Disoluciones Químicas

Problemas de disoluciones resueltos 1º Bachillerato

1. Disponemos de ácido clorhídrico comercial (densidad = 1,2 g/cm3 y riqueza 36 % en peso) y deseamos preparar 500 cm3 de una disolución de ácido clorhídrico 0,1 M. Explica detalladamente cómo lo harías, indicando los cálculos correspondientes.

Respuesta 1

Si queremos preparar 500 cm3 de disolución 0,1 M de HCl, en primer lugar precisamos calcular los moles de HCl que habrá que tomar del frasco de ácido clorhídrico comercial, para diluirlos a continuación en el agua necesaria hasta completar ese volumen de disolución (500 cm3, o lo que es lo mismo, 0,5 L).

Para ello recordemos que la molaridad de una disolución expresa la relación entre los moles de soluto y el volumen de disolución, es decir:

Y sustituyendo los datos:

ns = 0,1 M • 0,5 L = 0,05 mol

Esa cantidad en moles debemos expresarla en gramos, para poder trabajar con magnitudes más familiares en el laboratorio, para ello recurrimos a la expresión 2.1.:

Como esa cantidad de HCl tiene que obtenerse de una disolución comercial (riqueza 36 %), tendremos que calcular qué masa de ese reactivo contendrá esos 1,825 g de HCl que precisamos:

Al tratarse de un líquido, es más práctico calcular, a partir de ese dato, el volumen de disolución comercial que tendremos que emplear, haciendo uso de la densidad de la misma:

y sustituyendo los datos:

Es decir, con una pipeta tomaremos 4,22 cm3 (4,22 mililitros) de la disolución comercial de ácido clorhídrico. En esos 4,22 cm3, que equivalen a una masa de 5,07 g, se encuentran contenidos 1,825 g de HCl puro, que a su vez se corresponden con 0,05 mol de HCl, nuestro soluto en la disolución que queremos preparar.

Ese volumen que tomamos con la pipeta, lo trasladaremos a un matraz aforado de 500 cm3. Seguidamente, iremos añadiendo, muy lentamente, agua destilada hasta enrasar con la línea del matraz que indica los 500 cm3 exactos.

2. Se desea preparar 1 litro de una disolución de ácido nítrico 0,2 M a partir de un ácido nítrico comercial de densidad 1,50 g/cm3 y 33,6 % de riqueza en peso. ¿Qué volumen deberemos tomar de la disolución comercial? Explica el procedimiento que seguiremos para su preparación.

Respuesta 2

Para preparar la disolución que se pretende, hace falta, en primer lugar, conocer la cantidad (en moles) de HNO3 (será el soluto) que necesitamos.

Como el dato de la concentración viene expresado como una molaridad, podemos aplicar:

Y sustituyendo los datos:

ns = 0,2 M • 1 L = 0,2 mol

Esa cantidad en moles debemos expresarla en gramos, para poder trabajar con magnitudes más familiares en el laboratorio, para ello recurrimos a la expresión 2.1.:

Como esa cantidad de HNO3 tiene que obtenerse de una disolución comercial (riqueza 33,6 %), tendremos que calcular qué masa de ese reactivo comercial contendrá esos 12,6 g de HNO3 que precisamos:

Al tratarse de un líquido, es más práctico calcular, a partir de ese dato, el volumen de disolución comercial que tendremos que emplear, haciendo uso de la densidad de la misma:

y sustituyendo los datos:

Es decir: con una pipeta tomaremos 25 cm3 de la disolución comercial del ácido. En esos 25 cm3 (que equivalen a una masa de 37,5 g) se encuentran contenidos 12,6 g de HNO3 puro, que a su vez se corresponden con 0,2 mol de HNO3, nuestro soluto en la disolución que queremos preparar.

Ese volumen que tomamos con la pipeta, lo trasladaremos a un matraz aforado de 1 L. Seguidamente, iremos añadiendo agua destilada hasta enrasar con la línea del matraz que indica un litro exacto de disolución.

3. Se toman 200 mL de una disolución de MgCl2 de concentración 1 M y se mezclan con 400 cm3 de otra, también de MgCl2, 2,5 M. Finalmente se añade al conjunto 400 mL de agua. Suponiendo que los volúmenes son aditivos y la densidad final es 1,02 g/mL.

a) ¿Cuál será la molaridad resultante?

b) ¿Cuál será la molalidad final?

Respuesta 3

a) En este problema se contempla la mezcla de dos disoluciones cuyas concentraciones son diferentes, y se pide determinar la concentración final, expresándola de diferentes modos. Para simplificar el problema, vamos a referirnos, como magnitud central de concentraciones, a la molaridad. Para determinarla en nuestro caso concreto, y analizando la expresión de la molaridad:

tendremos que determinar, en cada caso, cual es el nuevo número de moles de la mezcla, y dividirlo entre el nuevo volumen de la disolución, es decir:

puesto que las concentraciones NO son aditivas.

Como los volúmenes sí pueden considerarse aditivos, el volumen final de la disolución será:

V1 + V2 + V3 = 200 mL + 400 mL + 400 mL = 1 000 mL = 1 L

Para determinar el número de moles de soluto que aporta cada disolución, consideraremos la expresión 3.4.

Así, para la primera disolución: 200 mL de MgCl2 1M:

ns = MV = 1 M • 0,2 L = 0,2 mol

Y para la segunda de 400 mL de MgCl2 2,5 M:

ns = MV = 2,5 M • 0,4 L = 1 mol

Luego el número total de moles de MgCl2 es de 1,2, y, por ello, la molaridad de la disolución resultante será:

b) La molalidad resultante (otra forma de expresar la concentración de una disolución), viene dada por la expresión:

donde la masa de disolvente la obtenemos a partir de:

masa de disolución = masa de disolvente + masa de soluto

Para determinar la masa de disolución disponemos del dato de su densidad (r = 1,02 g/mL) y de su volumen (V = 1 000 mL), por tanto:

mdisolución = rV = 1,02 g/mL • 1 000 mL = 1 020 g de disolución

Para determinar la masa de soluto disponemos de su masa molar (M = 95,3 g/mol) y del número de moles totales presentes en la mezcla (1,2 mol), por tanto:

msoluto = nM = 1,2 mol • 95,3 g/mol = 114,36 g

Entonces, la masa de disolvente de la mezcla será:

mdisolvente = mdisolución – msoluto = 1 020 g – 114,36 g = 905,64 g

Sustituyendo en la expresión de la molalidad:

4. Calcula la molaridad resultante de una disolución que se prepara mezclando 50 mL de H2SO4 0,136M con:

a) 70 mL de H2O.

b) 90 mL de H2SO4 de concentración 0,068 M.

Respuesta 4

En ambos apartados, se trata de calcular la molaridad de una mezcla de disoluciones. Para determinarla, y analizando la expresión de

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