; >a ?@- )8 gEmol - *alcula la concentración molar de una disolución "re"arada disolviendo G,3 g de sulfato de coreKK- "entahidratado *u'? ) P3@ ?- en agua hasta otener un volumen de G38 cm 9 de disolución. 9- Iescriid detalladamente cómo se "odría "re"arar un volumen de 188 cm 9 de una disolución de sulfato de coreKK- "entahidratado 8,3;. )- 'e disuelven ) g de >a?@ en 88 cm 9 de agua y se otiene una disolución de densidad 1,8( gEcm9. *alculad6 a- #l tanto "or ciento en masa. - +a concentración en masa gE+-. c- +a molaridad de la disolución. d- +a molalidad. e- +a fracción molar del soluto. 3- Mna disolución acuosa de ácido clorhídrico al 934 en masa tiene una densidad de 1,1( gEcm9. *alcula6 a- +a concentración en gE+. - +a molaridad. c- +a molalidad. d- +a fracción molar. - 7Jué volumen de una disolución de ácido fosfórico del 84 de riqueza y cuya densidad es de 1,) gE cm9 se necesita "ara "re"arar 388 m+ de una disolución 1;: G- en un reci"iente se dis"one de 8,3 litros de @ '?) 18;. 'i e2traemos 98 cm 9 de dicha disolución y los diluimos en agua hasta com"letar un volumen total de (8 cm 9 , 7cuál será la molaridad de la disolución final: (- 7*ual es la molaridad de una disolución de ácido sulf$rico concentrado cuya densidad es de 1,() gE cm9 y riqueza del 0(4: 'i echamos 18 ml de ese ácido concentrado sore agua hasta com"letar un volumen total de 188 ml, 7qué molaridad tendrá la disolución final: 0- !omamos 13 cm 9 de una disolución de ácido clorhídrico del 934 de riqueza y densidad 1,1( gE cm9 , 7cuántos moles de ácido tenemos: ;asas atómicas *u 9,3 ' 9 ? 1 @ 1 *l 93,3 >a 9 5 91.
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Iisoluciones 1- #n la etiqueta de una otella de ácido sulf$rico, figuran los siguientes datos6 Iensidad 1,() g Ecm 9 , tanto "or ciento en masa 0,8. *alcula6 a- +a molalidad y la fracción molar del ácido sulf$rico en la disolución. - +a molaridad de la disolución. ;@ '?) - 0( g Emol - 'e dis"one de una disolución comercial de ácido nítrico de densidad 1,)88 g Ecm 9 y cuya concentración en masa es del 3,9 4. 7Jué volumen de esta disolución hay que tomar "ara "re"arar 388 cm9 de disolución 8,3 ;: ;@>?9 - 9 g Emol 9- !omamos 3 cm 9 de ácido clorhídrico del 93 4 en masa de riqueza y de densidad 1,1( g Ecm 9 y le aNadimos agua hasta com"letar 188 cm 9 de disolución. *alcula la molaridad de la disolución otenida. ;@*l- 9,3 g Emol )- *alcula cuántos gramos y moles de ácido sulf$rico hay en 1 cm 9 de una disolución de ácido sulf$rico del 9,(G 4 de riqueza y de densidad 1,(8 g Ecm 9. 3- #l agua o2igenada es una disolución acuosa de "eró2ido de hidrógeno @ ?. 'e dis"one en el laoratorio de una disolución de @ ? al 99 4 en "eso cuya densidad es 1,81G =g E+. *alcula6 a- +a molaridad de la disolución. - +as fracciones molares de @ ? y de @ ?. c- #l volumen de esta disolución que dee tomarse "ara "re"arar 3 litros de una disolución cuya concentración. ; @ ? - 9) g Emol - 'e disuelven 3, g de hidró2ido de "otasio en agua hasta com"letar 88 cm 9 de disolución, calcula la molaridad de la disolución otenida. 'i tomamos 18 cm 9 de esta disolución y los diluimos en agua hasta alcanzar un volumen de 188 cm 9 , 7cuál será la molaridad de la disolución final:
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#Q#L*K*K?' I# L#5A'? Iisoluciones. 1- a- *alcula qué volumen de disolución de ácido nítrico del 3,9 4 de riqueza y densidad 1,)8 g Ecm 9 , se necesita "ara "re"arar 388 cm9 de disolución 8, ;. - #2"lica el "rocedimiento que seguirías "ara "re"arar la disolución. ; m @>?9 - 9 g Emol. - Iis"onemos de un ácido clorhídrico concentrado del 934 en "eso de riqueza y densidad 1,1( gE cm9. *alcula6 a- +a molaridad del ácido. - +a concentración en masa gE+-. - +a molalidad. c- +a fracción molar del soluto y la del disolvente . A r @- 1 A r *l- 93,3 9- a- *alcula cuantos gramos y cuantos moles de ácido sulf$rico hay en 1( cm 9 de una disolución del G3 4 en masa de riqueza y densidad 1,G8 gE cm 9. - 'i los 1(cm9 los diluimos en agua hasta un volumen de 388 cm 9 7*uál es la molaridad de la disolución otenida: @1 '9 ?1. )- !omamos (g de hidró2ido de sodio del (34 de riqueza y los disolvemos en agua hasta otener un volumen de 88cm 9. !omamos 3cm 9 de la disolución anterior y los diluimos en agua hasta un volumen de 188cm 9 , 7cuál es la molaridad de la disolución final otenida: ; m>a?@- )8 gEmol 3- *alcula cuantos gramos de hidró2ido de sodio y cuantos gramos de agua hay que tomar "ara "re"arar 388g de una disolución de >a?@ 1 molal 1molE=g-. ; m>a?@- )8 gEmol
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