Problemas de disoluciones

A la hora de abordar estos problemas, lo más importante es tener presente el significado de las unidades de concentración: porcentaje, molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar, así como el concepto de densidad.

Problema 1

En una disolución de ácido sulfúrico al 26% en peso y con una densidad de 1,19 g/cm3, calcular:

La normalidad y la molaridad de la misma.

Volumen de agua que habrá que añadir a 100 cm3 de la disolución anterior para obtener una disolución 3 N de dicho ácido.

Masas atómicas: S = 32,06; H = 1; O = 16

Solución

Un litro de la disolución tiene una masa de:

M = V · d M = 1000 cm3 · 1,19 g/cm3 = 1190 g

De ellos, el 26% corresponde al ácido sulfúrico y el resto al agua, luego la cantidad de ácido presente es:

1190 · (0,26) = 309,4 gramos

Como 1 mol de H2SO4 son:

32 + (16·4) + 2·1 = 98 g

los moles presentes en la disolución son:

3,16

Luego, la disolución en 3,16 M

Un equivalente del soluto, al tratarse de un ácido, es:

1 Eq. de H2SO4 = 1 Eq. de H2SO4 = = 49 g

Por tanto, el número de equivalentes de ácido sulfúrico en la disolución es:

6,32

Por lo que la disolución es 6,32 N. Este último valor también podría haber sido obtenido teniendo en cuenta que:

N = M · v N = (3,16) · 2 N = 6,32

En 100 cm3 de la disolución hay (6,32)/10 equivalentes, es decir 0,632 equivalentes, por lo que, si la disolución que se desea es 3 N, es decir, 3 equivalentes por litro:

De donde:

x = 210,66

Como ya se dispone de 100 cm3, la cantidad de agua a añadir es:

x = 210,66 – 100 x = 110,66 cm3

Problema 2

Se toman 200 ml de una disolución de MgCl2 de concentración 2 N y se mezclan con 400 ml de otra disolución de la misma sustancia de concentración 2,5 M. Finalmente, se añade al conjunto 100 ml de agua. Suponiendo los volúmenes aditivos, hallar la nomalidad de la disolución resultante.

Masas atómicas: Mg = 24,3; Cl = 35,5

Solución

1 mol de MgCl2 = 24,3 + (35,5) · 2 = 95,3 g

1 Eq. de MgCl2 = 47,65 g.

Volumen total de la mezcla = 200 + 400 + 100 = 700 ml

En los 200 ml de disolución 2 N hay (0,2) · 2 = 0,4 eq. = (0,4) · (47,65) = 19,06 gramos de MgCl2.

En los 400 ml de disolución 2,5 M hay (0,4) . (2,5) = 1 mol = 95,3 gramos de MgCl2.

Así que, en definitiva, tenemos 19,06 + 95,3 = 114,36 gramos de MgCl2 en 700 ml de agua. Esos 114,36 gramos de la sal representan:

eq. = 2,4 equivalentes

Luego, la normalidad buscada es:

N = = 3,43

Por lo que la disolución formada será 3,43 N.

Problema 3

Se disuelven 180 g de NaOH en 3,654 litros de agua. Hallar la fracción molar de cada componente y el porcentaje en que, respectivamente, intervienen en la disolución.

Masas atómicas: Na = 23; O = 16; H = 1

Solución

1 mol de NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 g

1 mol de H2O = (1 · 2) + 16 = 18 g

Número de moles de NaOH = = 4,5

Número de moles de H2O = = 203

Por tanto, las fracciones molares serían:

XNaOH = XNaOH = 0,022

0,978

Como la fracción molar representa el tanto por 1, tendremos que:

% de NaOH = XNaOH · 100 % de NaOH = (0,022) · 100

Es decir:

% de NaOH = 2,2

Análogamente:

% de H2O = (0,978) · 100 % de H2O = 97,8

Problema 4

Calcular la molalidad de una disolución de HCl de densidad 1,36 g/cm3 y con un 35% de concentración.

Solución

La masa de un litro de disolución es:

M = 1000 cm3 · (1,36) g/cm3 M = 1360 g

El contenido de HCl es el 35% de esa masa, es decir:

1360 · (0,35) = 476 g

Como la masa molecular del HCl es 36,5 g, habrá:

= 13,04 moles de HCl

La masa de agua es 1360 - 476 = 884 g, luego, como:

Molalidad (m) =

m = m = 14,75

Por tanto, la disolución es 14,75 m.