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.

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?

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.

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 $M_1\times V_1=M_2\times V_2$ y explica qué magnitud se conserva en una dilución.

Un paciente 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 paciente?

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 $M_1\times V_1=M_2\times V_2$ 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.

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.

Reto del tema. ¿Cuánto gas contiene un refresco y cómo afecta a las propiedades de la disolución? Determina la concentración de $CO_2$ disuelto y su comportamiento como gas ideal en tu propia cocina.

1. Condiciones locales: Consulta en la web del Servicio Meteorológico Nacional (NWS) la presión atmosférica ($P \pm 1\text{ hPa}$) y la temperatura ambiente ($T \pm 0.5\text{ }^\circ\text{C}$) en tu ciudad.

2. Experimentación casera: Pesa una botella pequeña de agua con gas con una báscula de cocina (sensibilidad $\pm 0.1\text{ g}$). Desgasifícala progresivamente agitándola y abriéndola con cuidado en $4$ intervalos sucesivos, anotando la masa del sistema tras cada pérdida de gas. Al final, desgasifícala por completo (agitando hasta que la masa no varíe) para obtener la masa final $m_f$ y anota el volumen de líquido $V_{\text{dis}}$ que indica la etiqueta.

3. Tratamiento y cálculo: Elabora una tabla con la masa de $CO_2$ perdida y propaga su incertidumbre. Empleando la ecuación de los gases ideales ($PV = nRT$), deduce el volumen de gas liberado y calcula la concentración molar del gas que permanecía disuelto en cada etapa.

4. Informe final: Representa la gráfica del volumen de gas frente a la masa perdida (incluyendo barras de error) y explica cómo influyen la presión y la temperatura en la solubilidad del gas.

Se valorará:

• Determinación rigurosa de las medidas caseras con sus incertidumbres asociadas.

• Aplicación correcta de la ley de los gases ideales y de las unidades de concentración.

• Calidad analítica de la tabla, gráfica e interpretación fisicoquímica de los resultados.