Ejercicios: Las disoluciones

Para abonar las plantas del balcón, Nora disuelve $30\ \text{g}$ de abono soluble en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. La concentración en masa se calcula dividiendo los gramos de soluto entre los litros de disolución. ¿Cuál es la concentración del abono, en $\text{g/L}$?

Para hacer gárgaras, Marcos disuelve $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Cuántos gramos de disolución obtiene en total?
2. b) El porcentaje en masa se calcula dividiendo la masa de soluto entre la masa total de disolución y multiplicando por $100$. ¿Cuál es el porcentaje en masa de sal?

Un gel desinfectante casero se prepara mezclando $30\ \text{mL}$ de alcohol con aloe vera hasta completar $150\ \text{mL}$ de gel. El porcentaje en volumen se calcula dividiendo el volumen de soluto entre el volumen total de disolución y multiplicando por $100$. ¿Cuál es el porcentaje en volumen de alcohol del gel?

El aire seco es una disolución de gases: un $78\ \%$ de nitrógeno, un $21\ \%$ de oxígeno y un $1\ \%$ de argón y otros gases, en volumen. La figura resume esa composición.

1. a) ¿Cuál es el disolvente del aire? Razone su respuesta.
2. b) ¿Cuántos litros de oxígeno hay, aproximadamente, en $10\ \text{L}$ de aire?

En el laboratorio usted va a preparar $250\ \text{mL}$ de una disolución usando un balón aforado. Ordene estos pasos, que están desordenados, y explique cada uno con sus propias palabras:

1. a) Enrasar con agua hasta la marca del cuello del balón.
2. b) Pesar el soluto en la balanza.
3. c) Disolver el soluto en un vaso con un poco de agua.
4. d) Pasar la disolución al balón con ayuda de un embudo y completar con agua casi hasta la marca.

¿Qué significa exactamente «enrasar»?

El cloro diluido para trapear el piso lleva $5\ \text{g}$ de hipoclorito de sodio por litro. Si usted llena un balde con $4\ \text{L}$ de esa disolución, ¿cuántos gramos de hipoclorito hay en el balde?

Una bolsa de suero glucosado del hospital tiene una concentración del $5\ \%$ en masa de glucosa.

1. a) ¿Cuántos gramos de glucosa contiene una bolsa de $500\ \text{g}$ de suero?
2. b) ¿Y cuántos gramos de agua?

Complete la frase con las palabras que faltan: «La concentración en gramos por litro relaciona la masa de $\dots$ con el $\dots$ de disolución; el porcentaje en masa relaciona la masa de soluto con la $\dots$ total de disolución; y el porcentaje en $\dots$ se usa sobre todo cuando el soluto es un líquido o un gas». Ponga después un ejemplo de disolución para cada una de las tres formas de expresar la concentración.

En el laboratorio, Ana disuelve $12\ \text{g}$ de nitrato de potasio en agua hasta completar $300\ \text{mL}$ de disolución. Calcule la concentración en $\text{g/L}$. Ojo: primero pase el volumen a litros.

Le encargan preparar $500\ \text{mL}$ de una disolución de sulfato de cobre de $8\ \text{g/L}$.

1. a) ¿Cuántos gramos de sulfato de cobre debe pesar?
2. b) Describa cómo prepararía la disolución en el laboratorio, nombrando el material que usaría (balanza, vaso de precipitados, embudo, matraz aforado de $500\ \text{mL}$…) y en qué momento enrasa.

Un desinfectante de superficies indica en la etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volumen». ¿Cuántos mililitros de alcohol contiene un envase de $250\ \text{mL}$ de ese desinfectante?

Para limpiar la plata, Julia prepara una disolución con $40\ \text{g}$ de bicarbonato de sodio en $360\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Qué masa total de disolución obtiene?
2. b) Calcule su porcentaje en masa de bicarbonato.

La etiqueta de una caja de leche indica que aporta $125\ \text{mg}$ de calcio por cada $100\ \text{mL}$ de leche.

1. a) Exprese esa concentración en $\text{g/L}$.
2. b) ¿Cuántos miligramos de calcio toma si desayuna un vaso de $200\ \text{mL}$ de leche?

Para trapear, diluye usted $50\ \text{mL}$ de un cloro de $40\ \text{g/L}$ en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución. Observe el esquema de la dilución.

1. a) ¿Cuántos gramos de hipoclorito contienen esos $50\ \text{mL}$ de cloro?
2. b) ¿Cuál es la concentración de la disolución del balde, en $\text{g/L}$?
3. c) Explique por qué la masa de hipoclorito no cambia al añadir agua, aunque la concentración sí.

Un acuario necesita un tratamiento con $10\ \text{g}$ de un medicamento que se vende en una disolución de $25\ \text{g/L}$.

1. a) ¿Qué volumen de disolución debe medir, en litros?
2. b) Expréselo en mililitros.

Tiene $50\ \text{mL}$ de una disolución de tinte de $36\ \text{g/L}$ y quiere obtener una disolución de $12\ \text{g/L}$.

1. a) ¿Hasta qué volumen final debe diluirla con agua?
2. b) ¿Qué volumen de agua hay que añadir, aproximadamente?
3. c) Compruebe el resultado aplicando $c_1\times V_1=c_2\times V_2$.

Un laboratorio compra una disolución madre de un reactivo con una concentración de $60\ \text{g/L}$. Para una práctica usted necesita $500\ \text{mL}$ de disolución diluida de $12\ \text{g/L}$.

1. a) ¿Qué volumen de la disolución madre debe medir?
2. b) Describa todo el procedimiento en el laboratorio: qué material usa (pipeta o probeta, balón aforado de $500\ \text{mL}$, gotero…) y qué significa enrasar.
3. c) ¿Por qué no basta con medir el volumen calculado de disolución madre y añadir el resto de agua medido con una probeta hasta completar los $500\ \text{mL}$?

Mezcla en un mismo recipiente $200\ \text{mL}$ de una disolución de sal de $30\ \text{g/L}$ con $300\ \text{mL}$ de otra disolución de sal de $10\ \text{g/L}$. Suponga que el volumen final es la suma de los dos. El esquema muestra la mezcla.

1. a) ¿Cuántos gramos de sal aporta cada disolución?
2. b) ¿Cuál es la concentración de la mezcla, en $\text{g/L}$?
3. c) ¿Por qué la concentración final no es $20\ \text{g/L}$, la media de las dos concentraciones?

Para un experimento de cristalización usted debe preparar $400\ \text{g}$ de una disolución de nitrato de potasio al $8\ \%$ en masa.

1. a) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio y cuántos gramos de agua debe pesar?
2. b) Describa cómo prepararía la disolución y explique por qué esta vez no necesita balón aforado ni enrasar.
3. c) Después añade $100\ \text{g}$ más de agua. ¿Cuál es el nuevo porcentaje en masa?

Una fábrica de jugos concentra $800\ \text{kg}$ de jugo que tiene un $12\ \%$ en masa de azúcares. Al evaporar parte del agua quedan $300\ \text{kg}$ de jugo concentrado.

1. a) ¿Cuántos kilogramos de azúcares había al principio?
2. b) ¿Cuántos kilogramos de agua se evaporaron?
3. c) ¿Cuál es el porcentaje en masa de azúcares del jugo concentrado?
4. d) Explique por qué subió el porcentaje aunque no se agregó ni un gramo de azúcar.

La gasolina E5 que echa Sara en la moto lleva un $5\ \%$ en volumen de bioetanol.

1. a) ¿Cuántos litros de bioetanol hay en un tanque de $20\ \text{L}$ de E5?
2. b) Sara mezcla esos $20\ \text{L}$ de E5 con $20\ \text{L}$ de gasolina sin etanol que tenía en un galón. ¿Qué porcentaje en volumen de etanol tiene ahora la mezcla?
3. c) Explique por qué no es correcto ni sumar los porcentajes ($5\ \%+0\ \%=5\ \%$) ni mantener el $5\ \%$.

Usted prepara una disolución A disolviendo $18\ \text{g}$ de sal en agua hasta completar $300\ \text{mL}$. Después toma $100\ \text{mL}$ de A, los echa en un matraz y enrasa con agua hasta $400\ \text{mL}$: esa es la disolución B.

1. a) Calcule la concentración de A, en $\text{g/L}$.
2. b) ¿Cuántos gramos de sal llevan los $100\ \text{mL}$ que usted tomó de A?
3. c) Calcule la concentración de B a partir de esos gramos.
4. d) Compruebe que obtiene lo mismo con la fórmula de las diluciones, $c_1\times V_1=c_2\times V_2$, y explique por qué funciona: ¿qué se conserva siempre al diluir?

Tres compañeros preparan cada uno $250\ \text{mL}$ de una disolución de $10\ \text{g/L}$ pesando $2.5\ \text{g}$ de sal, pero cada uno comete un error:

1. a) Ioana no tara la balanza con el vidrio de reloj, así que en realidad pesa menos sal de la que cree.
2. b) Bruno enrasa el matraz por encima de la marca del cuello.
3. c) Carla pasa la disolución al matraz pero olvida recoger con un poco de agua los restos de sal que quedan pegados en el vaso.

Para cada caso, explique en qué consiste el error y razone si la concentración real de su disolución queda por encima, por debajo o igual que $10\ \text{g/L}$.

Una disolución de sal tiene una densidad de $1.05\ \text{g/mL}$ y una concentración del $10\ \%$ en masa.

1. a) ¿Qué masa tiene $1\ \text{L}$ de esa disolución?
2. b) ¿Cuántos gramos de sal hay en ese litro?
3. c) Exprese la concentración en $\text{g/L}$.
4. d) ¿Es lo mismo una disolución al $10\ \%$ en masa que una de $10\ \text{g/L}$? Razone la respuesta con los resultados anteriores.