Ejercicios: Disoluciones y sus propiedades

En el laboratorio se disuelven $0,5\ \text{mol}$ de cloruro de sodio en agua hasta completar $2\ \text{L}$ de disolución.

1. a) Escribe la fórmula de la molaridad.
2. b) Calcula la molaridad de la disolución.

Para rehidratar a un deportista se prepara una bebida disolviendo $20\ \text{g}$ de glucosa en $180\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Cuál es la masa total de la disolución?
2. b) Calcula su porcentaje en masa de glucosa.

Una disolución de hidróxido de sodio, $\text{NaOH}$, es $0,4\ \text{M}$. Dato: masa molar del $\text{NaOH}$, $40\ \text{g/mol}$.

1. a) ¿Cuántos moles de $\text{NaOH}$ hay en $250\ \text{mL}$ de esa disolución?
2. b) ¿Cuántos gramos de $\text{NaOH}$ son?

El límite legal de nitratos en el agua potable es de $50\ \text{ppm}$, es decir, $50\ \text{mg}$ de nitrato por cada kilogramo de agua.

1. a) ¿Cuántos miligramos de nitrato puede contener como máximo una garrafa con $5\ \text{kg}$ de agua?
2. b) En el laboratorio se suele tomar $50\ \text{ppm}$ como $50\ \text{mg/L}$: razona qué se está suponiendo sobre la densidad del agua para que ambas formas de expresarlo coincidan.

El suero fisiológico que se usa en los hospitales es una disolución de cloruro de sodio al $0,9\ \%$ en masa.

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

Indica si cada afirmación es verdadera o falsa y justifica tu respuesta:

1. a) Si se traspasa la mitad de una disolución a otro vaso, la molaridad en cada vaso es la mitad que al principio.
2. b) Si el volumen de una disolución se reduce a la mitad evaporando agua, su molaridad se duplica.
3. c) Dos disoluciones de solutos distintos pueden tener la misma molaridad y, a la vez, distinta masa de soluto por litro.

Para preparar $100\ \text{mL}$ de una disolución $0,5\ \text{M}$ de carbonato de sodio hay que pesar $5,3\ \text{g}$ de soluto. Ordena los siguientes pasos del procedimiento de laboratorio, que están desordenados, y explica qué se hace en cada uno:

1. a) Enrasar con agua destilada hasta la marca del cuello del matraz.
2. b) Pesar el soluto con la balanza.
3. c) Disolver el soluto en un vaso con una pequeña cantidad de agua.
4. d) Trasvasar al matraz aforado de $100\ \text{mL}$ y completar con agua casi hasta la marca.

Además, explica qué significa «enrasar» y por qué el matraz aforado es el material adecuado. La figura muestra el matraz aforado y, ampliado, el detalle del enrase en la marca del cuello.

El análisis de una fuente encuentra $30\ \text{mg}$ de fluoruro disuelto por cada $2\ \text{kg}$ de agua. El límite recomendado para el agua de consumo es de $1,5\ \text{ppm}$.

1. a) Expresa la concentración de fluoruro de la fuente en ppm.
2. b) ¿Supera el límite? ¿Cuántas veces lo supera?

Se disuelven $20\ \text{g}$ de hidróxido de sodio, $\text{NaOH}$, en agua hasta completar $500\ \text{mL}$ de disolución. Dato: masa molar del $\text{NaOH}$, $40\ \text{g/mol}$.

1. a) ¿Cuántos moles son los $20\ \text{g}$ de $\text{NaOH}$?
2. b) Expresa el volumen en litros y calcula la molaridad de la disolución.

Te encargan preparar $200\ \text{mL}$ de una disolución $1\ \text{M}$ de cloruro de potasio, $\text{KCl}$. Dato: masa molar del $\text{KCl}$, $74,5\ \text{g/mol}$.

1. a) ¿Cuántos moles de $\text{KCl}$ necesitas?
2. b) ¿Qué masa debes pesar?
3. c) Describe el procedimiento completo en el laboratorio, nombrando el material (balanza, vaso de precipitados, matraz aforado…) y el momento en que se enrasa.

Se toman $10\ \text{mL}$ de una disolución de ácido clorhídrico, $\text{HCl}$, $2\ \text{M}$ y se añade agua hasta completar $100\ \text{mL}$ de disolución. Observa el esquema de la dilución.

1. a) ¿Cuántos moles de $\text{HCl}$ contenían los $10\ \text{mL}$ iniciales?
2. b) Calcula la molaridad de la disolución diluida.
3. c) Comprueba que se cumple la relación $M_1\cdot V_1=M_2\cdot V_2$ y explica qué magnitud se conserva en una dilución.

Una farmacia rebaja $50\ \text{g}$ de una disolución concentrada de sal al $20\ \%$ en masa con $150\ \text{g}$ de agua para preparar enjuagues.

1. a) ¿Cuántos gramos de sal aporta la disolución concentrada?
2. b) ¿Cuál es la masa total de la mezcla?
3. c) Calcula el nuevo porcentaje en masa.

Un enfermo necesita recibir $0,05\ \text{mol}$ de glucosa por vía intravenosa y se dispone de una disolución glucosada $0,5\ \text{M}$. Dato: masa molar de la glucosa, $180\ \text{g/mol}$.

1. a) ¿Qué volumen de disolución, en litros, contiene esa cantidad de glucosa? Exprésalo también en mililitros.
2. b) ¿Cuántos gramos de glucosa recibe el enfermo?

Un laboratorio dispone de ácido nítrico, $\text{HNO}_3$, $4\ \text{M}$ y necesita preparar $500\ \text{mL}$ de disolución $0,8\ \text{M}$.

1. a) Aplica la relación $M_1\cdot V_1=M_2\cdot V_2$ para calcular el volumen de ácido concentrado que hay que medir.
2. b) Describe cómo se prepara la dilución con seguridad: qué material se usa y por qué se añade el ácido sobre el agua y no al revés.

Las propiedades coligativas de las disoluciones dependen de la cantidad de soluto disuelto y no de su naturaleza.

1. a) Ordena de menor a mayor temperatura de congelación: agua pura, disolución de sal $0,5\ \text{M}$ y disolución de sal $1\ \text{M}$. Razona la respuesta.
2. b) Ordena esas mismas tres muestras de menor a mayor temperatura de ebullición.
3. c) ¿Influye en esas ordenaciones que el soluto sea sal o azúcar? Explica qué significa que sean propiedades coligativas.

Una disolución de glucosa tiene una densidad de $1,08\ \text{g/mL}$ y una concentración del $5\ \%$ en masa. Dato: masa molar de la glucosa, $180\ \text{g/mol}$.

1. a) Calcula la masa de $1\ \text{L}$ de disolución.
2. b) ¿Cuántos gramos de glucosa contiene ese litro?
3. c) Calcula la molaridad de la disolución.

El ácido clorhídrico comercial que se usa en el laboratorio tiene una concentración del $37\ \%$ en masa y una densidad de $1,19\ \text{g/mL}$. Dato: masa molar del $\text{HCl}$, $36,5\ \text{g/mol}$.

1. a) Calcula la masa de $1\ \text{L}$ de ácido comercial.
2. b) ¿Cuántos gramos de $\text{HCl}$ puro contiene ese litro?
3. c) Calcula la molaridad del ácido comercial, con un decimal.
4. d) Calcula, con un decimal, qué volumen de ese ácido hay que medir para preparar $500\ \text{mL}$ de disolución $1\ \text{M}$, y describe el procedimiento de dilución con seguridad.

En un laboratorio de análisis se mezclan $100\ \text{mL}$ de disolución de $\text{NaCl}$ $0,5\ \text{M}$ con $300\ \text{mL}$ de disolución de $\text{NaCl}$ $1,5\ \text{M}$. Supón que los volúmenes son aditivos. El esquema muestra la mezcla.

1. a) Calcula los moles de sal que aporta cada disolución.
2. b) Calcula la molaridad de la mezcla resultante.
3. c) Explica por qué el resultado no es $1\ \text{M}$, la media de las dos concentraciones iniciales.

Una olla contiene $2\ \text{kg}$ de caldo con un $1\ \%$ en masa de sal.

1. a) ¿Cuántos gramos de sal lleva el caldo?
2. b) Al cocerlo, se evapora agua hasta que el caldo pesa $500\ \text{g}$: ¿cuál es ahora el porcentaje en masa de sal?
3. c) Un cocinero quiere dejar el caldo en un $2\ \%$ de sal: ¿hasta qué masa total debe reducirlo?
4. d) Explica por qué sube la concentración aunque no se haya añadido ni un gramo de sal: ¿qué magnitud se conserva?

En invierno, los servicios de carreteras esparcen sal sobre el hielo y la nieve.

1. a) ¿Qué le ocurre a la temperatura de congelación del agua cuando se disuelve una sal?
2. b) Explica por qué la mezcla de agua con sal puede permanecer líquida a $-5\ \celsius$ aunque el agua pura estaría congelada.
3. c) Razona por qué este método pierde eficacia cuando hace mucho frío, por ejemplo a $-20\ \celsius$: ¿qué crees que ocurre cuando la temperatura baja demasiado, por mucha sal que se eche?
4. d) Relaciona el método con el anticongelante de los coches: ¿qué propiedad coligativa aprovechan ambos?

Dos compartimentos están separados por una membrana semipermeable, que deja pasar el agua pero no la glucosa. En uno hay una disolución de glucosa $0,1\ \text{M}$ y en el otro una $1\ \text{M}$. El esquema representa la situación inicial.

1. a) Explica qué es la ósmosis.
2. b) Predice hacia qué lado pasará el agua a través de la membrana y justifícalo.
3. c) ¿Qué diferencia se observará entre los dos compartimentos cuando pase el tiempo?
4. d) ¿Qué es la presión osmótica? Indica qué habría que hacer para impedir ese paso de agua.

Una planta desaladora obtiene agua potable del mar por ósmosis inversa. El esquema muestra el proceso.

1. a) Explica en qué consiste la ósmosis inversa y qué se consigue aplicando al agua de mar una presión mayor que su presión osmótica.
2. b) ¿Qué característica debe tener la membrana para que el proceso funcione?
3. c) El agua salobre, menos concentrada en sales que el agua de mar, necesita menos presión para desalinizarse: relaciónalo con la dependencia de la presión osmótica con la concentración.
4. d) Señala una ventaja y un inconveniente del proceso pensando en la energía necesaria.

Los glóbulos rojos están rodeados por una membrana semipermeable y contienen un medio acuoso con sales y proteínas disueltos.

1. a) Explica por qué el suero que se inyecta en vena debe ser isotónico, es decir, tener una concentración de solutos parecida a la de la sangre. ¿Qué fenómeno coligativo está en juego?
2. b) Predice qué les ocurriría a los glóbulos rojos si el suero fuese mucho más diluido que la sangre: ¿hacia dónde pasaría el agua y qué riesgo habría?
3. c) ¿Y si fuese mucho más concentrado? Justifícalo de la misma manera.

El anticongelante de los coches es una disolución de etilenglicol en agua.

1. a) ¿Qué propiedad coligativa aprovecha para proteger el motor en invierno? Explica cómo actúa a $-15\ \celsius$.
2. b) La misma disolución también eleva la temperatura de ebullición del agua de refrigeración: explica por qué eso resulta útil en verano.
3. c) Un taller prepara la mezcla al $30\ \%$ en masa de etilenglicol: calcula cuántos kilogramos de etilenglicol y de agua se necesitan para obtener $10\ \text{kg}$ de anticongelante.
4. d) Si el circuito de refrigeración de un coche lleva $6\ \text{kg}$ de esa mezcla, ¿qué masa de etilenglicol contiene?