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• JuanCarlosRodriguez

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS INTRODUCCIÓN A INGENERIA QUIMICA (IQ 100) UNIDAD: CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIONES GUÍA DE PROBLEMAS

FECHA: MODIFICA DA 2016.10.2 4

EJERCICIOS DE PORCENTAJE PESO POR PESO 1. ¿Cuál será la concentración en porcentaje peso por peso de una disolución que fue preparada disolviendo 15 g de urea en 60 g de agua? 2. ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio se deberán disolver en 40 g de agua a fin de obtener una disolución al 40%? 3. ¿Qué cantidad de agua se le deberá agregar a 25 lb de glucosa a fin de obtener una disolución al 8%? 4. A 100 g de una disolución al 10% de nitrato de sodio, se le agregaron 10 g de este mismo soluto. ¿Cuál es la concentración de la disolución resultante en %P/P? 5. Una disolución al 95.7% de un ácido tiene una gravedad específica de 1.84. Calcular: (a) ¿cuántos gramos del ácido están en 250 mL de la disolución del ácido?; (b) ¿cuántos mililitros de esta disolución contienen 100 g del ácido? 6. Se determinó que 20 mL de una disolución de cloruro de potasio (G.E.=1.18), contienen 8.4 g de este soluto. ¿Cuál es la concentración de la disolución en porcentaje peso por peso? 7. ¿Cuál será la concentración en porcentaje peso por peso de una disolución que fue obtenida mezclando 60 g de disolución de azúcar al 12% con 40 g de otra disolución de azúcar al 7%? Respuestas: 1. 2. 3. 4.

20% 26.7 g 287.5 lb 18.2%

5. (a) 440 g; (b) 56.8 mL 6. 35.6% 7. 10%

1. EJERCICIOS DE CONCENTRACIÓN Y DILUCIÓN DE DISOLUCIONES 1. Si se evapora toda el agua contenida en 60 kg de salmuera al 12%, ¿cuántos kilogramos de sal se obtendrán? 2. ¿Qué cantidad de agua se deberá evaporar de 100 kg de lejía al 5% para que quede al 10%? 3. Si al evaporar toda el agua en 120 lb de una lejía se obtuvieron 36 lb de carbonato de sodio, ¿cuál es la concentración de la lejía en %P/P? 4. ¿Cuántos gramos de agua se le deben agregar a 160 g de una disolución al 25% de un insecticida, a fin de que quede al 10%?

5. ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio, se le deben agregar a 100 g de una disolución al 10% de este mismo soluto, a fin de que la disolución resultante quede al 20%? 6. ¿Cuántos litros de disolución de hidróxido de sodio al 3.5% y G.E.=1.01, se podrán obtener por dilución de 0.5 L de otra disolución al 30% y G.E.=1.29? 7. ¿Cuántos mililitros de etanol al 95% y G.E.=0.81, son necesarios para obtener 150 ml de etanol al 30% y G.E.=0.96? 8. Se dispone de dos disoluciones del mismo ácido, una al 50% y la otra al 80%. ¿Cuántos gramos de cada una de ellas será necesario tomar a fin de obtener 300 g de disolución al 72% del ácido? 2. Respuestas: 1. 7.2 kg

4. 240 g

7. 56.2 ml

2. 50 kg

5. 12.5 g

3. 30%

6. 5.47 L

8. 80 g de disolución al 50% y 220 g de disolución al 80%

1. EJERCICIOS DE PORCENTAJE PESO POR VOLUMEN Y PORCENTAJE VOLUMEN POR VOLUMEN 1. ¿Cuál es la concentración en %P/V de una disolución de azúcar al 25% y G.E.=1.25? 2. ¿Cuántos mililitros de etanol se deberán agregar a 1.0 L de disolución de árnica al 20%, para que la concentración de la disolución quede al 10% V/V? 3. Se mezclan 80 ml de una disolución de azúcar al 25% y G.E.=0.50, con 120 ml de otra disolución de azúcar al 40% y G.E.=0.92. Si la gravedad específica de la disolución resultante es 0.75, calcular su concentración en %P/P y %V/V? 4. Se dispone de dos disoluciones de azúcar, una al 25% y G.E.=0.50, y la otra al 40% y G.E.=0.9166. ¿Cuántos mililitros de cada una de ellas se deberán usar para obtener 200 ml de disolución de azúcar al 36% y G.E.=0.75? 2. Respuestas: 1. 31.25%P/V 2. 1000 ml

3. 36%P/P y 27%P/V 4. 80 ml de disolución al

25% y 120 ml de disolución al 40%

3. PROBLEMAS ESPECIALES 1. ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio se le deberán agregar a 200 ml de disolución de cloruro de sodio al 15% y G.E.=0.625, a fin de que la disolución resultante quede al 45%? 2. ¿En qué volumen de una disolución al 75% y G.E.=1.05 de un desinfectante están contenidos 15 dg de este soluto? 3. En un tanque están contenidos 5000 litros de melaza de G.E.= 1.13 y que contiene 30% de sacarosa. ¿Cuántos litros de agua se le deberán agregar para que quede al 6%? 4. ¿Cuántos galones de agua se le deberán agregar a 500 galones de miel (G.E.=1.5) que contiene el 25% de glucosa, a fin de que la concentración quede al 5%? 5. En un tanque están contenidos 200 ft3 de una miel de G.E.=1.5, con una concentración de 25% de glucosa. ¿Cuántos pies cúbicos de agua se le deberán agregar para que quede al 10%? 6. La sal se extrae del agua de mar, evaporando el agua por acción de la luz solar. La densidad del agua de mar es de 1.02 g/ml. Para ello se utiliza una salinera que tiene las siguientes dimensiones: 500 ft de largo y 200 ft de ancho y 60 pulgadas de profundidad. Si la concentración inicial de la salmuera es del 20%, ¿cuántos galones de agua se deben evaporar a fin de que quede al 40%? 7. La unidad lambda es igual a una milésima de mililitro. Cuando se utilizan 100 lambda de una disolución de azúcar al 20% y G.E.=1.07, ¿cuántos microgramos de azúcar se habrán tomado? 8. Dos minerales contienen 40% y 25% de hierro respectivamente. ¿Cuántos kilogramos de cada uno de ellos se deberán tomar a fin de obtener 2 tm de un mineral que contenga el 35% de hierro? 9. El agua de mar contiene 5x10-6% de un metal raro. ¿Cuántos m3 de agua de mar (G.E.=1.02) se deberán procesar a fin de obtener 20 cg del metal? 10. Se dispone de 500 L de una disolución de G.E.=1.42 y al 58.08% P/V, ¿cuántos galones de agua se le deberán agregar para que quede al 12% P/P? 11. Se prepararon 2.0 L de una disolución (G.E.=0.7) usando a los líquidos AX (G.E.=0.4) y al BY (G.E.=0.9) que son completamente miscibles, ¿cuál es la concentración de la disolución en %V/V y en %P/V?

12. ¿Cuántos galones de agua tienen que ser evaporados de 4000 ft3 de una disolución de azúcar al 25.88% (G.E.=1.10) a fin de que la disolución resultante quede al 40.12%? 13. En un tanque están contenidos 200 ft3 de una disolución de azúcar al 25.85% (G.E.=1.10), ¿cuántas libras de azúcar se le deben agregar a fin de que la concentración de la disolución quede al 40.12%? 14. En un recipiente de 50 ft de largo, 20 ft de ancho y a una altura de 60 in, está contenida una miel (G.E.=1.2) la cual contiene el 20% de sacarosa, ¿cuántos pies cúbicos de agua será necesario evaporar para que la concentración sea del 45%? 15. Los líquidos AY2 y BX2 son completamente miscibles y se usaron para preparar 200 ml de una disolución (G.E.=0.7). Calcular ¿cuál es la concentración de la disolución obtenida en porcentaje en peso? 16. Se dispone de 200 galones de un jarabe (G.E.=1.1) que contiene el 25.85% de glucosa; si de este jarabe se evaporan 78.25 galones de agua, calcular: (a) la concentración del jarabe en %P/P; (b) ¿cuántas libras de glucosa se le deberán agregar a los 200 galones de jarabe para que la concentración se la misma que se logra al evaporar los 78.25 galones de agua? 17. ¿Cuántos mililitros de agua se le deben agregar a 100 g de una disolución cuya densidad es 1.07 g/ml a fin de que la mezcla resultante tenga una densidad de 1.02 g/ml? 18. Para aumentar la concentración de una disolución de glucosa de 25.85% a 40.12% de 40 ft3 de un jarabe (G.E.=1.10) se puede evaporar el agua o agregarle más glucosa. Si la evaporación de cada pie cúbico de agua tiene un costo de L.2.00 y la libra de glucosa tiene un valor de L.5.00, ¿cuántos lempiras se ahorrará al escoger cuál de los dos procedimientos es el más económico? 19. Una salmuera al 10% (G.E.=1.20) está contenida en una salinera de 50 ft de largo, 20 ft de ancho, siendo la profundidad de la salmuera de 6 in. Si la luz solar evapora el agua a razón de 7.572 ft3/día, calcular ¿cuántos días se tardará para que la salmuera quede al 25%? 20. Cuando se mezclaron los líquidos AZ2 (densidad = 24.96 lb/ft3) y BY2 (densidad = 56.16 lb/ft3) se obtuvieron 14.13 ft3 de una disolución (densidad = 43.68 lb/ft3). Calcular la concentración de esta disolución en %P/P y en %V/V. 21. Se tienen 5000 ft3 de una salmuera al 10% y G.E.=1.5, se desea aumentar su concentración al 25% y para este propósito se usa un

evaporador, en el cual el agua se evapora a razón de 0.25 ft 3/min. Calcular ¿cuántas horas tardará este proceso? 4. Respuestas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9. 3.92 m3 10. 451.8 gal 11. 40%V/V; 16%P/V 12. 11700 gal 13. 3271.5 lb 14. 3333 ft3 15. 22.86% 16. (a) 40.12%; (b) 437.24 lb

68.2 g 1.9 ml 22595 L 3000 gal 450 ft3 1.9x106 2.14x104 μg 1333.3 kg (al 40%) y 666.7 kg (al 25%) 24.

17. 233.5 ml 18. L.3238.02 19. 47.5 días 20. 22.86%P/P; 22.86%V/V 21. 300 horas 22. 23.

PROBLEMAS SUPER-ESPECIALES

1. ¿Cuántos ft3 de agua se le deben agregar a 519.2 libras de una disolución cuya densidad es 73.63 lb/ft3, a fin de que la densidad de la nueva disolución sea de 64.90 lb/ft3? 2. Se prepararon 70 kg de una disolución cuya densidad fue de 1.75 g/cm3, mezclando los líquidos BZ2 (densidad = 1.0 g/ml) y el líquido WX3 (densidad = 2.25 g/ml). Calcular: (a) la concentración en %P/P de la disolución obtenida; (b) si se le agrega 1 kg de agua a la disolución obtenida, calcule ¿cuál es ahora su concentración en %P/P? 3. Se dispone de 20 galones de una disolución al 25.85% de glucosa (G.E.=1.10). Se desea aumentar su concentración al 40.12%. Calcular ¿cuántos lempiras se ahorran al evaporar el agua en lugar de agregarle más glucosa? Datos: 1 libra de glucosa cuesta L.20.00; 1 libra de agua evaporada cuesta L.1.00. 4. ¿Cuántos litros de agua se le deben agregar a 236 kg de una disolución (densidad = 1.18 g/ml) a fin de que la densidad de la disolución resultante sea de 1.04 g/ml? 5. Una disolución al 10% de azúcar (G.E.=1.20) está contenida en un depósito de 50 ft de largo, 20 ft de ancho y 0.5 ft de profundidad. Se desea que en 48 días su concentración quede al 25%. Calcular ¿cuántos ft3 de agua deben ser evaporados por día? 6. Se dispone de 200 galones de una miel (G.E.=1.10) la cual contiene el 25.85% de sacarosa. ¿Cuántos galones de otra miel (G.E.=1.18) que contiene 60% de sacarosa se le deben agregar a fin de que la mezcla resultante contenga 40.12% de sacarosa?

7. ¿Cuántos m3 de agua se le deben agregar a 2000 kg de una salmuera al 25%P/V (G.E.=1.20), a fin de que en la nueva salmuera la concentración sea del 5%P/P? 8. Se dispone de 500 galones de una disolución al 10% de glucosa (G.E.=1.5) y se desea aumentar su concentración al 25%, por evaporación del agua. Calcular: (a) ¿cuántas horas tardará el proceso si el agua es evaporada a razón de 0.50 gal/min?; (b) el costo de la evaporación, si por cada galón de agua evaporada se gastan L.10.00. 25.

Respuestas:

7

1. 24.72 ft3

5. 7.5 ft3/día

2. (a) 25.85%; (b) 22.53%

6. 74.05 gal

3. L.809.14

7. 6.33 m3

4. 700 L

8. (a) 15 horas; (b) L.4,500.00

26.

GUIA DE EJERCICIOS CONCENTRACIONES.

27. 1. ¿Cuánto NaCl debe pesarse a fin de hacer 1.50 Kg de una mezcla NaCl-KCl que es 16.2%p/p en KCl? Código Flej.3.1mod 28. 2. ¿Qué peso de la mezcla anterior se debe medir de tal manera contenga 400 g de KCl? Código Flej.3.2mod 29. 3. ¿Qué peso de agua debe emplearse para disolver 25.0 g de azucar para obtener una solución al 8.0% p/p? Código Flej.3.3.mod 30. 4. Usted tiene una solución acuosa del soluto A al 45.0% p/p en la sustancia A y una densidad de 1.62 g/mL. ¿Cuál es el porcentaje peso volumen de esta solución? Código Flej.3.4 31. 5. ¿Qué peso de una solución acuosa al 14.0% p/p en una sustancia B debe añadirse a 35.0 g de una solución acuosa al 6.0% p/p de la sustancia B para obtener una solución al 7.0% p/p de la sustancia B? Código Flej.3.6mod 32. 6. Usted está trabajando en una empresa de fundición y combino 36.0 g de Aluminio, 14.0 g de Magnesio y 2.0 g de Manganeso. ¿Cuál es la composición porcentual (p/p) de la aleación? Código Flex.3.1 33. 7. Usted ha preparado una solución saturada de ácido ascórbico adicionando 35.0 g de este en 100 mL de agua. ¿Cuál es la composición p/p de esta solución? Código Código Flex.3.3 34. 35. 8. Una solución que llamaremos A es 25.0%p/p en NaHCO3; ( bicarbonato de sodio); otra solución, que llamaremos B es 35.0% p/p en NaHCO3. ¿Cuál será la concentración p/p en NaHCO3 que se obtiene mezclando 50.0 g de A con 43.0 g de B? Código Flex.3.4 36. 9. Usted está preparando una solución de NaOH (Hidroxido de Sodio) mezclando 15.0 g de una solución al 6.3% p/p 23.0 g de otra que está al 7.2%, ¿Cuánta agua pura se debe agregar para obtener una solución al 5.0% p/p? DATO: densidad del agua 1 g/mL. Código Flex.3.5 37. 8

38. 10. Usted está trabajando en un sistema de extracción en el que ha utilizado un solvente que lleva 30.0% v/v en glicerina y el resto es agua.¿ Cuánto de esta solución debe utilizar para que con el complemento de una solución al 80.0% v/v de glicerina y agua produzca 500 mL de una solución al 40.0% p/p? Código Flex.3.15 39. 11. La dureza del agua se expresa en ppm de CaCO3 (carbonato de calcio), trabajando para el SANAA usted analizó una muestra de 50 mL obteniendo un resultado de 7.35 mg de CaCO3. ¿Cuál es la dureza de esta agua en ppm? Código Inv.JM.a.211016 40. 41. 12. Algunos de los contaminantes ambientales del aire se expresan en ppb (partes por billón, g/Kg ). Los parámetros máximos del ácido nítrico (HNO3) indican 50.0 ppb. Usted trabaja en el Centro de Estudio y Control de Contaminantes (CESCCO) y ha realizado un ensayo a las chimeneas de una planta química. Tomo una muestra de 500 L (a 20°C la densidad del aire es 1.20 Kg/m3) y le dio un resultado de 32 g. En su reporte notifica que la empresa cumple o no cumple con sus emisiones atmosféricas de HNO3? Código Inv.JM.b.211016 42. 13. Algunos alimentos utilizan una mezcla 20:80 de Metil parabeno y Propil parabeno como conservantes. Si un lote de 200 Kg de una harina debe contener 0.2 ppm de la mezcla de parabenos, ¿Cuánto debe pesar de cada uno de ellos? 43. Código Inv.JM.c.211016 44. 14. Si una resina plástica contiene 45.3%p/p de etileno (C2H4) y la densidad de la resina es de 0.845 g/mL, ¿Cuál es la concentración% p/v de C2H4 en esta resina? Si esta resina la utiliza para elaborar botellas plásticas, utiliza 2.34 g para elaborar la botella que tiene un volumen de 57 mL.(ojo, volumen del frasco en si no del posible contenido) ¿Cuántas ppm de etileno hay en el frasco? Código Inv.JM.d.211016 45. 15. Usted ha montado una empresa dedicada a la producción de alcohol clínico. Se ha demostrado que una fórmula eficaz de este producto debe contener 70% v/v de etanol (CH3CH2OH) y 1.2% v/v de isopropanol (CH3 CHOCH3) en una solución acuosa. Desestimando la contracción volumétrica que se presenta en estas 9

mezclas, ¿Cuántos frascos de 250 mL de alcohol clínico puede preparar si compro 1 barril de 200 L de etanol puro? ¿Cuánto isopropanol requiere? Inv.JM.e.211016 46. 16. Respecto al ejercicio anterior, considerando que la densidad de cada constituyente es: 0.789 g/mL, 0.786 g/mL, 1.0 g/mL respectivamente (etanol, isopropanol, agua); ¿cuál es la composición %p/v del alcohol clínico propuesto? Inv.JM.f.211016 47.

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