CONCENTRACIÓN MOLAR Y NORMAL PROBLEMAS INICIALES DE PRÁCTICA Pregunta 1 ¿Qué significa una disolución con una concentración 0.3 M? Respuesta: 0.3 moles de una sustancia en 1 litro de disolución. Pregunta 2 ¿Qué significa una disolución de NaOH con una concentración 1 M? Respuesta: 1 mol en 1 litro de disolución. Pregunta 3 ¿Cuál es la masa en gramos de 1 mol de NaOH? Respuesta: 40 gramos Pregunta 4 ¿Cuántas moles de NaOH se requieren para preparar 0.5 L de disolución con concentración 1 M? Respuesta: 0.5 moles
Problema 1 ¿Cuántas moles de NaOH se requieren para preparar 0.5 L de una disolución con concentración 0.5 M? Se toma en cuenta la concentración 0.5 mol 1 litro X 0.5 litros X = 0.25 moles Problema 2 ¿Cuántos gramos de NaOH se requieren para preparar 0.5 L de una disolución con concentración 0.5 M? Se toma en cuenta la concentración 0.5 mol 1 litro X 0.5 litros X = 0.25 moles La masa de 1 mol de NaOH en gramos 1 mol de NaOH 0.25 moles
40 gramos X gramos
X = 10 gramos
PROBLEMAS DE MOLARIDAD Preparación de disoluciones con una molaridad específica: Preparación de soluciones a partir de sustancias sólidas puras Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas impuras Preparación de disoluciones a partir de sustancias líquidas impuras Cálculo de la concentración molar de disoluciones Cálculo de la concentración de una disolución preparada a partir de sustancias sólidas puras Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias sólidas impuras Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias líquidas impuras
PROBLEMAS DE NORMALIDAD Preparación de disoluciones con una concentración específica Preparación de soluciones a partir de sustancias sólidas puras Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas impuras Preparación de disoluciones a partir de sustancias líquidas impuras Cálculo de la concentración de disoluciones Cálculo de la concentración de una disolución preparada a partir de sustancias sólidas puras Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias sólidas impuras Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias líquidas impuras
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PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES CON UNA MOLARIDAD ESPECÍFICA Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas puras Calcula cuántos gramos de NaCl son necesarios para preparar 600 mL de una disolución con una concentración de 0.7 M Paso 1 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 600 mL
1L x ———— 1000 mL Paso 2 Anotar el significado de la concentración a preparar 0.7 mol 1L Paso 3 Escribir la masa molar de la sustancia 58 g NaCl 1 mol Paso 4 Juntando los pasos 1, 2 y 3 600 mL 1L 0.7 mol 58 g NaCl x ———— x ———— x ————— 1000 mL 1L 1 mol Paso 5 Resolver las operaciones 600mL x 1L x 0.7 mol x 58 g ————————————— = 24.36 g 1000 mL x 1 L x 1 mol Paso 6. Resultado Cantidad necesaria para preparar la disolución 24.36g 1ra serie de problemas 1. Calcula cuántos gramos de sulfato de sodio son necesarios para preparar 750 mL de una disolución con una concentración de 0.3 M 2. Calcula cuántos gramos de hidróxido de calcio son necesarios para preparar 1.5 L de una disolución con una concentración de 0.05 M 3. Calcula cuántos gramos de Fe(OH)3 son necesarios para preparar 500 mL de una disolución con una concentración de 1.3 M
2
Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas impuras Calcula cuántos gramos de Na2SO4 con una pureza del 85% son necesarios para preparar 300 mL de una disolución con una concentración de 0.6 M Paso 1 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 300 mL 1L x ———— 1000 mL Paso 2 Anotar el significado de la concentración a preparar 0.6 mol 1L Paso 3 Escribir la masa molar de la sustancia 142g puros Na2SO4 1 mol Paso 4 Tomar en cuenta la pureza 100g impuros Na2SO4 85g puros Na2SO4 Paso 5 Juntar los pasos 1, 2, 3 y 4 300 mL
1L 0.6 mol 142g puros Na2SO4 100g impuros Na2SO4 x ———— x ———— x —————————— x ——————————— 1000 mL 1L 1 mol 85g puros Na2SO4
Paso 6 Realizar las operaciones 300 mL x 1 L x 0.6 mol x 142g puros x 100g impuros ———————————————————————— = 30.1 gramos 1000 mL x 1 L x 1 mol x 85g puros Paso 7. Resultado La cantidad necesaria para preparar la disolución es 30.1 gramos 2da serie de problemas 1. Calcula cuántos gramos de sulfato de sodio con una pureza del 80% son necesarios para preparar 750 mL de una disolución con una concentración de 0.3 M 2. Calcula cuántos gramos de hidróxido de calcio con una pureza de 40% son necesarios para preparar 1.5 L de una disolución con una concentración de 0.05 M 3. Calcula cuántos gramos de Fe(OH)3 con una pureza de 75% son necesarios para preparar 500 mL de una disolución con una concentración de 1.3 M
3
Preparación de disoluciones a partir de sustancias líquidas impuras Calcula los mililitros de ácido nítrico (HNO3) con una pureza de 75 % y una densidad de 1.4 g/mL se necesitan para preparar 600 mL de una disolución 1.5 M Paso 1 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 600 mL 1L x ———— 1000 mL Paso 2 Anotar el significado de la concentración a preparar 1.5 mol 1L Paso 3 Anotar la masa molar de la sustancia 63 g HNO3 (puros) 1 mol HNO3 Paso 4 Tomar en cuenta la pureza: 100 g HNO3(impuros) 75 g HNO3(puros) Paso 5 Cambiar de gramos a mililitros por medio de la densidad 1 mL HNO3(impuros) 1.4 g HNO3(impuros) Paso 6 Juntar los pasos 1, 2, 3, 4 y 5 600 mL
1L 1.5 mol HNO3 63g (puros) HNO3 100g (impuros) HNO31 mL (impuros) x ———— x —————— x ————————— x ————————— x —————————— 1000 mL 1L 1 mol HNO3 75 g (puros) HNO3 1.4 g (impuros) HNO3
Paso 7 Realizar las operaciones 600 mL x 1 L x 1.5 mol x 63g (puros) x 100g (impuros) x 1 mL (impuros) ————————————————————————————————— = 54 mL 1000 mL x 1 L x 1 mol x 75 g (puros) x 1.4 g (impuros) Paso 8 Resultado La cantidad necesaria para preparar la disolución es 54 mL 3ra serie de problemas 1. Calcula los mililitros de ácido nítrico con una pureza de 50 % y una densidad de 1.3 g/mL se necesitan para preparar 500 mL de una disolución 0.06 M 2. Calcula los mililitros de ácido sulfúrico con una pureza de 85 % y una densidad de 1.8 g/mL se necesitan para preparar 1 L de una disolución 1.5 M 3. Calcula los mililitros de HCl con una pureza de 29.6% y una densidad de 1.15 g/mL se necesitan para preparar 750 mL de una disolución 0.7 M
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CÁLCULO DE LA CONCENTRACIÓN MOLAR DE DISOLUCIONES
Cálculo de la concentración de una disolución preparada a partir de sustancias sólidas puras
Calcula la molaridad de 30 gramos de NaOH disueltos en 750 mL de disolución. Paso1. Colocar los gramos de soluto entre el volumen conocido 30 g NaOH 750 mL Paso 2. Anotar la masa molar de la sustancia 1 mol NaOH 40 g NaOH Paso 3. Transformar mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 1000 mL 1L Paso 4. Juntando los pasos 1, 2 y 3 30 g NaOH ————— x 750 mL
1 mol NaOH 1000 mL —————— x ———— 40 g NaOH 1L
Paso 5. Solución de las operaciones 30g x 1 mol x 1000mL —————————— = 1 mol / L 750 mL x 40g x 1L Paso 6. Resultado Concentración de la disolución 1 M 4ta serie de problemas 1. 2. 3. 4.
Calcula la molaridad de 45 gramos de NaOH disueltos en 250 mL de disolución. Calcula la molaridad de 200 gramos de MgSO4 disueltos en 2 L de disolución. Calcula la molaridad de 100 gramos de Fe(OH)2 disueltos en 250 mL de disolución. Una alumna de Química quería preparar una disolución con un lindo color verde, para obtenerlo, la alumna colocó en un matraz aforado con capacidad de 250 mL, 5 gramos de cloruro de cobre (II), y agregó agua hasta la marca de aforo. Calcula la concentración de la solución que preparó esta alumna.
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Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias sólidas impuras Calcular la molaridad de una solución que contiene 20 gramos de bicarbonato de sodio (NaHCO3) con una pureza de 90 % en 500 mL de disolución. Paso 1 Colocar los gramos impuros disueltos entre el volumen conocido 20 g NaHCO3(impuros) 500 mL Paso 2 Tomar en cuenta la pureza para saber los gramos puros que se colocaron 90g NaHCO3 (puros) 100 g NaHCO3(impuros) Paso 3 Anotar la masa molar de la sustancia 1 mol NaHCO3 84g NaHCO3(puros) Paso 4 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 1000 mL 1L Paso 5 Juntar los pasos 1, 2, 3 y 4 20 g NaHCO3(impuros) 90g NaHCO3 (puros) 1 mol NaHCO3 1000 mL —————————— x ——————————— x ————————— x ———— 500 mL 100 g NaHCO3(impuros) 84g NaHCO3(puros) 1L Paso 6 Resolver las operaciones 20 g (impuros) x 90g (puros) x 1 mol x 1000 mL ————————————————————— = 0.43 mol/L 500 mL x 100 g (impuros) x 84g (puros) x 1L Paso 7. Resultado La concentración de la disolución es de 0.43 M
5ta serie de problemas 1. Calcula la molaridad de 45 gramos de NaOH con una pureza del 78% disueltos en 250 mL de disolución. 2. Calcula la molaridad de 200 gramos de MgSO4 con una pureza del 50% disueltos en 2 L de disolución. 3. Calcula la molaridad de 100 gramos de Fe(OH)2 con una pureza del 90% disueltos en 250 mL de disolución. 4. Tu compañero de trabajo y tú querían preparar 100 mL de una disolución de Na 2SO4 con concentración 0.5 molar, quedaron que tu compañero hacia los cálculos y que tu preparabas la solución. Tu compañero te dijo que agregaras 7.1 gramos, pero no tomó en cuenta que el sulfato de sodio utilizado tenía una pureza del 85%. ¿Cuál es la concentración real de la disolución? ¿Cuánto debiste pesar para preparar la solución requerida?
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Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias líquidas impuras Calcula la molaridad de una disolución que contiene 80 mL de ácido nítrico (HNO 3) con una pureza de 70 % y una densidad de 1.4 g/mL en 750 mL de disolución Paso 1 Escribe los mililitros agregados entre el volumen total 80 mL de HNO3(impuros) 750 mL Paso 2 Usar la densidad para transformar los mililitros a gramos del ácido 1.4 g HNO3(impuros) 1 mL HNO3(impuros) Paso 3 Tomar en cuenta la pureza para saber los gramos puros de ácido que se colocaron 70 g de HNO3 (puros) 100 g HNO3(impuros) Paso 4 Anotar la masa molar de la sustancia 1 mol HNO3 63g HNO3(puros) Paso 5 Transformar los mililitros a litros 1000 mL 1L Paso 6 Juntar los pasos 1, 2, 3, 4, 5 y 6 80mL (impuros) HNO3 1.4g (impuros) HNO3 70g (puros) HNO3 1mol HNO3 1000 mL —————————— x —————————— x —————————— x ————————— x ————— 750 mL 1 mL (impuros) HNO3 100 g (impuros) HNO3 63g (puros) HNO3 1L Paso 7 Realizar las operaciones 80mL (impuros) x 1.4g (impuros) x 70g (puros) x 1mol x 1000 mL —————————————————————————————— = 1.66 moles / litro 750 mL x 1 mL (impuros) x 100 g (impuros) x 63g (puros) x 1L Paso 8 Resultado La concentración de la disolución es 1.66 M
6ta serie de problemas 1. Calcula la molaridad de 18 mL de HCl con una pureza de 34% y una densidad de 1.2 g/mL disueltos en 500 mL de disolución. 2. Calcula la molaridad de 100 mL de HCl con una pureza de 29.6% y una densidad de 1.15 g/mL disueltos en 1 L de disolución. 3. Calcula la molaridad de 1.4 mL de HCl con una pureza de 20% y una densidad de 1.1 g/mL disueltos en 250 mL de disolución. 4. Un maestro de Química le encargó a un amigo que le preparara 250 mL una disolución 0.6 M de ácido clorhídrico. Para lo cual le dejó las cantidades a agregar. Sin embargo el amigo no entendió bien y en vez de aforar a 250 mL, colocó la cantidad indicada del ácido y le agregó 250 mL Explica con tus palabras si la disolución está bien preparada
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NORMALIDAD Se realiza una lluvia de ideas para llegar a la definición: Número de equivalentes Normalidad (N) = -------------------------------------1 litro de solución Se prosigue con la lluvia de ideas con la finalidad de entender que es un equivalente, para llegar a lo siguiente: Ácidos: 1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia ---------------------------------------------------------------------------------------------número de iones hidrógeno en la fórmula del ácido
Hidróxidos: 1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia --------------------------------------------------------------------------------------------------número de iones hidróxido en la fórmula
Otros tipos de compuestos
1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia ----------------------------------------------------------------------------------------------------número de cargas positivas totales o número de cargas negativas totales
Se prosigue con el cálculo de equivalentes Problema 1 Calcula el cuántos gramos forman un equivalente de NaOH El hidróxido de sodio es un hidróxido, por lo que
1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia ---------------------------------------------------------------------------------------------número de iones hidróxido en la fórmula
La masa de un mol de NaOH es de 40 gramos, de donde: 40 gramos -------------------1
1 equivalente =
= 40 gramos
Problema 2 Calcula el cuántos gramos forman un equivalente de H2SO4 El ácido sulfúrico es un ácido, por lo que
1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia -----------------------------------------------------------------------------------------------número de iones hidrógeno en la fórmula del ácido
La masa de un mol de H2SO4 es de 98 gramos, por lo que 1 equivalente =
8
98 gramos ---------------- = 49 gramos 2
Problema 3 Calcula el cuántos gramos forman un equivalente de Na2SO4 La fórmula a utilizar 1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia -----------------------------------------------------------------------------------------------------número de cargas positivas totales o número de cargas negativas totales
El sulfato de sodio está formado por:
Cargas totales
Iones positivos (cationes) + 2 iones Na 2 positivas
Iones negativos (aniones) 21 ion SO 2 negativas
La masa de un mol de Na2SO4 es de 142 gramos, por lo que: 142 gramos 1 equivalente = --------------- = 71 gramos 2 Problema 4 Calcula el cuántos gramos forman un equivalente de Fe2(SO4)3 Fórmula a utilizar 1 equivalente =
Masa de un mol de moléculas o de unidades fórmula de la sustancia ------------------------------------------------------------------------------------------------------número de cargas positivas totales o número de cargas negativas totales
El sulfato de hierro (III) está formado por:
Cargas totales
Iones positivos (cationes) 3+ 2 iones Fe 6 positivas
Iones negativos (aniones) 23 ion SO 6 negativas
La masa de un mol de Fe2(SO4)3 es de 400 gramos, por lo que: 1 equivalente =
400 gramos -------------------- = 66.67 gramos 6
Problema 5 Completa la siguiente tabla: Sustancia
Nombre
Masa de 1 mol (gramos)
Se divide entre
Masa de 1 equivalente
H3PO4 MgCl2 Ag2O Ca(OH)2 Al2(CO3)3 Una vez que los estudiantes pueden contestar la tabla anterior se prosigue con la exposición. Para continuar hay que entender que significa una concentración normal. Problema 6 ¿Qué significa una disolución con concentración 0.3 N? 0.3 equivalentes en un litro de solución, lo que es lo mismo: 0.3 N =
9
0.3 equivalentes de la sustancia -----------------------------------------------1 Litro de disolución
Problema 7 ¿Qué significa una disolución 1.5 N? 1.5 equivalentes en un litro de solución, lo que es lo mismo 1.5 N =
1.5 equivalentes de la sustancia -----------------------------------------------1 Litro de disolución
A continuación se plantean problemas para obtener fracciones de un equivalente. Problema 8 Completa la siguiente tabla:
Sustancia
Masa de 1 mol (gramos)
Se divide entre
Masa para 1 equivalente
Número de equivalentes
H3PO4 MgCl2 FeCl3 Ag2O Ca(OH)2 Al2(CO3)3 Fe2O3
Masa de los equivalentes (gramos)
1.5 45 0.45 100 2.3 250 0.06
Preparación de disoluciones con una concentración específica
Preparación de soluciones a partir de sustancias sólidas puras Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas impuras Preparación de disoluciones a partir de sustancias líquidas impuras
Cálculo de la concentración de disoluciones
Cálculo de la concentración de una disolución preparada a partir de sustancias sólidas puras Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias sólidas impuras Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias líquidas impuras
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PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES CON UNA CONCENTRACIÓN ESPECÍFICA:
Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas puras Calcula cuántos gramos de KCl son necesarios para preparar 750 mL de una disolución con una concentración de 1.5 N Se calcula la masa de un equivalente de KCl
74 gramos --------------- = 74 gramos 1
1 equivalente de KCl =
Paso 1 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial sea en litros) 750 mL
X
1L . 1000 mL
Paso 2 Anotar el significado de la concentración a preparar 1.5 equivalentes 1L Paso 3 Escribir la masa de un equivalente de la sustancia 74 g KCl 1 equivalente Paso 4 Juntando los pasos 1, 2 y 3 750 mL
1L 1.5 equivalentes 74 g KCl x ———— x ———————— x ——————— 1000 mL 1L 1 equivalente
Paso 5 Resolver las operaciones 750 mL x 1L x 1.5 equivalente x 74 g —————————————————— = 83.25 g 1000 mL x 1 L x 1 equivalente Paso 6. Resultado Cantidad necesaria para preparar la disolución 83.25 g 7a serie de problemas 1. Calcula cuántos gramos de sulfato de sodio son necesarios para preparar 750 mL de una disolución con una concentración de 0.3 N 2. Calcula cuántos gramos de hidróxido de calcio son necesarios para preparar 1.5 L de una disolución con una concentración de 0.05 N 3. Calcula cuántos gramos de Fe(OH)3 son necesarios para preparar 500 mL de una disolución con una concentración de 1.3 N
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Preparación de disoluciones a partir de sustancias sólidas impuras Calcula cuántos gramos de CaSO4 con una pureza del 70% son necesarios para preparar 500 mL de una disolución con una concentración de 0.9 N Se calcula la masa de un equivalente de CaSO4 1 equivalente de CaSO4 =
136 gramos ------------------- = 68 gramos 2
Paso 1 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 500 mL 1L x ———— 1000 mL Paso 2 Anotar el significado de la concentración a preparar 0.9 equivalentes 1L Paso 3 Escribir la masa para un equivalente 68 g (puros) CaSO4 1 equivalente Paso 4 Tomar en cuenta la pureza 100 g (impuros) CaSO4 70 g (puros) CaSO4 Paso 5 Juntar los pasos 1, 2, 3 y 4 500 mL
1L 0.9 equivalentes 68 g (puros) CaSO4 100g (impuros) CaSO4 x ———— x ——————— x —————————— x ——————————— 1000 mL 1L 1 equivalente 70 g (puros) CaSO4
Paso 6 Realizar las operaciones 500 mL x 1 L x 0.9 equivalentes x 68g (puros) x 100g (impuros) ———————————————————————————— = 43.71 gramos 1000 mL x 1 L x 1 mol x 70 g (puros) Paso 7. Resultado La cantidad necesaria para preparar la disolución es 43.71 gramos 8a serie de problemas 1. Calcula cuántos gramos de sulfato de sodio con una pureza del 80% son necesarios para preparar 750 mL de una disolución con una concentración de 0.3 N 2. Calcula cuántos gramos de hidróxido de calcio con una pureza de 40% son necesarios para preparar 1.5 L de una disolución con una concentración de 0.05 N 3. Calcula cuántos gramos de Fe(OH)3 con una pureza de 75% son necesarios para preparar 500 mL de una disolución con una concentración de 1.3 N
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Preparación de disoluciones a partir de sustancias líquidas impuras Calcula los mililitros de ácido nítrico (HNO3) con una pureza de 70 % y una densidad de 1.4 g/mL se necesitan para preparar 600 mL de una disolución 1.5 N Se calcula la masa de un equivalente de HNO3 1 equivalente de HNO3 =
63 gramos --------------- = 63 gramos 1
Paso 1 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial esté en litros) 600 mL 1L x ———— 1000 mL Paso 2 Anotar el significado de la concentración a preparar 1.5 equivalentes 1L Paso 3 Escribir la masa para un equivalente 63 g (puros) HNO3 1 equivalente de HNO3 Paso 4 Tomar en cuenta la pureza: 100 g (impuros) HNO3 70 g (puros) HNO3 Paso 5 Cambiar de gramos a mililitros por medio de la densidad 1 mL (impuros) HNO3 1.4 g (impuros) HNO3 Paso 6 Juntar los pasos 1, 2, 3, 4 y 5 600 mL
1L 1.5 mol 63g (puros) HNO3 100g (impuros) HNO3 1 mL (impuros) HNO3 x ———— x ———— x ————————— x —————————— x ——————————— 1000 mL 1L 1 equivalente HNO3 70 g (puros) HNO3 1.4 g (impuros) HNO3
Paso 7 Realizar las operaciones 600 mL x 1 L x 1.5 mol x 63g (puros) x 100g (impuros) x 1 mL (impuros) —————————————————————————————————— = 57.86 mL 1000 mL x 1 L x 1 mol x 70 g (puros) x 1.4 g (impuros) Paso 8. Resultado La cantidad necesaria para preparar la disolución es 57.86 mL 9a serie de problemas 1. Calcula los mililitros de ácido nítrico con una pureza de 50 % y una densidad de 1.3 g/mL se necesitan para preparar 500 mL de una disolución 0.06 N 2. Calcula los mililitros de ácido sulfúrico con una pureza de 85 % y una densidad de 1.8 g/mL se necesitan para preparar 1 L de una disolución 1.5 M 3. Calcula los mililitros de HCl con una pureza de 29.6% y una densidad de 1.15 g/mL se necesitan para preparar 750 mL de una disolución 0.7 N
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CÁLCULO DE LA CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIONES
Cálculo de la concentración de una disolución preparada a partir de sustancias sólidas puras Calcula la normalidad de 30 gramos de NaOH disueltos en 750 mL de disolución. Encontrar la masa de un equivalente de NaOH 1 equivalente de NaOH
=
40 gramos --------------- = 40 gramos 1
Paso1. Colocar los gramos de soluto entre el volumen deseado 30 g NaOH 750 mL Paso 2 Escribir la masa para un equivalente 1 equivalente NaOH 40 g Paso 3. Transformación de mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen inicial se encuentre en litros) 1000 mL 1L Paso 4. Juntando los pasos 1, 2 y 3 30 g NaOH 1 equivalente NaOH 1000 mL ————— x —————————— x ————— 750 mL 40 g NaOH 1L Paso 5. Solución de las operaciones 30g x 1 equivalente x 1000mL ——————————————— = 1 equivalente / L 750 mL x 40g x 1L Paso 6. Resultado Concentración de la disolución 1 Normal = 1 N 10a serie de problemas 1. 2. 3. 4.
Calcula la normalidad de 45 gramos de NaOH disueltos en 250 mL de disolución. Calcula la normalidad de 200 gramos de MgSO4 disueltos en 2 L de disolución. Calcula la normalidad de 100 gramos de Fe(OH)2 disueltos en 250 mL de disolución. Una alumna de Química quería obtener una disolución con un lindo color morado, para obtenerlo, la alumna colocó en un matraz aforado con capacidad de 100 mL, 5 gramos de permanganato de potasio, y agregó agua hasta la marca de aforo. Calcula la concentración de la solución que preparó esta alumna.
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Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias sólidas impuras Calcular la normalidad de una solución que contiene 20 gramos de bicarbonato de sodio (NaHCO3) con una pureza de 90 % en 500 mL de disolución. Calcular la masa de un equivalente de NaHCO3 84 gramos --------------- = 42 gramos 2 Paso 1 Colocar los gramos impuros disueltos entre el volumen conocido 20 g NaHCO3(impuros) 500 mL 1 equivalente de KCl =
Paso 2 Tomar en cuenta la pureza para saber los gramos puros que se colocaron 90 g NaHCO3 (puros) 100 g NaHCO3(impuros) Paso 3 Escribir la masa para un equivalente 1 equivalente NaHCO3 42 g NaHCO3(puros) Paso 4 Transformar los mililitros a litros (puedes prescindir de este paso cuando el volumen esté en litros) 1000 mL 1L Paso 5 Juntar los pasos 1, 2, 3 y 4 20 g NaHCO3(impuros) 90g NaHCO3 (puros) 1 equivalente NaHCO3 1000 mL —————————— x ——————————— x —————————— x ————— 500 mL 100 g NaHCO3(impuros) 42 g NaHCO3(puros) 1L Paso 6 Resolver las operaciones 20 g (impuros) x 90g (puros) x 1 mol x 1000 mL ————————————————————— = 0.86 equivalentes / L 500 mL x 100 g (impuros) x 42 g (puros) x 1L Paso 7. Resultado La concentración de la disolución es de 0.86 N 11a serie de problemas 1. Calcula la normalidad de 45 gramos de NaOH con una pureza del 78% disueltos en 250 mL de disolución. 2. Calcula la normalidad de 200 gramos de MgSO4 con una pureza del 50% disueltos en 2 L de disolución. 3. Calcula la normalidad de 10 gramos de Fe(OH)2 con una pureza del 90% en 250 mL de disolución. Tu compañero de trabajo y tú querían preparar 100 mL de una disolución de Na 2SO4 con concentración 0.5 normal, quedaron que tu compañero hacia los cálculos y que tu preparabas la solución. Tu compañero te dijo que agregaras 3.55 gramos, pero no tomó en cuenta que el sulfato de sodio utilizado tenía una pureza del 85%. ¿Cuál es la concentración real de la disolución? ¿Cuánto debiste pesar para preparar la solución requerida?
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Cálculo de la concentración de una disolución a partir de sustancias líquidas impuras
Calcula la normalidad de una disolución que contiene 80 mL de ácido nítrico (HNO 3) con una pureza de 70 % y una densidad de 1.4 g/mL en 750 mL de disolución Paso 2 Escribir los mililitros agregados de la sustancia entre el volumen total de la disolución 80 mL (impuros) de HNO3 750 mL Paso 3 Usar la densidad para transformar los mililitros a gramos del ácido 1.4 g (impuros) HNO3 1 mL (impuros) HNO3 Paso 4 Tomar en cuenta la pureza para saber los gramos puros de ácido que se colocaron 70 g (puros) de HNO3 100 g (impuros) HNO3 Paso 5 Anotar la masa molar de la sustancia 1 mol HNO3 63g HNO3(puros) Paso 6 Transformar los mililitros a litros 1000 mL 1L Paso 7 Juntar los pasos 1, 2, 3, 4, 5 y 6 80mL (impuros) HNO3 1.4g (impuros) HNO3 70g (puros) HNO3 1 mol HNO3 1000mL ——————————— x ——————————— x —————————— x ————————— x ———— 750 mL 1 mL (impuros) HNO3 100 g (impuros) HNO3 63g (puros) HNO3 1L Paso 6 Realizar las operaciones 80mL (impuros) x 1.4g (impuros) x 70g (puros) x 1mol x 1000 mL —————————————————————————————— = 1.66 equivalentes / litro 750 mL x 1 mL (impuros) x 100 g (impuros) x 63g (puros) x 1L Paso 7 Resultado La concentración de la disolución es 1.66 N 12a serie de problemas 1. Calcula la normalidad de 18 mL de HCl con una pureza de 34% y una densidad de 1.2 g/mL disueltos en 500 mL de disolución. 2. Calcula la normalidad de 100 mL de HCl con una pureza de 29.6% y una densidad de 1.15 g/mL disueltos en 1 L de disolución. 3. Calcula la normalidad de 1.4 mL de HCl con una pureza de 20% y una densidad de 1.1 g/mL disueltos en 250 mL de disolución. 4. Un maestro de Química le encargó a un amigo que le preparara 250 mL una disolución 0.6 N de ácido sulfúrico. Para lo cual le dejó las cantidades a agregar. Sin embargo el amigo no entendió bien y en vez de aforar a 250 mL, colocó la cantidad indicada del ácido y le agregó 250 mL Explica si la disolución está bien preparada.
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ANEXO Se define mol con ayuda de lo que recuerden los estudiantes para llegar a la definición (no necesariamente con las mismas palabras): 23 Mol es la cantidad de sustancia que contiene 6.02 x 10 de partículas unitarias. Se explica que los químicos tenemos el problema de no contar con algún aparato que cuente partículas para 23 saber cuántas moles tenemos. Eso es, si los químicos necesitamos un mol de hierro, no contamos 6.02 x 10 átomos de hierro, por ello se utiliza una relación entre gramos y mol, para entender este concepto se utiliza la siguiente analogía, con ayuda de algunos dibujos: Una docena de manzanas y una docena de cacahuates tienen la misma cantidad, sin embargo su peso es diferente. De la misma manera: Un mol de átomos hierro 6.023 x 10
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átomos de hierro
Un mol de átomos de aluminio 6.023 x 10
Peso: 55.85 g
23
átomos de aluminio
Peso: 26.98 g
Se les pide en este momento que tengan su tabla periódica a la mano y localicen al hierro y al aluminio y comparen los valores con los que se encuentran hay. Continúa la exposición, dando los datos siguientes: para establecer la masa de 1 mol de un elemento o compuesto, basta con sumar las masas atómicas de todos los átomos o bien expresar la masa del átomo que representan la fórmula y expresar esa cantidad en gramos en vez de unidades de masa atómica. La masa de un mol de cualquier sustancia expresada en gramos se llama masa molar. Problema 1 Establece la masa molar para el hidrógeno (H2) Masa atómica de H 1 x 2 = 2 uma
Masa molar = 2 gramos/mol
Problema 2 Calcula la masa molar del cloruro de potasio, KCl Elemento K Cl
Masa atómica Número de átomos (uma) 39.1 1 35.45 1
Masa número de X atómica átomos 39.1 x 1 35.45 x1 Peso fórmula Masa molar
Total 39.10 35.45 74.55 uma 74.55 g/mol
Problema 3. Completa la tabla siguiente Sustancia Al N2 O2 NaCl HCl MgCl2 FeCl3 Ag2O Fe2O3 NaOH Cu(OH)2 Al2(SO4)3
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Nombre
Masa molar (gramos / mol)
Masa de 1 mol (gramos)
Una vez que los alumnos han colocado sus respuestas, se prosigue a resolver cada ejemplo. Con este ejercicio se trata de comprobar que todos los alumnos puedan realizar este ejercicio, si es necesario se repite la explicación. Ya que los alumnos pueden contestar la tabla anterior, se pasa a la siguiente serie de ejercicios Problema 4 Calcula cuántos gramos pesan 0.5 mol de NaOH 1.0 mol de NaOH 0.5 mol de NaOH
40 gramos X
40 gramos de NaOH x 0.5 mol de NaOH X = -------------------------------------------------------- = 20 gramos equivalen a 0.5 mol de NaOH 1 mol de NaOH
Problema 5 Calcula la cantidad en moles de 100 gramos de NaOH 1 mol de NaOH X mol de NaOH
40 gramos de NaOH 100 gramos de NaOH
1 mol de NaOH x 100 gramos de NaOH X = -—----------------------------------------------------- = 2.5 moles de NaOH 40 gramos de NaOH Problema 6. Completa la tabla siguiente
Sustancia
Nombre
Masa Molar (gramos/mol)
Masa de 1 mol (gramos)
Al Fe N2 O2 NaCl HCl MgCl2 FeCl3 Ag2O Fe2O3 NaOH Cu(OH)2 Al2(SO4)3
Número de moles
Masa del número de moles (gramos)
0.03 90 1.5 19 3 100 0.007 35 0.6 42 2.5 256 0.45
Nota: se utilizan los datos de la tabla anterior, agregando sólo las dos últimas columnas, esto se hace con la idea de que el alumno observe como se van obteniendo los resultados a partir de los anteriores. Una vez que los alumnos ya pueden resolver los ejercicios anteriores se prosigue con la exposición del tema.
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