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SISTEMAS DISPERSOS, ESTADO LIQUIDO, PROPIEDADES COLIGATIVAS

Lic, DANIEL ALCANTARA MALCA

EJERCICIOS Y PROBLEMAS SOBRE SISTEMAS DISPERSOS 1. Señale como verdadera (V) o falsa (F) a cada una de las proposiciones siguientes, respecto a las dispersiones: I. La fase dispersa es discontinua y se presenta en cualquier estado de agregación ordinario de la materia (sólido, líquido, gas). II. La fase dispersante es continua y no determina el estado de agregación de una dispersión. III. Dentro de la clasificación de las dispersiones, una suspensión tiene un tamaño de partículas superior a los 1000 nm. 2. Respecto a los coloides, señale como verdadera (V) o falsa (F) a cada una de las proposiciones siguientes: I. Son sistemas homogéneos constituidos por 2 ó mas sustancias componentes. II. Constituyen el cuarto estado fundamental de la materia III. Son sistemas heterogéneos que pueden existir en los tres estados físicos ordinarios (sólido, líquido, gas). 3. Indicar verdadero (V) o falso (F), según corresponda respecto a los coloides: I. Es una dispersión en la cual debido al tamaño de sus partículas, éstas caen por acción de la gravedad. II. El tamaño de las partículas coloidales es superior a los 1000 nm. III. Las partículas dispersas en un coloide tienen mayor tamaño que en las suspensiones. IV. Debido a su tamaño las partículas coloidales pueden atravesar los poros de los filtros ordinarios. 4. Respecto a las propiedades de los coloides señale la alternativa incorrecta: a) Las partículas coloidales reflejan y dispersan la luz. b) El efecto Tyndall es un efecto óptico de las partículas coloidales. c) Las partículas coloidales, debido a su gran área superficial, tienen la capacidad de adsorber sustancias en su superficie. d) Cuando un haz de luz choca con las partículas coloidales, en ese momento vemos a las partículas coloidales. e) El movimiento Browniano es un efecto cinético de las partículas coloidales, que impide que éstas sedimenten o precipiten. 5. Identifique al sistema disperso que no es coloide: I. gelatina II. niebla III. mayonesa

IV. V.

espuma leche de magnesia

6. Señale como verdadera (V) o falsa (F) a las proposiciones siguientes: I. La leche de magnesia es un caso típico de un coloide líquido. II. El humo del cigarrillo es una dispersión coloidal sólido-gas. III. Una mezcla de dos o más gases forma una dispersión coloidal. IV. La neblina es una dispersión coloidal de líquido en gas.

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7. Complete el siguiente cuadro: Fase dispersa Fase dispersante Sistema coloidal gas líquido sólido Espuma sólida líquido Aerosol líquido líquido emulsión sólido líquido sólido gas líquido gel

Ejemplos crema de afeitar leche, mayonesa humo, polvo

8. Indique como verdadera (V) o falsa (F) a cada una de las proposiciones siguientes: I. Las soluciones son mezclas homogéneas de 2 ó más sustancias. II. El desorden o entropía de un soluto en una solución es mayor que en su estado sólido o líquido. III. En una solución puede haber un soluto y uno o más disolventes. IV. En una solución acuosa de H2SO4 al 98% en masa de ácido, el soluto es el agua. V. Las soluciones verdaderas dejan pasar la luz. 9. Según la naturaleza del soluto clasifique a las soluciones acuosas que se indica: a) NaCl(ac) b) HNO3(ac) c) C2H5OH(ac) d) NaOH(ac) e) C12H22O11(ac) 10. Del ejercicio anterior, señale las soluciones que tienen la capacidad de conducir la corriente eléctrica. 11. Señale como falsa (F) o verdadera (V) a las proposiciones siguientes: I. La solubilidad de un gas aumenta con el incremento de la temperatura. II. Se observa experimentalmente que una sal al disolverse desprende calor, entonces se concluye que la solubilidad de esta sal aumenta con el incremento de la temperatura. III. La solubilidad de un gas aumenta con el incremento de la presión de dicho gas. IV. El aumento de la temperatura incrementa la solubilidad de un soluto. V. A mayor superficie de contacto entre el soluto y el solvente aumenta la velocidad de disolución. VI. Los compuestos iónicos siempre se disuelven en solventes polares. VII. Generalmente los compuestos covalentes son solubles en disolventes no polares o de baja polaridad. VIII. En solutos cuyos procesos de disolución son endotérmicos, la solubilidad aumenta al disminuir la temperatura. 12. El cloruro de potasio, KCl, es muy soluble en agua, mientras que es insoluble en tetracloruro de carbono, CCl4. ¿Cuál sería la causa de esta diferencia de solubilidad a las mismas condiciones de presión y temperatura?: a) La velocidad de disolución b) La temperatura c) El grado de división de las partículas de sal d) La concentración de la sal e) La naturaleza del solvente.

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13. Calcule la masa de soluto y el volumen de agua que se requiere para preparar 205 ml de una solución acuosa de CaCl2 al 40% en masa, si la densidad de esta solución es 1,40 g/ml. Considere la densidad del agua igual a 1,0 g/ml. Además, determine la presión osmótica de esta solución a 27oC 14. Se prepara una disolución mezclando 62,6 ml de benceno, C 6H6(l), con 80,3 ml de tolueno, C7H8(l). Determine el porcentaje en masa del benceno, si las densidades de estos líquidos son 0,879 g/ml y 0,867 g/ml, respectivamente. Considere que los volúmenes son aditivos. 15. Se tiene una mezcla equimolar de NaCl y KCl la cual se disuelve en agua para formar un litro de solución. Si el porcentaje en masa de agua de esta solución es de 88%, determine: I. Los porcentajes en masa de los solutos mencionados. II. El porcentaje molar (%n) aditivo de ambas sales. III. La concentración molar del soluto en mayor proporción de masa. IV. La fracción molar del agua. V. La concentración molal de ambos solutos. 16. Se tiene 60,8 g de FeSO4.7H2O disuelto en 250 ml de agua. ¿Cuál es el porcentaje en masa de hierro en la solución? 17. Se desea preparar 2 litro de solución acuosa de H 2SO4 6,0 M, a partir de H2SO4 al 96% en masa y de densidad 1,84 g/ml . ¿Qué volumen de esta muestra patrón será necesario diluir? 18. Determine la concentración molar resultante si se mezclan 40 ml de NaOH 0,2 N y 60 ml de NaOH 0,15 M. Suponga que los volúmenes son aditivos. 19. Determine el volumen de HCl(ac) 0,04 N que se requiere para reaccionar con CaCO 3(s) y producir 28 litros de CO2(g) medidos a condiciones normales. La reacción química es: CaCO3(s) + HCl(ac) → CaCl2(ac) + CO2(g) + H2O(l) 20. ¿Cuántos litros de H2SO4 2,0 M se necesitan para obtener 1,0 kg de sulfato de amonio, si el rendimiento de la reacción es del 80% , de acuerdo a la reacción: H2SO4 + 2 NH3 → (NH4)2SO4 21. Una muestra de 10 g de carbonato de calcio impuro se disolvió en 200 ml de HCl 1,2 N. El exceso de ácido requirió 400 ml de NaOH 0,2 N para su neutralización. ¿Cuál es el porcentaje de pureza de CaCO3 en la muestra? 22. Se hacen reaccionar 50 ml de KCl 0,2 M con 40 ml de AgNO 3 0,2 M. ¿Cuántos gramos se obtendrá del producto que precipita? 23. Si reaccionan 8,7 g de dióxido de manganeso, MnO 2(s) con 200 ml de HCl(ac) 3,0 M. ¿Qué volumen en litros de cloro en condiciones normales se obtendrá? HCl + MnO2 → MnCl2(ac) + Cl2(ac) + H2O(l)

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ESTADO LIQUIDO: PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS Y PROPIEDADES COLIGATIVAS 24. Ordene de menor a mayor viscosidad a los siguientes líquidos: a) CH3-CO-CH3 b) C2H5-O-C2H5 c) CH3-CH2-OH d) CH3-O-CH2-CH3 25. Los líquidos del caso anterior ordénelos de: I. menor a mayor presión de vapor saturado. II. Menor a mayor temperatura de ebullición. III. Menor a mayor tensión superficial. 26. El etanol a 20˚C se eleva a una altura de 5,76 cm en un tubo capilar de cuyo radio es de 0,010 cm. Halle el coeficiente de tensión superficial (γ), si su densidad a 20˚C es de 0,789 g/cm3. Considere la aceleración de la gravedad g = 981 cm/s2. 27. El nitrobenceno de coeficiente de tensión superficial γ, se eleva a una altura de 3,72 cm, en un tubo capilar de 0,02 cm de radio. Si el experimento se llevó a cabo a 20˚C, ¿cuál fue la densidad de esta sustancia? 28. Un líquido A tiene Pv = 30 torr a 20˚C, y un líquido B tiene una Pv = 200 torr a 20˚C. ¿Cuál tiene: I. la tensión superficial más alta? II. El punto de ebullición normal más alto? III. La menor viscosidad? 29. Se tiene concentraciones 0,1m de las siguientes soluciones acuosas: I. KCl II. C12H22O11 III. CaCl2 Ordene estas soluciones de a) mayor a menor presión de vapor saturado b) menor a mayor punto de ebullición normal c) menor a mayor punto de fusión 30. A 40˚C la presión de vapor saturado del agua es 55,3 torr. Determine el descenso de la presión de vapor y la presión de vapor saturado de las soluciones 0,45 m de las sustancias del caso anterior. 31. Para las soluciones del problema 29, determine: I. El punto de ebullición normal y el incremento de la temperatura de ebullición. II. El punto de fusión normal y el descenso del punto de fusión. Para el agua, Kb = 0,52˚C/m Kf = 1,86˚C/m. 33. ¿Cuál será la masa molecular de una sustancia si una solución de 3,00 g en 200 g de benceno se congela a 4,98˚C?. Para el benceno: Kf = 5,12˚C/m Tf = 5,5˚C 34. ¿Cuántos gramos de glucosa, C6H12O6, debemos disolver en 90 gramos de agua, para que, a 40˚C, baje la presión de vapor del agua de su valor de 55,32 torr hasta 53,12 mm Hg? La masa molecular de la glucosa es 180 g/mol. . 4

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35. Una muestra de 10,0 g de parafina, C 20H42, un soluto no volátil, se disolvió en 50 g de benceno. A 53˚C la presión de vapor del benceno puro es 300 torr. ¿Cuál es la presión de vapor de la solución a esta temperatura?. La masa molar de la parafina es 282 g/mol y la del benceno es 78,1g/mol. 36. Se preparó una mezcla que contenía 50,0 g de tetracloruro de carbono, CCl 4, y 50 g de cloroformo, CHCl3. Ambos son líquidos volátiles. A 50˚C, la presión de vapor del CCl 4 puro es 317 torr y la del cloroformo puro es 526 torr. ¿Cuál es la presión de vapor de la mezcla a 50˚C?¿Cuál es la composición molar del vapor de la mezcla? 37. ¿Cuál será el punto de congelación y el punto de ebullición de una solución que contiene 6,50 g de etilénglicol, C2H6O2, utilizado como un anticongelante automotriz, en 200 g de agua?. La masa molar del etilénglicol es 62,1 g/mol. Para el agua: Kf = 1,86˚C/m Kb = 0,51˚C/m. 38. Una muestra de 5,50 g de un compuesto recién sintetizado se disolvió en exactamente 250,0 g de benceno. Se halló que el punto de congelación de la solución era de 1,20˚C por debajo del benceno puro. Para este disolvente, Kf = 5,12 ˚C/m. Determine la masa molar del compuesto 39. ¿Cuál es el punto de congelación que se puede esperar de una solución acuosa 0,15m de Al2(SO4)3? 40. Se preparó una solución de cloruro de calcio, disolviendo 25,0 g de CaCl 2 en exactamente 500 g de agua. ¿Cuál será la presión de vapor esperada de esta solución a 80˚C?. A 80˚C, el agua pura tiene una presión de vapor de 355 torr. ¿Cuál sería la presión de vapor si el cloruro de calcio no fuera un electrolito? 41. La presión de vapor del alcohol metílico puro a 30˚C es 160 torr. ¿ Qué fracción molar del glicerol ( un soluto no volátil y no disociante) se requerirá para abatir la presión de vapor a 130 torr? 42. El heptano, C7H16 , tiene una presión de vapor de 791 torr a 100˚C. A esta misma temperatura, el octano, C8H18 , tiene una presión de vapor de 352 torr. ¿Cuál será la presión de vapor, en torr, de una mezcla de 25,0 g de heptano y 35,0 g de octano?. Suponga comportamiento ideal. 43. Una solución que contiene 8,3 g de una sustancia no volátil y no disociante disuelta en 1,0 mol de cloroformo, CHCl3, tiene una presión de vapor de 511 torr. La presión de vapor del CHCl 3 puro a la misma temperatura es 526 torr. Calcule: I. la fracción molar del soluto II. El número de moles del soluto III. La masa molecular del soluto 44. ¿Cuál será el punto de congelación y el punto de ebullición de una solución acuosa que contiene 55,0 g de glicerol, C3H5(OH)3 , disueltos en 250 g de agua?. El glicero es un soluto no volátil y no disociante. 45. Una solución consiste de 10 % en masa de etilénglicol, C 2H4(OH)2 , en agua. ¿Cuáles son los puntos de congelación y ebullición de esta solución en ˚C?. ¿Cuál esla presión de vapor a 100˚C?

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46. El sistema de enfriamiento de un automóvil contiene generalmente una solución de anticongelante preparada con una mezcla de volúmenes iguales de etilénglicol, C 2H4(OH)2, y agua. La densidad del etilenglicol es 1,113 g/ml. La etiqueta del recipiente del anticongelante expresa que esta mezcla protegerá al motor hasta una temperatura de -34˚F. ¿Cómo se compara el punto de congelación calculado con el indicado por el fabricante? 47. ¿Cuál es la diferencia entre ósmosis y diálisis?¿Qué es una membrana semipermeable? 48. ¿Qué son soluciones isotónicas? ¿ Por qué la concentración del soluto deberá ser cuidadosamente controlada en la alimentación intravenosa? 49. Calcule la presión osmótica, en torr, de una solución acuosa que contiene 5,0 g de sacarosa, C12H22O11, por litro a 25˚C. 50. Una solución de 0,400 g de un polipéptido en un litro de una solución acuosa tiene una presión osmótica de 3,74 torr, a 27˚C. ¿Cuál es la masa molecular aproximada de este polímero? 51. ¿Cuál sería la presión osmótica, en torr, de una solución acuosa 0,010 M del electrolito NaCl a 25˚C. Suponga 100% de disociación del NaCl en agua. 52. El cobre puro funde a 1083˚C. Su constante de descenso del punto de congelación, K f, es 23˚C/m. ¿Cuál sería la el punto de fusión del bronce hecho con 10% de Zn y 90% de Cu en masa? 53. Cuando 0,154 g de azufre finamente dividido se funde con 4,38g de alcanfor, el punto de fusión del alcanfor desciende en 5,47˚C. ¿Cuál es la masa molecular del azufre?¿Cuál es su fórmula molecular? 54. Suponga que se disuelve una muestra de 6,0 g de una mezcla de naftaleno, C 10H8, y de antraceno, C14H10, en 360 g de benceno. Se observa que la disolución congela a 4,85˚C. Halle la composición porcentual en masa de la muestra. ¿A qué temperatura herviría la solución? Para el benceno: Kf = 5,12˚C/m Tf = 5,48˚C ; Kb = 2,53˚C/m Tb = 80,1˚C. DAAM/04-06-2004-I

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