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PROBLEMAS DE DISOLUCIONES Y PROPIEDADES COLIGATIVAS

1.- Una disolución acuosa de ácido nítrico concentrado contiene 68,1% en peso de dicho ácido y su densidad es de 1,405 g/cc a 20 ºC. Calcular:
a) las fracciones molares del ácido y del agua en la disolución b) la molalidad del ácido c) la molaridad del ácido en la disolución a esa temperatura
SOLUCIÓN
a) Cálculo de lafracción molar de ambos componentes
Por definición :
Siendo y
Si el PM (HNO3) = 63 g/mol y el PM (H2O) = 18 g/mol el número de moles de cada especie en 100 g de disolución será:


Aplicando las ecuaciones de las fracciones molares de ambos componentes:


Respuesta:
b) Cálculo de la molalidad del ácido
Por definición:
Aplicando la ecuación a 100 g de disolución podremosutilizar el número de moles de ácido calculado en el apartado a), de forma que:

Respuesta: m = 33,887 mol/kg

c) Cálculo de la molaridad del ácido:
Por definición:
Tomado como referencia 100 g de disolución y teniendo en cuenta la densidad podremos calcular el volumen de la disolución a 20 ºC.

Una vez conocido el volumen de la disolución en litros se substituye en la ecuación de lamolaridad, utilizando el dato de números de moles calculado en el apartado a).

Respuesta: M = 15,188 mol/L

2.- Un frasco de ácido sulfúrico comercial (disolución acuosa concentrada) contiene 96% en peso de ácido y su densidad es de 1,836 g/mL a 25 ºC. Calcular el volumen de dicho ácido comercial necesario para preparar:
a) 500 mL de una disolución 0,5 M b) 500 mL de una disolución al 10g/L.
SOLUCIÓN
a) Según la definición de la molaridad:

Según este resultado es necesarios extraer del frasco la cantidad necesaria de disolución de forma que contenga estos 0,250 moles.
Si la masa molar del H2SO4 = 98 g/mol
Se necesitan:
Como la disolución contiene 96% en peso de ácido y su densidad es 1,836 g/mL

Respuesta: Volumen = 13,90 mL

b) Para preparar 500 mL de unadisolución con una concentración del ácido de 10 g/L

El volumen de disolución que es necesario extraer del frasco para que contenga los 5 g de ácido que se necesitan.

Respuesta: Volumen = 2,84 mL

3.- Hallar las masas de agua y de sulfato de cobre (II) pentahidratado necesarias para preparar 1 litro de disolución que contiene 8% en peso de sal anhidra. La densidad es 1,084 g/mL.
SOLUCIÓN
Haysales como el sulfato de cobre (II) que poseen la capacidad de retener moléculas de agua que forman parte del cristal sólido, se denomina agua de cristalización y es necesario tenerla en cuenta en la fórmula y en el cálculo del peso molecular de la denominada sal hidratada.
En este caso la fórmula de la sal pentahidratada sería: CuSO4.5H2O
Cuando la sal se disuelve se deshace el edificio cristalinoy el agua de cristalización pasa a engrosar las moléculas de disolvente. La sal sin agua de hidratación se denomina anhidra.
Para preparar 1 litro de disolución con 8% en peso de CuSO4 y densidad 1,084 g/mL.


Es necesario determinar la cantidad de sal pentahidratada que debemos pesar para que contenga los 86,72 g de sal anhidra necesarios.
Podremos determinar por ejemplo el % en peso desal anhidra que contiene la sal hidratada:
La masa molar de la sal hidratada CuSO4.5H20 =159,54 + 90(agua)=249,54


Por cada 100 g de sal hidratada que pesemos sólo 63,88 g son de sal anhidra el resto es el agua. Por tanto, si se necesitan 86,72 g de sal anhidra tendremos que pesar:

Para determinar la cantidad de agua que debemos añadir para preparar 1 litro de disolución, es necesarioutilizar la densidad para conocer lo que pesa.

1084 g disolución – 135,75 g sal hidratada = 948,25 g de agua
Respuesta: 135,75 de sal hidratada y 948,25 g de agua

4.- El anticongelante es utilizado en motores de combustión interna y muchas otras aplicaciones de transferencia de calor, tales como los enfriadores y calentadores de agua. El propósito del anticongelante es evitar que una caja...