Ejercicios resueltos de molaridad y concentración de disoluciones químicas
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Ejercicios de Molaridad y Concentración de Disoluciones
Sección 1: Cálculo de Molaridad
1. Se ha preparado una disolución disolviendo 294 g de ácido sulfúrico (H2SO4) y añadiendo agua hasta completar 2 L. Calcula la molaridad.
- Calculamos los moles de soluto:
294 g soluto / 98,08 g/mol = 3 mol (aprox.)
- Calculamos la molaridad:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) = 3 mol / 2 L = 1,5 M
2. Tenemos que preparar medio litro de disolución 0,5 M de hidróxido de sodio (NaOH). ¿Cuántos gramos de NaOH puro se necesitan?
- Calculamos los moles necesarios:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) => 0,5 M = moles de soluto / 0,5 L => moles de soluto = 0,5 M * 0,5 L = 0,25 mol
- Calculamos la masa necesaria:
moles de soluto = masa / peso molecular => 0,25 mol = masa / 40 g/mol => masa = 40 g/mol * 0,25 mol = 10 g
3. Calcula la molaridad de una disolución en la que hay 12 g de hidróxido de calcio [Ca(OH)2] por cada 200 cm3 de disolución.
- Datos:
masa soluto = 12 g de Ca(OH)2
Volumen = 200 cm3 = 0,2 L
- Calculamos los moles de soluto:
Peso molecular Ca(OH)2 = 40 + (16 * 2) + (1 * 2) = 74 g/mol
moles de soluto = masa / peso molecular = 12 g / 74 g/mol = 0,16 mol (aprox.)
- Calculamos la molaridad:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) = 0,16 mol / 0,2 L = 0,8 M
4. Tenemos 200 cm3 de una disolución de cloruro de hidrógeno (HCl) 2,0 M y le añadimos agua destilada hasta obtener un volumen total de 800 cm3. ¿Cuál será la nueva molaridad de la disolución?
- Datos:
Volumen inicial = 200 cm3 = 0,2 L
Volumen final = 800 cm3 = 0,8 L
Molaridad inicial = 2,0 M
- Aplicamos la fórmula de dilución:
M1V1 = M2V2 => 2,0 M * 0,2 L = M2 * 0,8 L => M2 = (2,0 M * 0,2 L) / 0,8 L = 0,5 M
Sección 2: Preparación de Disoluciones
5. Calcula la masa de fosfato de potasio (K3PO4) puro necesaria para preparar 250 mL de disolución 0,4 M.
- Datos:
Volumen = 250 mL = 0,25 L
Molaridad = 0,4 M
- Calculamos los moles necesarios:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) => 0,4 M = moles de soluto / 0,25 L => moles de soluto = 0,4 M * 0,25 L = 0,1 mol
- Calculamos la masa necesaria:
Peso molecular K3PO4 = 212,3 g/mol
moles de soluto = masa / peso molecular => 0,1 mol = masa / 212,3 g/mol => masa = 0,1 mol * 212,3 g/mol = 21,23 g
6. Se necesita preparar 500 cm3 de una disolución 0,05 M de dicromato de potasio (K2Cr2O7) a partir del compuesto puro. Calcula la masa de sal necesaria.
- Datos:
Volumen = 500 cm3 = 0,5 L
Molaridad = 0,05 M
- Calculamos los moles necesarios:
0,05 M = moles de soluto / 0,5 L => moles de soluto = 0,05 M * 0,5 L = 0,025 mol
- Calculamos la masa necesaria:
Peso molecular K2Cr2O7 = 294,2 g/mol
0,025 mol = masa / 294,2 g/mol => masa = 0,025 mol * 294,2 g/mol = 7,36 g
7. Disponemos de una disolución acuosa de HCl de concentración 2 M. Calcula el volumen de esta disolución necesario para preparar 500 mL de disolución 0,5 M.
- Aplicamos la fórmula de dilución:
M1V1 = M2V2 => 2 M * V1 = 0,5 M * 0,5 L => V1 = (0,5 M * 0,5 L) / 2 M = 0,125 L
8. A 500 mL de una disolución acuosa de HCl 3 M se le añade agua destilada hasta un volumen de 1000 mL. Después, medimos 200 mL de la disolución resultante y añadimos agua destilada hasta completar 250 mL. Calcula la concentración de la disolución que habremos obtenido.
- Primera dilución:
M1V1 = M2V2 => 3 M * 500 mL = M2 * 1000 mL => M2 = (3 M * 500 mL) / 1000 mL = 1,5 M
- Segunda dilución:
M3V3 = M4V4 => 1,5 M * 200 mL = M4 * 250 mL => M4 = (1,5 M * 200 mL) / 250 mL = 1,2 M
9. Necesitamos preparar 250 cm3 de disolución 0,05 M de ácido sulfúrico (H2SO4) a partir de una disolución 1 M de este ácido. Calcula el volumen de esta disolución necesario y describe cómo la prepararía en el laboratorio.
- Aplicamos la fórmula de dilución:
M1V1 = M2V2 => 1 M * V1 = 0,05 M * 250 cm3 => V1 = (0,05 M * 250 cm3) / 1 M = 12,5 cm3
- Procedimiento en el laboratorio:
Se medirían 12,5 cm3 de la disolución 1 M de H2SO4 usando una pipeta o una bureta. Se transferirían a un matraz aforado de 250 cm3 y se añadiría agua destilada hasta la marca de enrase del matraz, agitando suavemente para homogeneizar la disolución.
Sección 3: Disoluciones con Porcentaje en Masa
10. Calcula la masa de hidróxido sódico comercial de un 85% en masa de riqueza necesaria para preparar 250 mL de disolución de hidróxido de sodio 0,5 M.
- Datos:
% en masa = 85%
Volumen = 250 mL = 0,25 L
Molaridad = 0,5 M
Peso molecular NaOH = 40 g/mol
- Calculamos los moles necesarios:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) => 0,5 M = moles de soluto / 0,25 L => moles de soluto = 0,5 M * 0,25 L = 0,125 mol
- Calculamos la masa de NaOH puro necesaria:
moles de soluto = masa / peso molecular => 0,125 mol = masa / 40 g/mol => masa = 0,125 mol * 40 g/mol = 5 g
- Calculamos la masa de NaOH comercial necesaria:
% en masa = (masa de soluto puro / masa de muestra comercial) * 100 => 85% = (5 g / masa de muestra comercial) * 100 => masa de muestra comercial = (5 g * 100) / 85 = 5,88 g
11. Hemos preparado medio litro de una disolución disolviendo en agua 18,93 g de trioxonitrato (V) de potasio (KNO3) del 80%. Calcula su molaridad.
- Datos:
masa de muestra comercial = 18,93 g
Volumen = 0,5 L
Peso molecular KNO3 = 101,1 g/mol
% en masa = 80%
- Calculamos la masa de KNO3 puro:
% en masa = (masa de soluto puro / masa de muestra comercial) * 100 => 80% = (masa de soluto puro / 18,93 g) * 100 => masa de soluto puro = (80 * 18,93 g) / 100 = 15,144 g
- Calculamos los moles de soluto:
moles de soluto = masa / peso molecular = 15,144 g / 101,1 g/mol = 0,15 mol (aprox.)
- Calculamos la molaridad:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) = 0,15 mol / 0,5 L = 0,3 M
Sección 4: Ejercicios Adicionales
1. ¿Cuántos gramos de ácido nítrico (HNO3) son necesarios para preparar 1,5 litros de disolución acuosa de dicho ácido 0,6 M?
- Datos:
Volumen = 1,5 L
Molaridad = 0,6 M
Peso molecular HNO3 = 63,01 g/mol
- Calculamos los moles necesarios:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) => 0,6 M = moles de soluto / 1,5 L => moles de soluto = 0,6 M * 1,5 L = 0,9 mol
- Calculamos la masa necesaria:
moles de soluto = masa / peso molecular => 0,9 mol = masa / 63,01 g/mol => masa = 0,9 mol * 63,01 g/mol = 56,7 g
2. Una disolución 0,25 m de cloruro de sodio (NaCl) contiene 58,5 g de soluto. ¿Qué cantidad de disolvente (agua) tiene?
- Datos:
molalidad (m) = 0,25 mol/kg
masa de soluto = 58,5 g
Peso molecular NaCl = 58,5 g/mol
- Calculamos los moles de soluto:
moles de soluto = masa / peso molecular = 58,5 g / 58,5 g/mol = 1 mol
- Calculamos la masa del disolvente:
molalidad = moles de soluto / masa del disolvente (kg) => 0,25 mol/kg = 1 mol / masa del disolvente (kg) => masa del disolvente = 1 mol / 0,25 mol/kg = 4 kg
3. La concentración de un ácido sulfúrico comercial es del 93%. ¿Qué cantidad de ácido sulfúrico habrá en 650 g de ácido sulfúrico comercial?
- Datos:
% en masa = 93%
masa de muestra comercial = 650 g
- Calculamos la masa de ácido sulfúrico puro:
% en masa = (masa de soluto puro / masa de muestra comercial) * 100 => 93% = (masa de soluto puro / 650 g) * 100 => masa de soluto puro = (93 * 650 g) / 100 = 604,5 g
4. Se prepara una disolución con 5 g de hidróxido de sodio en 25 g de agua destilada. Si el volumen final es de 27,1 mL, calcula la concentración de la disolución en: a) Porcentaje en masa b) gramos por litro c) Molaridad.
- Datos:
masa de soluto = 5 g
masa de disolvente = 25 g
masa de disolución = 5 g + 25 g = 30 g
Volumen final = 27,1 mL = 0,0271 L
Peso molecular NaOH = 40 g/mol
- a) Porcentaje en masa:
% en masa = (masa de soluto / masa de disolución) * 100 = (5 g / 30 g) * 100 = 16,7%
- b) Gramos por litro:
Concentración (g/L) = masa de soluto (g) / volumen de disolución (L) = 5 g / 0,0271 L = 184,5 g/L
- c) Molaridad:
moles de soluto = masa / peso molecular = 5 g / 40 g/mol = 0,125 mol
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) = 0,125 mol / 0,0271 L = 4,6 M
5. Se disuelven 12 g de hidróxido sódico y se completa con agua hasta 250 mL. Halla: a) el número de moles de soluto; b) La Molaridad.
- Datos:
masa de soluto = 12 g
Volumen = 250 mL = 0,25 L
Peso molecular NaOH = 40 g/mol
- a) Número de moles de soluto:
moles de soluto = masa / peso molecular = 12 g / 40 g/mol = 0,3 mol
- b) Molaridad:
M = moles de soluto / volumen de disolución (L) = 0,3 mol / 0,25 L = 1,2 M