SOLUCIÓN EXAMEN DISOLUCIONES 1 BACHILLERATO 15-16

1.       Una disolución de 529 ml, contiene 32 gramos de cloruro sódico. Calcula:

a.       Molaridad.

b.      Molalidad.

c.       Fracción molar

d.      Porcentaje en peso.

DATOS: Cl= 35’5; Na= 23; O=16; H=1. Suponer densidad 1Kg/l [0,5 cada apartado]

El cloruro sódico es NaCl, y su peso molecular es 23+35,5=58,5 g/mol

Calculamos los moles de soluto, el cloruro de sodio que tenemos.

N=m/M=32g/58,5 g/mol=0,55 moles de NaCl.

a)      Molaridad:  C=n/V_disolcuión=0,55moles/0’529 l=1’03 M

b)      Molalidad.

Primero caculamos la masa de disolución, al ser la densidad unidad 529 ml serán 529 g. Como 32 son de soluto, podemos calcular los Kg de disolvente. m)_disolvente=0’529-0’032=0’499Kg

Molalidad=n/ m)_disolvente=0,55 moles/0’499Kg=1’1 molal

c)       Fracción molar.

LA disolución está formada por 32 gramos de cloruro sódico  499 g de agua. Calculamos los moles de agua, sabiendo que su masa molar es 18 g/mol

n_agua=499g/18g/mol=27,72 moles.

Calculamos la fracción molar de cloruro de sodio:

  x_soluto=n_soluto/(n_soluto+n_disolvente)=0,55 moles/(0,55+27,72)moles=0’019

d)      Porcentaje en peso:

%=m_soluto/m,_disolución *100=32/529g *100=6’05%

2.       Añadimos a 572 gramos de agua 65 gramos de un alcohol “X”. Sabiendo que la presión de vapor del agua es de 8,66 mmHg a la temperatura de operación, y que la presión observada en cambio resulta ser de 8,28 mmHg. [0,5 dibujo esquemático; 0,5 utiliza ecuaciones y despeja con símbolos, no con números;  0,5 unidades]

a.       Calcula la masa molar del alcohol. [1 punto]

b.      Conocida la constante crioscópica del agua, Kc=1’86 ºKg/mol, calcula la temperatura de fusión de la disolución. [0,5]

Aplicamos la Ley de Roult, P_i=x_disolvene·P^v     Despejamos y calculamos la fracción molar de disolvente:

X_disolvente=P_i/P^v=8’28mm/8’66 mm=0’956

Con la fracción molar calculamos despejando el número de moles de soluto.

X_disolvente=n_disolvente/(n_disolvente+n_soltu)

n_disolvente=m/M=572g/18g/mol=31,78 moles

n_soluto= (n_disolvente- n_disolvente·X_disolvente)/X_disolvente=(31'78-31'78·0'956)/0'956=1'46 moles

Conociendo la masa de soluto, calculamos su Masa Molar M’:

M’=m/n=65g/1'46 moles=44'5 g/mol

Para calcular el apartado (b), aplicamos directamente la ecuación de crioscopía:

ΔT=-Kc·molalidad=1’86 ºCKg/mol·1,46 moles/0,572Kg=-4’74ºC

El agua se congelará a -4,72 ºC.

3.       Disponemos de 387 ml de una disolución de ácido clorhídrico al 12% cuya densidad es 1,24 g/ml. [0,5 dibujo esquemático; 0,5 utiliza ecuaciones y despeja con símbolos, no con números;  0,5 unidades]

a.       Calcula su concentración Molar. [1punto]

b.      A la disolución anterior, a toda ella, se la añaden 200 ml de agua. ¿Cuál es la nueva concentración? [1 punto]

c.       Olvidando lo hecho en (b), supongamos que tomamos 200 ml de la disolución del enunciado, y la mezclamos con 300 ml de otra disolución de HCl esta vez 2 M. ¿Cuál es la concentración de la nueva disolución? [1 punto]

d.      Si a la disolución inicial quisiéramos que su concentración fuera la mitad añadiendo agua, ¿qué cantidad de agua deberíamos añadir? [0,5 puntos]

Apartado (a), se trata de un cambio de unidades, por tanto podemos considerar que tenemos 1 litro de disolución, así es más fácil, luego esta disolución pesa 1240 g, según la densidad de la misma. De esos 1240 gramos, el 12 % el HCl puro:

m_HCl=0’12*1240g=148’8g de HCl puro.

Calculamos los moles de HCl, sabiendo que su masa molar es 36’5 g/mol (35’5 del cloro y 1 del H)

n_HCl=m_HCl/M_HCl=148’8g/36’5 g/mol=4’08 moles de HCl (recordemos que hay en un litro de disolución)

Molaridad=n_HCl/V=4’08 moles/1 L=4’08 M

Apartado (b), a la disolución anterior añadimos 200 ml de agua. Al comienzo teníamos n_HCl moles de HCl, y al final también. Son los mismos porque no hemos añadido nada de HCl, hemos echado agua. Despejamos el número de moles de la disolución inicial:

n_HCl)₀=M₀·V₀          y serán iguales que al final:    n_HCl)_f=M_f·V_f

Igualamos las dos expresiones, y despejamos la M_f

M_f·V_f = M₀·V₀  à M_f=M_o·V_o/V_f=4,08M·387 mL/587 mL=2’69M

Apartado ©. Ahora mezclamos dos disolución de HCl de diferente concentración. En la disolución resultante existirán moles de HCl provenientes de ambas disoluciones:

De la disolución (1)   n_HCl)₁=M₁·V₁=4’08M·0’2 L    =0’816 moles

De la disolución (2) n_HCl)₂=M₂·V₂ =2M·0’3 L              =0’6 moles

En total tengo 1,416 moles en 0,5 litros de disolución, calculo de forma inmediata la molaridad:

M₃=n_total/V_total=1’416 moles/0’5 litros=2’832M

Apartado (d) Es una ampliación del (2), debo añadir agua para que la concentración se reduzca a la mitad, luego debo duplicar el volumen. Es decir que si tengo 387 ml de disolución 4’08M, tengo que añadirla otros 387 mL de agua para que la concentración sea 2’04 M.

Nótese que la M=n/V, por lo que si V se duplica, la concentración se divide por dos.