Ejercicios: Dilución, mezcla de soluciones y calores de disolución

En el laboratorio de la escuela, Valentina tiene una solución concentrada de ácido sulfúrico y le agrega agua hasta obtener una solución menos concentrada. Explicá con tus palabras qué es una dilución y indicá qué magnitud permanece constante y cuál disminuye cuando se agrega solvente.

Una solución de ácido sulfúrico tiene una concentración de $2\,\text{M}$. Se toman $50\,\text{mL}$ de esa solución y se los lleva con agua a un volumen final de $100\,\text{mL}$. Calculá la concentración molar de la solución final.

Al disolver ácido sulfúrico concentrado en agua, el recipiente se calienta de manera notable. Indicá si el proceso de disolución es exotérmico o endotérmico, y justificá tu respuesta a partir de lo que se observa en el recipiente.

Thiago necesita preparar $500\,\text{mL}$ de solución de ácido sulfúrico $0{,}5\,\text{M}$ a partir de una solución concentrada $5\,\text{M}$. Calculá qué volumen de la solución concentrada debe medir y describí brevemente cómo procedería para preparar la solución de manera segura, teniendo en cuenta el orden en que se mezclan el ácido y el agua.

Se mezclan $200\,\text{mL}$ de una solución de ácido sulfúrico $1\,\text{M}$ con $300\,\text{mL}$ de otra solución del mismo ácido $2\,\text{M}$. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, calculá la concentración molar de la solución resultante y explicá por qué el valor obtenido queda entre las concentraciones de las dos soluciones originales.

En una planta que produce ácido sulfúrico por el método de contacto, el $SO_3$ se absorbe en ácido sulfúrico concentrado y luego se ajusta la concentración agregando agua. Explicá por qué en esta etapa se necesita refrigerar el sistema, relacionándolo con el calor de dilución, y indicá qué podría ocurrir si se agregara agua de golpe a un ácido muy concentrado.

Una industria dispone de $2\,\text{L}$ de solución de ácido sulfúrico al $98\,\%\ m/m$ con una densidad de $1{,}84\,\text{g/mL}$. Se la quiere diluir para obtener una solución $1\,\text{M}$. Considerá la masa molar del $H_2SO_4$ como $98\,\text{g/mol}$. Calculá la molaridad de la solución original, el volumen final de solución $1\,\text{M}$ que se puede obtener y el volumen de agua que habría que agregar aproximadamente, indicando qué suposición hacés sobre los volúmenes.

Camila mezcla $150\,\text{mL}$ de ácido sulfúrico $3\,\text{M}$ con $250\,\text{mL}$ de agua y, por separado, otra persona mezcla los mismos $150\,\text{mL}$ de ácido con $250\,\text{mL}$ de una solución del mismo ácido $0{,}2\,\text{M}$. Calculá la concentración final en cada caso, compará los resultados y analizá en cuál de los dos casos esperarías un mayor aumento de temperatura, justificando con el concepto de calor de dilución.