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• Stephany Moreno Lopez

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UNIVERSIDAD DEL VALLE DEPARTAMENTO DE QUIMICA Universidad del Valle

TERCER TALLER DE QUÍMICA II Propiedades de las soluciones Prof. José H. Espinal

1. Un volumen de 10,00 mL de KNO3 2,05 M se diluye hasta 250 mL. ¿Cuál es la concentración de la disolución diluida? 2. ¿Cómo prepararía 100,0 mL de solución de AgNO3 0,08000 M a partir de soluto puro? 3. Calcule el número de moles de soluto que están presentes en cada una de las disoluciones acuosas siguientes: (a) 255 mL de CaBr2 0.250 M; (b) 50.0 g de KCl 0.150 m; (c) 50.0 g de una disolución que tiene 2.50% en masa de glucosa (C6H12O6). R/ 6.38 x 10−2 mol de CaBr2; 7.50 x 10−3 mol de KCl; 6.94 x 10−3 mol de C6H12O6 4. Un viejo refrán dice que “el agua y el aceite no se mezclan”. Explique la base molecular de este refrán. 5. En muchos manuales aparece la solubilidad en unidades de (g de soluto/100 g de H2O). Indique cómo convierte estas unidades en porcentaje en masa. 6. ¿Cuál es la fracción molar del etanol, C2H5OH, y del agua en una solución que se preparó mezclando 55.0 mL de etanol y 45.0 mL de agua a 25 °C? La densidad del etanol es de 0.789 g/mL y la del agua es de 1.00 g/mL. 7. Una muestra de 3.234 g de NaCl se disuelve en 80.4 g de agua. Calcule: a) el % en masa de NaCl; b) la fracción molar de NaCl; c) la fracción molar del agua; d) la molalidad del NaCl; e) la molaridad de NaCl, asuma que la solución resultante tiene densidad 1 g/mL 8. Una pieza de joyería está etiquetada como “oro de 14 quilates”. Esto significa con base en masa, en joyería, que 14/24 es oro puro. ¿Cuál es la molalidad de esta aleación? Considere que el otro metal es el solvente. R/ 7.1 m 9. Indique el tipo de interacción soluto-disolvente que debería ser el más importante en cada una de las disoluciones siguientes: (a) CCl4 en benceno (C6H6); (b) CaCl2 en agua; (c) propanol (CH3CH2CH2OH) en agua; (d) HCl en acetonitrilo (CH3CN). Por favor revisar los conceptos de fuerzas intermoleculares.

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10. En general, las fuerzas intermoleculares de atracción entre las partículas de disolvente y de soluto deben ser comparables o mayores que las interacciones soluto-soluto, para que se observe una solubilidad apreciable. Explique esta afirmación en términos de los cambios de energía globales durante la formación de disoluciones. 11. La entalpía de disolución de KBr en agua es de cerca de +19.8 kJ/mol. No obstante, la solubilidad del KBr en agua es relativamente alta. ¿Por qué procede el proceso de disolución a pesar de ser endotérmico? 13. Identifique la transición de fase que ocurre cuando a) vapor de bromo se convierte en bromo líquido al enfriarse; b) bolitas de naftalina se hacen cada vez más pequeñas guardadas en un cajón; e) alcohol para fricciones desaparece gradualmente de un recipiente abierto; d) lava fundida de un volcán se convierte en roca sólida. 14. Los puntos de fusión y de ebullición normales (a 1 atm) del O2 son -218 y -183 °C, respectivamente. Su punto triple está a -219 °C y 1,14 torr, y su punto crítico está a -119 °C y 49,8 atm. a) Dibuje el diagrama de fases del O2, mostrando los cuatro puntos dados aquí e indicando el área en que cada fase es estable. b) Al calentarse el O2 sólido, ¿sublima o funde a una presión de 1 atm? 15. La solubilidad a 25 °C de CO2 en una bebida gaseosa a 1 atm es 0.033 mol/L. a) calcule la constante de Henry; b) determine la concentración de CO2 disuelto en la bebida gaseosa cuando dentro de la botella cerrada se presenta una presión de 5.8 atm. 16. La constante de la ley de Henry para el helio gaseoso en agua a 30ºC es de 3.7 x 10−4 M/atm; la de N2 a 30ºC es de 6.0 x 10−4 M/atm. Si cada uno de estos gases está presente a una presión de 1.5 atm, calcule la solubilidad de cada gas. R/ CHe = 5.6 x 10−4 M, CN2 = 9.0 x 10−4 M 17. La presión parcial del O2 en aire en el nivel del mar es de 0.21 atm. Utilizando la ley de Henry, calcule la concentración molar de O2 en la superficie del agua de un lago en una montaña, que está saturada con aire a 20ºC y una presión atmosférica de 665 torr. Consultar la contante de Henry para el oxígeno a 20°C. R/ 2.5 x 10−4 M 18. En un manual se encuentra que la constante de la ley de Henry del etano, C2H6, disuelto en agua a 25 °C es de 3.31 x 10−5 atm−1. El que no haya unidades de concentración de k indica que ésta está expresada en términos de fracción molar. Calcule la fracción molar de etano en agua cuya presión del etano es de 0.15 atm. R/ 5.0 x 10−6

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19. Se preparó una solución mezclando 50.0 g de diclorometano, CH2Cl2, y 30.0 g de dibromometano, CH2Br2, a 0 °C. La presión de vapor del CH2Cl2 puro es de 0.175 atm y la del CH2Br2 es de 0.0150 atm. a) Suponiendo un comportamiento ideal, calcule la presión de vapor total de la solución. b) Calcule la fracción molar del CH2Cl2 y del CH2Br2 del vapor sobre el líquido. Suponga que tanto el vapor como la solución se comportan idealmente. R/ 0.138 atm; 0.978 (CH2Cl2); 0.025 (CH2Br2) 20. Se agrega 128 g de urea, (NH2)2CO, a 450 g de agua. Calcule el descenso (ΔP) de la presión de vapor del agua pura a 30 °C en la disolución. (La presión de vapor del agua pura a 30 °C es 31.8 mmHg). P1°-P1= -ΔP= X2P1° 21. La presión de vapor de un solvente puro A es 98 mmHg a 24.0 °C. Determine la presión de vapor de una disolución que contiene 13.4 g de un soluto (150 g/mol) disueltos en 104.4 g del solvente A. 22. Las presiones de vapor de etanol y 1-propanol puros a 25ºC son 100 y 37.6 mmHg respectivamente. Se prepara una solución en que la fracción molar de etanol es 0.300. (a) Cuáles son las presiones parciales del etanol y del 1-propanol sobre esta disolución? (b) Cuál es la presión de vapor total? 23. a) Calcule el abatimiento (ΔPH2O) de presión de vapor asociado con la solución de 20.2 g de azúcar de mesa, C12H22O11, en 400 g de agua a 25.0 °C. b) ¿Cuál es la presión de vapor de la solución? Considere que la solución es ideal. A 25 °C, la presión de vapor del agua pura es de 23.76 torr. c) ¿Cuál es la presión de vapor de la solución a 100 °C? R/ 0.0630 torr; 23.70 torr; 758 torr 24. Considere dos disoluciones, una formada por la adición de 10 g de glucosa (C6H12O6) a 1 L de agua y otra formada por la adición de 10 g de sacarosa (C12H22O11) a 1 L de agua. ¿Las presiones de vapor sobre las dos disoluciones son iguales? ¿Por qué sí o por qué no? Determine las presiones de vapor de ambas disoluciones. 25. (a) ¿Qué es una disolución ideal? (b) La presión de vapor del agua pura a 60ºC es de 149 torr. La presión de vapor experimental del agua sobre una disolución a 60ºC que contiene el mismo número de moles de agua que de etilenglicol (un soluto no volátil) es de 67 torr. ¿La disolución es ideal en términos de la ley de Raoult? Calcule primero el valor de la presión de vapor que predice la ley de Raoult a 60 °C, explique. R/ 74.7 torr 26. (a) Calcule la presión de vapor del agua sobre una disolución que se preparó disolviendo 35.0 g de glicerina (C3H8O3) en 125 g de agua a 343 K. (La presión de vapor del agua a 343 K es 233.7 torr) (b) Calcule la masa de etilenglicol (C2H6O2) que se debe agregar a 1.00 kg de etanol (C2H5OH) para reducir su presión de vapor en 10.0 torr a 35ºC. La presión de vapor del etanol puro a 35ºC es de 1.00 x 102 torr. R/ 222 torr; 150 g de C2H6O2

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27. Utilizando datos de constantes crioscópicas y ebulloscópicas calcule los puntos de congelación y de ebullición de cada una de las disoluciones siguientes: (a) glicerol (C3H8O3) 0.35 m en etanol; (b) 1.58 mol de naftaleno (C10H8) en 14.2 mol de cloroformo; (c) 5.13 g de KBr y 6.85 g de glucosa (C6H12O6) en 255 g de agua. R/ (a) Tf =115.3°C, Tb = 78.8°C (b) Tf = 67.9°C, Tb = 64.6°C (c) Tf = 0.91°C, Tb = 100.3°C 28. El alcohol laurílico se obtiene del aceite de coco y sirve para elaborar detergentes. Una disolución de 5.00 g de alcohol laurílico en 0.100 kg de benceno se congela a 4.1ºC. Determine la masa molar del alcohol laurílico. Punto fusión benceno puro: 5.5 °C. R/ 180 g/mol 29. (a) ¿Por qué una disolución acuosa 0.10 m de NaCl tiene un punto de ebullición más alto que una disolución acuosa 0.10 m de C6H12O6? (b) Calcule el punto de ebullición de cada disolución. R/ NaCl 0.10 m: ΔTb = 0.101°C, Tb = 100.101°C; C6H12O6 0.10 m: ΔTb = 0.051°C, Tb = 100.051°C 30. Una solución se prepara disolviendo 8.89 g de azúcar común (sacarosa, C12H22O11, 342 g/mol) en 34.0 g de agua. Calcule el punto de ebullición de la solución. La sacarosa es un no electrolito no volátil. ¿Cuál es el punto de congelación de la solución? R/ 100.391 °C; -1.42 °C 31. Una solución de dextrosa, C6H12O6, al 5.00% en agua se designa como DA5. Esta solución puede utilizarse como fuente de nutrición cuando se introduce por inyección intravenosa; calcule el punto de congelación y el punto de ebullición de una solución de DA5. R/ -0.543 °C; 100.150 °C 32. La “graduación” de una bebida alcohólica es el doble del porcentaje en volumen de etanol, C2H5OH, en agua. La densidad del etanol es de 0.789 g/mL y la del agua es de 1.00 g/mL. En un día de invierno frío se dejó a la intemperie una botella de graduación 100 a) ¿Cuál es la temperatura de fusión de la solución? ¿Se congelará el ron si la temperatura desciende a −18 °C? b) El ron se usa para cocinar y hornear. ¿A qué temperatura hierve un ron de graduación 100? R/ -31.8 °C; 108.76 °C 33. Cuando se disuelven 15.0 gramos de alcohol etílico, C2H5OH, en 750 gramos de ácido fórmico, el punto de congelación de la solución es de 7.20 °C. El punto de congelación del ácido fórmico puro es de 8.40 °C. Calcule Kf del ácido fórmico. R/ 2.76 °C/m

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34. Calcule la presión osmótica de una disolución que se forma disolviendo 50.0 mg de aspirina (C9H8O4) en 0.250 L de agua a 25°C. R/ 0.0271 atm 35. El agua de mar contiene 3.4 g de sales por cada litro de disolución. Suponiendo que el soluto consiste totalmente en NaCl (más del 90% es NaCl), calcule la presión osmótica del agua de mar a 20ºC. R/ 2.8 atm 36. ¿Cuántos gramos de H2O deben usarse para disolver 50.0 gramos de sacarosa a fin de preparar una solución de sacarosa, C12H22O11, 1.25 m? ¿Cuál será la presión osmótica de esta solución de sacarosa? La densidad de esta solución es de 1.34 g/mL. R/ 117 g agua; 28.6 atm. 37. La presión osmótica medida de una disolución acuosa 0.010 M de CaCl2 es de 0.674 atm a 25°C. (a) Calcule el factor de van’t Hoff, i, de la disolución. (b) ¿Cómo cabe esperar que cambie el valor de i al aumentar la concentración de la disolución? Explique R/ i = 2.76 38. La presión osmótica de una solución acuosa de un soluto que es un no electrolito no volátil es de 1.21 atm a 0.0 °C. ¿Cuál es la molaridad de la solución? R/ 0.0541 M 39. Sin considerar la asociación iónica (totalmente disociado), estime la presión osmótica de K2CrO4 en agua 1.20 m a 25 °C. La densidad de la solución de K2CrO4 1.20 m es de 1.25 g/mL. R/ 90.0 atm

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