SOLUCIONES QUIMICAS

GUIA DE EJERCICIOS N° 5

“SOLUCIONES QUIMICAS”

Sra. Alicia Lilian Lizama Cordero (Ing. Químico).

Profesor: Héctor Adrián Soto Ruiz.

INACAP, 2000.

Introducción.

Esta guía abarca los conceptos y tipos de ejercicios fundamentales que constituyen las Soluciones Química. Incluye un ejemplo sencillo que puede ser complementado con la presentación y desarrollo en clase de otros ejercicios de mayor complejidad por parte del profesor. Sin embargo, es fundamental que cada alumno resuelva la totalidad de los ejercicios y problemas que aparecen aquí, respetando la secuencia del contenido.

Cómo usar esta guía.

- Estudie los contenidos que aparecen en esta guía o en cualquier texto de química general, que dedique un capitulo a Soluciones Químicas. Entre otros pueden ser: “Química” de Raymond Chang, “Química” de Maham o de Sienko- Plane, etcétera.

- Resuelva la guía de ejercicios y problemas.

- Es importante que el estudiante busque por su propia cuenta, en la literatura entregada por el profesor, otros ejercicios de mayor complejidad o similares.

Objetivos.

- Identificar los componentes de una Solución Químicas.

- Calcular la concentración de una solución expresada como: porcentaje de masa de soluto en masa de solución (% m/m), porcentaje de masa de soluto en volumen de solución (% m/v), porcentaje de volumen de soluto en volumen de solución (% v/v), Molaridad (M) y partes por millón (ppm).

Las Soluciones Químicas

Las soluciones Químicas son mezclas homogéneas de dos o más componentes entre los que existe interposición molecular. Esto quiere decir, que dos o más sustancias pueden interactuar dispersándose unas en otras a nivel molecular.

Una solución consta de dos partes: una dispersante, llamada disolvente y que es la que se encuentra en mayor proporción; y la otra dispersa, llamada soluto que es la que se encuentra en menor proporción.

Las soluciones pueden existir en fase sólida, líquida o gas, pero generalmente están referidas al líquido que se obtiene al difundir un sólido, líquido o gas en otro líquido.

La forma en que se puede establecer cuantitativamente la proporción de mezcla, se denomina concentración de una solución y se puede expresar de variadas maneras, siendo las más usadas:

1.- Porcentaje de masa de soluto en masa de solución, % m/m.

2.- Porcentaje de masa de soluto en volumen de solución, % m/v.

3.- Porcentaje de volumen de soluto en volumen de solución, % v/v.

4.- Molaridad, M.

5.- Partes por millón, ppm.

1.- Porcentaje de masa de soluto en masa de solución, % m/m: Representa la cantidad en gramos de soluto que hay en 100 gramos de solución.

masa de soluto

% m/m = X 100 % (1)

masa de soluto + disolvente

Ejemplo: Se disuelven 50.0 gramos de alcohol etílico (CH3CH2OH) en 150.0 g de agua. ¿Cuál es el porcentaje en masa de la solución?

Respuesta: De acuerdo a la expresión (1), la relación se completa como sigue:

50.0 g CH3CH2OH

% m/m = X 100 % = 25.0 %

(150.0 + 50.0) g solución

Finalmente la concentración de la solución: c = 25.0 % m/m.

Ejercicios:

1.1.- Una solución de ácido clorhídrico (HCl) acuosa, tiene una concentración de 37.9 % m/m. ¿Cuántos gramos de esta solución contendrán 5.0 g de ácido clorhídrico?. (Rsta: 13.2 g).

1.2.- Se desea preparar una solución de hidróxido de sodio (NaOH) al 19 % m/m, cuyo volumen sea de 100 mL (la densidad de la solución es de 1.09 g/mL). ¿Cuántos gramos de agua y de NaOH se deben usar?. (Rsta: 20.7 g de NaOH y 79.3 g de agua).

1.3.- ¿Qué concentración en % m/m tendrá una solución preparada con 20.0 g de NaCl (cloruro de sodio, sal común) y 200.0 g de agua?. (Rsta: 9.09 % m/m).

1.4.- Se requieren 30.0 g de glucosa para alimentar a una rata de laboratorio. Si se dispone de una solución de glucosa (C6H12O6)al 5.0 % m/m, ¿Cuántos gramos de esta solución serán necesarios para alimentar a las ratas?. (Rsta: 600 g).

1.5.- Una solución acuosa es de 35.0 % m/m ¿Cuánta agua hay que agregar a 80.0 g de esta solución para que se transforme en una de 20.0 % m/m?. (Rsta: 60.0 g de agua).

2.- Porcentaje de masa de soluto en volumen de solución, % m/v : Expresa la cantidad en gramos de soluto que hay en 100 mL de solución.

masa soluto

% m/v = X 100 % (2)

volumen solución

Ejemplo: Se mezcla 30.0 g de Cloruro de potasio (KCl) en agua, formándose una solución de 150 mL. ¿Cuál es la concentración porcentual de masa en volumen de la solución?.

Respuesta: De acuerdo a la expresión (2), se debe reemplazar la masa de soluto y el volumen total de la solución obtenida:

30.0 g KCl

% m/v = X 100 % = 20.0 %

150 mL solución

Finalmente la concentración de la solución: c = 20.0 % m/v.

Ejercicios:

2.1.- Se prepara una solución acuosa con 55.0 g de KNO3 (nitrato de potasio), disolviendo la sal hasta completar 500 mL de solución. Calcule su concentración en % m/v. (Rsta: 11.0 % m/v).

2.2.- Se obtiene una solución de c = 33.5 % m/v.

a) ¿Qué significa 33.5 % m/v?

b) ¿Qué densidad posee la solución si 100.0 mL de ella pesan 111.0 g? (Rsta: 1.11 g/mL).

c) ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 40.0 mL de solución? (Rsta: 44.4 g).

d) Si se agrega agua a estos 40.0 mL de solución hasta completar 100.0 mL. ¿Cuál será el % m/v de la solución resultante?. (Rsta: 13.4 % m/v).

2.3.- Se mezclan 40.0 mL de una solución de CuSO4 (sulfato de cobre), cuya concentración es de 67.0 % m/v, con 60.0 mL de otra solución de la misma naturaleza, cuya concentración es de 25.0 % m/v. ¿cuál es la concentración de la nueva solución obtenida de la mezcla?. (Rsta: 41.8 % m/v).

2.4.- Al mezclar 13.5 g de NaOH con 56.8 g de agua se obtiene una solución cuya densidad es de 1.15 g/mL. Determine el % m/v de la solución resultante. (Rsta: 22.1 % m/v).

2.5.- En una reacción química se producen 350 mg de clorhidrato de anilina (C6H8NCl). Si las aguas madres alcanzan un volumen de 150.0

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