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Concentración de las Soluciones

Prof. Anel Adames

PROBLEMAS SOBRE CÁLCULOS DE UNIDADES DE CONCENTRACIÓN 1. Para sazonar un caldo de pescado se deben añadir 16 g de sal a 2 litros de caldo. a) ¿Cuál es la concentración de sal (en g/l) en el caldo? b) Si tomamos 150 ml de caldo ¿cuál será su concentración? ¿Qué cantidad de sal contendrán esos 150 ml? 2. La glucosa, uno de los componentes del azúcar, es una sustancia sólida soluble en agua. La disolución de glucosa en agua (suero glucosado) se usa para alimentar a los enfermos cuando no pueden comer. En la etiqueta de una botella de suero de 500 cm3 aparece: “Disolución de glucosa en agua, concentración 55 g/l”. a) ¿Cuál es el disolvente y cuál el soluto en la disolución? b) Ponemos en un plato 50 cm3. Si dejamos que se evapore el agua, ¿Qué cantidad de glucosa quedará en el plato? c) Un enfermo necesita tomar 40 g de glucosa cada hora ¿Qué volumen de suero de la botella anterior se le debe inyectar en una hora? 3. En una bebida alcohólica leemos: 13,5 % vol. a) ¿Qué significa ese número? b) Si la botella contiene 700 ml de la bebida ¿Qué volumen de alcohol contiene? 4. En un vaso se han puesto 250 g de alcohol junto con 2 g de yodo, que se disuelven completamente. a) Calcular la concentración de la disolución en % en masa. b) ¿Cuántos gramos de disolución habrá que sacar para que al evaporarse el alcohol queden 0,5 g de yodo sólido? c) Si tomamos 50 g de disolución y dejamos evaporar el alcohol. ¿Cuántos gramos de yodo quedan? 5. En un medicamento contra el resfriado leemos la siguiente composición por cada 5 ml de disolución: “40 mg de trimetropina, 200 mg de sulfametoxazol., 5 mg de sacarina sódica, excipiente: etanol y otros en c.s.” a) ¿Qué es el principio activo de un medicamento? ¿Qué es el excipiente? b) Calcular la concentración de cada componente en g/l. 6) Como sabes, las aleaciones metálicas son disoluciones en las que los componentes están en estado sólido. Para medir la concentración de oro en una aleación (el resto suele ser plata) se usa una unidad llamada quilate. Una concentración de 1 quilate es de 1/24 del total, es decir, de cada 24 g de aleación, 1 g es de oro puro. a) ¿Qué % en peso corresponde a una aleación de 1 quilate? b) ¿Qué % contendrá una aleación de 18 quilates? ¿Y de 24 quilates? c) ¿Puede existir una aleación de 30 quilates? ¿Por qué? d) ¿Qué cantidad de oro puro posee un lingote de oro de 18 quilates de 4 kg de masa? 7) ¿Cuántos moles de soluto hay en: a) 4 litros de disolución 2 M de ácido sulfúrico. b) 200 cm 3 de disolución 0.4 M en hidróxido de aluminio? Sol.: a) 8 moles; b) 0.08 moles 8) ¿Cuál es la concentración de K+, Al3+ y SO42- en una disolución de KAl(SO4)2 0,01 M? Considerar la disolución completa. Sol.: |K+| = 0.01 M; |Al-3| = 0.01 M; |SO42-| = 0.02 M

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9) Se disuelven 294 g de ácido fosfórico hasta lograr 1 litro de disolución cuya densidad es 1,15 g/cm3. Calcula la concentración en g/l y la molaridad. Sol.: 294 g/l; 3 M 10) ¿Qué molaridad tiene un ácido sulfúrico del 98 % en peso y 1,86 g/cm 3? ¿Qué volumen se necesita para preparar 1 litro de disolución 0,5 M? Sol.: 18,6 M ; 27,44 cm3 11) Una disolución concentrada de ácido clorhídrico de un 35,2 % en masa de ácido puro tiene una densidad de 1.175 g/cm3. Averigua el volumen de esta ácido necesario para preparar 1.5 litros de disolución 2 M. Sol.: 265 cm3 12) Se disuelven 5 g de ácido clorhídrico en 35 g de agua. Sabiendo que la densidad de la disolución es 1.060 g/cm3, hallar: a) tanto por ciento en masa. b) molaridad c) fracción molar de HCl. Sol.: a) 12,5 %. B) 3,7 M c) 0,066 13) ¿Qué volumen de agua habrá que añadir a 100 ml de disolución de ácido sulfúrico al 26% y densidad 1.19 g/cm3 para obtener una disolución 1.5 M? Sol.: 110,4 ml 14) Una disolución acuosa de ácido fosfórico contiene 300 g/l de ácido puro. Su densidad a dicha temperatura es 1,153 g/cm3. Calcula: a) concentración en tanto por ciento en masa. b) molaridad. Sol.: a) 26,02%; b) 3,06 M 15) La solubilidad del fluoruro de calcio en agua es de 0.132 g por 100 ml de disolución acuosa. Calcula la molaridad de la disolución saturada. Sol.: 0,017 M 16) Determinar la cantidad de hidróxido de sodio que se necesita para preparar 250 ml de disolución 0,5 Molar y densidad 1,016 g/ml. ¿Cual será su concentración expresada en g/l y % en peso? 17) Expresar la concentración de una disolución de ácido nítrico en g/l, % en peso y molaridad, sabiendo que en 3 litros de la misma hay 21 g de dicho ácido si su densidad es 1,007 g/ml. Sol.: 7 g/l; 0,7% y 0,11 M 18) ¿Qué cantidad de sulfato de aluminio se necesitará para preparar 2 litros de una disolución al 5% en peso, si su densidad es 1,01 g/ml? ¿Cual será su concentración expresada como Molaridad y g/litro? Sol.: 101 g de sal; 0,15 Molar y 50,5 g/litro 19) Para preparar una disolución de ácido sulfúrico se añaden 2,5 g de dicho ácido sobre agua, completando después con más agua hasta obtener un volumen total de 125 ml, ¿Cual será la concentración expresada como g/l, % en peso y Molaridad, si su densidad es 1,012 g/ml? Sol.: 20 g/l; 1,98% y 0,20 Molar 20) ¿Cual será la concentración expresada en g/l y % en peso, de una disolución 0,25 Molar de cloruro de calcio si su densidad es 1,02 g/ml? ¿Qué cantidad de soluto se necesitará para preparar 750 ml de la misma? Sol.: 27,75 g/litro; 2,72% en peso. Se necesitan 20,81 g de sal 21) Calcular la concentración de una disolución de HCI del 2,5% en peso y densidad 1,01 g/ml, expresándola como Molaridad, g/litro, Normalidad, molalidad y fracción molar. Sol.: 0,69 Molar, 25,25 g/l; 0,69 Normal, 0,70 molal y 0,012

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22) ¿Qué cantidad de disolución de cloruro de hierro (III) al 5% en peso y densidad 1,05 g/ml se necesita para obtener 6,5 gramos de dicha sal? ¿Cual será su concentración expresada como Molaridad? Sol.: 0,32 Molar 23) ¿Cuantos gramos de sulfato de sodio se necesitan para preparar 500 ml de disolución 0,2 M? 24) Se tiene tres disoluciones de hidróxido de potasio, ácido clorhídrico y yoduro de sodio, todas ellas con una concentración de 15 g/litro. ¿Tendrán todas la misma molaridad? Razone su respuesta. 25) Se mezclan 400 g de una disolución de HCl al 10% con 100 g de una disolución de HCl al 50%. Halla la concentración de la nueva disolución en: a) % en masa, b) fracción molar Sol.: a) 18%. B) 0,097 26) ¿Cuál es la molaridad de la disolución obtenida al mezclar 15 cm3 de una solución 0,24 M de cloruro sódico con 35 cm3 de agua, obteniendo un volumen final de 50 cm3? Sol.: 0,072 M 27) Un martini contiene un 30 % en masa de alcohol. Aproximadamente, el 15 % del alcohol ingerido pasa a la sangre. Calcula la concentración de alcohol en la sangre tras beber tres martinis. Masa del martini 150 g. El adulto contiene por término medio 7 litros de sangre. Una concentración de 0,003 g/cc es indicativa de intoxicación. Sol.: 0,0029 g/ml 28) El ácido nítrico comercial es una disolución acuosa al 70 % en masa, y su densidad es de 1,42 g/cc. Calcule su molaridad. Sol.: 15,77 M 29) Una disolución de ácido nítrico de densidad 1,405 g/ml contiene 68,1 % en masa del ácido. Hallar su molaridad, normalidad y molalidad. Sol.: 15,18 M; 15,18 N; 33,9 m 30) Se mezclan 400 g de una disolución de HCl al 10 % con 100 g de una disolución de HCl al 50 %. Hallar la concentración de la nueva disolución en: a) % en peso. b) fracción molar. Sol.: a) 18 % b) 0,097 31) Ordenar las siguientes disoluciones según un orden creciente de concentración molar. 1) ácido sulfúrico al 7,70% en peso y d = 1,05 g/ml 2) ácido clorhídrico al 3,65% en peso y d = 1,017 g/ml 3) nitrato de hierro (III), que contiene 30,25 g en 250 ml de disolución y d = 1,12 g/ml 32) Queremos preparar 17,31 ml de disolución de KMnO4 0,692 N para utilizarlos en una reacción redox en la que el KMnO4 pasa a ion manganoso ¿Cuantos gramos de permanganato se necesitan? Sol.: se necesitan 0,378 g de KMnO4 33) Calcula la concentración, expresándola en % en peso y Molaridad de una disolución de clorato de potasio si sabemos que al evaporar 20 ml de la misma, que pesaban 21 g, se ha obtenido un residuo de 1,45 g de dicha sal. 34) Se sabe que 150 g. de vermut contienen un 30% en peso de alcohol.- Si el 15% de este alcohol pasa directamente a la sangre y si un adulto tiene 7,0 l. de sangre; calcular la concentración de alcohol en sangre, en g/ml de un individuo que bebe 2 vermuts. ¿Cuándo estará legalmente borracho? Se considera si la concentración en sangre es superior a 3 m g/ml. Sol: Se necesitan 21 g de alcohol en sangre, y se consigue con 3,1 vermuts

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35) Se dispone de una disolución al 30% de ác. sulfúrico (d= 1,120 g/ml). Se toman 100 ml de esta disolución y se mezclan con 200 ml de otra disolución 1 M de dicha sustancia (d= 1,063 g/ml) y con 400 ml de otra disolución 2,5 M de la misma sustancia (d= 1,150 g/ml) añadiendo finalmente el conjunto 100 ml de agua. - Calcular la M, N, m y % en peso de la disolución final. (Suponer los volúmenes aditivos). Sol.: 1,93 Molar, 3,86 Normal, 2,10 molal y 17,09 % 36) Se mezclan 200 ml de una disolución 2 M de hidróxido de sodio y densidad 1,070 g/ml con 500 ml de otra disolución de la misma sustancia, del 5% en peso y densidad 1,05 g/ml, añadiéndole después 300 ml de agua. Calcular la concentración de la disolución resultante expresándola en g/l, Molaridad y molalidad. Considérense los volúmenes aditivos. Sol.: 42,25 g/l; 1,06 M, 1,05 m. 37) Se mezclan las siguientes cantidades de hidróxido de calcio en un matraz: 0,435 g; 1,55 x 10 - 3 moles; 30 ml de una disolución 0,011 M en esta sustancia; 50 ml de una disolución que contiene 0,61 moles de este compuesto en 1 litro de disolución. Suponiendo que el volumen final de disolución es de 80 ml y que la densidad de la disolución final es igual a 1,053 g / ml. Calcule la molaridad y la molalidad de la disolución resultante. Sol: 0,48 Molar y 0,47 molal 38) ¿Cuantos gramos de K2Cr2O7 serán necesarios para preparar 100 mL de una disolución acuosa que contenga 50 mg de ion Cr2O7 2 - por mL? Sol: 6,77 g 39) Exprese, en partes por millón (p.p.m), la concentración del aluminio contenido en una planta cuyo análisis dio como resultado un contenido en Al del 0,0025%. Sol: 25 ppm 40) En ciertas aguas la concentración del ion plata es de 28 partes por billón. A) ¿Cuál es la molalidad del ion plata? B) ¿Cuántos litros de agua habría que tratar para obtener 100 g de plata? Densidad del agua = 1 g/cc Sol.: 2.6*10-10 m; 3.6*106 l 41) Determina la molaridad, la molalidad y la fracción molar de soluto de una disolución formada al disolver 12 g de Ca(OH)2, en 200 g de agua, si la densidad de esta disolución es 1050Kg/m3. Sol:M = 0,80 molar; m = 0,81molal, Xsoluto = 0,014. 42) Calcula la molaridad y la molalidad de una disolución acuosa de H2SO4 al 27% en masa y densidad 1190 Kg/m3. Sol: M = 3,3 molar; m = 3,6 molal 43) Calcula la molalidad y la fracción molar de cada componente de una disolución formada por 20 g de etanol (C2H6O) y 100 g de agua. Sol: m = 4,3 molar; X etanol =0 ,07; X agua = 0,93. 44) Calcule la concentración en ppm de una muestra de agua que contiene 21,4 mg de ion Ca2+ en 3,0 L de agua. 45) El cloroformo es un compuesto carcinogénico que puede formarse durante el proceso de cloración del agua, por tal razón debe controlarse este proceso. El límite permisible de cloroformo en el agua es de 60 µg/L. ¿Cuánto es esto en ppm? ¿A qué % en masa equivale esta concentración? 46) El límite permisible de cadmio en muestras de agua potable es de 0,003 mg/L debido a su toxicidad. Una muestra de 1000 mL de agua fue analizada y se encontró que contenía 8 µg de cadmio, ¿está por arriba o por debajo del límite permisible?

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47) El límite permisible para el cromo hexavalente (Cr ) como Cr2O7 es de 0,05 mg/L. Un químico determinó la concentración de Cr6+ en una muestra de 25 mL de agua. El análisis indicó que la concentración de cromo era de 1,35 mg/L. ¿Cuánto es la mas total de cromo en la muestra de agua? ¿Cuál es el porcentaje en masa de cromo en la muestra de agua? ¿Cuántas veces excede la muestra el límite permisible de cromo? 48) Se dispone de una solución de NaOH (PM = 40 g/mol) de 35% p/p y densidad 1.25 g/ml. ¿Cual es la concentración Normal del NaOH? Sol: 10.94N 49) Se tiene una solución de H2SO4 (P.M. = 98 g/mol) al 19,6 % p/p y densidad 1.25 g/ml. Calcule la molalidad y la normalidad de la solución. Sol: 2.48 M, 5 N 50) Determine la molaridad y la molalidad de la solución de H3PO4 14,04% p/p y densidad 1,095 g/ml.