Ejercicios: Disoluciones y preparación

En el laboratorio se desea preparar una disolución acuosa disolviendo exactamente $4,00\,\text{g}$ de hidróxido de sodio puro, $\mathrm{NaOH}$, en agua desionizada hasta alcanzar un volumen total de $250,0\,\text{mL}$ a $20\,^{\circ}\text{C}$. Datos de masas atómicas: $M(\mathrm{Na}) = 22,99\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{O}) = 16,00\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{H}) = 1,01\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

1. a) Calculá la concentración molar (molaridad) de la disolución resultante.
2. b) Indicá razonadamente qué material de vidrio aforado de precisión debe emplearse obligatoriamente para fijar dicho volumen final.

Se dispone en el laboratorio de una solución concentrada de ácido clorhídrico, $\mathrm{HCl}$, de concentración $2,00\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$. Se requiere preparar exactamente $500,0\,\text{mL}$ de una solución diluida de $\mathrm{HCl}$ cuya concentración sea $0,050\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$.

1. a) Calculá el volumen de solución concentrada que debe medirse para llevar a cabo dicha dilución.
2. b) Desde el punto de vista de las buenas prácticas y la seguridad en el laboratorio, explicá qué instrumento auxiliar debe acoplarse indispensablemente a la pipeta para tomar la alícuota y qué práctica de riesgo queda terminantemente prohibida.

Una botella comercial de ácido nítrico concentrado, $\mathrm{HNO}_3$, indica en su etiqueta una riqueza en masa del $65,0\,\%$ y una densidad de $1,40\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$ a $20\,^{\circ}\text{C}$. Datos de masas atómicas: $M(\mathrm{H}) = 1,01\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{N}) = 14,01\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{O}) = 16,00\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

1. a) Calculá la masa de ácido nítrico puro presente en $1,00\,\text{L}$ de este reactivo comercial.
2. b) Determiná la concentración molar de dicha disolución comercial.

En el laboratorio se procede a realizar la dilución controlada de una solución madre de sulfato de cobre(II), $\mathrm{CuSO}_4$, cuya concentración inicial es $0,800\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$. Con una pipeta aforada se transfiere una alícuota de $20,0\,\text{mL}$ a un matraz aforado de $250,0\,\text{mL}$, enrasando posteriormente con agua desionizada a $20\,^{\circ}\text{C}$. El instrumental utilizado y el detalle del enrase final se ilustran a continuación:

1. a) Calculá la concentración molar final de la solución diluida obtenida en el matraz aforado.
2. b) Una alumna agrega agua hasta que el fondo del menisco queda por encima del aforo al observarlo a la altura de la marca. Explicá si la concentración real será mayor o menor que la calculada, y por qué retirar parte de esa solución hasta el aforo no corrige su concentración.

Se mezclan en el laboratorio dos disoluciones acuosas de cloruro de potasio, $\mathrm{KCl}$, sin que tenga lugar reacción química alguna. La disolución A tiene un volumen de $150,0\,\text{mL}$ y una concentración de $0,500\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$. La disolución B tiene un volumen de $350,0\,\text{mL}$ y una concentración de $1,200\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$. Asumí comportamiento ideal con volúmenes estrictamente aditivos a $20\,^{\circ}\text{C}$.

1. a) Calculá la concentración molar final de iones cloruro, $\mathrm{Cl}^-$, en la mezcla resultante.
2. b) Calculá el volumen de agua pura que habría que evaporar de la mezcla resultante para que la concentración final de $\mathrm{KCl}$ alcance exactamente $1,500\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$. En b), compará los volúmenes a $20\,^{\circ}\text{C}$ y suponé que solo se pierde agua, sin precipitación ni cambio de la aditividad de volúmenes.

Se desea preparar $500,0\,\text{mL}$ de una disolución acuosa de ácido sulfúrico, $\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4$, $0,250\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$ a partir de un ácido comercial del $96,0\,\%$ de riqueza en masa y densidad $1,84\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$. Masas atómicas: $M(\mathrm{H}) = 1,01\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{S}) = 32,06\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{O}) = 16,00\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

1. a) Calculá el volumen de ácido comercial concentrado que se debe tomar.
2. b) Exponé la secuencia experimental de adición de los reactivos justificando detalladamente la norma de seguridad específica para evitar accidentes térmicos graves.

Se precisa preparar exactamente $1,000\,\text{L}$ de una disolución acuosa de cloruro de sodio, $\mathrm{NaCl}$, con una concentración final de $0,750\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$ a $20\,^{\circ}\text{C}$. En el laboratorio se dispone de tres fuentes del reactivo: disolución 1 ($200,0\,\text{mL}$ de $\mathrm{NaCl}$ $0,400\,\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$), disolución 2 ($300,0\,\text{mL}$ de $\mathrm{NaCl}$ al $4,50\,\%$ en masa con densidad $1,03\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$) y un frasco de $\mathrm{NaCl}$ sólido anhidro del $98,0\,\%$ de pureza en masa. Masas atómicas: $M(\mathrm{Na}) = 22,99\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$; $M(\mathrm{Cl}) = 35,45\,\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

1. a) Calculá la cantidad de sustancia (moles) de $\mathrm{NaCl}$ aportada conjuntamente por las disoluciones 1 y 2.
2. b) Calculá la masa de reactivo sólido impuro que debe pesarse para completar los moles necesarios, introduciéndola en el matraz aforado de $1,000\,\text{L}$ antes de enrasar finalmente con agua desionizada.